notizie sull'azienda Il carburo di tungsteno corrode?

Se lavori con prodotti in carburo di tungsteno, che si tratti di rivestimenti antiusura per l'estrazione mineraria, anelli di tenuta per pompe o utensili da taglio per la lavorazione dei metalli, potresti presumere che questo materiale ultra duro sia immune alla corrosione. Ma la realtà è più sfumata:gli stessi cristalli di carburo di tungsteno sono altamente resistenti alla corrosione, ma la resistenza complessiva alla corrosione del materiale dipende dal legante metallico che tiene insieme questi cristalli (solitamente cobalto, talvolta nichel) e dall'ambiente in cui vengono utilizzati. In alcune condizioni, il carburo di tungsteno può mostrare segni di corrosione; in altri può rimanere intatto per anni. Questo articolo analizza la corrosione del carburo di tungsteno, spiega perché ciò accade, come individuarne i primi segnali e le misure attuabili per prevenirlo. Tutti i contenuti si basano su una reale esperienza industriale, senza gerghi complessi, ma solo approfondimenti pratici che puoi utilizzare sul lavoro.

Per rispondere se il carburo di tungsteno si corrode, è necessario iniziare con la sua struttura. Il carburo di tungsteno è un materiale composito e solo una parte di esso è a rischio di corrosione:

• Cristalli di carburo di tungsteno (WC).: Queste costituiscono la “spina dorsale” dura e durevole del materiale. Hanno un'eccellente stabilità chimica e resistono alla maggior parte degli acidi, degli alcali e dei fattori ambientali. Anche in acqua neutra o in sostanze chimiche delicate, i cristalli stessi non si corrodono.
• Legante metallico: Questa è la “colla” che tiene insieme i cristalli del WC. Il legante più comune è il cobalto, anche se il nichel o le leghe di nichel vengono utilizzati per esigenze specifiche. Il legante è l'"anello debole" della corrosione: quando il carburo di tungsteno "si corrode", è quasi sempre il legante che reagisce con le sostanze presenti nell'ambiente, non con i cristalli del WC.

Punti chiave: la corrosione nel carburo di tungsteno è quasi sempre un problema del legante, non un problema con i cristalli duri di WC.

Il carburo di tungsteno si corrode raramente in ambienti neutri e miti. Ma condizioni specifiche possono attaccare il rilegatore, causando danni visibili o perdita di prestazioni. Di seguito sono riportati i tre fattori scatenanti più comuni negli ambienti industriali:

Il cobalto (il legante più utilizzato) è sensibile alle sostanze chimiche forti. Quando entra in contatto con acidi o alcali concentrati, reagisce formando sali solubili. Questi sali vengono lavati via o lasciano residui polverosi, indebolendo nel tempo il legame tra i cristalli del WC.

• Prodotti chimici ad alto rischio:
  • Acidi forti: acido cloridrico (HCl), acido solforico (H₂SO₄), acido nitrico (HNO₃) (comune nella lavorazione chimica, nella placcatura dei metalli e nella produzione di batterie).
  • Alcali forti: idrossido di sodio (NaOH), idrossido di potassio (KOH) (utilizzato nella produzione di carta, nella produzione di detergenti e nella pulizia dei metalli).
• Segni di corrosione:
  • Macchie verdi o marroni sulla superficie (da sali di cobalto).
  • Sfaldamento polveroso (caduta del legante eroso).
  • Durezza ridotta (il materiale risulta "più morbido" se raschiato leggermente).
• Esempio industriale: Un impianto chimico utilizzava anelli di tenuta in carburo di tungsteno a base di cobalto in una pompa di trasferimento di acido solforico. Dopo soli 2 mesi, gli anelli hanno sviluppato macchie verdi e hanno iniziato a perdere. I test di laboratorio hanno mostrato che il legante del cobalto si era dissolto nell’acido, creando degli spazi tra i cristalli del WC.

L'acqua di mare o qualsiasi soluzione con elevati livelli di cloruro (come l'acqua salata utilizzata nei sistemi di raffreddamento o le acque reflue clorurate) è un altro importante fattore scatenante della corrosione, soprattutto per i leganti a base di cobalto. Gli ioni cloruro reagiscono con il cobalto per formare cloruro di cobalto, un composto che si decompone nel tempo e indebolisce la struttura del materiale.

• Ambienti ad alto rischio:
  • Equipaggiamento marittimo: pompe per acqua di mare, alberi di elica, componenti per perforazioni offshore.
  • Sistemi di acqua clorata: filtri per piscine, impianti di trattamento delle acque reflue (dove il cloro viene utilizzato per la disinfezione).
  • Ambienti antigelo: attrezzature per la manutenzione stradale (esposte al sale utilizzato per sciogliere la neve).
• Segni di corrosione:
  • Depositi bianchi e polverosi sulla superficie (cloruro di cobalto).
  • Scolorimento opaco e grigio (perdita della lucentezza metallica del legante).
  • Piccole crepe (dovute al distacco dei cristalli di WC a causa dell'erosione del legante).
• Esempio industriale: Una centrale elettrica costiera utilizzava rivestimenti in carburo di tungsteno a base di cobalto nel suo sistema di raffreddamento dell'acqua di mare. Dopo 6 mesi, i rivestimenti hanno iniziato a rompersi e scheggiarsi. Le ispezioni hanno rivelato che l'acqua di mare aveva corroso il legante di cobalto, provocando la caduta dei cristalli del WC.

Quando le temperature superano i 500°C (932°F), anche i leganti stabili come il cobalto o il nichel reagiscono con l'ossigeno presente nell'aria, un processo chiamato "corrosione ossidativa". Questa reazione forma uno spesso strato di ossido sulla superficie. Quando lo strato di ossido si sfalda, espone il legante fresco all'ossigeno, creando un ciclo di ulteriore corrosione.

• Applicazioni ad alto rischio:
  • Stampi ad alta temperatura: stampi per iniezione plastica, stampi per fusione di metalli.
  • Componenti del forno: ugelli o rivestimenti in carburo di tungsteno in forni industriali.
  • Parti del motore: componenti esposti a calore elevato nei sistemi di combustione (ad es. valvole di motori diesel).
• Segni di corrosione:
  • Scolorimento blu, marrone o nero (da ossidi metallici).
  • Desquamazione superficiale (strato di ossido che si stacca).
  • Usura più rapida (il materiale perde la sua resistenza all'usura man mano che il legante si erode).
• Esempio industriale: Una fonderia utilizzava ugelli in carburo di tungsteno a base di cobalto nel suo forno di fusione dei metalli. Dopo 3 settimane, gli ugelli sono diventati neri e hanno iniziato a perdere metallo fuso. Il calore elevato aveva causato l'ossidazione del legante al cobalto, distruggendo la struttura dell'ugello.

Nella maggior parte degli ambienti industriali, il carburo di tungsteno rimane esente da corrosione. Ecco due situazioni comuni a basso rischio:

1. Ambienti neutri e asciutti: A temperatura ambiente, in condizioni asciutte (ad es. utensili per la lavorazione del legno, matrici per stampaggio di metalli) o se esposti ad acqua pura e neutra (ad es. pompe per acqua dolce senza sostanze chimiche), i leganti a base di cobalto non reagiscono con l'aria o l'acqua. Queste parti possono durare per anni senza corrosione.
2. Leganti di nichel o leghe di nichel: Se il carburo di tungsteno utilizza nichel (invece di cobalto) come legante, la sua resistenza alla corrosione migliora notevolmente. Il nichel forma uno strato di ossido stabile sulla sua superficie che blocca ulteriori reazioni, rendendolo ideale per ambienti con acqua di mare, acidi o ad alta temperatura.

Esempio: Un impianto di trattamento delle acque reflue è passato dagli anelli di tenuta in carburo di tungsteno a base di cobalto a quelli in carburo di tungsteno a base di nichel. La durata dell'anello di tenuta è aumentata da 3 mesi a 18 mesi, senza segni di corrosione.

Intervenire tempestivamente sulla corrosione può prevenire guasti alle apparecchiature e costosi tempi di inattività. Ecco quattro semplici segnali da cercare:

1. Scolorimento insolito: Macchie verdi, bianche, blu o nere che non si rimuovono con un solvente (come l'acetone). Ciò distingue la corrosione dallo sporco o dall'olio.
2. Residuo polveroso: Una polvere fine e secca sulla superficie: si tratta di un legante eroso o dei suoi prodotti di reazione.
3. Prestazioni ridotte: Usura più rapida (ad esempio, uno strumento che si smussa rapidamente), perdite di guarnizioni o parti che si piegano leggermente sotto stress (perdita di durezza).
4. Scheggiature o sfaldamenti: Piccoli pezzi di materiale cadono: ciò accade quando il legante è così eroso da non riuscire a tenere insieme i cristalli di WC.

La corrosione non è inevitabile. Con i passaggi giusti puoi proteggere le tue parti in carburo di tungsteno:

Il passo più importante è abbinare il legante all'ambiente. Utilizza questa tabella per guidare la tua scelta:

Suggerimento professionale: Se non sei sicuro del tuo ambiente, chiedi al tuo fornitore di eseguire un "test di corrosione" su una parte campione: questo confermerà se il legante è adatto.

Per condizioni difficili (ad es. acidi concentrati, calore elevato e sostanze chimiche), aggiungere un sottile rivestimento protettivo alla superficie del carburo di tungsteno. Le opzioni comuni includono:

• Nitruro di titanio (TiN): Resiste all'ossidazione e agli agenti chimici delicati; riduce anche l'attrito.
• Placcatura in cromo: Blocca gli ioni cloruro, rendendolo ideale per l'acqua di mare o gli ambienti antighiaccio.
• Carbonio simile al diamante (DLC): Migliora la resistenza chimica e la resistenza all'usura; funziona bene per parti di precisione come le guarnizioni.

• Pulire dopo l'uso: pulire le parti con un solvente neutro (acetone o alcol isopropilico) per rimuovere residui chimici, sale o olio che possono accelerare la corrosione.
• Ispezioni mensili: Controllare le parti per individuare i primi segni di corrosione (scolorimento, polvere) durante la manutenzione ordinaria.
• Verifiche professionali trimestrali: Per le parti ad alto rischio (ad esempio guarnizioni marine, ugelli di forni), chiedere a un tecnico di testare l'integrità del legante (ad esempio test di durezza) per individuare la corrosione nascosta.

1. Mito: "Il carburo di tungsteno non si corrode mai."
   Fatto: Sebbene i cristalli del WC siano resistenti alla corrosione, il legante (soprattutto il cobalto) può corrodersi in ambienti difficili. L'uso del legante sbagliato per la tua applicazione porterà alla corrosione.

2. Mito: "Se il carburo di tungsteno si corrode, deve essere sostituito immediatamente."
   Fatto: La corrosione precoce (ad es. lieve scolorimento senza sfaldamento) può essere risolta. Pulisci la parte e applica un rivestimento protettivo per evitare ulteriori danni. Sostituire le parti solo se il legante è gravemente eroso o se i cristalli cadono.

Il carburo di tungsteno non si corrode come i metalli teneri (ad esempio l'acciaio che arrugginisce uniformemente), ma il suo legante può cedere in condizioni difficili. La chiave per prevenire la corrosione è semplice: scegli il legante giusto per il tuo ambiente (cobalto per condizioni miti, nichel per condizioni difficili) e mantieni le parti regolarmente.

Se hai a che fare con problemi di corrosione, che si tratti di un anello di tenuta che perde in una pompa chimica o di un rivestimento scheggiato in un sistema di acqua di mare, sentitiliberi di rivolgersi. Possiamo aiutarvi a valutare il vostro ambiente, consigliare il giusto grado di carburo di tungsteno e persino testare campioni per garantire prestazioni a lungo termine.