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Processo de sinterização de componentes de carboneto de tungsténio
março 06, 2025
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I. Preparação das matérias-primas Relação de mistura Misturar pós de carboneto de tungsténio (WC) com ligantes metálicos, como o cobalto (Co), de acordo com a dureza, tenacidade e requisitos específicos da aplicação pretendidas. O teor de cobalto [...]
I. Preparação das matérias-primas
Rácio de mistura
- Misture pós de carboneto de tungsténio (WC) com ligantes metálicos, como o cobalto (Co), de acordo com a dureza, tenacidade e requisitos específicos da aplicação pretendidos. O teor de cobalto varia normalmente entre 3% e 25%.
- Adicionar quantidades vestigiais de tântalo (TaC), titânio (TiC) e nióbio (NbC) para produzir diferentes tipos de ligas metálicas.
Moagem de bolas
- Utilizar um processo de moagem de bolas húmidas (utilizando álcool ou acetona como meio) durante 24-48 horas para refinar o tamanho das partículas de pó para 0,5-2,0 μm, assegurando uma mistura uniforme.
- Após a moagem de bolas, utilize a separação centrífuga para remover o solvente, obtendo pós mistos de carboneto de tungsténio bem fluidos.
Secagem e granulação
- Utilizar a secagem por pulverização para remover os solventes residuais e peneirar as partículas aglomeradas, obtendo pós de matéria-prima de carboneto de tungsténio com uma distribuição uniforme do tamanho das partículas.
II. Processo de formação
Pressionar
- Pressionar os pós em compactos verdes de componentes de carboneto de tungsténio sob uma pressão de 200-400 MPa, atingindo uma densidade de compacto verde de 50%-60% da densidade teórica.
- Aditivos como a parafina e o polietilenoglicol (PEG) podem ser adicionados durante a moldagem para melhorar o desempenho da desmoldagem; são removidos através da pré-sinterização.
Prensagem isostática a frio (CIP)
- Utilizar a prensagem isostática a frio em componentes de carboneto de tungsténio de forma complexa, aplicando uma pressão de 100-300 MPa para melhorar a densidade e uniformidade compactas.
III. Processo de sinterização
O processo de sinterização dos componentes de carboneto de tungsténio divide-se em quatro fases, sendo necessário um controlo preciso da temperatura e do tempo:
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| Estágio | Gama de temperaturas | Função-chave | Duração |
|---|---|---|---|
| Desbobinagem e pré-sinterização | 400-800°C | Remover os agentes de formação residuais e reduzir os óxidos da superfície | 1-2 horas |
| Sinterização em fase sólida | 800-1300°C | Densificação por difusão de partículas, formando a estrutura esquelética inicial | 2-4 horas |
| Sinterização em fase líquida | 1400-1600°C | O cobalto funde-se para formar uma fase líquida, preenchendo os poros para uma densificação completa | 8-15 horas |
| Arrefecimento | Arrefecer até à temperatura ambiente | Arrefecimento lento ou têmpera em vácuo para otimizar as propriedades do material | Depende do processo |
IV. Tecnologias de sinterização inovadoras para componentes de carboneto de tungsténio
Sinterização por plasma de faísca (SPS)
- O aquecimento rápido a 100-200°C/min reduz o tempo de sinterização para 10-30 minutos, com tamanhos de grão controlados abaixo de 1 μm.
Sinterização de nanocompósitos
- Utilizar ligas de elevada entropia (por exemplo, Al₀.5CoCrFeNiTi₀.5) como fase de ligação, resultando em grãos de WC prismáticos triangulares e dureza superior a 2500 HV.
V. Correlação entre parâmetros-chave e desempenho
| Parâmetro | Intervalo típico | Efeito no desempenho |
|---|---|---|
| Teor de cobalto | 6%-15% | Aumento do teor de cobalto → Aumento da tenacidade, diminuição da resistência ao desgaste |
| Temperatura de sinterização | 1400-1550°C | Aumento da temperatura → Aumento da densidade, mas risco de grão grosseiro |
| Tempo de retenção | 1-3 horas (fase líquida) | Tempo insuficiente → Os poros permanecem; tempo excessivamente longo → Crescimento de grãos |
Notas:
- O processo de sinterização de componentes de carboneto de tungsténio requer ajustes de parâmetros com base no tipo de produto (ferramentas, moldes, peças resistentes ao desgaste) e otimização através de experiências ortogonais.
- O controlo rigoroso da pureza do hidrogénio (≥99,995%) e dos níveis de vácuo (≤10-² Pa) é essencial durante a produção para evitar a contaminação.