Co je karbid a k čemu se používá?

Karbidy (z latinského carbo – uhlí) jsou chemické látky vzniklé sloučením s uhlíkem řady kovů nebo takových nekovových prvků periodické tabulky, jako je bor (B) a křemík (Si). Nejdůležitější fyzikálně-chemické vlastnosti karbidů jsou tvrdost, schopnost odolávat mechanické deformaci a žáruvzdornost. Například karbid wolframu (WC), karbid tantalu (TaC), karbid titanu (TiC), karbid molybdenu (MoC), karbid zirkonia (ZrC) a karbid boru (B₄C) a karbid křemíku (SiC) nepodléhají rozkladu ani při bílém žáru a jsou chemicky neutrální, se stupněm tvrdosti blízkým diamantům.

Obrázek 1. Frézy z karbidu wolframu

Karbidy jsou netěkavé látky a nerozpouštějí se v nejagresivnějších rozpouštědlech, včetně „aqua regia“ (směs kyseliny sírové a chlorovodíkové). Získávají se jak přímo z čistých prvků, tak pomocí metody redukce oxidů uhlíkem. Průmyslové šarže karbidů jsou vyráběny ve formě prášků (slinuté karbidy) a speciálních odlitků (lité karbidy).

Klasifikace skupin

Podle moderní klasifikace se karbidy na základě charakteristik meziatomové vazby v molekulární mřížce dělí do 3 skupin, které se výrazně liší v souboru funkčních charakteristik.

Do 1. skupiny patří tzv. karbidy solného typu s iontovými vazbami. Jejich základem jsou alkalické kovy a kovy alkalických zemin, hliník, prvky vzácných zemin, ale i aktinidy – thorium (Th), uran (U), plutonium (Pu) a další. Mnoho z těchto karbidů přichází s H₂O a kyseliny v prudké reakci a začnou se rozkládat za vydatného uvolňování plynné frakce ve formě metanu (methanidy) nebo acetylenu (acetylenidy) a vysrážení hydroxidů kovů. Karbidy této skupiny se používají k řízení chemických reakcí jako deoxidační činidla, redukční činidla, katalyzátory atd. Nejoblíbenějšími methanidy jsou karbidy hořčíku (MgС₂, Mg₂C), hliník (Al₄C₃) a berylium (Be₂C). Mezi acitelenidy je nejznámější karbid vápníku CaC₂, široce používané v technologiích svařování plynem.

Do 2. skupiny patří řada karbidů nazývaných kovové. Jsou tvořeny ve spojení s uhlíkem přechodnými kovy skupin IV–VII. Periodická tabulka D.I. Mendelev, stejně jako kobalt, železo a nikl. Karbidy skupiny podobné kovům mají kromě tvrdosti a žáruvzdornosti vysokou elektrickou vodivost a odolnost vůči chemicky aktivním činidlům. To je důvod, proč zejména karbidy železa (Fe₃C), chrom (Cr₃C₂), molybden (MoC) jsou žádané pro nauhličování litinových a ocelových povrchů a karbidy wolframu (WC), titanu (TiC), tantalu (TaC), vanadu (VC) jsou žádané pro výrobu tvrdých slitin, pro výroba polovodičových diod, různých tepelně odolných povlaků, pracovních břitů nástrojů pro obrábění kovů a zařízení pro řezání hornin.

3. skupinu tvoří tzv. kovalentní karbidy křemíku (SiC) a bor (B₄C, B₁₂C₃), vyznačující se nejvyšší tvrdostí a používá se k výrobě supertvrdých slitin, které nemají horší tvrdost než korund. Používají se také k výrobě brusiv pro broušení a leštění povrchů kovových výrobků, žáruvzdorných materiálů a topných těles pro vysokoteplotní výrobní procesy.

Žáruvzdorné karbidy kovů při výrobě tvrdých slitinových materiálů

Přesto nejrozsáhlejší oblastí použití je použití žáruvzdorných kovových karbidů pro výrobu kovokeramických slitin.

Do kategorie tvrdých slitin patří řada otěruvzdorných kovových materiálů na bázi karbidů WC, TiC, VC, TaC, NbC, CrC a dalších kovů s teplotou tavení od 860 do 1320°C, jejichž pevnost spoje v molekulární struktura je zajištěna inkluzemi měkčího kobaltu a niklu, železa s mnohem nižším bodem tání. Slitina se stává méně křehkou a pružnější a tažnější, čím vyšší je procento začlenění pojiva do ní.

K regulaci chemického složení a provozních parametrů tvrdých slitin se používají zejména TU 48-19-60-78, TU 48-19-154-92 a další regulační dokumenty.

Podle technologických kritérií se tvrdé slitiny dělí na slinuté (kovokeramika) a lité (povrchově).

1. Nejprve se v určitých poměrech důkladně promísí dispergované prášky žáruvzdorných kovů a pojivových kovů (kobaltový prášek, niklový prášek atd.) a v případě potřeby také prášky legovacích přísad.
2. Poté se hotová směs lisuje pod vysokým tlakem (1250-4550 kgf/cm 2 a vyšší).
3. V konečné fázi se výsledný polotovar slinuje ve speciální elektrické peci při teplotě blízké teplotě tavení kovového pojiva, dokud nevznikne slitina s indexem tvrdosti minimálně HRA = 86 a tepelnou odolností do max. 1320 °C.

Tvrdé slitiny prakticky nejsou přístupné tradičním metodám mechanického zpracování (řezání, tlak, hoblování, broušení atd.). K tomuto účelu se používají moderní metody, jako je laserové/ultrazvukové broušení nebo leptání kyselinou.

Výroba litých tvrdých slitin je založena na technologických metodách jako je tavení a odlévání. Používají se k natavení ochranného povlaku na vysoce opotřebené povrchy a podle chemického složení se dělí na 3 typy.

První typ zahrnuje relit – složení karbidů wolframu (WC a W₂C), vyznačující se zvláště vysokými hodnotami tvrdosti a odolnosti proti opotřebení. Teplota tání relitu je 3520°C, což je také cenné kritérium.

• lité karbidy wolframu zrnitost LKV-Z (TU U24.6-33876998-001-2006);
• sférické karbidy wolframu jakosti KVS (TU U24.1-19482355-001:2010;
• páskové relity značek LZ, LS, LSZ (TU U28.7-19482355-002:2014).

Druhý typ zahrnuje stelity – lité slitiny, které jsou karbidovým složením W-Co-Cr. Vyznačují se nižší teplotou tavení (blízká teplotě tavení ocelí) ve srovnání s relitem, odolností proti opotřebení a korozi – vlastnosti díky vysoké tvrdosti. Vyrábí se ve formě tyčí. V Rusku se vyrábí stelity značek PR-V3K a PR-V3K-R (GOST 21449-75).

Třetím typem litých karbidových materiálů jsou sorbity – sloučeniny složení Fe-Cr-Mn-Ni, které mají oproti stelitům nižší tvrdost a bod tání. Domácí průmysl vyrábí sorbitové tyče značky Pr-S (GOST 21449-75). Existují 2 druhy sormitu: sormit č. 1 a sormit č. 2, vyznačující se schopností tepelného zpracování a také vyšší pevností a houževnatostí ve srovnání se sormitem č. 1. Koncové konce sormitových tyčí č. 1 jsou natřeny zeleně a sormitové tyče č. 2 jsou natřeny červeně.

Aplikace tvrdých slitin pro průmyslové účely

V současné době je obtížné si představit průmyslový sektor, ve kterém by se nepoužívaly karbidové materiály na bázi karbidů žáruvzdorných kovů a spojovacích kovových součástí.

• výroba nástrojů pro řezání kovů a hornin v kovoobráběcím a těžebním průmyslu;
• výroba lisovacího zařízení;
• Výroba chirurgických nástrojů;
• uspořádání přesných ploch v různých měřicích přístrojích;
• označení pracovní plochy razítek;
• výroba pracovních prvků valivých ložisek;
• jiné účely, kdy je použití karbidových materiálů vhodné nebo nemá vůbec žádné alternativy.

Průmyslový význam karbidů ve vývoji technického pokroku povzbuzuje výzkumníky a praktické inženýry k vytváření stále více nových produktů na jejich základě. Zvláště velká pozornost je tak dnes věnována vývoji nejnovějších typů karbidových materiálů obsahujících karbidy s širokou škálou užitných vlastností pro letecký průmysl, stavbu lodí, radioelektronický průmysl a jadernou energetiku.

telefony:
8 (800) 200-52-75
(499) 166 78–38
(499) 166 78–74
(495) 504 95–54
(495) 642 41–95

Nichrome :: Fechral :: Nichrom v izolaci :: Titan :: Wolfram :: Molybden :: Kobalt :: Termočlánky :: Tepelně odolné termočlánky :: Nikl :: Monel :: Constantan :: Cupronickel :: Tvrdé slitiny :: Kovové prášky :: Nerezová ocel :: Žáruvzdorné slitiny :: Feroslitiny :: Cín :: Tantal :: Niob :: Vanad :: Chrom :: Rhenium :: Přesné slitiny :: Zirkonium :: Přehled cen kovů a feroslitin :: Stránka mapa

Metotekhnika ® Všechna práva vyhrazena

Karbid vápníku je sloučenina vápníku s uhlíkem, což je pevná krystalická látka. Vyrábí se tavením oxidu vápenatého s koksem v elektrických pecích (při teplotách 1900-1950°C) a následným tuhnutím ve speciálních formách (formách), drcením a tříděním na kusy určitých velikostí (malé, střední a velké).

Vzniká tak technický produkt se špinavě tmavě šedou nebo hnědou barvou díky 20-25% obsahu nečistot (uhlí a jiná barviva). Navíc obsahuje sulfid vápenatý a fosfid, díky nimž má materiál nepříjemný zápach.

Dobře absorbuje vodu a při interakci s ní se i při nízkých teplotách rozkládá a prudce uvolňuje plynný acetylen s velkým množstvím tepla. Dokonce i atmosférická vlhkost může vyvolat rozklad látky.

Aplikace

Karbid vápenatý (karbid vápenatý) se používá k výrobě kyanamidu vápenatého (reakcí s dusíkem), ze kterého se syntetizují kyanidové sloučeniny a hnojiva, k výrobě karbid-močovinových regulátorů růstu rostlin a karbidového práškového činidla.

Bez této látky se neobejdou autogenní práce a osvětlení, výroba acetylenové černě a dalších materiálů: syntetický kaučuk, alkonitril, styren, vinylchlorid, kyselina octová, deriváty acetylenchloridu, umělé pryskyřice, etylen, aceton atd používá se také při procesu svařování plynem, výrobě karbidových lamp.

Ze speciální frakce karbidu vápníku (zpracovaného za použití odpadních a nekvalitních surovin) reakcí s vodou se získává plynný acetylén a vedlejší produkt – hašené vápno. Tento postup je doprovázen uvolněním značného množství tepla. Objem vyrobeného plynu závisí na čistotě karbidu vápníku (čím čistší materiál, tím více acetylenu se uvolní) a pohybuje se mezi 235-285 litry z 1 kg karbidu.

K rozkladu 1 kg karbidu vápníku je teoreticky potřeba 0,56 litru vody, ale v praxi se pro lepší chlazení acetylenu a zajištění bezpečnosti procesu spotřebuje 5 až 26 litrů kapaliny. Rychlost rozkladu bude záviset na granulaci a čistotě výchozího materiálu, stejně jako na teplotě a čistotě vody (čím čistší a menší velikost, tím vyšší teplota, tím rychlejší reakční rychlost).

Je možné uhasit karbid vápníku vodou?

Karbid vápníku je nehořlavý produkt, ale acetylen uvolněný při jeho rozkladu je výbušný a nebezpečný pro požár. Snadno se vznítí i při krátkodobém kontaktu se vzduchem a má schopnost samovolného vznícení i v čisté formě. Také snadno reaguje se solemi mědi, stříbra a rtuti za vzniku nestabilních výbušných acetelidů. Má narkotický účinek díky fosforovodíku v jeho složení.

Činidlo v žádném případě nehaste vodou! Pokud se kapalina dostane do nádob obsahujících látku, může dojít k výbuchu. K hašení by měly být použity suché práškové hasicí přístroje, suchý písek, oxid uhličitý a azbestový plech.

Acetylen je lehčí než vzduch, takže se může hromadit v nejvyšších místech špatně větraných místností.

Bezpečnostní opatření a skladování

Karbid vápníku patří do třídy nebezpečnosti 1 podle stupně dopadu na tělo. Jeho prach dráždí kůži, sliznice a dýchací cesty. Činidlo je velmi nebezpečné při vdechnutí (příznaky: přerušované dýchání, kašel, rýma, pocit dušení, plicní edém), při kontaktu s kůží (popáleniny, vředy) a v očích (bolestivost, slzení, otoky víček).

Při použití materiálu je nutné používat speciální ochranný oděv, plynovou masku, rukavice a speciální obuv. Pracujte pouze v dobře větraných prostorách. V případě kontaktu s kůží opláchněte zasažené místo velkým množstvím vody, namažte bohatým krémem a přivolejte lékaře.

Skladujte v uzavřených nádobách ve svislé poloze (ne více než 3 řady) v ohnivzdorných, dobře větraných skladech nebo na otevřených prostranstvích pod přístřeškem, chraňte před vlhkostí. Společné skladování s jinými látkami není povoleno. Skladovatelnost – 6 měsíců od data výroby.

Kde koupit?

Nabízíme vysoce kvalitní chemikálie za nejlepší ceny. Pro objednání takových produktů u nás stačí kliknout na příslušné tlačítko u obrázku produktu a zadat své kontakty. Brzy vás budeme kontaktovat.