Zastosowanie technologii natryskiwania termicznego do przygotowania powłok cermetalowych na bazie WC/Co-jest obecnie gorącym punktem badawczym w dziedzinie powierzchni materiałów i inżynierii. Stosując technologię natryskiwania cieplnego do wytwarzania powłok z węglika wolframu/cermetalu kobaltowego, można wybrać szeroką gamę materiałów powłokowych i podłoża, grubość powłoki można zmieniać w szerokim zakresie, wydajność osadzania jest wysoka, a powstałe powłoki wykazują doskonałą odporność na zużycie.
Właściwości i cechy strukturalne powłok wytworzonych technologią natryskiwania cieplnego w dużej mierze zależą od morfologii proszku surowca, strumienia energii przyłożonej do surowca oraz parametrów procesu natryskiwania. W rzeczywistości morfologia i rozkład wielkości cząstek sproszkowanego surowca są ściśle powiązane z metodą wytwarzania. W ostatnich latach proszki do natryskiwania termicznego na bazie WC-zaczęto stosować do wytwarzania gęstych powłok o wysokiej twardości i wysokiej odporności na zużycie za pomocą natryskiwania tlenowego-z dużą prędkością-tlenowego-paliwa (HVOF), co czyni je najbardziej obiecującymi kandydatami do zastąpienia powłok galwanicznych z twardego chromu. W szczególności powłoki WC-Co zostały już przyjęte jako substytuty galwanizowanych warstw twardego chromu.
Technologie przygotowania proszków kompozytowych-WC
Istnieją różne metody wytwarzania proszków kompozytowych WC-Co. W zależności od procesu przygotowania proszki na bazie WC- stosowane do natryskiwania HVOF mogą mieć morfologię od kulistej do nieregularnej lub blokowej. Obecnie popularnym podejściem jest bezpośrednia synteza proszków kompozytowych, wykorzystująca właściwości fluidalne ośrodka ze złożem fluidalnym do ciągłej redukcji i nawęglania chemicznie jednolitych związków wolframu-kobaltu w złożu, ostatecznie otrzymując proszki kompozytowe WC-Co o drobnych cząstkach i równomiernym rozkładzie. Metody wytwarzania proszków na bazie WC/Co-można podzielić na metody-na fazie stałej, metody-na fazie gazowej, metody na fazie ciekłej-i ich kombinacje (takie jak metody na fazie stałej-gazu). Reprezentatywne techniki obejmują metodę plazmową,-nawęglanie w fazie gazowej, współ-strącanie, mechaniczne tworzenie stopów i syntezę termochemiczną (suszenie rozpyłowe). Jednakże cząstki proszku kompozytowego wytworzone tymi sposobami mają na ogół drobne rozmiary, duże powierzchnie właściwe i wykazują bardzo niską płynność i słabą gęstość nasypową, co może łatwo prowadzić do zatykania dyszy podczas natryskiwania. Ponadto brakuje im wystarczającej bezwładności, aby skutecznie osadzać się na powierzchni podłoża. Dlatego te proszki muszą być aglomerowane w proszki-mikronowe o średnicy od 15 do 100 μm, aby można je było stosować jako surowce do natryskiwania termicznego. Zwykle do aglomeracji proszków stosuje się metody przetwarzania, takie jak spiekanie-kruszenie, aglomeracja-spiekanie, mieszanie, platerowanie i kruszenie-topieniem, aby aglomerować proszki w celu spełnienia wymagań dotyczących wielkości cząstek dla natryskiwania cieplnego.
Proszki przygotowane przezspiekanie-metoda kruszeniamają na ogół nieregularny kształt z wieloma ostrymi krawędziami, posiadają stosunkowo gładkie powierzchnie, wysoki stopień stopowania i gęste mikrostruktury wewnętrzne. W fazie spoiwa rozmieszczona jest duża liczba cząstek WC, a poszczególne cząstki WC wykazują dobre wiązanie ze spoiwem.
Themetoda kruszenia metodą fuzji-polega na mieszaniu różnych proszków i topieniu ich w specjalistycznym piecu, a następnie kruszeniu schłodzonych spiekanych bloków za pomocą różnych kruszarek. Proszki wytwarzane tą metodą charakteryzują się gęstą, blokową i kanciastą morfologią. Są znacznie trudniejsze do rozdrobnienia niż proszki przygotowane metodą spiekania-kruszenia.
Proszki produkowane przezmetoda aglomeracji-spiekaniamają regularną morfologię. Technika ta wykorzystuje suszenie rozpyłowe do aglomerowania proszków z samo-zawiesiny; po suszeniu rozpyłowym i spiekaniu w zaglomerowane cząstki otrzymane proszki są prawie kuliste, o szorstkich i porowatych powierzchniach, wąskim rozkładzie wielkości cząstek i dobrej sypkości. Jednakże przygotowanie zawiesin cermetali, takich jak WC-Co, stanowi wyzwanie ze względu na dużą gęstość WC-Co i różnice w kwasowości/zasadowości pomiędzy cząstkami składowymi.
Themetoda okładzinowazazwyczaj wykorzystuje się stapianie mechaniczne, podczas którego surowe proszki o różnej wielkości cząstek są dokładnie mieszane i podgrzewane. Podczas tego procesu materiał o niższej-temperaturze topnienia-doprowadzany jest do stanu plastycznego (lub nawet w niektórych przypadkach nawet topiony), podczas gdy materiał o wyższej-temperaturze topnienia-pozostaje niestopiony. Mieszanie mechaniczne powoduje następnie zgrzanie obu proszków. Proszki kompozytowe wytwarzane tą metodą wykazują strukturę rdzenia-powłoki, o dobrej wytrzymałości cząstek i wytrzymałości.
Themetoda mieszaniaprodukuje proszki WC/Co składające się z dwóch faz, WC i Co, w których cząsteczki WC są luźno spajane przez kobalt.
Istnieje stosunkowo niewiele raportów na temat wytwarzania proszków do natryskiwania termicznego na bazie WC/Co-, a jeszcze mniej na temat wytwarzania proszków WC-CoCr zawierających dodane pierwiastki Cr. Tylko kilka firm na świecie produkuje takie produkty. Dodatek odpowiedniej ilości metalicznego Cr do fazy spoiwa Co może znacząco poprawić odporność powłok na korozję i utlenianie, dając w rezultacie doskonałe ogólne właściwości użytkowe, które mogą zastąpić toksyczny twardy chrom galwaniczny. W rezultacie poszerzają się obszary ich zastosowań i przyciągają coraz większą uwagę przemysłu. Obecnie większość produkcji krajowej w Chinach opiera się na metodach spiekania-kruszenia i aglomeracji-spiekania.