„Wolframcarbid“ – Versionsunterschied

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Versionsgeschichte interaktiv durchsuchen
[gesichtete Version][gesichtete Version]
← Zum vorherigen VersionsunterschiedZum nächsten Versionsunterschied →
Inhalt gelöscht Inhalt hinzugefügt
VisuellWikitext
K komplette Unlöslichkeit gibt es nicht, siehe Diskussion
nach GESTIS aktualisiert
Zeile 4: Zeile 4:
| Strukturhinweis = <span style="color:#2F98DB;background-color:#2F98DB;">__</span> [[Wolfram|W]]<sup>4+</sup>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:#C0C0C0; background-color:#C0C0C0;">__</span> [[Kohlenstoff|C]]<sup>4−</sup>
| Strukturhinweis = <span style="color:#2F98DB;background-color:#2F98DB;">__</span> [[Wolfram|W]]<sup>4+</sup>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span style="color:#C0C0C0; background-color:#C0C0C0;">__</span> [[Kohlenstoff|C]]<sup>4−</sup>
| Suchfunktion = NM
| Suchfunktion = NM
| Andere Namen = * Wolframmonocarbid
| Andere Namen = Wolframmonocarbid
| Summenformel = WC
| Summenformel = WC
| CAS = 12070-12-1
| CAS = 12070-12-1
Zeile 10: Zeile 10:
| Molare Masse = 195,86 [[Gramm|g]]·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Molare Masse = 195,86 [[Gramm|g]]·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat = fest
| Aggregat = fest
| Dichte = 15,63 g·[[Meter|cm]]<sup>−3</sup> (15 °C)<ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Wolframcarbid|ZVG=491085|CAS=12070-12-1|Datum=11. November 2007}}</ref>
| Dichte = 15,63 g·[[Meter|cm]]<sup>−3</sup> (20 °C)<ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Wolframcarbid|ZVG=491085|CAS=12070-12-1|Datum=31. Mai 2015}}.</ref>
| Schmelzpunkt = 2870 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS"/>
| Schmelzpunkt = 2785 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS"/>
| Siedepunkt = 6000 °C<ref name="GESTIS"/>
| Siedepunkt = 6000 °C<ref name="GESTIS"/>
| Dampfdruck =
| Dampfdruck =
| Löslichkeit = nahezu unlöslich in Wasser<ref name="GESTIS"/>
| Löslichkeit = praktisch unlöslich in Wasser (0,1&nbsp;mg·l<sup>−1</sup> bei 20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS" />
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
| GHS-Signalwort =
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|-}}
| H = {{H-Sätze|-}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|-}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| Quelle P =
| Quelle GefStKz = <ref name="GESTIS" />
| Quelle GefStKz = <ref name="GESTIS"/>
| Gefahrensymbole = {{Gefahrensymbole|-}}
| Gefahrensymbole = {{Gefahrensymbole|-}}
| R = {{R-Sätze|-}}
| R = {{R-Sätze|-}}
Zeile 28: Zeile 28:
| MAK =
| MAK =
}}
}}

'''Wolframcarbid''' ist eine nichtoxidische [[Keramik]] bzw. eine [[Legierung#Intermediäre Kristalle|intermediäre Kristallphase]]. Diese wird aus den [[chemisches Element|chemischen Elementen]] [[Wolfram]] und [[Kohlenstoff]] gebildet. Es handelt sich um [[Einlagerungsmischkristall]]e. Dabei lagern sich durch [[Aufkohlen]] Kohlenstoffatome zwischen die Gitterplätze des Wolframs ein. Die Reaktion verläuft über W<sub>2</sub>C zu WC. Wolframcarbid entsteht auch durch [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von Wolframoxiden mit Kohlenstoff. Aus diesem Grund wird zur Herstellung von Wolfram [[Wasserstoff]] als [[Reduktionsmittel]] angewandt.
'''Wolframcarbid''' ist eine nichtoxidische [[Keramik]] bzw. eine [[Legierung#Intermediäre Kristalle|intermediäre Kristallphase]]. Diese wird aus den [[chemisches Element|chemischen Elementen]] [[Wolfram]] und [[Kohlenstoff]] gebildet. Es handelt sich um [[Einlagerungsmischkristall]]e. Dabei lagern sich durch [[Aufkohlen]] Kohlenstoffatome zwischen die Gitterplätze des Wolframs ein. Die Reaktion verläuft über W<sub>2</sub>C zu WC. Wolframcarbid entsteht auch durch [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von Wolframoxiden mit Kohlenstoff. Aus diesem Grund wird zur Herstellung von Wolfram [[Wasserstoff]] als [[Reduktionsmittel]] angewandt.
Wolframcarbid ist sehr hart und wird daher als Material für Werkzeuge eingesetzt.
Wolframcarbid ist sehr hart und wird daher als Material für Werkzeuge eingesetzt.
Zeile 34: Zeile 35:


== Geschichte ==
== Geschichte ==

Wolframcarbid wurde erstmals 1914 hergestellt. Es zeichnet sich durch besondere [[Härte]] aus, die beinahe so hoch ist wie die von [[Diamant]]. Daher stammt der Markenname [[Widia]] ('''''Wi'''e '''Dia'''mant'') für Hartmetallwerkzeug der Fa. [[Friedrich Krupp AG|Krupp]].
Wolframcarbid wurde erstmals 1914 hergestellt. Es zeichnet sich durch besondere [[Härte]] aus, die beinahe so hoch ist wie die von [[Diamant]]. Daher stammt der Markenname [[Widia]] ('''''Wi'''e '''Dia'''mant'') für Hartmetallwerkzeug der Fa. [[Friedrich Krupp AG|Krupp]].
1929 wurde [[Pobedit]] in der UdSSR von der gleichnamigen Firma entwickelt.
1929 wurde [[Pobedit]] in der UdSSR von der gleichnamigen Firma entwickelt.


== Produktion und Handel ==
== Produktion und Handel ==

Die folgende Tabelle zeigt die Produktionszahlen für 2004 in Tonnen pro Jahr:<ref name="Bertau">Martin Bertau, Armin Müller, Peter Fröhlich, Michael Katzberg: Industrielle Anorganische Chemie, ISBN 978-3-527-33019-5, S. 614.</ref>
Die folgende Tabelle zeigt die Produktionszahlen für 2004 in Tonnen pro Jahr:<ref name="Bertau">Martin Bertau, Armin Müller, Peter Fröhlich, Michael Katzberg: Industrielle Anorganische Chemie, ISBN 978-3-527-33019-5, S. 614.</ref>
{|class="wikitable" style="text-align:center"
{|class="wikitable" style="text-align:center"
Zeile 81: Zeile 80:


== Bearbeitung ==
== Bearbeitung ==

Für den Einsatz als WC-[[Hartmetall]] werden ca. 6 Massenprozent [[Cobalt]] als Bindephase zugesetzt. Die Korngröße von WC-Hartmetallen mit 6 bis 10&nbsp;% Cobalt als Bindemittel beträgt ungefähr 0,5 bis 1,2&nbsp;[[Meter#Mikrometer|Mikrometer]]. Die Verarbeitung von WC-Hartmetall erfolgt durch Mischen, Mahlen, [[Sintern|Grünsintern]], Brennen oder [[Heißisostatisches Pressen]] (HIPen) bei 1600&nbsp;bar und 1600&nbsp;°C. Das Bearbeiten von WC-Hartmetallen ist durch [[Schleifen (Fertigungsverfahren)|Schleifen]] sowie mittels [[Drahterodieren|Draht- bzw. Funkenerosion]] möglich. In Spezialfällen werden Kugeln aus Hartmetall mittels Laser durchbohrt (Bohrungsdurchmesser kleiner als 0,25&nbsp;mm).
Für den Einsatz als WC-[[Hartmetall]] werden ca. 6 Massenprozent [[Cobalt]] als Bindephase zugesetzt. Die Korngröße von WC-Hartmetallen mit 6 bis 10&nbsp;% Cobalt als Bindemittel beträgt ungefähr 0,5 bis 1,2&nbsp;[[Meter#Mikrometer|Mikrometer]]. Die Verarbeitung von WC-Hartmetall erfolgt durch Mischen, Mahlen, [[Sintern|Grünsintern]], Brennen oder [[Heißisostatisches Pressen]] (HIPen) bei 1600&nbsp;bar und 1600&nbsp;°C. Das Bearbeiten von WC-Hartmetallen ist durch [[Schleifen (Fertigungsverfahren)|Schleifen]] sowie mittels [[Drahterodieren|Draht- bzw. Funkenerosion]] möglich. In Spezialfällen werden Kugeln aus Hartmetall mittels Laser durchbohrt (Bohrungsdurchmesser kleiner als 0,25&nbsp;mm).


Zeile 92: Zeile 90:
== Anwendungen ==
== Anwendungen ==
WC-Hartmetall wird für Werkzeugschneiden ([[Wendeschneidplatte]]n) und als Werkstoff für hochbelastete Bauteile wie Druckstöcke oder Umformwerkzeuge benutzt.
WC-Hartmetall wird für Werkzeugschneiden ([[Wendeschneidplatte]]n) und als Werkstoff für hochbelastete Bauteile wie Druckstöcke oder Umformwerkzeuge benutzt.
[[Bild:Tungsten ring.jpg|thumb|Ein Ring aus Wolframcarbid]]
[[Datei:Tungsten ring.jpg|thumb|Ein Ring aus Wolframcarbid]]
[[Bild:Tungsten carbide.jpg|thumb|Kleine Bohrer und Fräser aus massivem Wolframcarbid, links oben Stäbe aus W und C]]
[[Datei:Tungsten carbide.jpg|thumb|Kleine Bohrer und Fräser aus massivem Wolframcarbid, links oben Stäbe aus W und C]]
Im Uhrenbau wird Wolframcarbid seit 1962 vom Schweizer Armbanduhrproduzenten [[Rado (Uhrenmarke)|Rado]], erstmals beim Modell DiaStar beim Gehäusebau eingesetzt.
Im Uhrenbau wird Wolframcarbid seit 1962 vom Schweizer Armbanduhrproduzenten [[Rado (Uhrenmarke)|Rado]], erstmals beim Modell DiaStar beim Gehäusebau eingesetzt.


Zeile 112: Zeile 110:


== Literatur ==
== Literatur ==
* Gopal S. Upadhyaya: ''Cemented Tungsten Carbides: Production, Properties and Testing'', Noyes Publications (1. April 1998), ISBN 978-0-8155-1417-6
* Gopal S. Upadhyaya: ''Cemented Tungsten Carbides: Production, Properties and Testing'', Noyes Publications, 1998, ISBN 978-0-8155-1417-6.
* Alexey S. Kurlov,Aleksandr I. Gusev: '''Tungsten Carbides: Structure, Properties and Application in Hardmetals''', Springer Verlag, 2013, ISBN 978-3-319-00523-2
* Alexey S. Kurlov, Aleksandr I. Gusev: ''Tungsten Carbides: Structure, Properties and Application in Hardmetals'', Springer Verlag, 2013, ISBN 978-3-319-00523-2.

⚫
* [http://nanopartikel.info/nanoinfo/materialien/wolframcarbid-cobalt/materialinfo-wolframcarbid-cobalt Wolframcarbid-Cobalt - Materialinfo], abgerufen am 28. Mai 2015
== Weblinks ==
⚫
* [http://nanopartikel.info/nanoinfo/materialien/wolframcarbid-cobalt/materialinfo-wolframcarbid-cobalt Wolframcarbid-Cobalt – Materialinfo]


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
<references/>
<references />


[[Kategorie:Wolframverbindung]]
[[Kategorie:Wolframverbindung]]

Version vom 31. Mai 2015, 16:30 Uhr

Kristallstruktur
Strukturformel von Wolframcarbid
__ W4+     __ C4−
Allgemeines
Name Wolframcarbid
Andere Namen

Wolframmonocarbid

Verhältnisformel WC
Kurzbeschreibung

graue, metallisch glänzende, sehr harte Kristalle[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12070-12-1
Wikidata Q423265
Eigenschaften
Molare Masse 195,86 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

15,63 g·cm−3 (20 °C)[2]

Schmelzpunkt

2785 °C[2]

Siedepunkt

6000 °C[2]

Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser (0,1 mg·l−1 bei 20 °C)[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[2]
keine GHS-Piktogramme

H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Wolframcarbid ist eine nichtoxidische Keramik bzw. eine intermediäre Kristallphase. Diese wird aus den chemischen Elementen Wolfram und Kohlenstoff gebildet. Es handelt sich um Einlagerungsmischkristalle. Dabei lagern sich durch Aufkohlen Kohlenstoffatome zwischen die Gitterplätze des Wolframs ein. Die Reaktion verläuft über W2C zu WC. Wolframcarbid entsteht auch durch Reduktion von Wolframoxiden mit Kohlenstoff. Aus diesem Grund wird zur Herstellung von Wolfram Wasserstoff als Reduktionsmittel angewandt. Wolframcarbid ist sehr hart und wird daher als Material für Werkzeuge eingesetzt.

Die Kurzbezeichnung nach ISO 513 für Wolframcarbid lautet „HW“.

Geschichte

Wolframcarbid wurde erstmals 1914 hergestellt. Es zeichnet sich durch besondere Härte aus, die beinahe so hoch ist wie die von Diamant. Daher stammt der Markenname Widia (Wie Diamant) für Hartmetallwerkzeug der Fa. Krupp. 1929 wurde Pobedit in der UdSSR von der gleichnamigen Firma entwickelt.

Produktion und Handel

Die folgende Tabelle zeigt die Produktionszahlen für 2004 in Tonnen pro Jahr:[3]

Region Westeuropa Osteuropa USA Japan China Andere
Produktion 13000 1600 5800 4500 13000 1170

Deutschland importierte zwischen 2007 und 2010 folgende Mengen an Wolframcarbid (in Tonnen):[3]

Jahr 2007 2008 2009 2010
Import 2997 3215 1374 2544

Der Verbrauch von Wolfram für die Hartmetallerstellung in Tonnen:[3]

Jahr China USA Europa Japan Andere
2005 12500 6500 6000 4500 3000
2007 13900 4600 9800 4500 700
2010 18800 6100 6300 4900 2800

Bearbeitung

Für den Einsatz als WC-Hartmetall werden ca. 6 Massenprozent Cobalt als Bindephase zugesetzt. Die Korngröße von WC-Hartmetallen mit 6 bis 10 % Cobalt als Bindemittel beträgt ungefähr 0,5 bis 1,2 Mikrometer. Die Verarbeitung von WC-Hartmetall erfolgt durch Mischen, Mahlen, Grünsintern, Brennen oder Heißisostatisches Pressen (HIPen) bei 1600 bar und 1600 °C. Das Bearbeiten von WC-Hartmetallen ist durch Schleifen sowie mittels Draht- bzw. Funkenerosion möglich. In Spezialfällen werden Kugeln aus Hartmetall mittels Laser durchbohrt (Bohrungsdurchmesser kleiner als 0,25 mm).

Eckdaten:

  • Biegebruchfestigkeit > 3500 N/mm2
  • Druckfestigkeit bis 6 · 109 Pa
  • Dichte ca. 16 g·cm−3
  • Mohs-Härte = 9,5

Anwendungen

WC-Hartmetall wird für Werkzeugschneiden (Wendeschneidplatten) und als Werkstoff für hochbelastete Bauteile wie Druckstöcke oder Umformwerkzeuge benutzt.

Ein Ring aus Wolframcarbid
Kleine Bohrer und Fräser aus massivem Wolframcarbid, links oben Stäbe aus W und C

Im Uhrenbau wird Wolframcarbid seit 1962 vom Schweizer Armbanduhrproduzenten Rado, erstmals beim Modell DiaStar beim Gehäusebau eingesetzt.

Darüber hinaus kann es als Neutronenreflektor in Kernwaffen eingesetzt werden, um die kritische Masse herabzusetzen.

Seit dem Zweiten Weltkrieg wird Wolframcarbid wegen seiner Härte und gegenüber Stahl gut doppelten Dichte als Kernmaterial in panzerbrechenden Geschossen (Wuchtgeschossen) verwendet, wo es gehärteten Stahl verdrängte. Ab den 1960er Jahren wurde für diesen Zweck vor allem von den USA deutlich weicheres abgereichertes Uran eingesetzt, dessen Verwendung jedoch umstritten ist (Giftigkeit, Reststrahlung). Daher ist Wolframcarbid weiterhin für panzerbrechende Munition weit verbreitet.

Seit einigen Jahren wird Wolframcarbid auch zu Schmuck verarbeitet. Dabei wird dieser mit dem irreführenden Namen Wolframschmuck bezeichnet.

Kugelschreiber sind eine weitere verbreitete Anwendung. Die Kugeln werden aus Wolframcarbid gefertigt, um einen möglichst geringen Verschleiß garantieren zu können.[4]

Spikes von Fahrrad-Winterreifen sind häufig aus Wolframcarbid.

Gesundheitliche Risiken

Der Umgang mit Hartmetall erfordert besondere Arbeitsschutzmaßnahmen, denn lungengängige Wolframcarbid-Cobalt-Stäube können Lungenfibrose verursachen.

Da Schmuckringe aus Wolframcarbid aufgrund ihrer Härte kaum trennbar sind, kann es beim Anschwellen eines Fingers, z.B. durch einen Bienenstich oder eine Verletzung zu schweren Schädigungen kommen, weil der Blutfluss behindert oder ganz unterbrochen wird.

Literatur

  • Gopal S. Upadhyaya: Cemented Tungsten Carbides: Production, Properties and Testing, Noyes Publications, 1998, ISBN 978-0-8155-1417-6.
  • Alexey S. Kurlov, Aleksandr I. Gusev: Tungsten Carbides: Structure, Properties and Application in Hardmetals, Springer Verlag, 2013, ISBN 978-3-319-00523-2.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ Eintrag zu Wolframcarbide. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag
  2. ↑ a b c d e f Eintrag zu Wolframcarbid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  3. ↑ a b c Martin Bertau, Armin Müller, Peter Fröhlich, Michael Katzberg: Industrielle Anorganische Chemie, ISBN 978-3-527-33019-5, S. 614.
  4. ↑ Patent DE69808514
Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Wolframcarbid&oldid=142661037“