Tomsk Polytechnic Universiteit doorbraak met kosteneffectieve, afval-gebaseerde wolframcarbied productie

Onderzoekers aan de Tomsk Polytechnic University (TPU) hebben een nieuw proces onthuld dat hoogwaardig wolframcarbied (WC) en andere superharde materialen produceert buiten een vacuümkamer. De techniek hergebruikt afgekeurde carbied boorbotten, gereedschappen en ander WC afval als rauwe voedingsstof, wat een goedkoper, groener alternatief biedt voor conventionele methoden. Bevindingen gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.

Wolframcarbied (WC) is de hoeksteen van hardmetaal boorbotten, snijgereedschappen en slijtvaste componenten. Met elektrische en thermische geleiding, druksterkte en corrosiebestendigheid die diamant rivaliseert, is WC onmisbaar in industrieën variërend van luchtvaart tot informatietechnologie.

De industriële sector verwijst vaak naar cemented carbide als de "industriële tanden" vanwege de cruciale rol in moderne defensie, luchtvaart en opkomende technologie toepassingen.

Sinds de jaren 70 ontdekten onderzoekers dat koolwaterstoffen waterstoflyse kunnen ondergaan op WC, is het materiaal onderzocht als een platina-vrije katalysator voor waterstofproductie uit water. WC's oppervlakte elektronische structuur napostelt platina, biedend vergelijkbare katalytische activiteit terwijl het superieure weerstand tegen vergiftiging en lagere kosten biedt.

TPU's doorbraak ligt in het synthetiseren van wolframcarbied nanopoeder onder omstandigheidsomstandigheden. Door speciaal gevormde grafiete elektroden te gebruiken om boogplasma te genereren, creëert het team een spontaan isolerend gasmedium zonder de noodzaak voor een vacuümkamer. Deze innovatie vereenvoudigt het proces dramatisch, knipt energieverbruik met een orde van grootte en verlaagt apparatuurkosten.

Alexander Pak, een onderzoeker in TPU's "Eco-Energie 4.0" Onderzoekscentrum, legde uit: "Ons grafiet elektrode ontwerp stelt ons in staat om een isolerend plasma in lucht te produceren, de vacuümvereiste eliminerend en het energiegebruik met een orde van grootte verkleinerend."

De methode accepteert ook versleten boorbotten, gebruikte gereedschapsdelen en ander WC-beladen afval als synthetische precursoren, in lijn met circulaire economie principes. Bovendien is het proces aanpasbaar voor de synthese van andere superharde refractory materialen zoals titaniumcarbied, siliciumcarbied en boorcarbied.

TPU's team plannet de techniek te verfijnen voor commerciële implementatie en de toepassing uit te breiden tot grootschalige afvalherwinning. Het onderzoek werd gefinancierd door de Russische Wetenschapsstichting.

Conclusie

Bedankt voor het lezen. Voor verdere inzichten in wolfram en andere refractory metalen, bezoek Advanced Refractory Metals (ARM).

Gevestigd in Lake Forest, Californië, is ARM een toonaangevende wereldwijde leverancier van hoogwaardige refractory metalen en legeringen – waaronder wolfram, titanium, molybdeen, tantalum, rhenium en zirconium – tegen competitieve prijzen.