Le carbure de tungstène contient-il du nickel ?

Le carbure de tungstène pur ne contient pas de nickel. Le carbure de tungstène pur est un composé (WC) constitué d'atomes de tungstène (W) et d'atomes de carbone (C), avec une structure cristalline hexagonale simple. Le composé lui-même ne contient pas de nickel ni d'autres éléments métalliques.

Carbure cémenté (communément appelé "carbure de tungstène") :
Il contient généralement du nickel (ou du cobalt). La plupart des outils, forets, pièces résistantes à l'usure, etc. en "carbure de tungstène" dont nous parlons dans la vie quotidienne se réfèrent en fait au carbure cémenté. Le carbure cémenté est un matériau composite formé par le frittage de particules dures de carbure de tungstène comme corps principal avec une phase de liant métallique à haute température.

Le rôle principal du nickel est de servir de liant. Le nickel (Ni) est l'un des métaux liants les plus couramment utilisés dans le carbure cémenté (l'autre étant le cobalt, Co). Son rôle est crucial :

Le rôle du nickel dans le carbure cémenté (matériaux composites à base de carbure de tungstène) :

Liaison des particules de carbure de tungstène : C'est la fonction la plus fondamentale et la plus importante du nickel. Au cours du processus de frittage (généralement à des températures élevées supérieures à 1455°C), le nickel fond pour former une phase liquide. Le nickel liquide peut mouiller la surface des particules de carbure de tungstène et remplir les espaces entre les particules. Après refroidissement et solidification, le nickel agit comme une "colle" pour lier fermement les particules de carbure de tungstène, dures mais cassantes, et former une structure globale dense et solide. Sans la phase liante, la poudre de carbure de tungstène en vrac ne peut pas former un matériau en vrac ayant une résistance pratique.

Il apporte ténacité et résistance aux chocs : Le carbure de tungstène pur est très dur mais aussi très fragile. Le réseau métallique continu ou semi-continu formé par le nickel (ou d'autres phases liantes) confère au matériau la ténacité, la ductilité et la résistance aux chocs nécessaires. Lorsque le matériau est soumis à des forces externes (impact, vibration), la phase métallique peut absorber l'énergie par déformation plastique, empêchant la propagation rapide des fissures et évitant une rupture fragile catastrophique du matériau. Cela permet d'utiliser le carbure cémenté dans des conditions de travail avec des impacts et des vibrations (comme les outils miniers, les matrices d'emboutissage).

Affectation de la dureté et de la résistance à l'usure : La teneur et les propriétés de la phase liante affectent directement la dureté et la résistance à l'usure de l'alliage :

Plus la teneur en phase liante est faible, plus le contact direct entre les particules de carbure de tungstène est important, plus la dureté globale de l'alliage est élevée et meilleure est la résistance à l'usure (en particulier à l'usure par abrasion), mais la ténacité diminue.

Plus la teneur en phase liante est élevée, meilleure est la ténacité de l'alliage, mais la dureté diminue.

Nickel contre cobalt : Les alliages en phase liante à base de nickel ont généralement une dureté et une résistance légèrement inférieures à celles des alliages à base de cobalt, mais une meilleure ténacité, une meilleure résistance à la corrosion et une meilleure résistance à la fatigue thermique. Le nickel a également une bonne mouillabilité avec le carbure de tungstène, mais sa résistance est généralement légèrement inférieure à celle du cobalt.

Résistance à la corrosion : Le carbure cémenté avec une phase liante à base de nickel présente une résistance à la corrosion (résistance à l'acide, aux alcalis, au brouillard salin, etc.) nettement supérieure à celle des alliages à base de cobalt. ) que les alliages à base de cobalt. Cela s'explique par le fait que le nickel lui-même est plus résistant à la corrosion que le cobalt. Le carbure cémenté à base de nickel est donc largement utilisé dans les composants résistants à l'usure dans des environnements corrosifs tels que l'industrie chimique, la marine et l'industrie alimentaire (par exemple bagues d'étanchéité en carbure de tungstènepièces de la vanne de la pompe, buses).

Résistance à l'oxydation à haute température : Le nickel peut former un film d'oxyde protecteur plus stable à haute température, de sorte que le carbure cémenté à base de nickel présente généralement une meilleure résistance à l'oxydation à haute température que les alliages à base de cobalt.

Non-magnétique : Le carbure cémenté à base de nickel est généralement non magnétique (ou faiblement magnétique), alors que les alliages à base de cobalt sont ferromagnétiques. C'est un avantage pour les applications qui nécessitent d'éviter le magnétisme (comme certains équipements électroniques, équipements médicaux).

Résumé :

Le carbure de tungstène (WC) pur ne contient pas de nickel.
Les produits en "carbure de tungstène" auxquels nous faisons généralement référence (tels que les outils, les forets, les pièces résistantes à l'usure) sont en fait du carbure cémenté, dont les principaux composants sont des particules de carbure de tungstène et une phase de liant métallique.
Le nickel (Ni) est un métal de phase liante très important dans le carbure cémenté. Les principaux rôles du nickel dans le carbure cémenté sont les suivants :
Liaison de particules dures de carbure de tungstène pour former un ensemble dense.
Il confère au matériau la ténacité et la résistance aux chocs nécessaires.
Il offre une meilleure résistance à la corrosion que le cobalt.
Amélioration de la résistance aux hautes températures oxydation par rapport au cobalt.
En général, cela rend l'alliage non magnétique.
Le choix du nickel ou du cobalt comme phase liante dépend des exigences spécifiques de l'application finale du carbure cémenté (résistance, dureté, ténacité, résistance à la corrosion, résistance à l'oxydation, coût, etc.) Les phases liantes à base de nickel sont particulièrement indispensables dans les cas où les exigences en matière de résistance à la corrosion sont élevées.

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