Misurazione della composizione elementare del carburo

Circa il 60% della produzione mondiale di tungsteno è destinato alla fabbricazione di utensili da taglio in metallo duro. Il tungsteno reagisce con il carbonio ad alte temperature per produrre polvere di carburo di tungsteno (WC), che viene poi compattata e fusa con un legante metallico, tipicamente cobalto, in varie forme e dimensioni tramite un altro processo ad alta temperatura chiamato sinterizzazione. Il materiale composito risultante presenta elevata durezza, tenacità e resistenza all'usura e alla temperatura. Rispetto agli acciai per utensili più diffusi, il carburo può operare a velocità più elevate e durare più a lungo.

Le proprietà del carburo cementato possono essere regolate variando la composizione relativa delle particelle di carburo (fase dura) rispetto al metallo legante (fase legante). La fase di carburo costituisce in genere il 70-97% del composito in peso, con un contenuto di carburo più elevato che generalmente aumenta la durezza e la resistenza all'usura, mentre un contenuto di cobalto più elevato ne aumenta la tenacità e la resistenza agli urti. La composizione influenza inoltre significativamente il comportamento termico del composito di carburo cementato, il che significa che è possibile utilizzare diversi rapporti tra la fase dura e quella legante per ottimizzare il composito di carburo a diverse temperature di esercizio.

I produttori di utensili che vogliono essere certi che i loro carburi abbiano il rapporto appropriato tra fase dura e fase legante per l'applicazione prevista si trovano di fronte a una sfida: le proprietà refrattarie desiderate del composito di carburo rendono inoltre molto difficile la lavorazione richiesta per metodi di prova distruttivi quali sezionamento trasversale, titolazione, AAS e ICP.

Fortunatamente, la fluorescenza a raggi X (XRF) è un metodo di prova rapido, affidabile e richiede una preparazione del campione minima o nulla. Uno dei vantaggi più importanti della XRF è la sua non-distruttività, il che significa che il materiale destinato alla produzione può essere analizzato direttamente senza essere consumato. Una singola misurazione può fornire ai produttori una composizione accurata in pochi secondi. La XRF può anche determinare con precisione lo spessore dei rivestimenti depositati da vapore sugli utensili in metallo duro finiti, aggiungendo ulteriore versatilità al processo di ispezione.

Tutti gli XRF Bowman sono dotati di rivelatori a deriva di silicio allo stato solido (SDD) per misurare con precisione spessore e composizione. Gli ultimi sviluppi dei rilevatori SDD (Silicon Drift Detector) offrono la migliore risoluzione, il livello di rumore più basso (rapporto S/N più elevato) e i tempi di test più brevi, fornendo al contempo risultati accurati e affidabili.

Per saperne di più su come utilizzare la fluorescenza a raggi X per monitorare il carburo (WCCo), leggi il nostro ultimo bollettino applicativo!