Tomsk Polytechnic University bricht auf: Kosteneffiziente, abfallbasierte Wolframcarbid-Produktion

Tomsk Polytechnic University bricht auf mit kosteneffizienter, abfallbasierter Wolframcarbid-Produktion

Forscher der Tomsk Polytechnic University (TPU) haben einen neuartigen Prozess vorgestellt, der hochgradiges Wolframcarbid (WC) und andere superharte Materialien außerhalb einer Vakuumkammer produziert. Die Technik nutzt verworfene Carbidbohrer, Werkzeuge und anderen WC-Abfall als Rohstoff und bietet eine billigere, grünere Alternative zu konventionellen Methoden. Die Ergebnisse wurden im peer-reviewed Journal International Journal of Refractory Metals and Hard Materials veröffentlicht.

Wolframcarbid (WC) ist der Eckpfeiler von Hartmetallbohrern, Schneidwerkzeugen und verschleißfesten Komponenten. Mit elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, Druckfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, die Diamant rivalisieren, ist WC unverzichtbar in Branchen von Luft- und Raumfahrt bis Informationstechnologie.

Der Industriesektor bezeichnet Hartmetall oft als „industrielle Zähne“ aufgrund seiner kritischen Rolle in moderner Verteidigung, Luft- und Raumfahrt und aufstrebenden Technologieanwendungen.

Seit Forschern in den 1970er Jahren entdeckten, dass Kohlenwasserstoffe auf WC Hydrolyse durchlaufen können, wird das Material als platinfreier Katalysator für Wasserstoffproduktion aus Wasser untersucht. WCs oberflächenelektronische Struktur ahmt Platin nach, bietet ähnliche katalytische Aktivität bei überlegener Resistenz gegen Vergiftung und geringeren Kosten.

TPUs Durchbruch liegt in der Synthese von Wolframcarbid-Nanopulver unter Umgebungsbedingungen. Durch den Einsatz speziell geformter Graphitelektroden zur Erzeugung von Lichtbogenplasma schafft das Team ein spontan isolierendes gasförmiges Medium ohne Vakuumkammer. Diese Innovation vereinfacht den Prozess drastisch, senkt Energieverbrauch um eine Größenordnung und reduziert Gerätekosten.

Alexander Pak, Forscher im TPU „Eco-Energy 4.0“ Forschungszentrum, erklärte: „Unser Graphitelektroden-Design ermöglicht die Erzeugung eines isolierenden Plasmas in Luft, eliminiert die Vakuumanforderung und senkt den Energieverbrauch um eine Größenordnung.“

Die Methode akzeptiert auch abgenutzte Bohrer, gebrauchte Werkzeugteile und andere WC-haltige Abfälle als synthetische Vorstufen, im Einklang mit Kreislaufwirtschaftsprinzipien. Zudem ist der Prozess anpassbar an die Synthese anderer superharter refraktärer Materialien wie Titancarbid, Siliciumcarbid und Borcarbid.

TPUs Team plant, die Technik für kommerziellen Einsatz zu verfeinern und ihre Anwendung auf großskaliges Abfallrecycling auszuweiten. Die Forschung wurde von der Russischen Wissenschaftsstiftung gefördert.

Fazit

Vielen Dank fürs Lesen. Für weitere Einblicke in Wolfram und andere refraktäre Metalle besuchen Sie Advanced Refractory Metals (ARM).

Mit Sitz in Lake Forest, Kalifornien, ist ARM ein führender globaler Lieferant hochwertiger refraktärer Metalle und Legierungen – einschließlich Wolfram, Titan, Molybdän, Tantal, Rhenium und Zirkonium – zu wettbewerbsfähigen Preisen.