재료과학의 지속적인 발전과 함께 특수 내식성 텅스텐 카바이드의 개발 및 응용은 텅스텐 카바이드 블레이드의 적용 범위를 더욱 확대할 것입니다. 합금 원소 첨가, 열처리 공정 최적화, 표면 처리 기술 개선을 통해 미래의 텅스텐 카바이드 블레이드는 더욱 광범위한 부식 환경에서 우수한 성능을 유지하여 다양한 산업 분야에 더욱 안정적이고 효율적인 가공 솔루션을 제공할 것으로 기대됩니다.
1. 텅스텐 카바이드 날에 대하여
탄화텅스텐은 정식 명칭으로는 초경합금으로, 분말 야금 공정을 통해 생산되는 텅스텐 카바이드(주성분: 탄화텅스텐) 합금 소재입니다. 높은 경도와 뛰어난 내마모성을 자랑하며, 500°C에서도 경도가 거의 변하지 않고 1000°C에서도 높은 경도를 유지합니다. 이러한 탁월한 성능 덕분에 탄화텅스텐은 고성능 절삭 공구 제조에 매우 적합하며, 선반 공구, 밀링 커터, 평삭 공구, 드릴, 보링 공구 등 다양한 절삭 공구에 널리 사용됩니다.
현대의 텅스텐 카바이드 날은 주로 텅스텐 카바이드와 코발트라는 두 가지 기본 구성 요소로 이루어져 있습니다. 텅스텐 카바이드 경질상은 날에 필요한 극도의 경도와 내마모성을 제공하며, 코발트 결합상은 재료에 일정 수준의 인성을 부여합니다. 일반적인 텅스텐 카바이드 날의 구성에서 텅스텐 카바이드와 코발트는 전체의 99%를 차지하고, 나머지 1%는 다른 금속으로 구성됩니다. 이러한 독특한 미세 구조 덕분에 텅스텐 카바이드 날은 고속강으로는 달성할 수 없는 경도와 일반 공구강보다 훨씬 뛰어난 내마모성을 갖추어 기계 가공 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
재료 과학의 발전과 함께 탄화텅스텐 계열은 내마모성 탄화텅스텐, 내충격성 탄화텅스텐, 고온 내성 탄화텅스텐, 비자성 탄화텅스텐, 초미세 입자 탄화텅스텐 등 수십 가지 시리즈를 포함한 다양한 특수 등급으로 개발되었습니다. 이러한 다양한 조성의 탄화텅스텐 소재는 각기 다른 특정 응용 분야에 최적화된 솔루션을 제공합니다. 예를 들어, 화학 환경에서 사용되는 내식성 탄화텅스텐에는 크롬이나 니켈과 같은 합금 원소를 첨가하여 내식성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
일반적인 블레이드 소재의 성능 비교
| 재질 유형 | 경도(HRA) | 내마모성 | 강인함 | 내식성 |
| 텅스텐 카바이드 시멘트 카바이드 | 89-95 | 매우 높음 | 중간 | 중상급 |
| 고속강 | 80-85 | 중간 | 좋은 | 중간 |
| 공구강 | 70-75 | 중간 | 좋은 | 중간 |
| 세라믹 블레이드 | 92-95 | 매우 높음 | 낮은 | 훌륭한 |
텅스텐 카바이드 블레이드의 내식성 성능 분석
1. 부식 저항 메커니즘 및 특성
탄화텅스텐 블레이드의 내식성은 주로 특수한 화학 조성과 미세 구조에서 비롯됩니다. 기본 탄화텅스텐은 탄화텅스텐과 코발트로 구성됩니다. 탄화텅스텐 자체는 상당한 화학적 안정성을 지니고 있어 다양한 매체에 의한 침식에 강합니다. 또한, 코발트 결합제는 상온에서 보호 산화막을 형성하여 부식 과정을 더욱 늦춥니다. 실제 적용 사례에서 탄화텅스텐은 산, 알칼리, 염수 및 기타 화학 물질에 대한 내성을 보여 다양한 부식 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다.
연구 결과에 따르면 탄화텅스텐은 특정 환경에서 매우 우수한 내식성을 나타냅니다. 예를 들어, 알루미늄 액체 부식 시험에서 순수 탄화텅스텐의 평균 부식 속도는 H13강의 약 1/14에 불과하여 탁월한 내식성을 보여줍니다. 이러한 우수한 내식 성능 덕분에 탄화텅스텐은 주조 산업 및 고온 화학 환경에서 기존 강철을 대체할 수 있는 유력한 소재로 주목받고 있습니다. 마찬가지로, 고비중 탄화텅스텐 합금의 부식 시험에서도 이러한 소재들은 일반적으로 우수한 내식성을 보여 실험실 침지 부식 시험 및 자연 환경 노출 시험 후에도 기본적인 구조적 무결성을 유지하는 것으로 나타났습니다.
2. 표면 특성 및 부식 거동
텅스텐 카바이드 날의 내식성은 재질 자체뿐만 아니라 표면 상태 및 후처리에도 크게 좌우됩니다. 정밀하게 연마된 텅스텐 카바이드 날 표면은 미세한 보호막을 형성하여 부식성 매체의 침투를 효과적으로 차단합니다. 일부 고급 텅스텐 카바이드 날에는 TiN, TiCN, DLC 등의 표면 코팅 기술이 적용되어 절삭 성능 향상뿐 아니라 내식성 또한 크게 개선됩니다.
텅스텐 카바이드의 내식성이 절대적인 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 연구에 따르면 장기간 자연 환경에 노출될 경우 텅스텐 합금 소재의 결합상이 부식되는 경향이 있으며, 이는 소재의 가소성 저하로 이어질 수 있습니다. 이러한 현상은 코발트 결합상을 포함하는 일반적인 텅스텐 카바이드에서도 나타납니다. 습도나 염수 분무와 같은 특정 부식 환경에서는 코발트상이 우선적으로 부식되어 블레이드의 전반적인 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 부식 위험이 높은 환경에서는 특수 처리된 내식성 텅스텐 카바이드 등급을 선택하는 것이 특히 중요합니다.
3. 내식성 텅스텐 카바이드의 개발 및 발전 과정
화학 및 해양 산업과 같은 극한 환경에서의 응용 분야 요구 사항을 충족하기 위해 재료 과학자들은 특수 설계된 내식성 텅스텐 카바이드 모델을 개발했습니다. 이러한 고급 텅스텐 카바이드는 기존 조성에 크롬, 니켈, 몰리브덴과 같은 합금 원소를 첨가하여 재료의 화학적 안정성을 크게 향상시킵니다. 예를 들어, 특허받은 주조 화학 섬유 블레이드는 황산 부식에 대한 내성을 가지고 있는데, 특수 템퍼링, 단조 및 열전도 오일 담금질 공정을 통해 텅스텐 카바이드 자체의 취성을 효과적으로 줄이는 동시에 블레이드에 우수한 황산 부식 저항성을 부여합니다.
| 환경 유형 | 부식 정도 | 주요 부식 형태 | 성능 |
| 주변 대기 환경 | 매우 낮음 | 약간의 산화 | 훌륭한 |
| 산성 환경 (pH<4) | 중상급 | 결합제 상의 선택적 부식 | 특수 등급 필요 |
| 알칼리성 환경 (pH>9) | 낮음~중간 | 균일한 표면 부식 | 보통에서 좋음 |
| 염수/해양 환경 | 중간 | 점식 부식, 틈새 부식 | 보호 조치가 필요합니다 |
| 고온 용융 금속 | 낮은 | 계면 반응 | 훌륭한 |
III: 다양한 환경에서 텅스텐 카바이드 재료의 부식 거동
환경 적합성 분석: 텅스텐 카바이드 날이 탁월한 성능을 발휘하는 조건
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게시 시간: 2025년 10월 11일
