คุณคุ้นเคยกับ WC-10Co4Cr หรือไม่?

1. ส่วนประกอบและโครงสร้างของวัสดุ
WC-10Co4Cr (86% WC, 10% Co, 4% Cr) เป็นผงโลหะผสมทังสเตนคาร์ไบด์ที่ผลิตขึ้นโดยกระบวนการรวมตัวและการเผาผนึก โครงสร้างหลักประกอบด้วยอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์ที่เคลือบด้วยชั้นโลหะโคบอลต์ (Co) และโครเมียม (Cr) ทำให้เกิดโครงสร้างอนุภาคคอมโพสิตแบบ "แกน-เปลือก" การออกแบบนี้ช่วยคงความแข็งสูงของทังสเตนคาร์ไบด์ไว้ ในขณะเดียวกันก็เพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของสารเคลือบผ่านคุณสมบัติการยึดเกาะของโคบอลต์และความต้านทานการกัดกร่อนของโครเมียม

II. คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพหลัก
1. ความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอ
- การเคลือบผิวด้วยการพ่นสามารถทำให้มีความแข็งระดับ HV > 1100 ซึ่งสูงกว่าเหล็กธรรมดาอย่างมาก และสามารถต้านทานการสึกหรอจากการเสียดสี การกัดกร่อน และการเสียดสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า ความทนทานต่อการสึกหรอสูงกว่าสารเคลือบโลหะผสมแบบดั้งเดิมถึง 1.3 เท่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำปนทรายหรือฝุ่นละออง

2. ความต้านทานการกัดกร่อนที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม
- การเติมโครเมียม (Cr) ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมาก: ในสภาพแวดล้อมการพ่นละอองเกลือ NaCl 3.5% สารเคลือบที่มีรูพรุนต่ำแสดงความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าตัวอย่างที่มีรูพรุนสูง อย่างไรก็ตาม การป้องกันจะมีข้อจำกัดในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเข้มข้น (เช่น HCl)

3. ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง
- การเคลือบโคบอลต์จะสร้างฟิล์มออกไซด์ที่หนาแน่นที่อุณหภูมิสูง ช่วยลดการสลายตัวของทังสเตนคาร์ไบด์ และทำให้เหมาะสำหรับสภาวะการทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 800°C (เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์)

III. การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม
1. ชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอและใช้งานหนัก

การขุดเจาะน้ำมัน: ปลอกหัวเจาะ ตัวจัดตำแหน่งหัวเจาะ และปลอกปั๊มโคลน ที่ทนต่อการกัดเซาะจากกรวด

การผลิตเชิงกล: ลูกกลิ้งเพลา ก้านลูกสูบไฮดรอลิก และอุปกรณ์ดีดแม่พิมพ์ ช่วยยืดอายุการใช้งานได้ 3-5 เท่า

2. สภาพแวดล้อมที่ส่งเสริมการกัดกร่อนและการสึกหรอ

อุตสาหกรรมทางทะเลและพลังงาน: ใบพัดปั๊มน้ำทะเลและใบพัดกังหันน้ำ ซึ่งทนทานต่อการกัดกร่อนจากน้ำทะเลและทนทานต่อการสึกหรอจากทราย

อุปกรณ์เคมี: พื้นผิวซีลวาล์วและส่วนประกอบทางเดินของปั๊ม เหมาะสำหรับสารละลายกรดอ่อน

3. การปรับปรุงพื้นผิวด้วยความแม่นยำสูง
อากาศยาน: เดือยใบพัดคอมเพรสเซอร์และหมุดล้อลงจอด ปรับปรุงความต้านทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสี

IV. ประเด็นสำคัญของกระบวนการความเร็วเหนือเสียงของอากาศ (HVOF)

1. ความเข้ากันได้ของผง

- ควรใช้ผงที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับ HVOF (ขนาดอนุภาคโดยทั่วไป 15–45 ไมโครเมตร) แทนที่จะใช้ผงสำหรับพ่นพลาสม่า

- ผงที่ดูดความชื้นจำเป็นต้องอบแห้งล่วงหน้า (ที่อุณหภูมิ 120°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง) เพื่อป้องกันการเกิดรูพรุนระหว่างการพ่น

2. ข้อดีของกระบวนการ
- ความเร็วเปลวไฟเหนือเสียง (>1500 ม./วินาที) และอุณหภูมิต่ำ (ประมาณ 2800°C) ช่วยลดการสูญเสียคาร์บอนและการสลายตัวของ WC ได้อย่างมาก (อัตราการสลายตัว - สามารถควบคุมความพรุนของสารเคลือบให้ต่ำกว่า 1.5% ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการยึดติดได้มากกว่า 20%

3. ตัวอย่างพารามิเตอร์
- พารามิเตอร์ทั่วไป: อัตราการไหลของออกซิเจน 56 m³/h, น้ำมันก๊าด 28 L/min, ระยะการพ่น 380 mm, ได้สารเคลือบที่มีโครงสร้างระดับไมโครและนาโนที่สม่ำเสมอ

5. สรุป
WC-10Co4Cr ด้วยการออกแบบที่ผสานกันอย่างลงตัวของ "ทังสเตนคาร์ไบด์ + เฟสโลหะโคบอลต์-โครเมียม" ใช้เทคโนโลยี HVOF ในการสร้างวัสดุเคลือบผิวที่เหมาะสม ซึ่งให้ความต้านทานต่อการสึกหรอ การกัดกร่อน และการออกซิเดชัน ข้อดีด้านประสิทธิภาพนั้นโดดเด่นเป็นพิเศษในสภาวะการใช้งานที่รุนแรง (เช่น การขุดเจาะพลังงาน อุปกรณ์นอกชายฝั่ง และอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ) การวิจัยในอนาคตกำลังสำรวจการใช้สารนาโนอนุภาค (เช่น การเติมโบรอนคาร์ไบด์ขนาด 0.8–2 ไมโครเมตร) เพื่อเพิ่มความหนาแน่นและความทนทานของสารเคลือบผิว