炭化タングステン工具の耐食性について

耐食性とは何ですか?

耐食性とは、湿気、酸、アルカリ、塩、ガスなど、環境との相互作用によって引き起こされる化学的劣化に対する材料の耐性を指します。腐食は通常、酸化孔食、表面侵食、そして最終的には材料の構造の弱化を引き起こします。

耐腐食性の高い材料は、過酷な化学物質にさらされても、機械的完全性、寸法安定性、表面仕上げを維持します。

耐食性はなぜ重要なのでしょうか?

多くの産業用途では、ツールやコンポーネントは次のような腐食性環境で動作します。

海水または海洋条件
酸性またはアルカリ性のプロセス流体
高湿度の工業プラント
石油、ガス、または化学精製所

腐食により、ツールの強度が低下し、精度が低下し、摩耗が加速し、さらには予期せぬ故障を引き起こし、コストのかかるダウンタイムとメンテナンスが発生する可能性があります。

炭化タングステンと耐食性

炭化タングステン（WC）は、優れた耐摩耗性および耐摩耗性を備えた硬質セラミック化合物です。しかし、超硬合金（コバルトやニッケルなどの金属結合剤で結合されたWC）として使用する場合、その耐食性は結合剤相に大きく依存します。

バインダーの影響:

コバルト結合炭化物 (WC-Co): 特に酸性または塩化物が多い環境では腐食しやすいです。
ニッケル結合炭化物 (WC-Ni): コバルトに比べて耐腐食性が向上しており、海洋または化学物質への暴露に適しています。

一般に、純粋な炭化タングステン粒子は化学的に不活性ですが、金属バインダー相は腐食に対して脆弱であり、時間の経過とともにバインダーの浸出や粒子の剥離につながる可能性があります。

腐食が超硬合金工具に与える影響

タングステンカーバイド工具の腐食により、次のような問題が発生する可能性があります。

バインダー相の損失により構造が弱体化する
表面のピットや侵食により精度が低下する
粒界攻撃により微小亀裂が生じる
摩耗が加速し、工具寿命が短くなる

これは、スラリーノズル、バルブシート、油田部品、湿潤または酸性環境における成形ツールなど、化学的攻撃と機械的ストレスの両方にさらされるツールでは特に重要です。

炭化タングステンの耐食性向上

腐食性能を向上させるために、製造業者は以下のことを行うことができます。

▸ 耐腐食性バインダーを使用する:

化学的に攻撃的な環境では、コバルトの代わりにニッケルまたは Ni ベースの合金を使用します。

▸ 保護コーティングを適用する:

化学的に安定したバリアを形成する TiN、TiCN、CrN コーティングなど。

▸ 腐食防止剤を追加します。

耐性を向上させるために、Cr、Mo、V などの微量元素を導入することができます。

▸ 炭化物粒子構造の最適化：

密度が高く均一微細構造減らす気孔率そして亀裂の開始点。

高い耐腐食性が求められる代表的な用途

耐腐食性を強化した超硬合金工具は、次のような用途に不可欠です。

石油・ガス産業 – バルブトリム、ポンプスリーブ、フロー制御コンポーネント
海洋工学 – 水中切削工具摩耗部品
化学処理 – アザラシ酸やアルカリにさらされる金型や計量ツール
食品・医薬品 - 耐腐食性を必要とする衛生グレードのツール
パルプ・紙 – 湿気や化学物質を含んだ環境にさらされる切断刃

これらの用途では、耐腐食性により安全性、長寿命、精度が確保されます。

耐食性試験

腐食性能は、多くの場合、次の方法で評価されます。

塩水噴霧（霧）試験（ASTM B117）
電気化学インピーダンス分光法（EIS）
酸性/アルカリ性溶液への浸漬試験
最終使用環境でのフィールド暴露試験

これらの方法は、特定の炭化物グレードまたはコーティングが現実的な条件下でどの程度劣化に耐えられるかを定量化するのに役立ちます。

結論

耐食性は、タングステンカーバイド工具過酷な環境で使用されます。WC自体は非常に安定していますが、バインダー相が耐腐食性を左右することがよくあります。適切なバインダーを選択し、保護コーティングを施し、微細構造を最適化することで、エンジニアは超硬合金部品の耐久性と化学的安定性を大幅に向上させ、要求の厳しい業界における価値と信頼性を最大限に高めることができます。

炭化タングステン工具の耐食性について

耐食性とは何ですか?

耐食性はなぜ重要なのでしょうか?