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Processo de componentes de carboneto de tungstênio sinterizado
março 06, 2025
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I. Preparação da matéria-prima Proporção de mistura Misture pós de carbeto de tungstênio (WC) com ligantes metálicos, como cobalto (Co), de acordo com a dureza, a resistência e os requisitos específicos da aplicação desejados. O teor de cobalto [...]
I. Preparação da matéria-prima
Proporção de mistura
- Misture pós de carbeto de tungstênio (WC) com ligantes metálicos, como cobalto (Co), de acordo com a dureza, a resistência e os requisitos específicos da aplicação desejados. O teor de cobalto normalmente varia de 3% a 25%.
- Adicione traços de tântalo (TaC), titânio (TiC) e nióbio (NbC) para produzir diferentes tipos de ligas metálicas.
Moagem de bolas
- Utilize um processo de moagem de bolas úmidas (usando álcool ou acetona como meio) por 24 a 48 horas para refinar o tamanho das partículas de pó para 0,5 a 2,0 μm, garantindo uma mistura uniforme.
- Após a moagem de bolas, use a separação centrífuga para remover o solvente, obtendo pós mistos de carboneto de tungstênio bem fluidos.
Secagem e granulação
- Use a secagem por pulverização para remover os solventes residuais e peneirar as partículas aglomeradas, obtendo pós de matéria-prima de carboneto de tungstênio com distribuição uniforme do tamanho das partículas.
II. Processo de formação
Pressionando
- Pressione os pós em compactos verdes de componentes de carboneto de tungstênio sob uma pressão de 200-400 MPa, atingindo uma densidade de compacto verde de 50%-60% da densidade teórica.
- Aditivos como parafina e polietilenoglicol (PEG) podem ser adicionados durante a formação para melhorar o desempenho da desmoldagem; eles são removidos por meio da pré-sinterização.
Prensagem isostática a frio (CIP)
- Use a prensagem isostática a frio em componentes de carboneto de tungstênio de formato complexo, aplicando pressão de 100 a 300 MPa para melhorar a densidade e a uniformidade do compacto.
III. Processo de sinterização
O processo de sinterização dos componentes de carboneto de tungstênio é dividido em quatro estágios, sendo necessário um controle preciso da temperatura e do tempo:
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| Estágio | Faixa de temperatura | Função-chave | Duração |
|---|---|---|---|
| Desbobinamento e pré-sinterização | 400-800°C | Remova os agentes formadores residuais e reduza 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 a 4 horas |
| Sinterização em fase líquida | 1400-1600°C | O cobalto derrete para formar uma fase líquida, preenchendo os poros para uma densificação completa | 8 a 15 horas |
| Resfriamento | Resfriar até a temperatura ambiente | Resfriamento lento ou têmpera a vácuo para otimizar as propriedades do material | Depende do processo |
IV. Tecnologias inovadoras de sinterização para componentes de carbeto de tungstênio
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 grãos controlados abaixo de 1 μm.
Sinterização de nanocompósitos
- Use ligas de alta entropia (por exemplo, Al₀.5CoCrFeNiTi₀.5) como fase de ligação, resultando em grãos de WC prismáticos triangulares e dureza acima de 2500 HV.
V. Correlação entre parâmetros-chave e desempenho
| Parâmetro | Faixa típica | Efeito no desempenho |
|---|---|---|
| Conteúdo de cobalto | 6%-15% | Aumento do teor de cobalto → Maior tenacidade, menor resistência ao desgaste |
| Temperatura de sinterização | 1400-1550°C | Aumento da temperatura → Aumento da densidade, mas risco de granulação grosseira |
| Tempo de retenção | 1-3 horas (estágio de fase líquida) | Tempo insuficiente → Os poros permanecem; tempo excessivamente longo → Crescimento de grãos |
Observações:
- O processo de sinterização de componentes de carboneto de tungstênio requer ajustes de parâmetros com base no tipo de produto (ferramentas, moldes, peças resistentes ao desgaste) e otimização por meio de experimentos ortogonais.
- O controle rigoroso da pureza do hidrogênio (≥99,995%) e dos níveis de vácuo (≤10-² Pa) é essencial durante a produção para evitar a contaminação.