Användningen av termisk sprayteknik för att förbereda WC/Co-baserade cermetbeläggningar är för närvarande en forskningshotspot inom området ytmaterial och teknik. Genom att använda termisk sprayteknik för att producera volframkarbid/kobolt cermetbeläggningar, kan ett brett utbud av beläggnings- och substratmaterial väljas, beläggningstjockleken kan varieras över ett brett område, avsättningseffektiviteten är hög och de resulterande beläggningarna uppvisar utmärkt slitstyrka.
Egenskaperna och strukturella egenskaperna hos beläggningar framställda med termisk sprayteknologi bestäms till stor del av morfologin hos råmaterialpulvret, energiflödet som appliceras på råmaterialet och sprayprocessparametrarna. Faktum är att morfologin och partikelstorleksfördelningen för pulverråvaran är nära relaterade till framställningsmetoden. Under de senaste åren har WC-baserade termiska spraypulver använts för att producera täta beläggningar med hög hårdhet och hög slitstyrka via hög-hastighetsoxi-bränslesprutning (HVOF), vilket gör dem till de mest lovande kandidaterna för att ersätta elektropläterade hårdkrombeläggningar. I synnerhet WC-Co-beläggningar har redan antagits som substitut för elektropläterade hårda kromskikt.
Förberedelsetekniker för WC-Co-kompositpulver
Det finns olika metoder för att framställa WC-Co-kompositpulver. Beroende på beredningsprocessen kan WC-baserade pulver som används för HVOF-sprutning uppvisa morfologier som sträcker sig från sfäriska till oregelbundna eller blockiga former. För närvarande är ett populärt tillvägagångssätt den direkta syntesen av kompositpulver, som använder fluidiseringsegenskaperna hos ett fluidiserat bäddmedium för att kontinuerligt reducera och uppkola kemiskt enhetliga volfram-koboltföreningar i bädden, vilket slutligen ger WC-Co-kompositpulver med fin partikelstorlek och jämn fördelning. Beredningsmetoderna för WC/Co-baserade pulver kan klassificeras i fast-fasmetoder, gas-fasmetoder, vätskefasmetoder och kombinationer därav (som gas-fastfasmetoder). Representativa tekniker inkluderar plasmametoden, gas-fasförkolning, sam-utfällning, mekanisk legering och termokemisk syntes (spraytorkning). Emellertid är de sammansatta pulverpartiklarna som produceras med dessa metoder i allmänhet fina i storlek, har stora specifika ytareor och uppvisar mycket låg flytbarhet och dålig tappdensitet, vilket lätt kan leda till att munstycket täpps igen under sprutning. Dessutom saknar de tillräcklig tröghet för effektiv avsättning på substratytan. Därför måste dessa pulver agglomereras till pulver i mikron- som sträcker sig från 15 till 100 μm för användning som termisk sprayråvara. Vanligtvis används bearbetningsmetoder som sintring-krossning, agglomererings-sintring, blandning, kapsling och sammansmältning- för att agglomerera pulvren för att uppfylla partikelstorlekskraven för termisk sprutning.
Pulver framställda avsintrings-krossningsmetodär i allmänhet oregelbundna till formen med flera skarpa kanter, har relativt släta ytor, en hög grad av legering och täta inre mikrostrukturer. Ett stort antal WC-partiklar är fördelade inom bindemedelsfasen och de enskilda WC-partiklarna uppvisar god bindning med bindemedlet.
Defusions-krossningsmetodgår ut på att blanda olika pulver och smälta dem i en specialiserad ugn, följt av krossning av de kylda sintrade blocken med olika krossar. Pulvren som produceras med denna metod kännetecknas av en tät, blockig och kantig morfologi. De är betydligt svårare att krossa än pulver framställda med sintringsmetoden-.
Pulver som produceras avagglomerations-sintringsmetodhar en regelbunden morfologi. Denna teknik använder spraytorkning för att agglomerera pulver från en själv-suspensionsslam; efter spraytorkning och sintring till agglomererade partiklar är de resulterande pulvren nästan sfäriska, med grova och porösa ytor, en smal partikelstorleksfördelning och god flytbarhet. Att förbereda suspensioner för cermets som WC-Co är dock utmanande på grund av den höga densiteten av WC-Co och skillnaderna i surhet/basicitet mellan de ingående partiklarna.
Debeklädnadsmetodanvänder vanligtvis mekanisk fusion, där råpulver av olika partikelstorlekar blandas noggrant och värms upp. Under denna process bringas materialet med lägre -smältpunkt- till ett plastiskt tillstånd (eller till och med smälts i vissa fall), medan materialet med högre -smältpunkt- förblir osmält. Mekanisk blandning får sedan de två pulvren att svetsa ihop. Kompositpulver framställda med denna metod uppvisar en kärna-skalstruktur, med god partikelhållfasthet och seghet.
Deblandningsmetodproducerar WC/Co-pulver bestående av två faser, WC och Co, där WC-partiklarna löst hålls samman av kobolt.
Det finns relativt få rapporter om beredning av WC/Co-baserade termiska spraypulver, och ännu färre om beredning av WC-CoCr-pulver som innehåller tillsatta Cr-element. Endast en handfull företag världen över producerar sådana produkter. Tillsatsen av en lämplig mängd metalliskt Cr till Co-bindemedelsfasen kan avsevärt förbättra beläggningarnas korrosionsbeständighet och oxidationsbeständighet, vilket resulterar i överlägsen övergripande prestanda som kan ersätta giftigt elektropläterat hårt krom. Som ett resultat expanderar deras applikationsområden, och de tilldrar sig ökande industriell uppmärksamhet. För närvarande är den största delen av den inhemska produktionen i Kina beroende av sintring-krossning och agglomeration-sintringsmetoder.