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Processo dei componenti in carburo di tungsteno sinterizzato
06 marzo 2025
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I. Preparazione della materia prima Rapporto di miscelazione Miscelare le polveri di carburo di tungsteno (WC) con leganti metallici come il cobalto (Co) in base alla durezza, alla tenacità e ai requisiti specifici dell'applicazione desiderata. Il contenuto di cobalto [...]
I. Preparazione delle materie prime
Rapporto di miscelazione
- Miscelare le polveri di carburo di tungsteno (WC) con leganti metallici come il cobalto (Co) in base alla durezza, alla tenacità e ai requisiti specifici dell'applicazione desiderata. Il contenuto di cobalto varia in genere da 3% a 25%.
- Aggiungendo tracce di tantalio (TaC), titanio (TiC) e niobio (NbC) si ottengono diversi tipi di leghe metalliche.
Macinazione a sfere
- Utilizzare un processo di macinazione a umido (utilizzando alcool o acetone come mezzo) per 24-48 ore per affinare le dimensioni delle particelle della polvere a 0,5-2,0 μm, garantendo una miscelazione uniforme.
- Dopo la macinazione a sfere, utilizzare la separazione centrifuga per rimuovere il solvente, ottenendo polveri miste di carburo di tungsteno ben scorrevoli.
Essiccazione e granulazione
- Utilizzare l'essiccazione a spruzzo per rimuovere i solventi residui e setacciare le particelle agglomerate, ottenendo polveri di carburo di tungsteno grezzo con distribuzione granulometrica uniforme.
II. Processo di formazione
Premendo
- Pressare le polveri in componenti di carburo di tungsteno compatti verdi a una pressione di 200-400 MPa, ottenendo una densità dei compatti verdi pari a 50%-60% della densità teorica.
- Additivi come la paraffina e il polietilenglicole (PEG) possono essere aggiunti durante la formatura per migliorare le prestazioni di sformatura; vengono rimossi con la pre-sinterizzazione.
Pressatura isostatica a freddo (CIP)
- Utilizzare la pressatura isostatica a freddo su componenti in carburo di tungsteno di forma complessa, applicando una pressione di 100-300 MPa per migliorare la densità e l'uniformità della compattezza.
III. Processo di sinterizzazione
Il processo di sinterizzazione dei componenti in carburo di tungsteno è suddiviso in quattro fasi e richiede un controllo preciso della temperatura e del tempo:
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| Palcoscenico | Intervallo di temperatura | Funzione chiave | Durata |
|---|---|---|---|
| Sbavatura e presinterizzazione | 400-800°C | Rimuovere gli agenti di formazione residui e ridurre gli ossidi superficiali | 1-2 ore |
| Sinterizzazione in fase solida | 800-1300°C | Addensamento per diffusione delle particelle, formazione della struttura scheletrica iniziale | 2-4 ore |
| Sinterizzazione in fase liquida | 1400-1600°C | Il cobalto si scioglie formando una fase liquida che riempie i pori per una densificazione completa. | 8-15 ore |
| Raffreddamento | Raffreddare a temperatura ambiente | Raffreddamento lento o tempra sotto vuoto per ottimizzare le proprietà del materiale | Dipende dal processo |
IV. Tecnologie di sinterizzazione innovative per i componenti in carburo di tungsteno
Sinterizzazione al plasma di scintilla (SPS)
- Il riscaldamento rapido a 100-200°C/min riduce il tempo di sinterizzazione a 10-30 minuti, con dimensioni dei grani controllate al di sotto di 1 μm.
Sinterizzazione di nanocompositi
- Utilizzare leghe ad alta entropia (ad esempio, Al₀.5CoCrFeNiTi₀.5) come fase legante, ottenendo grani prismatici triangolari di WC e durezza superiore a 2500 HV.
V. Correlazione tra parametri chiave e prestazioni
| Parametro | Gamma tipica | Effetto sulle prestazioni |
|---|---|---|
| Contenuto di cobalto | 6%-15% | Aumento del contenuto di cobalto → Aumento della tenacità, diminuzione della resistenza all'usura |
| Temperatura di sinterizzazione | 1400-1550°C | Aumento della temperatura → Aumento della densità, ma rischio di frammentazione dei grani |
| Tempo di mantenimento | 1-3 ore (fase liquida) | Tempo insufficiente → Rimangono i pori; tempo eccessivo → Crescita dei grani |
Note:
- Il processo di sinterizzazione dei componenti in carburo di tungsteno richiede la regolazione dei parametri in base al tipo di prodotto (utensili, stampi, parti resistenti all'usura) e l'ottimizzazione mediante esperimenti ortogonali.
- Il controllo rigoroso della purezza dell'idrogeno (≥99,995%) e dei livelli di vuoto (≤10-² Pa) è essenziale durante la produzione per evitare la contaminazione.