Использование технологии термического напыления для получения керметных покрытий на основе WC/Co-в настоящее время является горячей точкой исследований в области поверхности материалов и техники. Используя технологию термического напыления для производства керметных покрытий из карбида вольфрама/кобальта, можно выбрать широкий спектр материалов покрытия и подложки, толщину покрытия можно варьировать в широком диапазоне, эффективность осаждения высока, а полученные покрытия демонстрируют превосходную износостойкость.
Свойства и структурные характеристики покрытий, полученных методом термического напыления, во многом определяются морфологией порошкового сырья, потоком энергии, прикладываемым к исходному сырью, и параметрами процесса напыления. Фактически, морфология и гранулометрический состав порошкового сырья тесно связаны со способом приготовления. В последние годы порошки термического напыления на основе WC- использовались для получения плотных покрытий с высокой твердостью и высокой износостойкостью посредством высокоскоростного-кислородного-напыления (HVOF), что делает их наиболее многообещающими кандидатами на замену гальванических твердых хромовых покрытий. В частности, покрытия WC-Co уже используются в качестве заменителей гальванических слоев твердого хрома.
Технологии получения композитных порошков WC-Co
Существуют различные методы приготовления композитных порошков WC-Co. В зависимости от процесса приготовления порошки на основе WC-, используемые для напыления HVOF, могут иметь морфологию от сферической до неправильной или блочной формы. В настоящее время популярным подходом является прямой синтез композиционных порошков с использованием характеристик псевдоожижения среды псевдоожиженного слоя для непрерывного восстановления и науглероживания химически однородных соединений вольфрама-кобальта внутри слоя, что в конечном итоге дает композитные порошки WC-Co с мелким размером частиц и равномерным распределением. Методы приготовления порошков на основе WC/Co-можно разделить на твердофазные-методы, газо-фазовые методы, жидкофазные-методы и их комбинации (например, газо-твердофазные методы). Типичные методы включают плазменный метод,-науглероживание в газовой фазе, совместное-осаждение, механическое легирование и термохимический синтез (распылительная сушка). Однако частицы композитного порошка, полученные этими методами, обычно имеют мелкий размер, большую удельную поверхность, очень низкую текучесть и плохую плотность распыления, что может легко привести к засорению сопла во время распыления. Кроме того, им не хватает достаточной инерции для эффективного осаждения на поверхность подложки. Следовательно, эти порошки необходимо агломерировать в порошки микронного размера от 15 до 100 мкм для использования в качестве сырья для термического напыления. Обычно такие методы обработки, как спекание-дробление, агломерационное-спекание, смешивание, плакирование и плавление-дробление, используются для агломерации порошков для удовлетворения требований к размеру частиц для термического напыления.
Порошки, приготовленныеспекание-метод дробленияобычно имеют неправильную форму с множеством острых кромок, относительно гладкую поверхность, высокую степень легирования и плотную внутреннюю микроструктуру. Большое количество частиц WC распределено внутри фазы связующего, и отдельные частицы WC обладают хорошей связью со связующим.
метод плавления-дробленияпредполагает смешивание различных порошков и плавление их в специализированной печи с последующим измельчением охлажденных спеченных блоков с помощью различных дробилок. Порошки, полученные этим методом, характеризуются плотной, блочной и угловатой морфологией. Их значительно труднее измельчить, чем порошки, полученные методом спекания-дробления.
Порошки производства компанииметод агломерации-спеканияимеют правильную морфологию. В этом методе используется распылительная сушка для агломерации порошков из самосуспендирующейся суспензии; после распылительной сушки и спекания в агломерированные частицы полученные порошки имеют почти сферическую форму, с шероховатой и пористой поверхностью, узким гранулометрическим составом и хорошей сыпучестью. Однако приготовление суспензий для керметов, таких как WC-Co, является сложной задачей из-за высокой плотности WC-Co и различий в кислотности/основности составляющих частиц.
метод облицовкиобычно используется механическое плавление, при котором исходные порошки с частицами разного размера тщательно перемешиваются и нагреваются. В ходе этого процесса материал с более низкой-точкой-плавления переводится в пластическое состояние (а в некоторых случаях даже плавится), тогда как материал с более высокой-точкой плавления-остается нерасплавленным. Затем механическое смешивание приводит к сварке двух порошков вместе. Композиционные порошки, полученные этим методом, имеют структуру ядро-оболочка с хорошей прочностью частиц и ударной вязкостью.
метод смешиванияпроизводит порошки WC/Co, состоящие из двух фаз, WC и Co, в которых частицы WC слабо удерживаются вместе кобальтом.
Имеется относительно мало сообщений о получении порошков термического напыления на основе WC/Co-и еще меньше сообщений о получении порошков WC-CoCr, содержащих добавленные элементы Cr. Лишь несколько компаний во всем мире производят такую продукцию. Добавление соответствующего количества металлического Cr к фазе связующего Co может значительно улучшить коррозионную стойкость и стойкость к окислению покрытий, что приводит к превосходным общим характеристикам, которые могут заменить токсичный гальванический твердый хром. В результате области их применения расширяются, и они привлекают все большее внимание промышленности. В настоящее время большая часть внутреннего производства в Китае основана на методах спекания-дробления и агломерации-агломерации.