工業用コンポーネント、特にポンプ、バルブ、化学処理などの摩耗の激しい環境で作業する場合、タングステンカーバイドシールリングが「セラミックのよう」と表現されているのを聞いたことがあるかもしれません。硬く、熱に強く、研磨性の高い流体にも耐えるため、人々がセラミックスと一緒にまとめてしまうのも当然です。しかし、タングステンカーバイドは実際にはセラミックなのでしょうか?長年、工業用シールシステムのタングステンカーバイド部品を設計し、供給してきた者として、私はいつもこの質問を受けます。手短に言うと、いいえ、タングステンカーバイドは従来のセラミックではありません。これは、両方の材料の特性を組み合わせた「サーメット」(金属-セラミック複合材)です。—そして、それが高圧ポンプのシールなど、過酷な作業に非常に役立つ理由です。この記事では、その違いを簡単に説明し、混乱が起こる理由を説明し、シールリングやその他の工業用部品を選択する際に、この区別が重要である理由を示します。
非金属組成: これらは、非金属の酸化物、炭化物、または窒化物(例:アルミナはAl₂O₃、シリカはSiO₂)でできています。ここには金属はありません。極度の硬度
1. その組成には金属が含まれています
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タングステン
金属バインダー(通常はコバルト、場合によってはニッケル)を追加して、タングステンカーバイド粒子を一緒に保持します。したがって、純粋なセラミック(例:アルミナ)とは異なり、タングステンカーバイドには金属が「DNA」に含まれています。純粋なセラミック自体というよりは、金属とセラミックの組み合わせのようなものです。2. ほとんどのセラミックよりも丈夫です(金属バインダーのおかげです)セラミックは脆いです—セラミックシールリングをハンマーで叩くと、粉々になります。タングステンカーバイドは、金属バインダーのおかげで、
丈夫
これは、工業用シールリングにとって大きな問題です。高圧ポンプを想像してください。ポンプが作動すると、シールリングは常に振動します。セラミックリングは1週間後にひび割れる可能性がありますが、タングステンカーバイドリング(コバルトバインダー付き)は、金属バインダーがそのストレスの一部を吸収するため、シールを維持します。3. 熱(およびわずかな電気)を伝導しますセラミックは優れた絶縁体です—熱と電気を遮断します。ただし、タングステンカーバイドは熱をよく伝導し(摩擦熱を放散する必要があるシールリングに役立ちます)、わずかな電気も伝導します(セラミックとは異なります)。
なぜ?それは、その中の金属が原因です。タングステン(金属)とコバルト(別の金属)は、熱と電子を流しますが、セラミック(すべて非金属)は流しません。
混同が起こる理由は簡単にわかります。タングステンカーバイドとセラミックは、過酷な環境で際立たせる主要な工業的「スーパーパワー」を共有しています。
どちらも超硬質です
どちらも高温に耐えます
特性
セラミック(アルミナ)シールリング
| 組成 | タングステン(金属)+炭素+金属バインダー(コバルト/ニッケル) | アルミナ(Al₂O₃、非金属) |
|---|---|---|
| 靭性 | 振動/衝撃によるひび割れに強い | 脆い—ストレス下でひび割れやすい |
| 熱伝導率 | 良好(摩擦熱を放散) | 不良(熱を閉じ込め、過熱する可能性あり) |
| 電気伝導率 | 低いが、存在する(少し伝導する) | なし(絶縁体) |
| 最適 | 高振動ポンプ、研磨性スラリー、急激な圧力変化 | 低振動、高温静的シール(例:炉バルブ) |
| 実際の例:それらを混同すると問題が発生する場合 | 昨年、鉱業業界のクライアントが私たちに不満を言いに来ました。彼らは、研磨性スラリーを扱うために「より硬い方が良い」と考えて、タングステンカーバイドシールリングをセラミックシールリングに交換しました。しかし、2週間以内に、セラミックリングはひび割れました—ポンプからの振動は、その脆い性質には大きすぎました。 | 私たちはそれらをコバルトバインダー付きのタングステンカーバイドシールリングに戻しました。コバルトはポンプの振動を吸収し、リングは6か月以上持続しました。教訓:タングステンカーバイドとセラミックの違いを知ることは、単なる意味論ではありません—コストのかかるダウンタイムを防ぎます。 |
一般的な誤解を解消しましょう。
神話
事実
: タングステンカーバイドの金属バインダーは、それに独自の靭性を与えます。振動または高衝撃環境では、それらは交換できません。神話
タングステンカーバイドはセラミックではありません—セラミック(硬度、耐熱性)と金属(靭性、熱伝導性)の最高のものを組み合わせたサーメットです。これにより、セラミックのように摩耗し、現実世界の機械の衝撃や振動に耐えることができるものが必要なシールリングなどの工業用部品に不可欠です。事実
: タングステンカーバイドの金属バインダーは、それに独自の靭性を与えます。振動または高衝撃環境では、それらは交換できません。かつ
タングステンカーバイドはセラミックではありません—セラミック(硬度、耐熱性)と金属(靭性、熱伝導性)の最高のものを組み合わせたサーメットです。これにより、セラミックのように摩耗し、現実世界の機械の衝撃や振動に耐えることができるものが必要なシールリングなどの工業用部品に不可欠です。神話: 「タングステンカーバイドは単なる「金属セラミック」なので、セラミックと交換可能です。」事実
: タングステンカーバイドの金属バインダーは、それに独自の靭性を与えます。振動または高衝撃環境では、それらは交換できません。最終的な結論:タングステンカーバイドは「両方の最高の」材料です
タングステンカーバイドはセラミックではありません—セラミック(硬度、耐熱性)と金属(靭性、熱伝導性)の最高のものを組み合わせたサーメットです。これにより、セラミックのように摩耗し、現実世界の機械の衝撃や振動に耐えることができるものが必要なシールリングなどの工業用部品に不可欠です。次回誰かが「タングステンカーバイドはセラミックですか?」と尋ねたら、あなたはこう言うことができます。「いいえ、しかし、それは過酷な作業にはさらに優れています。」そして、機器のタングステンカーバイドとセラミックシールリングのどちらを選択するか迷っている場合は、質問してください。アプリケーションに振動または衝撃はありますか?はいの場合、タングステンカーバイドがおそらくより賢明な選択です。
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