碳化鎢材料代號UF-30代表意義為何,還有碳化鎢種類繁多其他

Question

我因需要運用碳化鎢製作刀具,圖檔上載明材質UF-30,我不明白這是何種碳化鎢,碳化鎢的種類繁多,不知不同的碳化鎢材質所製作出來的裁切刀,對壽命影響為何?

我準備進行裁切的材質有兩種,一種是鎳,一種是鋁.

謝謝!!

3191275您好:
感謝您回答我的問題,您所提供的文章我已閱讀過,不過內容並無UF-30的相關資料.目前新的進展是已知UF-30是日本三菱的材料代號.

Answer 1

碳化鎢號稱硬王；除了硬度高以外，尚有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等特性。
近幾十年來，科學發展真是一日千里，新技術、新理論、新材料不斷的發展出來。在許多重要的材料中，碳化鎢是屬於最強硬的材料。利用碳化鎢可製成各類零件，而這些零件將擔負著最堅鉅的耐磨損任務。利用碳化鎢可製成各式割切金屬的工具。它的用途非常廣泛。到底碳化鎢有何特殊構造、有何種本領。下面就對碳化鎢的一般狀況做些簡略的介紹。
一　硬王
談到材料之硬度，一般人似乎都曉得鋼鐵比鋁合金硬。而在各式各類鋼鐵中，工具鋼又比低碳鋼硬。鋼鐵之硬度一般都靠其結構內有麻田散體之存在（又名馬氏體，如圖一所示）。如果鋼鐵內含馬氏體愈多，它就愈硬。而這馬氏體如合碳量愈多，它也就愈硬。由於大部分的鋼鐵靠馬氏體逞強稱硬，因此馬氏體就有「硬祖」之稱。如果鋼鐵之構造除了馬氏體外，又加上碳化鉻的顆粒（如圖二所示），那麼它的強硬度又更進一級了。許多工具鋼就是靠碳化鉻與馬氏體之合作而達到高硬度。
然而，工具鋼儘管強硬，比起利用碳化鎢為主要成份，做成的碳化物合金材料仍是差一大截。雖然氧化鋁及碳化矽的硬度跟碳化鎢不相上下，但它們的工業用途非常有限。雖然金鋼石比碳化鎢硬，但無工業用途。碳化鎢除了有硬度外，還非常美觀、耐用。於是乎碳化鎢就輕易的登上了「硬王」的寶座。
二　碳化鎢合金材料的一般成分
雖然早期之碳化鎢合金材料其主要成份是碳化鎢，而以鈷為黏合劑（即利用鈷將碳化鎢晶粒黏合在一起）。但如減少碳化鎢之百分成分，而以碳化鈦或碳化鉭替代，也可製成不同性質之材料。此材料之一般成分，如下表所示：（重量百分成分）
碳化鎢 鈷 碳化鉭 碳化鈦
97% 3%
94% 6%
87% 13%
51% 7% 10% 32%
82% 10% 8%
上表所列的是一部分碳化鎢合金材料的成分。含碳化鎢及碳化鈦之量多，其硬度就大。然而勒性就相對的減少。
三　製造方法
（一）﹑碳化鎢粉的製取：利用選礦技術將含鎢的礦石破碎分離，而變成含鎢量高的精礦。將含鎢的精礦與碳化鋁或碳化鈣混在一起加熱起作用，產生的高熱與碳化鋁或碳化鈣混在一起加熱起作用，產生的高熱超過攝氏二千一百多度，於是碳化鎢就形成了。冷卻後，此碳化鎢可破碎至極細的粉末。另外一種製造方式是將鎢粉與碳混在一起在高溫下製成碳化鎢。
（二）﹑合金的製成：將碳化鎢與鈷以一定的比例混合，加壓成各種形狀，然後半燒結。此燒結過程通常是在真空爐裏進行。將其置於真空爐裏完成燒結。此時之溫度大約為攝氏一千三百至一千五百度之間。
四　碳化鎢合金材料的一些性質
碳化鎢合金材料其顯微金屬構造如圖三所示，此乃含94％碳化鎢及6％鈷之合金。其顆粒極細，白色塊狀為較大之碳化鎢顆粒。圖四為在更高倍放大下之塊狀結構。在碳化鎢顆粒之間乃鈷粒黏合劑。
在耐磨損、耐腐蝕、高溫、硬度諸性質方面，碳化鎢合金材料約比最硬的鋼鐵強百倍。任何機器或機械裝置如需要好的耐磨損材料，最好先考慮使用這碳化鎢合金材料。也許製品的成本會較高，但是較耐用，可以減少機件失靈或換修的機會。
利用此材料製成的零件，在工業上之用途實在太廣泛了。也許圖五裏面形狀不同的零件會加深讀者的一些印象。那些外表美觀的東西都是工程師與工人的心血結晶。
碳化鎢∕鈷陶金，是陶瓷與金屬的複合材料，它具有高硬度、高破裂韌性、耐磨耗等性質，在工業上廣泛運用在各種模具、耐磨耗零件、切削刀具、鑽鑿工具等應用的材料。


離子植入技術的特色即是藉嵌入材料近表面的離子來改進表面性能，不會有表面鍍膜剝落、表面尺寸改變等問題；同時，離子植入製程的溫度很低，不會使基材的材質惡化，卻能提高材料的表面硬度、耐磨耗性….等等重要特性。


此項計畫結果顯示，離子植入奈米碳化鎢∕鈷材料，和未經過植入處理的微米級材料比較起來，表面硬度增加100% ，摩擦係數也大幅降低50% 以上。另外，雖然硬度提高了，卻也沒有犧牲掉其韌性，材料的耐磨耗性甚至增加了30%。而材料表面的粗糙度約為4 nm ，顯示材料具有超細的表面平整度。



圖片參考：http://www.itri.org.tw/chi/news_events/images/fe-0911108-2.gif








http://www.itri.org.tw/chi/news_events/feature/2002/fe-0911108.jsp
碳化鎢材料代號UF-30