개요
검은색 도금 텅스텐 카바이드 은 텅스텐 카바이드(WC) 분말을 야금 가공하여 내식성 도금층을 추가한 다양한 구성 요소 형상으로 가공한 것을 말합니다. 검은색 외관은 산화물 층 변환 코팅으로 인해 기름기가 많은 환경에서 마모 수명이 향상됩니다. 일반적인 형상에는 석유 및 가스 시추, 광업, 기계 가공 및 기존 금속 및 합금을 능가하는 경도, 강도 및 내화학성이 요구되는 극한의 작동 조건을 가진 기타 산업에서 사용되는 로드, 플레이트, 베어링 및 부싱이 포함됩니다.
구성
텅스텐 카바이드의 중량별 구성은 다음과 같습니다:
| 요소 | 무게 % | 역할 |
|---|---|---|
| 텅스텐(W) | 일반적으로 88-97% | 경도와 강도를 제공하는 주요 성분 |
| 탄소(C) | 3-12% | W와 결합하여 매우 단단한 WC 세라믹을 형성합니다. |
| 코발트 (Co) | 3-12% | 인성을 촉진하는 바인더 금속 |
| 탄탈륨/탄화티타늄 | 1-2% | 곡물 성장 억제제 |
외부 표면의 부식 방지 흑색 산화물 도금층은 두께가 1~10미크론에 불과하므로 벌크 구성은 코발트 매트릭스에서 WC로 유지됩니다.
제조 프로세스
흑도금 텅스텐 카바이드 부품은 다음과 같은 일련의 분말 야금 공정 단계를 통해 제조됩니다:
- 원소 W 및 C 분말과 코발트 바인더, 곡물 성장 억제제를 혼합합니다.
- 저온/고온 등방성 압착을 통해 분말을 "녹색" 형태로 압축합니다.
- 열처리를 통한 WC 형성 및 지오메트리 설정
- 최종 치수 공차 사양에 맞게 부품을 연삭합니다.
- 부품을 독점적인 수조 화학 처리로 전환 코팅 산화물 층을 생성합니다.
- 흑색 산화물 외부 도금 + 침지 욕조를 통한 기공/표면 결함 봉인
이 도금 시퀀스는 pH 4~9 범위의 액체에서 부식에 강한 검은색 마감을 만들어냅니다.
기계적 특성
| 매개변수 | 사양 | 테스트 방법 |
|---|---|---|
| 경도 | 88-93 HRA(~1600 비커스) | ASTM E18 |
| 밀도 | 13.5-15.1g/cm3 | ASTM B311 |
| 횡 파열 강도 | 550-650 MPa | ASTM B406 |
| 골절 인성 | 7-12 MPa√m | ASTM B771 |
| 영의 계수 | 530-700 GPa | ASTM E111 |
1500 비커스에 육박하는 초고경도와 고밀도로 높은 하중에서도 뛰어난 내마모성을 제공합니다. 코발트 바인더 상은 깨지기 쉬운 WC 입자를 강화합니다. 이러한 특성 덕분에 흑도금 텅스텐 카바이드는 채굴, 드릴링, 가공 및 기타 까다로운 환경에서 공구강, 스테인리스강 및 베어링 등급 소재를 대체하는 데 적합합니다.
내화학성
유전의 다운홀 공구 및 시추 장비용으로 설계된 흑도금 텅스텐 카바이드는 물에 잠기거나 노출되었을 때 내식성을 제공합니다:
- 염화수소/황산염이 포함된 신맛이 나는 원유 및 천연가스 및 염화수소/황산염이 포함된 염수
- 산: 탄산(H2CO3), 구연산(C6H8O7), 아세트산(CH3COOH)
- 알칼리/염기: 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘[Ca(OH)2]
- 유기산: 포름산(HCO2H), 젖산(C3H6O3), 올레산(C18H34O2) 및 아민 용액
- 탄화수소 오일, 윤활유, 변속기 오일
이러한 내화학성으로 인해 염분, 유기산, H2S, CO2 또는 일반 강철을 빠르게 분해하는 기타 종을 포함하는 액체가 있는 부식성 다운홀 환경에서 탁월한 수명을 보장합니다.
컴포넌트 유형
다양한 흑도금 텅스텐 카바이드 부품 형상은 광업, 재료 가공 및 석유 화학 산업 전반의 요구 사항을 충족합니다:
| 유형 | 설명 | 주요 속성 |
|---|---|---|
| 베어링 및 부싱 | 진흙 모터, 방향성 드릴링 공구의 금속 베어링 교체 | 마찰을 최소화하면서 20,000psi 이상의 진흙 압력을 견뎌냅니다. |
| 슬리브 | 드릴링 어셈블리에 방향성 센서 케이스 포함 | 드릴링 유체의 마모성 암석 절단으로부터 전자기기 보호 |
| 노즐 | 고압 물/연마제 절단 노즐 | 최소한의 테이퍼로 정밀 절삭을 위한 내식성 |
| 접시 | 볼 밀 내부의 볼트인 내마모성 라이너 플레이트 | 광물 분쇄기에서 금속 라이너의 수명이 10배 이상 연장됩니다. |
| 와이어 드로잉 다이 | 필라멘트용 텅스텐, 강철, 티타늄 와이어 압출 | 다이 마모나 결함 없이 고속으로 균일한 와이어 직경을 인발합니다. |
초경도, 강도 및 맞춤형 내화학성의 독특한 조합을 통해 흑도금 텅스텐 카바이드는 긴 장비 수명 동안 극한의 압력, 속도 및 온도를 견뎌야 하는 까다로운 석유 및 가스 하드웨어 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.
품질 표준
텅스텐 카바이드 분말 공급, 기계적 특성 및 기술 부품 공급에 대한 국제 품질 표준입니다:
| 표준 | 범위 | 적용되는 매개변수 |
|---|---|---|
| ISO 4499 | 초경합금 분말 | 화학, 입자 크기, 순도 기준 |
| ASTM B693 | WC 제품의 등급 및 사양 | 내마모성, 미세 구조, 화학적 및 물리적 특성 임계값 |
| ASTM E112 | 평균 입자 크기 결정 | mm2당 입자 수 또는 ASTM 입자 크기 숫자는 1에서 8까지이며, 숫자가 클수록 입자가 작다는 의미입니다. |
| API 사양 7-1 | 로터리 드릴링 장비 | 플레이트 경도, 베어링 형상, 압력 및 속도 등급 |
이를 통해 암반 절단, H2S, CO2, 자극성이 강한 유정 액체가 포함된 다상 흐름을 오랜 기간 동안 보는 유전 공구에 필요한 내식성 및 내마모성을 검증할 수 있습니다.
다른 자료에 비해 장점
다른 대체품에 비해 흑도금 텅스텐 카바이드는 더 뛰어난 성능을 제공합니다:
- 경화 440C 스테인리스 스틸보다 10배 높은 내식성
- 부식 방지 도금 없이 일반 텅스텐 카바이드에 비해 4배 더 길어진 수명
- 도금 재도포 후 구성 요소를 여러 번 재사용할 수 있습니다.
- 다이아몬드 강화 복합재 대비 5배의 비용 절감 효과
- 열적/기계적 스트레스에 취약한 깨지기 쉬운 세라믹에 비해 향상된 신뢰성 제공
- 코발트가 없는 텅스텐 카바이드 등급보다 무게가 가벼워 설계 통합이 간소화됩니다.
따라서 적절하게 적용된 흑도금 텅스텐 카바이드는 석유, 가스, 광업 및 기타 열악한 산업 장비 작동 조건에서 내마모성, 내화학성, 무게 및 경제성 간의 균형을 최적으로 유지합니다.
비용 분석
| 매개변수 | 검은색 도금 화장실 부품 | 동등한 강철 부품 |
|---|---|---|
| 재료비 | $125/kg | $15/kg |
| 수명 | 5000-8000시간 | 1000 시간 |
| 시간당 비용 | $0.02 | $0.02 |
재료 비용이 더 많이 들지만 흑도금 텅스텐 카바이드는 교체 전 수명이 훨씬 길기 때문에 지속적으로 운영되는 공정에서 전체 소유 비용을 낮출 수 있어 초기 가격 프리미엄을 쉽게 정당화할 수 있습니다.
공급업체
흑도금 텅스텐 카바이드의 주요 제조업체 및 도금업체는 다음과 같습니다:
| 회사 | 위치 | 제품 기능 |
|---|---|---|
| 진공로 엔지니어링 | 독일 | 베어링, 부싱, 플레이트, 기계식 씰, 프로토타입 |
| 중서부 텅스텐 서비스 | 미국 | 플레이트, 로드, 와이어 형태를 잘라 인쇄 |
| 라인그룹 정밀도 | 중국 | 노즐 세트, 링, 초크 튜브 |
| 주저우 Jatc 산업 | 중국 | 내마모성 플레이트, 라이너, 스크린 |
| 케나메탈 | 미국 | 인덱서블 카바이드 인서트, 드로잉 다이 |
설계 단계에서 맞춤형 엔지니어링 협업을 통해 모든 작동 하중, 압력, 유체 화학, 마찰 지점을 고려하여 흑도금 텅스텐 카바이드를 적절히 적용함으로써 부식성이 강한 흐름이 있는 광산 기계 또는 다운홀 드릴링 공구에서 장비 수명의 이점을 극대화할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
유전 다운홀 시추 작업을 위해 흑도금 텅스텐 카바이드의 경도 범위는 어느 정도여야 합니까?
88-92.5 HRA(~1500-1600 비커스)는 과도하게 부서지지 않으면서 내마모성이 최적의 조합을 이룹니다. 따라서 시추공 벽 압력으로 인한 높은 압축 하중과 암석 절단을 운반하는 드릴링 유체 흐름으로 인한 전단 응력을 균열 실패 없이 견딜 수 있습니다.
흑도금 텅스텐 카바이드는 물이나 습한 환경에서 녹이 슬거나 부식되나요?
아니요 - 보호용 산화물 층은 산성 또는 약염기성 pH에서도 산화 또는 기타 수성 부식에 저항하도록 설계되어 베어 카바이드보다 더 나은 성능을 발휘합니다. 동적 씰 요소의 적절한 통합으로 인터페이스에 습기가 침투하는 것을 방지하여 적색 녹 얼룩이나 전기 화학 반응을 방지합니다.
시간이 지나면 도금이 벗겨지거나 닳아 없어지나요?
1~10미크론 두께의 검은색 도금은 서서히 고갈되지만 벌크 카바이드 부품이 노출되기까지는 수년이 걸립니다. 이 시점에서 부품은 재도금을 위해 반송되어 다시 사용할 수 있습니다. 따라서 재생 가능한 마모 코팅의 이점을 제공합니다.
흑색 도금 카바이드 부품을 엄격한 공차로 가공하거나 연마할 수 있습니까, 아니면 도금이 손상될 수 있습니까?
내식성 무결성을 유지하려면 코팅 깊이를 손상시키는 과도한 기계적 제거는 피해야 합니다. 정밀 연마 및 연마가 가능하지만 일반적인 유전 애플리케이션의 경우 최소 2미크론의 도금 두께가 남아있어야 합니다. 도금 전에 그물 모양으로 방전 가공하는 것이 모든 2차 가공 단계보다 권장됩니다.
요약
흑색 도금 텅스텐 카바이드는 베어링, 부싱, 플레이트, 노즐 및 기타 형상으로 야금 가공된 코발트 매트릭스의 초경도 고밀도 텅스텐 카바이드로, 특히 석유/가스 시추 및 광업 환경에서 극한의 압력, 속도 및 부식성 화학물질에 노출되는 장비에 최적화되어 있습니다. 특수 변환 도금 시퀀스를 통해 기존 공구강을 빠르게 부식시키는 고온의 산, 알칼리, 염화물, H2S 및 CO2 종에서도 극적으로 향상된 내식성을 부여하는 검은색 외부 산화물 층을 부여합니다. 1500비커스 이상의 경도, 550MPa 이상의 강도, 맞춤형 내화학성의 최적의 조합을 제공하는 흑색 도금 텅스텐 카바이드는 가장 혹독한 산업 운영 조건에서 대체재보다 5~10배 더 오래 지속되는 재생 가능하고 비용 효율적인 소재 옵션으로 사용됩니다.
