Il carburo di tungsteno contiene nichel

Il carburo di tungsteno puro non contiene nichel. Il carburo di tungsteno puro è un composto (WC) formato da atomi di tungsteno (W) e atomi di carbonio (C), con una struttura cristallina esagonale semplice. Il composto stesso non contiene nichel o altri elementi metallici.

Carburo cementato (prodotti comunemente noti come "carburo di tungsteno"):
Di solito contiene nichel (o cobalto). La maggior parte degli utensili, delle punte, delle parti antiusura, ecc. in "carburo di tungsteno" di cui si parla nella vita quotidiana si riferisce in realtà al carburo cementato. Il carburo cementato è un materiale composito formato dalla sinterizzazione di particelle di carburo di tungsteno duro come corpo principale con una fase legante metallica ad alte temperature.

Il ruolo principale del nichel è quello di fungere da fase legante. Il nichel (Ni) è uno dei metalli leganti più comunemente utilizzati nel carburo cementato (l'altro più comune è il cobalto, Co). Il suo ruolo è fondamentale:

Il ruolo del nichel nel carburo cementato (materiali compositi a base di carburo di tungsteno):

Legare le particelle di carburo di tungsteno: Questa è la funzione più basilare e importante del nichel. Durante il processo di sinterizzazione (solitamente a temperature elevate, superiori a 1455°C), il nichel si scioglie formando una fase liquida. Il nichel liquido può bagnare la superficie delle particelle di carburo di tungsteno e riempire gli spazi tra le particelle. Dopo il raffreddamento e la solidificazione, il nichel agisce come una "colla" per unire saldamente le particelle di carburo di tungsteno, dure ma fragili, formando una struttura complessiva densa e resistente. Senza la fase legante, la polvere di carburo di tungsteno sfusa non può formare un materiale sfuso con una resistenza pratica.

Fornisce tenacità e resistenza agli urti: Il carburo di tungsteno puro è molto duro ma anche molto fragile. La rete metallica continua o semicontinua formata dal nichel (o da altre fasi leganti) conferisce al materiale la necessaria tenacità, duttilità e resistenza agli urti. Quando il materiale è sottoposto a forze esterne (come urti, vibrazioni), la fase metallica può assorbire l'energia attraverso la deformazione plastica, impedendo la rapida propagazione delle cricche ed evitando la frattura fragile catastrofica del materiale. Ciò consente di utilizzare il carburo cementato in condizioni di lavoro caratterizzate da urti e vibrazioni (ad esempio, utensili per l'estrazione mineraria, stampi per lo stampaggio).

Influenza la durezza e la resistenza all'usura: Il contenuto e le proprietà della fase legante influenzano direttamente la durezza e la resistenza all'usura della lega:

Minore è il contenuto della fase legante, maggiore è il contatto diretto tra le particelle di carburo di tungsteno, maggiore è la durezza complessiva della lega e migliore è la resistenza all'usura (soprattutto all'usura abrasiva), ma la tenacità diminuisce.

Maggiore è il contenuto della fase legante, migliore è la tenacità della lega, ma la durezza diminuisce.

Nichel vs. cobalto: Le leghe di fase legante a base di nichel hanno solitamente una durezza e una resistenza leggermente inferiori rispetto a quelle a base di cobalto, ma una migliore tenacità, resistenza alla corrosione e alla fatica termica. Il nichel ha anche una buona bagnabilità con il carburo di tungsteno, ma la sua resistenza è di solito leggermente inferiore a quella del cobalto.

Resistenza alla corrosione: Il carburo cementato con una fase legante a base di nichel presenta una resistenza alla corrosione (resistenza agli acidi, agli alcali, alla nebbia salina, ecc.) significativamente migliore rispetto alle leghe a base di cobalto. Questo perché il nichel stesso è più resistente alla corrosione del cobalto. Questo fa sì che il carburo cementato a base di nichel sia ampiamente utilizzato nei componenti resistenti all'usura in ambienti corrosivi come l'industria chimica, navale e alimentare (come ad esempio anelli di tenuta in carburo di tungsteno, parti della valvola della pompa, ugelli).

Resistenza all'ossidazione ad alta temperatura: Il nichel è in grado di formare una pellicola di ossido protettivo più stabile alle alte temperature, pertanto il carburo cementato a base di nichel presenta generalmente una migliore resistenza all'ossidazione ad alta temperatura rispetto alle leghe a base di cobalto.

Non magnetico: Il carburo cementato a base di nichel è solitamente amagnetico (o debolmente magnetico), mentre le leghe a base di cobalto sono ferromagnetiche. Questo è un vantaggio nelle applicazioni che richiedono di evitare il magnetismo (come alcune apparecchiature elettroniche e mediche).

Sintesi:

Il carburo di tungsteno puro (WC) non contiene nichel.
I prodotti in "carburo di tungsteno" a cui ci riferiamo di solito (come utensili, punte, parti antiusura) sono in realtà carburo cementato, i cui componenti principali sono particelle di carburo di tungsteno e una fase legante metallica.
Il nichel (Ni) è un metallo di fase legante molto importante nel carburo cementato. I ruoli principali del nichel nel carburo cementato sono:
Incollaggio di particelle dure di carburo di tungsteno per formare un insieme denso.
Dotando il materiale della necessaria tenacità e resistenza agli urti.
Offre una migliore resistenza alla corrosione rispetto al cobalto.
Fornisce una migliore qualità ad alta temperatura ossidazione resistenza rispetto al cobalto.
Di solito rende la lega non magnetica.
La scelta del nichel o del cobalto come fase legante dipende dai requisiti specifici dell'applicazione finale del carburo cementato (resistenza, durezza, tenacità, resistenza alla corrosione, resistenza all'ossidazione, costo, ecc.) Le fasi leganti a base di nichel sono particolarmente indispensabili in occasioni con elevati requisiti di resistenza alla corrosione.

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