Parte 2: Proceso de preparación del carburo cementado
Capítulo 4: Selección de materia prima y preparación del polvo
El carburo cementado de tungsteno se fabrica mediante pulvimetalurgia a partir de carburo de tungsteno (WC) como fase dura y cobalto (Co) o níquel (Ni) como fase de unión. Sus propiedades (dureza HV 1500-2500 ± 30, tenacidad K₁c 820 MPa·m¹ / ² ± 0,5, resistencia a la compresión >4000 MPa ± 100 MPa) dependen directamente de la calidad de las materias primas y del proceso de preparación del polvo. La selección de la materia prima y la preparación del polvo son la base de la producción de carburo cementado, que determina la microestructura (tamaño de partícula de WC 0,110 µm ± 0,01 µm, uniformidad de distribución de Co > 95 % ± 1 %) y el rendimiento final (conductividad térmica 80-120 W/m·K ± 5 W/ m· K , resistencia a la corrosión pH 212).
Este capítulo analiza en detalle la síntesis de polvo de carburo de tungsteno, la selección de la fase aglutinante y aditivos, la tecnología de pretratamiento del polvo y los métodos de caracterización del polvo, cubriendo parámetros del proceso, principios científicos, factores de influencia, estrategias de optimización y aplicaciones de ingeniería.
La preparación del polvo requiere un control preciso del tamaño de partícula de WC (0,110 µm ± 0,01 µm), la pureza (carbono libre <0,1 % ± 0,01 %), las características de la fase de unión (pureza de Co/Ni > 99,8 % ± 0,01 %) y la fluidez del polvo (1316 segundos/50 g ± 0,5 segundos) para garantizar la densidad de sinterización (> 99 % ± 0,1 %) y la consistencia del rendimiento (desviación de dureza < ± 30 HV). Por ejemplo, el polvo de WC submicrónico (<0,5 µm ± 0,01 µm) puede aumentar la dureza de la herramienta a HV 2300 ± 30 y prolongar la vida útil de corte para aviación a 15 horas ± 1 hora. El polvo de Co de alta pureza (>99,9% ± 0,01%) mejora la tenacidad de la broca (K ₁ c > 18 MPa·m ¹ / ² ± 0,5) y la vida útil de la minería supera los 1200 m ± 100 m.
el rendimiento en el Capítulo 3 a través de la fuente de dureza WC (HV 2000 – 3000±50) y la contribución de la tenacidad Co ( K₁c 1520 MPa·m¹ / ² ± 0,5) , proporcionando una base teórica y de proceso para el conformado y sinterizado posterior (Capítulo 5).
4.0 Descripción general de los tipos de carburo cementado y de las materias primas y auxiliares
El carburo cementado es un material compuesto de alto rendimiento con carburo de tungsteno (WC) como fase dura y cobalto (Co) o níquel (Ni) como fase de unión. Se usa ampliamente en herramientas de corte, moldes, piezas resistentes al desgaste y otros campos. Según los diferentes requisitos de aplicación y características de rendimiento, el carburo cementado se puede dividir en tipo general (serie YG), tipo resistente al calor/resistente al desgaste (serie YT), tipo de alta tenacidad/resistente al impacto (serie YW), carburo cementado a base de níquel (serie YN), tipo de aleación de alta entropía y tipo especial para fabricación aditiva. Los tipos y proporciones de materias primas y auxiliares varían según el tipo de carburo cementado y el proceso de preparación. Generalmente, se pueden dividir en tres categorías: materias primas principales, materias primas auxiliares y materiales auxiliares. La selección y el uso de estos materiales deben seguir estrictamente los estándares relevantes para garantizar la calidad del producto y la consistencia del proceso.
4.0.0 Principales tipos de carburo cementado
La siguiente tabla enumera en detalle los principales tipos de carburo cementado y sus características, requisitos de proceso, áreas de aplicación y estándares seguidos, reflejando sus diversos escenarios de aplicación y requisitos de proceso.
| tipo | Ingredientes principales y características | Requisitos del proceso | Áreas de aplicación | Requisitos estándar |
| Serie YG | Compuesto principalmente de WC y Co, complementado con negro de humo, con alta dureza y tenacidad. | Controlar estrictamente la atmósfera y la temperatura de sinterización para evitar la introducción de impurezas. | Herramientas de corte (como herramientas de torneado, fresas) | Cumplir con los requisitos de muestreo GB/T 5314-2011 y seguir el proceso de sinterización GB/T 26048-2010 |
| Serie YT | y TiC para mejorar la formabilidad, la resistencia a altas temperaturas y la resistencia al desgaste . | Controlar la atmósfera y la temperatura de sinterización para evitar impurezas. | Corte de alta velocidad (como el procesamiento de acero) | Cumplir con los requisitos de muestreo GB/T 5314-2011 y seguir el proceso de sinterización GB/T 26048-2010 |
| Serie YW | Contiene TaC y/o NbC , requiere protección con argón, tiene tenacidad y rendimiento a altas temperaturas. | Asegúrese de la pureza de la atmósfera de argón y controle con precisión la temperatura. | Matrices de alta resistencia (como matrices de estampación) | Cumplir con los requisitos de muestreo GB/T 5314-2011 y seguir el proceso de sinterización GB/T 26048-2010 |
| Serie YN | Reemplace Co con Ni y agregue TiN para lograr una excelente resistencia a la corrosión. | Controlar la atmósfera y la temperatura de sinterización para evitar la oxidación. | Entorno resistente a la corrosión (como equipos químicos) | Cumplir con los requisitos de muestreo GB/T 5314-2011 y seguir el proceso de sinterización GB/T 26048-2010 |
| Aleación de alta entropía | Las combinaciones de múltiples elementos (como Cr, V, Mo, W, Ta) requieren una mezcla precisa y un proceso HIP para garantizar la uniformidad. | Relación precisa, la sinterización HIP requiere una alta presión controlada (50-100 MPa) | Entornos extremos (como condiciones de alta temperatura y alta presión ) | Cumplir con los requisitos de muestreo GB/T 5314-2011 y seguir el proceso de sinterización GB/T 26048-2010 |
| Fabricación aditiva | Polvo esférico, preparado por atomización de gas, con agentes de tratamiento de superficie añadidos para mejorar el rendimiento. | Proceso de atomización de gas, control estricto de la atmósfera y la temperatura. | Piezas fabricadas de forma aditiva (por ejemplo, componentes aeroespaciales) | Cumplir con los requisitos de muestreo GB/T 5314-2011 y seguir el proceso de sinterización GB/T 26048-2010 |
| ilustrar | Todos los tipos deben seguir los estándares de muestreo de GB/T 5314-2011 para garantizar la consistencia del lote, y el proceso de sinterización se lleva a cabo de acuerdo con GB/T 26048-2010, enfatizando el control preciso de la atmósfera y la temperatura para evitar la introducción de impurezas. | |||
4.0.1 Principales materias primas del carburo cementado
Las principales materias primas son los componentes esenciales del carburo cementado, que influyen directamente en sus propiedades mecánicas y su vida útil. A continuación, se presenta un resumen de las principales materias primas:
Carburo de tungsteno (WC, carburo de tungsteno):
Función: Como fase dura, proporciona una dureza extremadamente alta (>2000 HV) y resistencia al desgaste, representando el 70%-94% ( en peso ) de la composición total.
Especificaciones: Pureza ≥99,8%, tamaño de grano 0,2-5 μm ( granos finos 0,2-0,5 μm , granos gruesos >2 μm ) .
Ámbito de aplicación: todos los tipos de carburo.
Polvo de cobalto (Co, polvo de cobalto):
Función: Como fase de unión tradicional, mejora la tenacidad y la resistencia a la flexión. Su contenido suele ser del 6 % al 25 % ( en peso ).
Especificaciones: Pureza ≥99,9%, tamaño de partícula 1-5 μm .
Ámbito de aplicación: Series YG, YT, YW y aleaciones de alta entropía.
Polvo de níquel
Función: Reemplaza el cobalto como fase de unión resistente a la corrosión, mejora la resistencia a la oxidación, contenido 5%-20% ( % en peso ).
Especificaciones: Pureza ≥99,9%, tamaño de partícula 1-5 μm .
Ámbito de aplicación: Serie YN y tipos de fabricación aditiva.
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