碳化鎢材質

什麼是碳化鎢？

碳化鎢是由鎢與碳元素化合而成，形成極為致密的六方晶體結構。其最基本形態為細小的灰色粉末，透過稱為「燒結」的工藝壓製成型，製成高強度的硬質合金材料。燒結後的硬質合金具有高抗壓強度、高熱硬度，以及優良的耐磨性、耐腐蝕性與抗熱衝擊力。硬質合金係由金屬碳化物構成，碳化鎢的微細顆粒藉由鈷或鎳等金屬結合劑膠結，透過粉末冶金工藝製成，具備穩定且優良的物理與機械性質。碳化鎢因具有遠高於一般金屬的硬度，常被稱為硬質合金。市面上已有超過20種不同等級的碳化鎢材料，涵蓋多種晶粒尺寸、硬度、抗拉強度與熔點等特性。以碳化物形式（化學式為WC）存在時，其硬度可媲美金剛石，為目前已知最堅硬的材料之一。碳化鎢廣泛應用於全球各大產業，特別適用於對耐磨性與抗熱衝擊力有高度要求的領域，例如切削與磨耗工具、模具製造及耐磨機械零組件等，為現代製造業不可或缺的關鍵材料。

什麼是碳化鎢
影響碳化鎢性能的因素 :
黏合劑
在多數碳化鎢等級中，所使用的主要黏合劑為鈷，另有部分品級採用鎳。黏合劑的含量是影響硬質合金性能的關鍵因素之一。一般而言，鈷含量越低，材料硬度越高，但韌性可能隨之降低。因此，為滿足不同應用需求，黏合劑比例須經精確調整，以實現最佳的性能平衡。
鈷含量
一般而言，鈷含量越低，硬質合金的硬度越高，耐磨性也越佳；然而，硬度提升的同時，材料的韌性會下降，使得零件在受到衝擊時更易斷裂。反之，當鈷含量增加時，合金會變得較軟，但韌性和抗衝擊能力則會提升。因此，鈷的添加量必須依據具體應用進行平衡，以兼顧硬度與耐衝擊性。
顆粒大小
本公司採用的微米級碳化鎢顆粒，其粒徑介於0.2至0.6微米之間。相較於相同鈷含量的傳統標準顆粒材料，該材料具備更高的硬度。由於顆粒尺寸分布均勻，進一步提升了整體硬度及碳化物相的強度。細粒材料具備優異的耐磨性，適用於高磨耗環境；較大粒徑則可提升抗衝擊性能。極細粒徑能實現極高硬度，適合應用於精密加工，而超粗顆粒則適用於需承受極端磨損與衝擊的工況。
此外，橫向斷裂強度（Transverse Rupture Strength, TRS）會隨鈷含量增加而提升，是評估碳化鎢機械強度的重要指標之一。
密度
密度為質量與體積的比值，通常以g/cm³表示。對碳化鎢而言，較高的密度通常意味著更優異的耐磨性與韌性，不僅能承受長時間磨耗，亦具備更佳的拋光品質。然而，材料性能並非僅由鈷含量或顆粒尺寸所決定。透過精確調控顆粒尺寸與鈷的比例，可有效提升硬質合金的硬度與整體性能表現。
混合材料
碳化鎢的導熱效率遠高於工具鋼，能更有效地傳導加工過程中產生的熱量，進而降低工具過熱的風險。然而，隨著黏合劑（如鈷）含量的增加，其整體導熱率會逐漸下降，主因在於黏合劑本身的導熱性能較低，進而削弱了材料的整體熱傳導能力。
製造技術
碳化鎢具有極高的耐腐蝕性，是在常溫下極為穩定的材料，不易在空氣中發生氧化反應。這種穩定性使其即使處於嚴苛加工環境，仍能維持優異性能，特別適用於對抗腐蝕與抗氧化要求嚴格的製程應用。
用碳化鎢生產機加工刀具

碳化鎢是少數可實際應用於工業加工的超硬材料之一，具備優異的耐高溫特性與機械強度，其熔點高於1800°C，硬度接近金剛石。這些特性使其廣泛應用於需承受高壓與嚴重磨耗的工業工具與零件領域。由燒結碳化鎢製成的切削工具具備卓越的耐磨性，可在遠高於傳統高速鋼（HSS）工具所能承受的高溫條件下穩定運作。

硬質合金切削工具被廣泛應用於碳鋼、不銹鋼等金屬材料的加工，特別適合用作傳統鋼製刀具的高性能替代品。與傳統工具相比，硬質合金工具具備更鋒利且耐用的切削刃，能提升加工表面品質，同時實現更高的切削速度與生產效率。碳化鎢的應用顯著提升了鑽孔、研磨與銑削等金屬加工工藝的效能與經濟性。

Type of Solid Carbide Material WC
%		 CO
%		 Average Grain Size/
µm		 GPA T.R.S.
N/mm2		 Desity ISO 3369
[g/cm3]		 Hardness Vickers HV30 Coating Working Material’s Hardness
A 90 10 0.6 3600 14.5 1600 X-CEED HRC 55
B 86.65 13 0.4 3900 13.9 1700 X-CEED HRC 60
C 89.8 9 0.2 4000 14.3 2000 NACO HRC 68