Wolframcarbid

Wolframcarbid ist eine nichtoxidische Keramik und entsteht aus den chemischen Elementen Wolfram und Kohlenstoff. Es handelt sich um Einlagerungsmischkristalle. Dabei lagern sich durch Aufkohlen Kohlenstoffatome zwischen die Gitterplätze des Wolframs ein. Die Reaktion verläuft über W₂C zu WC. Wolframcarbid entsteht auch durch Reduktion von Wolframoxiden mit Kohlenstoff. Aus diesem Grund wird zur Herstellung von Wolfram Wasserstoff als Reduktionsmittel angewandt.

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Wolframcarbid wurde erstmals 1914 hergestellt. Es zeichnet sich durch besondere Härte aus, die beinahe so hoch ist wie die Härte von Diamant. Daher stammt der Markenname Widia für Hartmetallwerkzeug der Fa. Krupp. Für den Einsatz als so genanntes WC-Hartmetall wird noch ca. 6% gew. Cobalt zugesetzt. Das Cobalt dient als Binder für die WC-Hartstoffkristalle.

Das Bearbeiten von WC-Hartmetallen ist nur durch Schleifen möglich. Die Korngröße von WC-Hartmetallen mit 6 bis 10 % Cobalt als Bindemittel beträgt ungefähr 0,5 bis 1,2 Mikrometer. WC-Hartmetall wird als Werkzeugschneide benutzt (Wendeschneidplatten) und als Werkstoff für hochbelastete Bauteile (Druckstöcke, Umformwerkzeug). Die Verarbeitung von WC-Hartmetall erfolgt durch Mischen, Mahlen, Grünsintern, Brennen oder Heißisostatisches Pressen (HIPen) bei 1600 bar und 1600 °C).

In Spezialfällen werden Kugeln aus Hartmetall mittels Laser durchbohrt (Bohrungs-Durchmesser kleiner als 0,25 mm).

Im Uhrenbau wurde Wolframcarbid für die RADO DiaStar eingesetzt. Auf Grund der Härte des Materials und dem damit verbundenen Arbeitsaufwand, wurde die Produktion jedoch wieder eingestellt.

Wolframcarbid ist das Material, aus dem die Kugeln von Kugelschreibern hergestellt werden.

Darüberhinaus kann es als Neutronenreflektor in Kernwaffen eingesetzt werden, um die kritische Masse herabzusetzen. Des Weiteren fand das Material im zweiten Weltkrieg sowohl auf Seiten der Alliierten als auch auf Seiten der Achsenmächte Verwendung als Kernmaterial für panzerbrechende Geschosse (APFSDS), wo es gehärteten Stahl verdrängte und in den 1960er Jahren selbst seine Position teilweise an abgereichertes Uran abtreten musste.

Eckdaten:

• Biegebruchfestigkeit > 3500 N/mm²
• Druckfestigkeit bis 6 · 10⁹ Pa
• Dichte ca. 16 g·cm⁻³
• Mohs-Härte = 9,5

Der Umgang mit Hartmetall erfordert besondere Arbeitsschutzmaßnahmen, denn lungengängige Wolframcarbid-Cobalt-Stäube können Lungenfibrose verursachen.

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e f} Eintrag zu Wolframcarbid in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 11.11.2007 (JavaScript erforderlich)