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The first 2500°C industrial furnace, for higher efficiency and up to 5 times higher strength materials

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Apertura di nuove possibilità per la produzione di metalli duri con proprietà meccaniche migliorate

La necessità di materiali molto resistenti e durevoli è aumentata in modo significativo nei grandi settori industriali a causa della recessione economica. Tali materiali sono richiesti perché una migliore resistenza all’usura e prestazioni generali più elevate riducono i costi operativi.

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Il carburo di tungsteno (WC) è un materiale ad alte prestazioni composto da carbonio e dal tungsteno, un metallo raro. Viene utilizzato per produrre metalli duri quali il cobalto-carburo di tungsteno, che ha una durezza seconda solo a quella di un diamante. Il WC è una polvere grigia fine nella sua forma più elementare, ma può essere pressato e modellato in diverse forme e fuso con altri metalli o innestato in essi. Questa polvere versatile viene utilizzata per produrre strumenti in metallo duro necessari in molte applicazioni diverse e in vari settori industriali, tra cui la produzione automobilistica e aerospaziale, l’edilizia, l’estrazione di superficie e sotterranea, l’esplorazione di petrolio e gas e il settore manifatturiero. È noto che i prodotti in metallo duro hanno una bassa porosità, una durezza molto elevata e una resistenza considerevole.

Superare i limiti

Il WC può formarsi durante una reazione chimica tra tungsteno e carbonio a temperature molto elevate che vanno dai 1 450 °C ai 2 200 °C, finora, in un processo denominato carburazione. Per i produttori di impianti raggiungere in modo affidabile queste temperature estreme nelle apparecchiature di processo termico coinvolte rappresenta una vera e propria sfida. Durante il progetto CARBIDE2500, finanziato dall’UE, è stata dimostrata la capacità di questa innovativa tecnologia per forni di raggiungere una temperatura di processo massima di 2 500 °C durante la carburazione. Si tratta di un aumento di 300 °C rispetto alla precedente temperatura massima di processo, fino a un nuovo massimo di 2 500 °C. La nuova tecnologia consente la produzione di WC in polvere con una maggiore varietà di caratteristiche e per una più ampia gamma di prodotti finali. «La nuova tecnologia per forni dovrebbe aumentare la disponibilità di polvere WC ad alta temperatura, agevolando così la ricerca e lo sviluppo sull’influenza di parametri di processo, quali la temperatura, sulle caratteristiche della polvere», spiega il coordinatore Reinhard Schummers. «Si tratta del primo forno industriale a pressione atmosferica del suo genere in grado di funzionare a 2 500 °C, 300 °C in più rispetto ai forni industriali ad alta temperatura all’avanguardia».

Ampliamento delle microstrutture in polvere di WC disponibili per lo sviluppo di prodotti in metallo duro

Oltre a dimostrare il raggiungimento della temperatura di processo di 2 500 °C nel forno CARBIDE2500, i partner del progetto hanno condotto test su materiali per confrontare le proprietà della polvere di WC prodotta utilizzando lo stesso materiale in ingresso a 1 600 °C, 2 200 °C e 2 500 °C. Queste dimostrazioni hanno portato a una vasta esperienza acquisita riguardo al potenziale per ricerche future sull’influenza dei parametri di processo rilevanti. «L’offerta di un forno su piccola scala in cui le condizioni sono analoghe a quelle di un forno industriale dovrebbe rendere più facile lo sviluppo del prodotto per quanto riguarda la carburazione del tungsteno», osserva Schummers. Le polveri di WC carburate durante il progetto nel forno CARBIDE2500 sono state analizzate in dettaglio. «È stato riscontrato che la polvere di WC a 2 500 °C non solo presenta una granulometria più grossa dovuta al notevole aumento della crescita del granulo», aggiunge Schummers, «ma anche la microstruttura della polvere è risultata unica». La tecnologia per forni porterà a una maggiore flessibilità in relazione ai parametri di processo durante la procedura di carburazione. «Potenzialmente, ciò si tradurrà in una polvere di WC con una più ampia gamma di caratteristiche del materiale che diventerà disponibile sul mercato», conclude.

Parole chiave

CARBIDE2500, WC, polvere, forno, tungsteno, carburo, carburazione, carburo di tungsteno

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