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Proceso de componentes de carburo de tungsteno sinterizado
06 de marzo de 2025
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I. Preparación de la materia prima Proporción de mezcla Mezcle los polvos de carburo de wolframio (WC) con aglutinantes metálicos como el cobalto (Co) en función de la dureza, tenacidad y requisitos específicos de la aplicación deseados. El contenido de cobalto [...]
I. Preparación de la materia prima
Proporción de mezcla
- Mezcle polvos de carburo de wolframio (WC) con aglutinantes metálicos como el cobalto (Co) en función de la dureza, tenacidad y requisitos específicos de la aplicación deseados. El contenido de cobalto suele oscilar entre 3% y 25%.
- Añadir trazas de tántalo (TaC), titanio (TiC) y niobio (NbC) para producir distintos tipos de metales aleados.
Fresado de bolas
- Utilizar un proceso de molienda de bolas en húmedo (utilizando alcohol o acetona como medio) durante 24-48 horas para refinar el tamaño de las partículas de polvo a 0,5-2,0 μm, asegurando una mezcla uniforme.
- Después de la molienda de bolas, se utiliza la separación centrífuga para eliminar el disolvente, obteniéndose polvos de carburo de tungsteno mezclados bien fluidos.
Secado y granulación
- Utilizar el secado por pulverización para eliminar los disolventes residuales y tamizar las partículas aglomeradas, obteniendo polvos de materia prima de carburo de tungsteno con una distribución granulométrica uniforme.
II. Proceso de formación
Pulsando
- Prensar los polvos en compactos verdes de componentes de carburo de tungsteno bajo una presión de 200-400 MPa, logrando una densidad de compactos verdes de 50%-60% de la densidad teórica.
- Aditivos como la parafina y el polietilenglicol (PEG) pueden añadirse durante el conformado para mejorar el rendimiento del desmoldeo; se eliminan mediante el presinterizado.
Prensado isostático en frío (CIP)
- Utilice el prensado isostático en frío en componentes de carburo de tungsteno de forma compleja, aplicando una presión de 100-300 MPa para mejorar la densidad y uniformidad compactas.
III. Proceso de sinterización
El proceso de sinterización de los componentes de carburo de wolframio se divide en cuatro etapas, que requieren un control preciso de la temperatura y el tiempo:
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| Escenario | Temperatura | Función clave | Duración |
|---|---|---|---|
| Desbobinado y presinterizado | 400-800°C | Eliminar los agentes formadores residuales y reducir los óxidos superficiales | 1-2 horas |
| Sinterización en fase sólida | 800-1300°C | Densificación por difusión de partículas, formación de la estructura esquelética inicial | 2-4 horas |
| Sinterización en fase líquida | 1400-1600°C | El cobalto se funde para formar una fase líquida, llenando los poros para una densificación completa | 8-15 horas |
| Refrigeración | Enfriar a temperatura ambiente | Enfriamiento lento o temple al vacío para optimizar las propiedades del material | Depende del proceso |
IV. Tecnologías innovadoras de sinterización para componentes de carburo de wolframio
Sinterización por plasma de chispa (SPS)
- El calentamiento rápido a 100-200°C/min reduce el tiempo de sinterización a 10-30 minutos, con tamaños de grano controlados por debajo de 1 μm.
Sinterización de nanocompuestos
- Utilizar aleaciones de alta entropía (por ejemplo, Al₀.5CoCrFeNiTi₀.5) como fase de enlace, lo que da lugar a granos prismáticos triangulares de WC y dureza superior a 2500 HV.
V. Correlación entre parámetros clave y rendimiento
| Parámetro | Alcance típico | Efecto sobre el rendimiento |
|---|---|---|
| Contenido en cobalto | 6%-15% | Aumento del contenido de cobalto → Aumento de la tenacidad, disminución de la resistencia al desgaste. |
| Temperatura de sinterización | 1400-1550°C | Aumento de la temperatura → Aumento de la densidad, pero riesgo de engrosamiento del grano. |
| Tiempo de espera | 1-3 horas (fase líquida) | Tiempo insuficiente → Quedan poros; tiempo excesivamente largo → Crecimiento de granos. |
Notas:
- El proceso de sinterización de componentes de carburo de tungsteno requiere ajustes de parámetros en función del tipo de producto (herramientas, moldes, piezas resistentes al desgaste) y la optimización mediante experimentos ortogonales.
- El control estricto de la pureza del hidrógeno (≥99,995%) y de los niveles de vacío (≤10-² Pa) es esencial durante la producción para evitar la contaminación.