Việc sử dụng công nghệ phun nhiệt để chuẩn bị lớp phủ gốm kim loại WC/Co{0}}hiện đang là điểm nóng nghiên cứu trong lĩnh vực bề mặt vật liệu và kỹ thuật. Bằng cách sử dụng công nghệ phun nhiệt để sản xuất lớp phủ gốm kim loại cacbua/coban vonfram, có thể lựa chọn nhiều loại vật liệu phủ và chất nền, độ dày lớp phủ có thể thay đổi trong phạm vi rộng, hiệu quả lắng đọng cao và lớp phủ thu được có khả năng chống mài mòn tuyệt vời.
Các tính chất và đặc điểm cấu trúc của lớp phủ được điều chế bằng công nghệ phun nhiệt phần lớn được xác định bởi hình thái của bột nguyên liệu, dòng năng lượng tác dụng lên nguyên liệu và các thông số của quá trình phun. Trên thực tế, hình thái và sự phân bố kích thước hạt của nguyên liệu bột có liên quan chặt chẽ đến phương pháp chuẩn bị. Trong những năm gần đây, bột phun nhiệt dựa trên WC{2}}đã được sử dụng để sản xuất lớp phủ dày đặc có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao thông qua phun nhiên liệu-oxy-tốc độ cao (HVOF), khiến chúng trở thành ứng cử viên hứa hẹn nhất để thay thế lớp phủ crom cứng mạ điện. Đặc biệt, lớp phủ WC{6}}Co đã được sử dụng để thay thế cho các lớp crom cứng mạ điện.
Công nghệ chuẩn bị cho bột tổng hợp WC{0}}Co
Có nhiều phương pháp khác nhau để chuẩn bị bột hỗn hợp WC{0}}Co. Tùy thuộc vào quá trình chuẩn bị, bột làm từ WC{2}}được sử dụng để phun HVOF có thể có hình thái từ hình cầu đến hình dạng không đều hoặc hình khối. Hiện nay, một phương pháp phổ biến là tổng hợp trực tiếp bột hỗn hợp, sử dụng các đặc tính hóa lỏng của môi trường tầng sôi để liên tục giảm và cacbon hóa các hợp chất coban-đồng nhất về mặt hóa học trong lớp, cuối cùng tạo ra bột hỗn hợp WC-Co với kích thước hạt mịn và phân bố đồng đều. Các phương pháp điều chế bột dựa trên WC/Co{7}}có thể được phân loại thành phương pháp pha rắn, phương pháp pha khí-, phương pháp pha lỏng và sự kết hợp của chúng (chẳng hạn như phương pháp pha rắn khí). Các kỹ thuật tiêu biểu bao gồm phương pháp plasma, cacbon-pha khí, đồng{14}}kết tủa, tạo hợp kim cơ học và tổng hợp nhiệt hóa (sấy phun). Tuy nhiên, các hạt bột composite được tạo ra bằng các phương pháp này nhìn chung có kích thước nhỏ, diện tích bề mặt riêng lớn, khả năng chảy rất thấp và mật độ vòi kém, dễ dẫn đến tắc vòi phun trong quá trình phun. Hơn nữa, chúng thiếu quán tính đủ để lắng đọng hiệu quả lên bề mặt chất nền. Do đó, những loại bột này phải được kết tụ thành bột có kích thước micron{18}}từ 15 đến 100 μm để sử dụng làm nguyên liệu phun nhiệt. Thông thường, các phương pháp xử lý như thiêu kết{22}}nghiền, kết tụ{23}}thiêu kết, trộn, phủ và nghiền nhiệt hạch{24}}được sử dụng để kết tụ bột nhằm đáp ứng các yêu cầu về kích thước hạt cho quá trình phun nhiệt.
Bột được chế biến bởiphương pháp nghiền thiêu kết{0}}thường có hình dạng không đều với nhiều cạnh sắc, có bề mặt tương đối nhẵn, mức độ hợp kim cao và các cấu trúc vi mô dày đặc bên trong. Một số lượng lớn các hạt WC được phân bố trong pha chất kết dính và các hạt WC riêng lẻ thể hiện liên kết tốt với chất kết dính.
cácphương pháp nghiền-hợp nhấtliên quan đến việc trộn các loại bột khác nhau và nấu chảy chúng trong một lò chuyên dụng, sau đó nghiền các khối thiêu kết đã nguội bằng nhiều máy nghiền khác nhau. Bột được tạo ra bằng phương pháp này có đặc điểm là hình thái dày đặc, dạng khối và góc cạnh. Chúng khó nghiền hơn đáng kể so với bột được chế biến bằng phương pháp nghiền thiêu kết{2}}.
Bột được sản xuất bởiphương pháp thiêu kết-kết tụcó hình thái đều đặn. Kỹ thuật này sử dụng phương pháp sấy phun để kết tụ bột từ một loại bùn tự{1}}lơ lửng; sau khi sấy phun và thiêu kết thành các hạt kết tụ, bột thu được gần như hình cầu, bề mặt nhám và xốp, phân bố kích thước hạt hẹp và khả năng chảy tốt. Tuy nhiên, việc chuẩn bị huyền phù cho gốm kim loại như WC-Co là một thách thức do mật độ WC-Co cao và sự khác biệt về độ axit/bazơ giữa các hạt cấu thành.
cácphương pháp ốpthường sử dụng phản ứng tổng hợp cơ học, trong đó bột thô có kích thước hạt khác nhau được trộn kỹ và đun nóng. Trong quá trình này, vật liệu có điểm-nóng chảy{2}}thấp hơn được chuyển sang trạng thái dẻo (hoặc thậm chí tan chảy trong một số trường hợp), trong khi vật liệu có điểm-nóng chảy-cao hơn vẫn không bị nóng chảy. Trộn cơ học sau đó làm cho hai loại bột hàn lại với nhau. Bột hỗn hợp được sản xuất bằng phương pháp này thể hiện cấu trúc lõi-vỏ, có độ bền và độ dẻo dai của hạt tốt.
cácphương pháp trộnsản xuất bột WC/Co gồm hai pha WC và Co, trong đó các hạt WC được liên kết lỏng lẻo với nhau bằng coban.
Có tương đối ít báo cáo về việc điều chế bột phun nhiệt dựa trên WC/Co{0}}và thậm chí còn ít hơn về việc điều chế bột WC-CoCr có chứa các nguyên tố Cr bổ sung. Chỉ có một số ít công ty trên toàn thế giới sản xuất những sản phẩm như vậy. Việc bổ sung một lượng Cr kim loại thích hợp vào pha chất kết dính Co có thể cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa của lớp phủ, mang lại hiệu suất tổng thể vượt trội có thể thay thế crom cứng mạ điện độc hại. Kết quả là, các lĩnh vực ứng dụng của chúng ngày càng mở rộng và chúng ngày càng thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp. Hiện tại, hầu hết sản xuất nội địa ở Trung Quốc đều dựa vào phương pháp thiêu kết-nghiền và kết tụ-thiêu kết.