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Verfahren für gesinterte Wolframkarbidteile

I. Rohstoffaufbereitung Mischungsverhältnis Mischen Sie Wolframkarbid (WC)-Pulver mit metallischen Bindemitteln wie Kobalt (Co) entsprechend der gewünschten Härte, Zähigkeit und den anwendungsspezifischen Anforderungen. Der Kobaltgehalt [...]

I. Vorbereitung des Rohmaterials

Mischungsverhältnis

Mischen Sie Wolframkarbid (WC)-Pulver mit metallischen Bindemitteln wie Kobalt (Co) entsprechend der gewünschten Härte, Zähigkeit und den anwendungsspezifischen Anforderungen. Der Kobaltgehalt liegt normalerweise zwischen 3% und 25%.
Durch Zugabe von Spuren von Tantal (TaC), Titan (TiC) und Niob (NbC) lassen sich verschiedene Arten von Metalllegierungen herstellen.

Kugelmahlen

Durch ein 24-48-stündiges Nasskugelmahlverfahren (mit Alkohol oder Aceton als Medium) wird die Partikelgröße des Pulvers auf 0,5-2,0 μm verfeinert und eine gleichmäßige Durchmischung gewährleistet.
Nach dem Kugelmahlen wird das Lösungsmittel durch Zentrifugalabscheidung entfernt, so dass ein gut fließendes, gemischtes Wolframkarbidpulver entsteht.

Trocknung und Granulierung

Durch Sprühtrocknung werden Lösungsmittelreste entfernt und agglomerierte Partikel ausgesiebt, so dass Wolframkarbid-Rohstoffpulver mit einheitlicher Partikelgrößenverteilung entsteht.

II. Formungsprozess

Drücken Sie

Pressen von Pulvern zu Wolframkarbidkomponenten unter einem Druck von 200-400 MPa, wobei eine Grünlingsdichte von 50%-60% der theoretischen Dichte erreicht wird.
Zusatzstoffe wie Paraffin und Polyethylenglykol (PEG) können während der Formgebung zugesetzt werden, um die Entformungsleistung zu verbessern; sie werden beim Vorsintern entfernt.

gesintertes Wolframkarbid

Kalt-Isostatisches Pressen (CIP)

Verwenden Sie das isostatische Kaltpressen bei komplex geformten Wolframkarbidteilen und wenden Sie dabei einen Druck von 100-300 MPa an, um die kompakte Dichte und Gleichmäßigkeit zu verbessern.

III. Sinterprozess

Der Sinterprozess für Wolframkarbidteile ist in vier Phasen unterteilt, die eine präzise Temperatur- und Zeitsteuerung erfordern:

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Bühne	Temperaturbereich	Taste Funktion	Dauer
Entbindern und Vorsintern	400-800°C	Rückstände von Umformmitteln entfernen und Oberflächenoxide reduzieren	1-2 Stunden
Festphasensintern	800-1300°C	Verdichtung der Partikel durch Diffusion, Bildung einer ersten Skelettstruktur	2-4 Stunden
Flüssig-Phasen-Sintern	1400-1600°C	Kobalt schmilzt zu einer flüssigen Phase und füllt die Poren für eine vollständige Verdichtung	8-15 Stunden
Kühlung	Abkühlen auf Raumtemperatur	Langsames Abkühlen oder Vakuumabschrecken zur Optimierung der Materialeigenschaften	Abhängig vom Prozess

IV. Innovative Sintertechnologien für Komponenten aus Wolframkarbid

Funkenplasmasintern (SPS)

Schnelles Erhitzen bei 100-200°C/min verkürzt die Sinterzeit auf 10-30 Minuten, wobei die Korngröße unter 1 μm gehalten wird.

Nanokomposit-Sintern

Verwendung von hochentropischen Legierungen (z. B. Al₀.5CoCrFeNiTi₀.5) als Bindungsphase, was zu dreieckigen prismatischen WC-Körnern und einer Härte von über 2500 HV führt.

V. Korrelation zwischen Schlüsselparametern und Leistung

Parameter	Typischer Bereich	Auswirkungen auf die Leistung
Kobaltgehalt	6%-15%	Steigender Kobaltgehalt → Erhöhte Zähigkeit, geringere Verschleißfestigkeit
Sintertemperatur	1400-1550°C	Steigende Temperatur → Erhöhte Dichte, aber Gefahr der Kornvergröberung
Haltezeit	1-3 Stunden (Flüssigphasenphase)	Unzureichende Zeit → Poren bleiben; zu lange Zeit → Körnerwachstum

Anmerkungen:

Der Sinterprozess für Hartmetallteile erfordert eine Anpassung der Parameter je nach Produkttyp (Werkzeuge, Formen, verschleißfeste Teile) und eine Optimierung durch orthogonale Versuche.
Eine strenge Kontrolle der Wasserstoffreinheit (≥99,995%) und des Vakuums (≤10-² Pa) ist während der Produktion unerlässlich, um Verunreinigungen zu vermeiden.