Neue Entwicklung von Oberflächenveredelungsverfahren für Wolframkarbide

Mai 11 , 2022

GPAINNOVA hat mit der Technologie des trockenen Elektropolierens bedeutende technologische Fortschritte bei der Oberflächenbearbeitung von Hartmetall (WC-Co) erzielt.

Im Jahr 2021 wurde ein neues Verfahren auf der Grundlage des trockenen Elektropolierens für Hartmetall entwickelt. Das zum Patent angemeldete Verfahren ist Teil der DryLyte®-Technologie und soll die Lösung für das Auslaugen des Kobaltbinders und andere Nebenwirkungen der Technologie sein. Der neue Elektrolyt und das Verfahren wurden von Marc Sarsanedas, Guiomar Riu und Joan Josep Roa patentiert.

Zwei Studien wurden zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Procedia CIRP (ISSN 2212-8271) angenommen. Beide stehen in Zusammenhang mit der Oberflächenintegrität auf der submikrometrischen Längenskala nach dem Polieren mit der genannten Technologie für WC-Co. Diese Forschungen wurden von GPAINNOVA, der Abteilung für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen der Polytechnischen Universität von Katalonien (UPC) und der KLA-Gruppe entwickelt.

Die Studien bestätigen, dass die trockene Elektropoliertechnik die Rauheit von WC-Co erheblich verringert, ohne dass es zu einer Auslaugung des metallischen Kobaltbinders (Co) kommt.

 

Oberflächenintegrität der neuen Trocken-Elektropoliertechnologie für WC-Co-Hartmetalle

Diese Studie konzentriert sich auf WC-Co-Teile, die mit der trockenen Elektropoliertechnik (DryLyte®) behandelt wurden. Mit dieser Lösung lassen sich korrosionsfreie Oberflächen mit einer durchschnittlichen Rauheit von weniger als 9 nm erzielen, wie in Abbildung 1 dargestellt. Das Hauptziel dieser Forschung ist die Untersuchung der Oberflächenintegrität in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften, vor allem die Härte, auf der submikrometrischen Längenskala in Abhängigkeit von der Polierzeit. Die Qualität der Oberfläche wurde mit Hilfe fortschrittlicher Charakterisierungstechniken bewertet und die mechanische Reaktion, die durch die Nanoindentationstechnik erhalten wurde, mit Hilfe einer statistischen Methodik behandelt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine enge Korrelation zwischen der Oberflächenintegrität und der Polierzeit besteht.

Abbildung 1. Schliffbild ohne Auslaugungseffekt (linke Seite) und FESEM-Schliffbild der Sorte WC-CO (rechte Seite) nach 30-minütigem Polieren mit der DryLyte®-Technologie.

Schlussfolgerungen

  • Die DryLyte®-Technologie ermöglicht es, WC-Co zu polieren, die Rauheit zu verringern und Nachbearbeitungsfehler zu beseitigen, die während des Schleifprozesses entstanden sind.
  • Die polierten Proben zeigen keine Auslaugung des metallischen Co-Bindemittels.
  • Nanoindentationstests zeigen eine klare Korrelation zwischen Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften.

 

Mechanisches Verhalten im kleinen Maßstab bei mittlerer/hoher Temperatur von 3D-gedrucktem WC-Co

In dieser Arbeit wurde eine systematische Studie zum Trockenelektropolieren von 3D-gedruckten WC-Co-Proben mit komplexer. Die Forschung hat anschließend die mechanische Integrität für jede konstitutive Phase (entweder mit unterschiedlicher Beschaffenheit “WC- und/oder Co-Phasen” oder kristallographischer WC-Orientierung) in Abhängigkeit von der Prüftemperatur bewertet.

Schlussfolgerungen

  • Die Härte ist eine temperaturabhängige Eigenschaft.
  • Die WC-Partikel zeigen ein anisotropes Verhalten in Bezug auf die Härte bei Temperaturen unter 500 ºC.

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