Меню за съдържание
● Състав и структура: Ядрото на изпълнението
>> 1. Волфрамов карбиден матрица
>> 2. Кобалтова свързваща мрежа
● Разширено производство: От прах до прецизност
>> 1. Иновации на прах металургия
>> 2. Техники за натискане
>> 3. Sintering Science
● Оптимизация на собствеността: Ший за нуждите на индустрията
>> Механични свойства срещу съдържание на кобалт
>> Термична и химическа стабилност
● Авангардни приложения
>> 1. Инструменти за производство на добавки
>> 2. Пробиви на енергийния сектор
>> 3. Автомобилен напредък
● Конкурентен анализ: WC-CO срещу алтернативи
● Устойчивост и рециклиране
>> 1. Възстановяване на материал със затворен контур
>> 2. Стратегии за намаляване на кобалта
● Бъдещи упътвания в WC-CO технологията
>> 1. Интеграция на интелигентни материали
>> 2. Дигитално производство
● Заключение
● Често задавани въпроси
>> 1. Как разпределението на размера на зърното влияе на живота на инструмента?
>> 2. Може ли WC-CO да се присъедини към други материали?
>> 3. Какви стандарти управляват производството на WC-CO?
>> 4. Как цените на кобалта влияят на разходите за WC-CO?
>> 5. Какви мерки за безопасност предотвратяват експозицията на кобалт?
● Цитати:
Цементираните продукти от волфрамов карбид с кобалтово свързващо вещество представляват връх на инженерството на материалите, съчетавайки несравнимата твърдост на волфрамов карбид (WC) с пластичността на кобалт (CO). Тези композити доминират в индустриите, изискващи екстремна устойчивост на износване, като добив, сондиране на нефт и прецизна обработка. Тази статия изследва тяхната наука, производство, приложения и бъдещи тенденции, предоставяйки полезни прозрения за инженери и професионалисти в индустрията.
Състав и структура: Ядрото на изпълнението
Циментиран волфрамов карбиден продукт с кобалтово свързващо вещество постига своята легендарна издръжливост чрез щателно проектирана микроструктура:
1. Волфрамов карбиден матрица
Твърда:
- WC зърнените зърна се класират на 9–9,5 по скалата на MOHS, надминавайки втвърдена стомана (7–8) и приближаващ се диамант (10).
Оптимизация на размера на зърното:
- Submicron WC (0,2–0,8 µm): Използва се в инструментите за рязане за обработка на огледало.
- Груб WC (2–5 µm): Идеален за инструменти за сондиране на скали, изискващи устойчивост на счупване.
2. Кобалтова свързваща мрежа
- пластичност: Структурата на кубичната (FCC) на кобалта позволява пластмасова деформация, абсорбираща енергия по време на удари.
- Намотаемост: Кобалтът се стопява при 1495 ° C, тече равномерно около WC зърна по време на синтероване, за да се елиминира порьозността.
Разширено производство: От прах до прецизност
1. Иновации на прах металургия
Производство на WC Powder:
- Директна карбуризация: волфрамов оксид (WO₃) реагира с въглерод при 1,400–1,600 ° C:
WO₃ + 4C → WC + 3CO
Преобразуване на спрей:
- Водните разтвори на амониев паратунгстат (APT) дават ултрафини, сферични WC частици.
Модификации на кобалт на прах:
- Нанокобалт (<100 nm): Подобрява разпределението на свързващото вещество за равномерно синтероване.
- Кобалтови сплави: добавянето на хром (CR) или никел (NI) подобрява устойчивостта на корозия.
2. Техники за натискане
Умиращо натискане:
- Едноосно натискане: 100–300 MPa форми на налягане прости форми (вложки, бутони).
- Роботизирана работа: Автоматизираните системи позиционират зелени компакти в рамките на ± 0,05 mm толеранс.
Студено изостатично натискане (CIP):
- 300–600 MPa хидравличното налягане гарантира еднаква плътност в сложните геометрии.
3. Sintering Science
Етапи на синтероване с течно-фаза:
1. Първоначално свързване (800–1,100 ° C): Дифузията на твърдото състояние създава шии между темориите.
2. Кобалтово топене (1200–1,320 ° C): Течният кобалт разтваря малки WC зърна, преразпределящ материал чрез капилярно действие.
3. Инхибиране на растежа на зърното: Добавки като ванадий карбид (VC) ограничават WC сгъстяване.
Лечение след портиер:
- Горещо изостатично натискане (HIP): 1300 ° C + 100 MPa налягане на аргон елиминира остатъчната порьозност.
- Повърхностно покритие: Диамантеното смилане постига RA <0,1 µm грапавост на повърхността.
Оптимизация на собствеността: Ший за нуждите на индустрията
Механични свойства спрямо съдържанието на кобалт
| Кобалт (%) |
Твърда (HRA) |
TRS (MPA) |
Пример за приложение |
| 3–6 |
91–93 |
1800–2200 |
PCB микро-дрипи |
| 8–10 |
89–91 |
2400–2,800 |
Вложки за рязане на метали |
| 12–15 |
86–88 |
3000–3 500 |
Минни бормашини |
| 20–25 |
83–85 |
3 800–4,200 |
Шкове на трошачките с високо въздействие |
Термична и химическа стабилност
Окислително устойчивост:
- Защитните Cr₂o₃ скали се образуват при 500–800 ° C, когато хром-модифициран.
Тестване на корозия:
-Соленият спрей (ASTM B117): 720-часова експозиция показва <0,1 mm/година корозионна скорост в степени на морски клас.
- Киселинна резистентност: 10% HCl разтвор причинява 0,05 g/m²/hr загуба на материал в степени с Ni-CO свързващи вещества.
Авангардни приложения
1. Инструменти за производство на добавки
- 3D печат на дюзи: Кобалтовите WC издържа на абразивни метални прахове (напр., Inconel 718).
- Лазерна облицовка: WC-CO прахове възстановяват износени лопатки на турбини с 98% отлагания на плътност.
2. Пробиви на енергийния сектор
- Геотермално сондиране: Степените с 12% CO и TAC добавки работят при 300 ° C+ в кисела саламурия.
- Хидравлично разрушаване: Седалките на клапаните WC-CO издържат на 15 000 psi потоци от суспензия във фракинг помпи.
3. Автомобилен напредък
-Изрязване на батерията на EV: Ултра-фино зърно WC-4%CO Инструменти Нарежете литиеви фолиа без бури.
- Леко тежи: WC-CO композитите заменят стоманата в спирачните ротори, намалявайки теглото с 40%.
Конкурентен анализ: WC-CO спрямо алтернативи
| Материална |
твърдост (HV) |
Издръжливост (MPA√m) |
MAX TEMP (° C) |
Разходи спрямо WC-CO |
| WC-6%co |
1800 |
12 |
500 |
1.0x |
| Поликристален диамант |
8 000 |
5 |
700 |
8.0x |
| Силиконов нитрид |
1600 |
6 |
1200 |
0.7x |
| Инструментална стомана (M42) |
850 |
20 |
600 |
0.3x |
Основни предимства:
-Коефициентът на производителност на разходите: WC-CO осигурява 80% от устойчивостта на износване на PCD при 12% от разходите.
-Ремонтируемост: Повредените компоненти на WC-CO могат да бъдат облечени в лазер, за разлика от крехката керамика.
Устойчивост и рециклиране
1. Възстановяване на материал със затворен контур
Процес на цинк:
1. Разбийте скрап карбид и смесете с разтопен цинк (425 ° C).
2. Leach Zinc с киселина, възстановяващ 99% чист WC и Co.
- Директна повторна употреба: Рециклираните прахове постигат 95% плътност в синтерани части.
2. Стратегии за намаляване на кобалта
- Функционално класирани материали:
- 6% Co повърхностен слой за устойчивост на износване.
- 15% CO ядро за абсорбция на удара.
-Безпристрастен WC: Spark Plasma Suntering създава 99,9% WC части за ултра-висока температура.
Бъдещи упътвания в WC-CO технологията
1. Интеграция на интелигентни материали
-Вградени сензори: Микро-намотки в износване на инструмента за монитор на WC-CO в реално време.
- Свързвания за самолечение: Микрокапсулите отделят смазочни материали под триене топлина.
2. Дигитално производство
-Suntering, задвижвано от AI: Невронните мрежи оптимизират профилите на времевата температура за нови геометрии.
- Проследяване на блокчейн: Сигурни материали Паспорти проследяват CO от моя до краен продукт.
Заключение
Цементираните волфрамови карбидни продукти с кобалтово свързващо вещество остават несравними в мостовата твърдост и здравина за индустриалните приложения. Тъй като индустриите прокарват границите на ефективността, продължаващият напредък в нано структурирането, алтернативните свързващи вещества и устойчивото производство ще гарантира доминирането на WC-CO през 21 век.
Често задавани въпроси
1. Как разпределението на размера на зърното влияе на живота на инструмента?
Бимодалните разпределения (смесени фини и груби зърна) увеличават живота на инструмента с 30% в сравнение с зърна с един размер, балансиране на устойчивостта на износване и отклонение на пукнатината.
2. Може ли WC-CO да се присъедини към други материали?
Да. Лазерният спод с Ag-Cu-Ti пълнител създава силни връзки между WC-CO и стомана, използвани в композитни битове за свредло.
3. Какви стандарти управляват производството на WC-CO?
- ISO 4499 (анализ на микроструктурата на карбид)
- ASTM B406 (тестване на твърдост)
- MPIF Standard 35 (Изисквания за собственост по приложение)
4. Как цените на кобалта влияят на разходите за WC-CO?
Увеличаването на цената на кобалта от 10 долара/фунта повишава разходите за готови части с 3–7%, което води до изследване на алтернативите на свързващото вещество.
5. Какви мерки за безопасност предотвратяват експозицията на кобалт?
- Мокро смилане с охлаждащи течност на маслена основа
- HEPA-филтрирани вентилационни системи
- Редовни кръвни тестове за работници
Цитати:
[1] https://patents.google.com/patent/us20170057878a1/en
[2] https://www.carbide-products.com/blog/creced-carbide-poduct-with-cobalt-binder/
[3] https://saturnmachineworks.com/wp-content/uploads/2020/11/20-07-03-saturn-safety-data-sheet-for tunngsten-carbide-with-cobalt.pdf
[4] https://www.carbide-products.com/es/blog/creced-carbide-product-with-cobalt-binder/
[5] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
[6] https://www.linkedin.com/pulse/important-role-cobalt-nungsten-carbide-jiu-lin
[7] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/cobalt-as-a-carbide-binder.html
[8] https://www.cobaltinstitute.org/essential-chobalt-2/cobalt-innovations/hard-metal/
[9] https://www.kennametal.com/us/en/products/carbide-wear-parts/fluid-handling-and-flow-control/separation-solutions-for-centrifuge-machines/tungsten-carbide-materials.html
[10] https://micronmetals.com/product/tungsten-carbide-cobalt-binder/
[11] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1220041/fulltext01.pdf
[12] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-selection.html
[13] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/
[14] https://ceramics.org/ceramic-tech-today/researchers-investigate-feasibility-of-nanoceramics-as-binder-in-cemented-carbide-tools/
[15] http://www.kovametalli-in.com/properties.html
[16] https://www.innovativecarbide.com/wp-content/uploads/2020/07/sds-2018-rev-1.pdf
[17] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0263436823003657
[18] https://www.carbide-products.com/es/blog/creced-carbide-product-with-cobalt-binder/
[19] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s=10=00485
[20] https://patents.google.com/patent/cn112921227b/en
[21] https://patents.google.com/patent/us5567526a/en
[22] https://www.mdpi.com/2075-4701/14/12/1333
[23] http://www.carbidetechnologies.com/wp-content/uploads/2018/12/sds-carbidetechnologies.pdf
[24] https://www.samaterials.com/tungsten-carbide-cobalt-an-overview.html
[25] https://www.sanalloy.co.jp/en/greaded_carbide/
[26] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026343681830533x
[27] https://www.mdpi.com/2571-6131/7/1/11
[28] https://www.goodfellow.com/eu/material/compounds/ceramic-composites/tungsten-carbide-cobalt-co-10-tube
[29] https://zzhthj.en.made-in-china.com/product/fqpryahmmbvn/china-cobalt-binder-nungsten-carbide-seat.html
[30] https://shop.gfii.com/images/gfi%20sds%2002%20- 920Carbide%20Poduct%20-%20Dember%202019.pdf
[31] https://www.mdpi.com/1996-1944/16/16/5560
[32] https://www.goodfellow.com/global/tungsten-carbide-cobalt-rod-group
[33] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0263436823000616
[34] https://mariejmetals.en.made-in-china.com/product/nevevmqjqowp/china-cobalt-binder-nungsten-carbide-seat.html
[35] https://www.alibaba.com/product-detail/g10-g20-g25-g100-nungsten-carbide_60563640968.html
[36] https://www.hmhmetal.in/tungsten-carbide-products.html
[37] http://www1.mscdirect.com/msds/msds00008/05107891-20050309.pdf
[38] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/faq/1718/
[39] https://www.vistametalsinc.com/sds.pdf
[40] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/column/782/
[41] http://www.carbidetechnologies.com/faq/what-is-enungsten-carbide/
[42] http://www.osha.gov/laws-regs/standardinterpretations/1987-02-11
[43] https://www.rydmetcarbide.com/faq/
[44] https://www.retopz.com/57-frequency-asked-questions-faqs-about thungsten-carbide/
[45] https://www.sandvik.coromant.com/en-us/services/recycling/faq-carbide-recycling
[46] https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1960.pdf
[47] https://www.samaterials.com/tds/1690966004-7 tunungsten-carbide-cobalt-powder.pdf
