O carboneto de tungsténio contém níquel?

O carboneto de tungsténio puro não contém níquel. O carboneto de tungsténio puro é um composto (WC) constituído por átomos de tungsténio (W) e átomos de carbono (C), com uma estrutura cristalina hexagonal simples. O composto em si não contém níquel ou outros elementos metálicos.

Carboneto cimentado (vulgarmente conhecido como produtos de "carboneto de tungsténio"):
Geralmente contém níquel (ou cobalto). A maior parte das ferramentas de "carboneto de tungsténio", brocas, peças resistentes ao desgaste, etc., de que falamos no dia a dia referem-se, na realidade, a carboneto cimentado. O carboneto cimentado é um material compósito formado pela sinterização de partículas duras de carboneto de tungsténio como corpo principal com uma fase aglutinante de metal a altas temperaturas.

O principal papel do níquel é atuar como uma fase ligante. O níquel (Ni) é um dos metais ligantes mais utilizados no carboneto cimentado (o outro mais comum é o cobalto, Co). O seu papel é crucial:

O papel do níquel no carboneto cimentado (materiais compósitos à base de carboneto de tungsténio):

Ligação de partículas de carboneto de tungsténio: Esta é a função mais básica e importante do níquel. Durante o processo de sinterização (normalmente a altas temperaturas superiores a 1455°C), o níquel funde-se para formar uma fase líquida. O níquel líquido pode molhar a superfície das partículas de carboneto de tungsténio e preencher os espaços entre as partículas. Após o arrefecimento e a solidificação, o níquel actua como "cola" para unir firmemente as partículas de carboneto de tungsténio, duras mas quebradiças, formando uma estrutura global densa e forte. Sem a fase aglutinante, o pó de carboneto de tungsténio solto não pode formar um material a granel com resistência prática.

Proporciona dureza e resistência ao impacto: O carboneto de tungsténio puro é muito duro, mas também muito frágil. A rede metálica contínua ou semi-contínua formada pelo níquel (ou outras fases aglutinantes) confere ao material a necessária tenacidade, ductilidade e resistência ao impacto. Quando o material é sujeito a forças externas (como impacto, vibração), a fase metálica pode absorver energia através da deformação plástica, impedindo a rápida propagação de fissuras e evitando a fratura frágil catastrófica do material. Isto permite que o carboneto cimentado seja utilizado em condições de trabalho com impacto e vibração (tais como ferramentas de extração mineira, matrizes de estampagem).

Afectam a dureza e a resistência ao desgaste: O conteúdo e as propriedades da fase ligante afectam diretamente a dureza e a resistência ao desgaste da liga:

Quanto menor for o teor da fase aglutinante, maior será o contacto direto entre as partículas de carboneto de tungsténio, maior será a dureza global da liga e melhor será a resistência ao desgaste (especialmente ao desgaste abrasivo), mas a tenacidade diminuirá.

Quanto maior for o teor da fase ligante, melhor será a tenacidade da liga, mas a dureza diminuirá.

Níquel vs. cobalto: As ligas de fase ligante à base de níquel têm normalmente uma dureza e uma resistência ligeiramente inferiores às ligas à base de cobalto, mas uma melhor tenacidade, resistência à corrosão e resistência à fadiga térmica. O níquel também tem boa molhabilidade para o carboneto de tungsténio, mas a sua resistência é normalmente ligeiramente inferior à do cobalto.

Oferece resistência à corrosão: O carboneto cimentado com uma fase aglutinante à base de níquel tem uma resistência à corrosão significativamente melhor (resistência a ácidos, resistência a álcalis, resistência a névoa salina, etc.) do que as ligas à base de cobalto. Isto deve-se ao facto de o próprio níquel ser mais resistente à corrosão do que o cobalto. Este facto faz com que o carboneto cimentado à base de níquel seja amplamente utilizado em componentes resistentes ao desgaste em ambientes corrosivos, como a indústria química, a indústria marinha e o processamento de alimentos (tais como anéis de vedação em carboneto de tungsténiopeças da válvula da bomba, bocais).

Resistência à oxidação a alta temperatura: O níquel pode formar uma película protetora de óxido mais estável a altas temperaturas, pelo que o carboneto cimentado à base de níquel tem geralmente melhor resistência à oxidação a alta temperatura do que as ligas à base de cobalto.

Não magnético: O carboneto cimentado à base de níquel é normalmente não magnético (ou fracamente magnético), enquanto as ligas à base de cobalto são ferromagnéticas. Trata-se de uma vantagem em aplicações que exigem que se evite o magnetismo (como alguns equipamentos electrónicos e equipamentos médicos).

Resumo:

O carboneto de tungsténio puro (WC) não contém níquel.
Os produtos de "carboneto de tungsténio" a que normalmente nos referimos (tais como ferramentas, brocas, peças resistentes ao desgaste) são, na realidade, carboneto cimentado, cujos principais componentes são partículas de carboneto de tungsténio e uma fase aglutinante de metal.
O níquel (Ni) é um metal de fase ligante muito importante no carboneto cimentado. Os principais papéis do níquel no carboneto cimentado são:
Ligação de partículas duras de carboneto de tungsténio para formar um todo denso.
Dotando o material da necessária tenacidade e resistência ao impacto.
Proporciona uma melhor resistência à corrosão em comparação com o cobalto.
Proporcionando uma melhor temperatura elevada oxidação resistência em comparação com o cobalto.
Normalmente, a liga não é magnética.
A escolha do níquel ou do cobalto como fase ligante depende dos requisitos específicos da aplicação final do metal duro (resistência, dureza, tenacidade, resistência à corrosão, resistência à oxidação, custo, etc.). As fases ligantes à base de níquel são especialmente indispensáveis em ocasiões com elevados requisitos de resistência à corrosão.

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