Carburo di tungsteno: proprietà, sintesi, usi

Il carburo di tungsteno ha formula WC e presenta proprietà notevoli quali:

• resistenza alla compressione
• alla deformazione
• al calore
• all’ossidazione
• all’usura e alla corrosione
•  rigidità
• elevata durezza essendo classificato nella scala di Mohs con durezza 9.

Può essere ottenuto da polvere di tungsteno a elevate temperature in presenza di nerofumo o grafite.

Le dimensioni del carburo di tungsteno che viene sempre prodotto sotto forma di polvere variano da 100 nm a 100 μm a seconda del materiale di partenza e delle condizioni del processo.

La produzione di carburo di tungsteno può essere fatta risalire ai primi anni ’20, quando l’azienda tedesca di lampadine elettriche, Osram, cercò sostituti per le costose matrici di trafilatura diamantate utilizzate nella produzione di filo di tungsteno. Questi sforzi portarono all’invenzione del carburo cementato, che fu presto prodotto e commercializzato da numerose aziende per diverse applicazioni, dove la sua elevata resistenza all’usura era particolarmente cruciale.

Sintesi

Può essere ottenuto a 670 °C per riduzione dell’esacloruro di tungsteno in presenza di metano. L’agente riducente utilizzato in tale reazione è l’idrogeno gassoso secondo la reazione:
WCl₆ + H₂ + CH₄ = WC + 6 HCl

Alla temperatura di 350 °C si può ottenere il carburo di tungsteno dall’esafluoruro di tungsteno in presenza di metanolo e di idrogeno gassoso quale agente riducente:
WF₆ + 2 H₂ + CH₃OH = WC + 6 HF + H₂O

Il carburo di tungsteno è sottoposto a un processo di sinterizzazione che ne riduce la porosità interstiziale e le forme ottenute sono utilizzate per produrre strumenti, utensili da taglio e abrasivi.

Circa il 20% del carburo di tungsteno prodotto viene utilizzato per ottenere leghe e materiali compositi.

Usi

È in genere combinato con nichel, argento, ferro e rame per avere materiali che trovano applicazione in campo edile, elettronico, nella produzione di ingranaggi industriali, nei materiali di protezione dalle radiazioni e nell’industria aeronautica.

I prodotti in carburo cementato di tungsteno sono largamente usati e preferiti all’acciaio inossidabile per l’elevata durezza e resistenza all’usura e utilizzati per punte di trapano, frese e utensili da taglio.

Esso è usato per unte di utensili chirurgici sia perché possono essere affilate sia per la loro resistenza all’ossidazione.

Una delle sue più recenti applicazioni  è nel campo della gioielleria in quanto se tagliato e lucidato risulta molto attraente.