Analisis Perbandingan Tungsten Carbide dan Tungsten Murni

I. Pendahuluan

Dalam bidang material industri, tungsten karbida dan tungsten murni, meskipun keduanya berasal dari unsur tungsten, menunjukkan sifat fisik dan kimia yang berbeda karena perbedaan komposisi dan pemrosesan. Artikel ini memberikan analisis sistematis mengenai perbedaan inti keduanya dari perspektif ilmu material, yang menawarkan dasar ilmiah untuk pemilihan material teknik.

II. Komposisi dan Struktur: Esensi Paduan vs Logam Murni

Tungsten Karbida
Sebagai karbida yang disemen secara umum, tungsten karbida diproduksi melalui metalurgi serbuk, sintering tungsten karbida (WC) dan kobalt (Co) atau pengikat logam lainnya pada suhu dan tekanan tinggi. Struktur mikronya terdiri dari sistem fase ganda: fase keras WC 85%-95% (ukuran butir 0,2-10 μm) yang memberikan kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi, dan fase pengikat berbasis Co yang meningkatkan ketangguhan melalui ikatan logam, mencapai keseimbangan "kekerasan tanpa kerapuhan."

Bisnis pabrik kami: suku cadang karbida, suku cadang cetakan, cetakan injeksi medis, cetakan injeksi presisi, cetakan injeksi PFA teflon, alat kelengkapan tabung PFA. email: [email protected],whatsapp:+8613302615729.

Tungsten Murni
Dengan simbol kimia W (nomor atom 74), logam tungsten murni membutuhkan kemurnian ≥99,95%. Struktur kristal body-centered cubic (BCC) memiliki jarak atom sebesar 0,274 nm, menghasilkan densitas teoretis 19,25 g/cm³ (terukur 19,3 g/cm³) dan titik leleh sangat tinggi sebesar 3422 ℃. Logam unsur ini menunjukkan kekerasan yang ekstrem (69 HRA) ditambah dengan kerapuhan yang signifikan.

III. Kekerasan dan Properti: Seni Menyeimbangkan Kekakuan dan Ketangguhan

Perbandingan Kekerasan
Tungsten murni mencapai kekerasan Rockwell (HRA) 69, mendekati tingkat berlian, tetapi kekerasannya yang tinggi disertai dengan kerapuhan yang nyata. Tungsten karbida, meskipun kekerasannya sedikit lebih rendah (HRA 89-94 tergantung pada ukuran partikel WC), memanfaatkan pengikat Co untuk meningkatkan ketangguhan, dengan kekuatan lentur mencapai 2000-3500 MPa-jauh melampaui karakteristik fraktur rapuh tungsten murni.

Performa Komprehensif

• Tungsten Murni: Mempertahankan kekuatan pada suhu 2000℃, dengan koefisien ekspansi termal 4,5×10-⁶/℃, dan ketahanan korosi asam/alkali yang luar biasa, meskipun rentan terhadap retak mikro selama pemrosesan.
• Tungsten Karbida: Menunjukkan ketahanan aus 8-20x lebih tinggi daripada baja perkakas, dengan ketahanan panas hingga 800-1000 ℃. Melalui penyesuaian komposisi (misalnya, menambahkan TiC, TaC), kekerasan merah dapat dioptimalkan lebih lanjut, menyeimbangkan kekerasan dan ketangguhan.

IV. Domain Aplikasi: Dari Alat Pemotong hingga Material Strategis

Aplikasi Tungsten Carbide

• Pemesinan: Menyumbang 65% produksi cemented carbide global, digunakan pada bor, pemotong milling, alat pembubut, dll., dengan usia pakai 5-10x lebih lama dari baja kecepatan tinggi.
• Manufaktur Presisi: Digunakan pada stamping dies, cold heading dies (kekasaran permukaan Ra0.05μm), dan komponen kedirgantaraan seperti nozel mesin dan giroskop untuk ketahanan terhadap suhu tinggi.

Nilai Strategis Tungsten Murni

• Peralatan Kelas Atas: Dimanfaatkan dalam elektroda sistem propulsi pesawat ruang angkasa, lapisan perisai neutron reaktor nuklir, dengan mengandalkan densitasnya yang tinggi (19,3 g/cm³) dan ketahanan terhadap radiasi.
• Perangkat Khusus: Target tabung sinar-X, elemen pemanas tungku vakum, memanfaatkan stabilitas suhu tinggi dan kemampuan emisi elektron.

V. Pengolahan dan Biaya: Pertimbangan Praktis dalam Produksi Industri

Karakteristik Pemrosesan
Tungsten murni, karena kekerasannya yang tinggi dan ketangguhannya yang rendah terhadap patahan, memerlukan metode non-tradisional seperti wire electrical discharge machining (WEDM) dan pemrosesan laser, dengan biaya 3-5 kali lipat lebih tinggi daripada tungsten karbida. Tungsten karbida dapat dikerjakan melalui pembubutan dan penggerindaan konvensional, sehingga mencapai presisi permukaan ±0,005mm.

Analisis Ekonomi

• Biaya Bahan Baku: Tungsten murni ~ 400-600 RMB/kg; bahan baku tungsten karbida (bubuk WC + bubuk Co) ~ 150-250 RMB/kg.
• Biaya Produksi: Tungsten karbida mencapai >95% pemanfaatan material melalui metalurgi serbuk yang hampir membentuk jaring; tingkat limbah pemrosesan tungsten murni mencapai 30%-50%.

VI. Kesimpulan: Dialektika Pemilihan Material

Karakteristik tungsten karbida dan tungsten murni yang berbeda menentukan peran mereka yang tak tergantikan: tungsten karbida mendominasi permesinan dan manufaktur presisi dengan sifat "keras namun tangguh", sedangkan tungsten murni unggul dalam peralatan kelas atas dan material khusus melalui "kekerasan dan stabilitas yang ekstrem." Dalam praktik perekayasaan, pemilihan material harus selaras dengan kondisi operasional (misalnya, suhu, tekanan, korosi) dan persyaratan kinerja (misalnya, ketahanan aus, ketangguhan, presisi). Sebagai contoh, pelapis bilah mesin pesawat terbang sering kali menggunakan solusi komposit yang menggabungkan substrat tungsten karbida dengan pelapis tungsten murni untuk ketahanan terhadap suhu tinggi dan perlindungan oksidasi, sementara elektroda peralatan etsa semikonduktor mengandalkan kemurnian ultra-tinggi dan sifat elektronik tungsten murni.

Dukungan Profesional
Dongguan Yize Mold, penyedia layanan pemrosesan tungsten karbida berpengalaman, menawarkan komponen cetakan tungsten karbida yang disesuaikan, permesinan suku cadang presisi, dan solusi siap pakai. Hubungi kami di +86 13302615729 (WeChat / WhatsApp) untuk konsultasi teknis dan penawaran produk.