Il meccanismo di sinterizzazione del carburo

Lo stato di formazione del compatto di carburo

Una volta formatosi, il carburo compatto si trova in uno stato poroso. Durante la macinazione a umido, la forma del WC subisce forti impatti, aumentando l'energia superficiale e la reattività. Una più lunga esposizione all'aria porta a una maggiore ossidazione, richiedendo più carbonio per la riduzione. Con un contenuto teorico di carbonio del carburo pari a 6,128%, il rapporto ossigeno-carbonio è di 12/16. Per ogni unità di ossigeno in più, 3/4 del carbonio si riduce. Per ogni unità di ossigeno aggiuntiva, vengono consumati 3/4 del carbonio, facilitando la formazione della fase η dopo la sinterizzazione della lega.

Esistenza dell'ossigeno nelle miscele di carburo

L'ossigeno nelle miscele di carburo esiste come ossigeno occluso, ossigeno superficiale del cobalto e ossigeno in WO2 o WO3. Il contenuto totale di ossigeno è difficile da determinare e ostacola la produzione. La gestione efficace dei processi è fondamentale a causa dell'arricchimento onnipresente di ossigeno.

Ossigeno occluso

Si trova negli interstizi e nelle superfici compatte e viene rimosso con l'evacuazione sotto vuoto prima della sinterizzazione; non influisce sulla sinterizzazione della lega.

Cobalto Ossigeno di superficie

Forma una pellicola di ossido a causa dell'elevata suscettibilità del cobalto all'ossidazione. La riduzione durante la sinterizzazione si basa sul carbonio libero e sul carbonio combinato, con un impatto sull'equilibrio carbonio-ossigeno e sul controllo della sinterizzazione.

WO2 o WO3 Ossigeno

Alcuni ossidi possono rimanere incompletamente ridotti o ossidati, consumando molto carbonio e complicando il controllo del contenuto di carbonio nella sinterizzazione.

Forma del carbonio nel carburo

Il carbonio è presente nella stechiometria del WC, nell'incremento di carbonio dovuto alla decomposizione del legante e nell'infiltrazione di carbonio dai gas del forno. Gli aggiustamenti vengono effettuati in base al contenuto teorico di carbonio e alla decomposizione del legante. L'infiltrazione di carbonio dai gas del forno si verifica a causa degli effetti del prodotto della grafite, che si accentua a temperature più elevate.

Impatto del cobalto sulle proprietà del carburo

La struttura cristallina del cobalto influisce sulla tenacità della lega. La struttura ε-Co determina una minore tenacità, mentre la struttura α-Co aumenta la resistenza alla frattura. La dissoluzione del cobalto nel WC varia con la temperatura, influenzando i piani di scorrimento e i processi di sinterizzazione.

Fase liquida nel carburo

La fase liquida appare teoricamente a 1340°C, variando con il contenuto di carbonio. La temperatura di sinterizzazione influenza la quantità di fase liquida e la crescita dei grani. Inibitori come VC, TaC e Cr3C2 possono controllare la crescita eccessiva dei grani.

Conclusione

La ricerca di strutture eutettiche ternarie è fondamentale nella sinterizzazione del carburo di WC-Co, che migliora la durata e la tenacità. Una gestione efficace della crescita dei grani di WC e della dissoluzione del cobalto senza decarburazione migliora le proprietà del carburo. "Alta temperatura e basso tenore di carbonio" riassumono l'essenza della sinterizzazione.