Processo di trattamento del rivestimento superficiale in carburo di tungsteno

Carburo di tungsteno è un composto di tungsteno e carbonio con una formula molecolare di WC e un peso molecolare di 195,85. Possiede eccellenti proprietà quali un elevato punto di fusione, un'elevata durezza, un'alta resistenza all'usura e un'elevata resistenza alla corrosione. È ampiamente utilizzato negli utensili, negli stampi, nel settore aerospaziale, automobilistico e in altri campi. L'applicazione del carburo di tungsteno come rivestimento alle superfici metalliche migliora significativamente la durezza, la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione e alle alte temperature del metallo. Attualmente, mietitrebbie di alta gamma, trinciatrici, frantoi e alcuni coltelli da taglio in tutto il mondo utilizzano rivestimenti in carburo di tungsteno per prolungare la loro durata.

I. Tecnologia di preparazione del rivestimento in carburo di tungsteno:

I rivestimenti in carburo di tungsteno sono preparati principalmente con tecniche quali la deposizione fisica da vapore (PVD), deposizione chimica da vapore (CVD) e la placcatura ionica ad arco.
Il PVD consiste nel riscaldare un materiale solido sotto vuoto, facendolo precipitare allo stato gassoso. Il rivestimento viene quindi depositato sulla superficie del substrato per formare un rivestimento. Le tecniche PVD più comuni includono lo sputtering con magnetron, l'evaporazione con fascio di elettroni e la placcatura ionica ad arco. La deposizione di vapore chimico (CVD) prevede la decomposizione di un rivestimento gassoso in un'atmosfera specifica, che poi lo deposita sulla superficie del materiale per formare un rivestimento. Le tecniche più comuni di CVD comprendono la deposizione di vapore chimico, la decomposizione termica e il riscaldamento.

II. Caratteristiche dei rivestimenti in carburo di tungsteno:

I rivestimenti in carburo di tungsteno hanno una durezza estremamente elevata, che generalmente raggiunge HV1200 o superiore. Questa durezza dipende da diversi fattori:

1. Contenuto di carburo di tungsteno: Un contenuto più elevato di carburo di tungsteno nel rivestimento aumenta generalmente la durezza.
2. Processo di spruzzatura: I diversi processi di spruzzatura influenzano la durezza del rivestimento. Ad esempio, la spruzzatura a fiamma a velocità supersonica può produrre rivestimenti in carburo di tungsteno con una durezza superiore.

3. Post-trattamento: Un adeguato trattamento termico dopo la spruzzatura può migliorare la microstruttura del rivestimento e aumentarne la durezza.

III. Tecniche di spruzzatura per rivestimenti in carburo di tungsteno:

1. Tecnologia di spruzzatura a fiamma a velocità supersonica
La spruzzatura a fiamma a velocità supersonica di rivestimenti in carburo di tungsteno può depositare rapidamente un rivestimento duro e resistente all'usura ed è considerata l'alternativa più promettente alla cromatura dura. 2. Tecnologia di spruzzatura a fiamma supersonica assistita dall'aria
2. La spruzzatura a fiamma supersonica assistita dalla combustione comprende due processi: la spruzzatura a fiamma supersonica di ossigeno e la spruzzatura a fiamma supersonica di aria. La temperatura della fiamma in questo processo è inferiore a 2000°C, molto più bassa di quella della spruzzatura a fiamma supersonica convenzionale. Ciò migliora notevolmente la forza di adesione del rivestimento, riducendo o addirittura eliminando il contenuto di ossido nel rivestimento. La resistenza all'usura, alla corrosione e la tenacità sono nettamente superiori a quelle dei rivestimenti di cromo duro galvanizzati.
3. Tecnologia di spruzzatura ad arco
La tecnologia di spruzzatura ad arco utilizza un filo rivestito di polvere e una spruzzatura ad arco ad alta velocità in un ambiente ossidante ad alta temperatura per produrre rivestimenti in carburo di tungsteno. I rivestimenti che ne derivano presentano eccellenti proprietà meccaniche complessive, elevata forza di adesione, alta densità ed eccellente resistenza alle vibrazioni.
4. Tecnologia di spruzzatura al plasma
La tecnologia di spruzzatura al plasma offre eccellenti caratteristiche di attrito e usura, con una struttura densa e un'elevata forza di adesione.
5. Tecnologia di spruzzatura a fiamma
Durante il processo di spruzzatura, la polvere viene riscaldata da una fonte di calore e più della metà si deposita sul pezzo in uno stato semi-fuso. La rifusione è il processo attraverso il quale il rivestimento in polvere si scioglie sul pezzo. Questa tecnologia di rifusione del rivestimento elimina i pori e le inclusioni di ossido presenti durante il processo di spruzzatura e crea un legame metallurgico con il corpo metallico, migliorando significativamente la densità e la forza di adesione, con conseguenti migliori proprietà meccaniche del pezzo.

IV. Precauzioni per la spruzzatura del carburo di tungsteno:

1. Pretrattamento della superficie del substrato: Utilizzare metodi meccanici come la lana d'acciaio, integrati da soluzioni detergenti alcaline, per rimuovere olio, ruggine e altre impurità superficiali dal pezzo. La sabbiatura e l'elettroestrusione vengono utilizzate per migliorare il legame meccanico tra il rivestimento e il substrato, ottenendo una rugosità superficiale di 6,3-25. Dopo la sabbiatura e la rimozione della ruggine, il pezzo deve essere spruzzato tempestivamente per evitare la contaminazione da umidità.
2. Selezionare i parametri di processo appropriati, compreso il rapporto di miscela carburante-ossigeno, per controllare la qualità della spruzzatura.
3. Scegliere il tipo di gas di mandata, la velocità, la portata, la posizione e l'angolo di mandata appropriati.
4. Scegliere il materiale di carburo di tungsteno appropriato, compresa la composizione, le proprietà fisiche, la forma della polvere, la dimensione delle particelle e il diametro del filo o della barra.
5. Scegliere il metodo di spruzzatura appropriato, compresa la distanza tra la pistola a spruzzo e il pezzo, la velocità della pistola a spruzzo o del pezzo, l'angolo tra la pistola a spruzzo e il pezzo e il mezzo di spruzzatura.

6. Sigillare e trattare termicamente la superficie dopo la spruzzatura.

7. Durante l'irrorazione è necessario adottare misure di sicurezza.

V. Prezzo e durata di vita dei rivestimenti in carburo di tungsteno:

Il prezzo e la durata dei rivestimenti in carburo di tungsteno variano a seconda di fattori quali l'applicazione, lo spessore del rivestimento e il processo di preparazione. In generale, il prezzo dei comuni rivestimenti in carburo di tungsteno varia da decine a centinaia di ore, mentre la durata dipende maggiormente da fattori quali l'applicazione e la qualità del rivestimento, da centinaia a migliaia di ore. In applicazioni come gli utensili da taglio e da rettifica, i rivestimenti sono più costosi e hanno una durata maggiore. In applicazioni come i trattori, i rivestimenti sono relativamente più economici ma hanno una durata di vita più breve.
VI.Manutenzione dei rivestimenti in carburo di tungsteno
La manutenzione e la cura dei rivestimenti in metallo duro sono fondamentali per prolungarne la durata. In generale, si raccomandano le seguenti precauzioni.
1. Evitare di sottoporre il rivestimento a carichi eccessivi, che potrebbero causare danni alla superficie come fessurazioni e spellature.
2. Evitare il contatto con sostanze chimiche. Sebbene il rivestimento abbia una buona resistenza alla corrosione, deve comunque essere tenuto lontano da acidi, alcali e altri prodotti chimici per evitare di compromettere la stabilità e le proprietà meccaniche del rivestimento.
3. Evitare le alte temperature. Sebbene il rivestimento abbia una buona resistenza al calore, deve comunque essere tenuto lontano da temperature eccessive per evitare di comprometterne la durezza e la stabilità.
4. Pulire regolarmente la superficie del rivestimento per evitare l'accumulo di polvere, sporco e altre impurità che potrebbero comprometterne le prestazioni.
5. Mantenere una superficie liscia per evitare danni meccanici come graffi e abrasioni che potrebbero compromettere le prestazioni.

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