In de moderne industriële oppervlaktebehandeling worden wolfraamcarbide gecoate rollen veelvuldig gebruikt in de metallurgie, papierproductie, filmverwerking en kunststofindustrie vanwege hun extreem hoge hardheid, sterke slijtvastheid en uitstekende corrosiebestendigheid. Voor productielijnen die een lange levensduur, hoge stabiliteit en hoge slijtvastheid vereisen, zijn wolfraamcarbide gecoate rollen vrijwel onvervangbare sleutelonderdelen.
Veel bedrijven stellen echter, wanneer ze kennismaken met rollen met een wolfraamcarbidecoating, de volgende vraag:
Aangezien wolframcarbide zo hard is, waarom zou je dan niet gewoon puur wolframcarbidepoeder gebruiken om te spuiten?
Theoretisch gezien lijkt zuiver wolframcarbide, met zijn hoge hardheid, hoge smeltpunt en extreem hoge slijtvastheid, ideaal als coatingmateriaal. Maar deze intuïtie is onjuist. In werkelijkheid kan zuiver wolframcarbidepoeder nauwelijks direct worden gebruikt bij thermisch spuiten en wordt het industrieel niet toegepast.wolfraamcarbide gecoate rollen.
De reden hiervoor is niet alleen een technisch probleem, maar ook een doorslaggevende beperking die wordt opgelegd door de materiaalkundige structuur en het mechanisme van het spuitproces.
Dit artikel leidt u door een systematisch begrip van waarom wolframcarbidecomposietpoeder met een bindmiddelfase in de industriële productie gebruikt moet worden in plaats van puur wolframcarbidepoeder.
Waarom vereisen walsen voor het coaten met wolframcarbide composietpoeder in plaats van puur wolframcarbide?
Voordat we de redenen begrijpen, laten we eerst de belangrijkste kenmerken van wolframcarbide bekijken:
• Hoog smeltpunt van 2870 °C
• Extreem hoge hardheid (HRA 90+)
• Hoge broosheid
• De oxidatieweerstand is afhankelijk van de temperatuuromgeving.
• Lage thermische uitzettingscoëfficiënt
Hoewel deze eigenschappen het slijtvast maken, brengen ze ook aanzienlijke moeilijkheden met zich mee tijdens het spuitproces.
De productie van wolfraamcarbide coatingrollen is hoofdzakelijk gebaseerd op methoden zoals HVOF (High-Speed Flame Offset), plasmaspuiten of explosiespuiten. Hoewel deze processen hoge temperaturen met zich meebrengen, zijn ze onvoldoende om zuivere wolfraamcarbide deeltjes volledig te smelten.
Dit betekent:
• Zuivere wolframcarbide-deeltjes zijn moeilijk te smelten.
• Onvermogen om een effectieve coatingstructuur te vormen.
• Moeilijkheden bij het tot stand brengen van metallurgische hechting of mechanische verankering met het substraat.
Industrieel gezien moet daarom een metaalbindmiddel worden toegevoegd om een smeltbaar, hechtbaar en afzetbaar composietpoeder te vormen. Dit is de essentiële basis voor de succesvolle productie van wolfraamcarbide coatingrollen.
Welke problemen doen zich voor bij het spuiten van zuiver wolframcarbidepoeder?
Laten we de technische details eens nader bekijken.
Tijdens het spuiten bij hoge temperaturen kan zuiver wolframcarbidepoeder de volgende ernstige problemen ondervinden:
1. Het poeder kan niet volledig smelten
Hoewel de temperatuur van de spuitapparatuur hoog is (ongeveer 2600-3000 °C), is deze nog steeds onvoldoende om het wolframcarbide volledig te smelten.
Resultaten:
• Het poeder raakt het substraat in vaste toestand.
• Extreem lage coatingdichtheid.
• Poederdeeltjes kunnen niet samensmelten.
• Onvoldoende stevig, laat gemakkelijk los.
Hierdoor is het voor zuiver wolframcarbide vrijwel onmogelijk om een film te vormen in de gespoten coating.
2. Onvermogen om een bindingsfase tussen de deeltjes te vormen
Coatingstructuren vereisen een "splat-structuur," maar puur wolframcarbide resulteert in:
• Gebrek aan hechting tussen de lagen
• Talrijke poriën
• Over het algemeen kwetsbare coating
Uiteindelijk maakt dit de wolfraamcarbide coatingrol volledig onbruikbaar.
Waarom kan zuiver wolframcarbidepoeder onvoldoende hechting vormen met het metalen substraat?
Dit is een belangrijke reden waarom zuiver wolframcarbidepoeder niet in de industrie wordt gebruikt.
Het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënten tussen het metalen substraat en wolframcarbide is aanzienlijk.
• Metalen ondergrond (bijv. 45# staal, roestvrij staal): Hoge uitzettingscoëfficiënt
• Wolfraamcarbide: Zeer lage uitzettingscoëfficiënt
Dit betekent dat er tijdens de afkoelingsfase ernstige spanning zal optreden:
• Scheurvorming in de coating
• Afbladderende coating
• Ernstige delaminatie
Zonder een metaalhoudende bindfase om de thermische spanning te reguleren, kan de coating niet stabiel hechten.
Metaalbindende fasen (Co, Ni, NiCr) kunnen de volgende functies vervullen:
• "Bufferlaag"
• "Stressverlichting via kanalen"
• "Bonding bridge"
Het creëren van een stabiele overgangslaag tussen de gespoten coating en de ondergrond.
Waarom oxideert zuiver wolframcarbide zo gemakkelijk na het spuiten?
Hoewel wolframcarbide hittebestendig is, wordt het tijdens het spuitproces blootgesteld aan lucht, zuurstof of hoge temperaturen in verbrandingsatmosferen.
Wanneer de temperatuur boven de 600 °C stijgt, zal wolframcarbide het volgende doen:
• Oxideren tot WO₃ en CO₂
• Worden broos aan het deeltjesoppervlak
• Verminderde structurele stabiliteit
Zuiver wolframcarbidepoeder mist een beschermende laag en zal:
• Oxidatie tijdens de vlucht
• Verminder de hardheid
• Verminderde slijtvastheid
• Vergrijzing van de coatingkleur en verminderde prestaties
Metaalbindmiddelfasen kunnen een beschermende barrière vormen rond de deeltjes, waardoor de oxidatiesnelheid wordt verlaagd en stabiele chemische eigenschappen van de wolfraamcarbide coatingrol worden gewaarborgd.
Wat is precies de rol van de metaalbindfase in de wolfraamcarbide coatingrol?
Dit is de kernvraag.
Veelgebruikte bindmiddelfasen zijn onder andere:
• Co (Kobalt)
• Nikkel
• NiCr (Nikkel-chroom)
• CoCr (Kobalt-Chroom)
Ze vervullen de volgende belangrijke rollen in de coating:
1. Het verlagen van het smeltpunt, waardoor het poeder gedeeltelijk smelt.
2. Verbetering van de hechting aan het substraat en voorkoming van afbladderen van de coating.
3. Verbetering van de taaiheid en vermindering van scheurvorming in de coating.
4. Bestand tegen oxidatie en verbeterde oppervlaktestabiliteit.
5. Het vormen van een dichte laagstructuur, waardoor de algehele sterkte wordt verbeterd.
Hoe gelijkmatiger de metaalbindfase, hoe sterker de daadwerkelijke slijtvastheid van het product.wolfraamcarbide gecoate rol.
Hoe kan composiet wolframcarbidepoeder de kwaliteit van met wolframcarbide gecoate rollen verbeteren?
Samengestelde wolframcarbidepoeders worden doorgaans geproduceerd met behulp van:
• Spuitgranulatie en sinteren
• Carbidevorming
• Mechanische coating
Deze poeders worden gekenmerkt door:
• Uniforme deeltjesgrootte
• Stabiele deeltjesstructuur
• Betere smeltcapaciteit
• Redelijke verdeling van de bindmiddelfase
• Hogere afpelweerstand
Uiteindelijk levert dit de volgende resultaten op bij rollen met een wolfraamcarbidecoating:
• Superieure slijtvastheid
• Stabiele hardheid (HRA 88–92)
• Lage porositeit (<1%)
• Hoge hechting
• Uitstekende corrosiebestendigheid
Dit alles is sterk afhankelijk van de aanwezigheid van een metalen bindmiddel.
Welke structurele defecten zullen optreden bij het gebruik van zuiver wolframcarbide voor hogetemperatuurspuiten?
Het gebruik van zuiver wolframcarbide voor spuiten zal de volgende coatingdefecten tot gevolg hebben:
• Veel poriën (verminderde slijtvastheid)
• Veel scheuren (verminderde levensduur)
• Delaminatie tussen de lagen (onbruikbaar)
• Onstabiele hardheid
• Deeltjesoxidatie
• Ruwe structuur
Deze defecten belemmeren de functionaliteit van rollen met een wolfraamcarbidecoating aanzienlijk.
Hoe kies je de meest geschikte poederverhouding voor wolfraamcarbide gecoate rollen?
Aanbevolen voor algemene industriële toepassingen:
• WC-10Co-4Cr (klassieke combinatie)
• WC-12Co (extreem hoge slijtvastheid)
• WC-17Co (verbeterde taaiheid)
• WC-Ni-serie (voornamelijk corrosiebestendigheid)
De poederformulering moet aan de volgende eisen voldoen:
• Temperatuurvereisten
• Soort slijtage (erosie, glijden, wrijving)
• Smeeromgeving
• Laagdikte
• Substraatmateriaal
Deze factoren beïnvloeden gezamenlijk de uiteindelijke prestaties van rollen met een wolfraamcarbidecoating.