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　　本发觉涉及一种由粉末颗粒构成的碳化钨粉末，所述粉末颗粒具有由碳化钨熔体组成的芯体和由一碳化钨组成的壳，本发觉还涉及所述碳化钨粉末的制备及其用于受磨损构件或其涂层中和用处。

　　硬质资料，极端是碳化钨因为其硬度和耐受性具有通常行使。比方可正在器械如开采机铲斗上涂覆含该硬质资料的层，以使该器械对磨擦和膺惩具有高的耐磨性和韧性。

　　从碳化钨族中，正在工业上行使一碳化钨(WC)和所谓的碳化钨熔体(WSC)。WSC是由WC和碳化二钨(W2C)构成的低共熔搀和物，此中均匀碳质料比一样为3.8-4.2重量％。这相应于73-80重量％的W2C和20-27重量％的WC的相分散。WSC具有出格细粒的晶体构造，该构造常被形色为羽状构造，并通过碳化物熔体的迅疾淬火而取得。

　　从US-A 4834963已知所谓微晶WC(mWC)的制备。它是经铝热法制备的，其特色极端正在于出格少的杂质含量。通过将金属铁加到原料搀和物中，该制备经过正在所需温度范畴内举办。mWC因为其粒度而正在很众规模取代WSC行使。但与WSC比拟，mWC具有昭彰较低的硬度和韧性。

　　已知各样制备WSC的本领，这些本领的合键分歧正在于加热和散热的类型。DE 3626031 A1描写了正在电弧中制备WSC。获得碳含量为3.5-4.2重量％和具有细针形构造的WSC。硬度HV0.4为2100-2400。该WSC经受经典加工本事如粉碎和过筛措置，以获得经粉碎并分级的WSC。

　　从EP 238425 B1、DE 19945318 A1和EP 687650 A1中已知各样制备WSC的本领，该WSC的特色是球形颗粒样子。球形的WSC(sWSC)除具有胜过3000HV0.1的特高硬度外，还因为其样子而相对待粉碎的WSC具有便宜，比方正在避免负荷下的应力峰方面。

　　为制备磨损袒护层或构件而加工WSC时，该WSC一样与基于Fe、Ni或Co的粉末状金属合金搀和，并正在热效力下加工。正在制备钻头时，基质金属如Cu也可通过渗透参与。但正在任何状况下均需热措置。通过基质金属的熔融和再凝集，硬质资料平均分散正在延展性金属基质中并巩固嵌入。

　　WSC的合键漏洞正在于，正在嵌入基质金属时所需的金属热措置经过中该WSC会片面溶化(B.Z.Li等人.，Vol 12，No.4，566-572(1999)，F.SchreiberZiegelindustrie International，55(6)，12-17(2002)，I.Aydin等人DVS-Bericht 175137-142(1996))。因比，片面可用的硬质资料和行动基质资料行使的金属合金会通过钨和碳的浓集呈不成逆变更。该硬质资料正在待加工的硬质资料-基质金属搀和物中的含量的轻易增进正在加工方面昭彰筑立完结限。因为该搀和物的滚动个性，该硬质资料正在含基质金属的搀和物中的含量正在焊接行使时不堪过60重量％。

　　另一丰富身分是，溶化的WSC的量在在理温度和热效力的时光的增进而增进。为阐明这种效应，行动例子可提及磨损袒护层的手工焊接。所得层的局限质料与用于焊接的筑造的操作职员的才略、安宁性和耐性直接相合，由于该操作职员影响了热措置的强度和时光。正在机焊或仿佛规范化的工艺中该WSC的溶化也爆发负效力。比方用于热措置的温度和焊接速率仅可正在窄的范畴内选定，以避免WSC太众溶化或以至所有溶化。

　　WSC的溶化可昭彰变更基质资料。通过碳和钨正在金属中的溶化会导致比方脆性碳化物相的不成控浸淀，该碳化物相低浸了基质的延展性并促使裂纹酿成。对含较少量附加的碳化物酿成剂的基质合金，WSC的溶化也是有漏洞的，由于正在任何状况下均会低浸硬质资料的可用含量。正在行使Fe基合金时，碳的浓集会惹起奥氏体的浸淀，与所需的铁素体相比拟，该奥氏体具有较差的磨损性。

　　多量的本事研发是间接针对正在制备磨损袒护层时禁止所用硬质资料的溶化。如行使低熔点的基质合金、含少量碳化物酿成剂的基质合金或具有与温度合联的高工艺安宁性的加热本领(等离子体转换弧(PTA)，激光)。但并未由此取消WSC正在很众基质金属中的高溶性的合键题目。

　　因而，本发觉的主意正在于供应一种碳化钨，其特色正在于高的化学安宁性，极端是正在金属熔体中的安宁性，并同时具有高硬度和韧性。

　　该主意是通过一种碳化钨粉末达成的，该粉末具有WSC芯体及覆盖该芯体的WC致密壳。

　　因而本发觉涉及碳化钨粉末，此中粉末颗粒具有由碳化钨熔体酿成的芯体和由一碳化钨酿成的壳。

　　不才面简称为“cWSC”的本发觉硬质资料可通过渗碳到所需深度而将WSC转换成WC来制得，并比方可用于制备磨损袒护层和耐磨构件。

　　本发觉的cWSC的特色加倍正在于，当以一样本领加工，即与液态基质资料接触时仍可维系正在WC/WSC复合体的芯体中的WSC的优异韧性和硬度。

　　本发觉的碳化钨粉末的连接碳含量优选为4-6重量％，极端优选为4.5-5.5重量％，更极端优选4.3-4.8重量％。逛离碳的含量应不堪过0.1重量％。

　　假使连接碳含量小于4重量％，则无足够致密的WC壳酿成，由此得不到比WSC提升的化学安宁性。当该连接碳含量逼近纯WC的6.13重量％的限值时，则该WSC芯体认如斯小，致使不再到达比纯WC提升的硬度。

　　当具有少量WC颗粒，即并非完全粉末颗粒均由WSC芯体和WC壳组成时，本发觉的碳化钨粉末的有利个性仍可维系。因而这种碳化钨粉末也属本发觉。但优选是起码90％的粉末颗粒具有WSC芯体和WC壳，极端优选是起码95％，更极端优选起码99％的粉末颗粒具有WSC芯体和WC壳。

　　均匀粒度可正在宽范畴内蜕化，极端是取决于cWSC的估计行使。按ASTM B 214借助于RoTap筛所测定的粒度比方可达3000μm。假使cWSC用于以PTA法制备磨损袒护层，则该按ASTM B 214借助于RoTap筛所测定的粒度级分为40-160μm是有利的。均匀粒度的调剂比方可通过选定具有确定的均匀粒度的WSC粉末行动制备cWSC的原料而达成。但比方也可由已制备的cWSC比方通过筛分或分选而搀和或分辩特定的颗粒级分。

　　正在本发觉的碳化钨粉末中，WSC芯体由致密的一碳化钨壳所覆盖。用光学显微镜对蚀刻的资料所测定的该壳的厚度优选为0.05-0.4倍、极端优选0.05-0.15倍于按ASTM B 214借助于RoTap筛所测定的均匀粒度。

　　cWSC具有优异的硬度。维氏硬度优选为＞2000HV0.1，极端优选＞2500HV0.1。

　　因而，本发觉的碳化钨粉末可具有各样样子，比方锐边粉碎形或球形。球形样子正在耐磨方面具有大的便宜，但其制备比具有无端正样子的粉末更为消耗。

　　本发觉的主意还正在于供应一种制备本发觉的碳化钨(cWSC)的本领，此中将碳化钨熔体粉末正在有碳源存正在的前提下加热到1300-2000℃，优选1400-1700℃。

　　本发觉的本领可正在有惰性气体存不才、正在响应性气体存不才或正在真空中举办。优选正在有氢存不才举办。

　　极端适于行动响应性气体的是气态碳源，比方一氧化碳、CO/CO2搀和物、烃或烃搀和物，如自然气。

　　气态和固态的碳源可行动碳源。行动固态碳源可比方行使炭黑或石墨。当然也可行使各样气态和/或固态碳源的搀和物。

　　通过正在有碳源存不才对WSC举办热措置，可正在皮相上惹起W2C向WC的转换。即正在WSC边缘酿成致密的WC层。

　　温度、转化时光和参与的碳源量的采选要使以所需厚度酿成WC壳。这时要当心，正在颗粒内部仍维系WSC。该从命的前提合键由所用WSC粉末的粒度和颗粒形态来确定，并可用轻易系列试验来确定。假使行使太高的碳含量，则会不必内地增进用于转换所需的时光和温度，并裁减羽状构造即WSC的含量。

　　有利的是，参与的碳源量应使响应搀和物中的总碳含量即WSC的碳含量和碳源之和为4-6重量％，优选为4.3-5.5重量％。

　　正在WSC与宽粒度蜕化的粉末颗粒反合时，细颗粒级分正在颗粒直径上比粗颗粒的渗碳更强。这合键是针对具有高含量的＜45μm的特细颗粒的粉末而言，而且可通过预先分辩掉细粒级分和使各样粉末级分孤独举办响应来加以提防。

　　为制备本发觉的碳化钨，比方可从粉碎的或球形WSC起首，将其筛分到所需粒度。接着使该资料与所需量的碳源如炭黑举办激烈搀和，并经受热措置，这时正在皮相渗碳。合用于热措置的是比方旧例胀动式炉或相当的安装，这些安装比方可正在1550-1900℃的温度范畴内于氢气氛围或袒护气气氮下运转。将WSC和炭黑的搀和物装入比方石墨小舟中。正在转化时碳与WSC中存正在的W2C响应，并使W2C转换成WC，该WC与已存正在的WC不再有区别。由此所酿成的WC皮相层酿成了碳的自然扩散屏蔽，致使可通过参数即时光和温度支配所需的渗碳深度。

　　本发觉的cWSC能够一样的体例通过烧结、喷涂、焊接、渗透、旋涂或其它适于制备致密复合资料的本领举办加工。极端适于制备受磨损的构件的皮相层。为此一样将cWSC与基质金属如基于Fe、Ni或Co的合金搀和，并接着用所述本领极端是通过焊接施加到要袒护的皮相上。

　　因而，本发觉的主意还正在于本发觉的碳化钨粉末正在受磨损构件的皮相层和制备钻头中的行使。

　　下面的履行例用于详述本发觉，该履行例应有助于剖判本发觉的道理，错误本发觉组成局限。

　　履行例总碳含量通过正在氧流中燃烧样品和导热性检测测定，逛离碳含量通过酸浸(HF/HNO3/H3PO4)和接着的正在氧流中燃烧后的非色散红外接收测定。连接碳的含量相应于总碳量和逛离碳量的差。

　　履行例1含约3.94重量％的连接碳和0.035重量％的逛离碳的粒度为-150+45μm的WSC与炭黑(BET比皮相积为10m2/g)相搀和。参与的炭黑量的采选要使总碳量C总＝5.7重量％。将该搀和物装入石墨小舟中，并正在1550℃的推式炉中于氢气下灼烧2小时。将所得cWSC制成截面磨片，蚀刻以用于显示相构成，并正在反射光显微镜下举办推敲。显微镜照片(放大1000倍)示于

　　经渗碳后该粗颗粒具有由WC构成的约15μm厚的皮相层，其正在图1中呈亮的皮相层。具有大的长宽比(纵横比)的颗粒即长形颗粒有片面所有渗碳。最终产品的连接碳含量为5.26重量％，逛离碳含量为0.41重量％。高含量的逛离碳评释，正在所选的渗碳前提下所供应的碳未被所有接收。与原料比拟，150-45μm的筛分粒级的比例通过措置未经变更。

　　正在6kg的所得的碳化钨中参与4kg的行动基质金属的粒度为-150+53μm的Ni-3B-3Si合金，并借助于等离子体输送弧(PTA)焊接以手持焊抢正在70-80A/约30V下将其以一层和两层焊正在钢板上。该资料易酿成不服定的熔体以及酿成溅沫，这可归因于高的逛离碳含量。该样品以截面磨片正在反射显微镜下推敲。显微照片示于图2(放大50倍)和图3(放大500倍)。

　　正在焊接时所酿成的构造险些无碳化物浸淀。基质金属和硬质资料维系其原始构成。极端是朝向大气的经受强热应力的皮相区与热影响区的核心范畴和下面范畴比拟显示出未经变更的高含量的完全硬质资料，此中昭彰量的颗粒以至超过于朝向大气的皮相除外。

　　为举办比拟，对用于制备本发觉碳化钨所用的WSC正在不异前提下举办焊接。该WSC正在外面面范畴直到200-500μm深处险些所有溶化。这爆发细碳化物的浸淀。该样品以截面磨片正在反射显微镜下推敲。显微照片示于图4(放大50倍)和图5(放大500倍)。可昭彰看出细碳化物颗粒。

　　定量图象领悟评释，正在不异量的所行使的硬质资料下，正在复合资料中所淀积的硬质资料颗粒数比正在不异前提下所焊接的未经渗碳的比较资料(WSC)高约30％。

　　履行例2仿佛履行例1，使粒度为-150+45μm的WSC与炭黑响应。但措置时光为6小时。获得连接碳含量为5.48重量％和逛离碳含量为0.06重量％的cWSC。粒度分散不受反合时间延迟的影响。如所预睹的，与履行例1比拟逛离碳和连接碳的比可通过延迟热措置而低浸。仿佛履行例1，将6kg的cWSC与4kg的Ni-3B-3Si合金相搀和，并用PTA手提焊抢焊接AG九游会官方网站。与履行例1比拟，该较少的逛离碳含量正在焊接个性上爆发有利的成效。正在焊层的显微镜推敲中评释，未溶化的碳化钨颗粒数与未经渗碳的比拟样品(WSC)比拟再提升10％，即总共高40％。

　　履行例3仿佛履行例1，使粒度为-150+45μm的WSC与炭黑响应。但行使较少量的炭黑，以使该搀和物的总碳含量为4.3重量％。获得连接碳含量为4.3重量％和逛离碳含量为0.01重量％的cWSC。因为参与的碳源量少，仅酿成出格薄的WC壳。仿佛履行例1，将6kg如斯所得的碳化钨与4kg的Ni-3B-3Si合金相搀和，并用PTA手提焊抢焊接。该搀和物的焊接个性与未经渗碳的比较样品(WSC)难以划分。正在焊层的显微镜推敲中评释，即使利害常薄的WC壳，仍可昭彰禁止碳化钨的溶化。但与履行例1和2比拟，酿成昭彰较高含量的正在冷却时正在金属基质中从熔体中浸淀出的碳化物。与未经渗碳的比较资料(WSC)比拟，正在焊接层中保存的碳化钨颗粒数增进为约18％。

　　图6示出焊接后该碳化钨的以截面磨片的显微镜照片(放大50倍)。可看出少量的逛离的碳化物颗粒。

　　履行例4(比较)为比拟，仿佛履行例1，将4kg的Ni-3B-3Si合金加到6kg的粒度为-150+45μm的含6.1重量％的连接碳的微晶WC中，并正在履行例1的前提下焊接。如所预睹的，该微晶WC正在焊接时未溶化。正在焊接层中的硬质资料颗粒的含量比行使履行例1中的WSC原料约高48％。正在焊接层中的微晶WC的硬度约为1500HV0.1，因而昭彰低于本发觉履行例1-3中的cWSC的硬度(该硬度可为2200-2500HV0.1)。焊接后的基质金属的均匀硬度约为700HV0.1。

　　1.一种碳化钨粉末，其特色正在于，该粉末颗粒具有由碳化钨熔体组成的芯体和由一碳化钨组成的壳。

　　2.权力恳求1的碳化钨粉末，其特色正在于，连接碳的含量为4-6重量％，优选4.3-5.5重量％。

　　3.权力恳求1或2的碳化钨粉末，其特色正在于，按ASTM B 214借助于RoTap筛领悟所测定的粒度达3000μm。

　　4.权力恳求1-3中起码一项的碳化钨粉末，其特色正在于，由一碳化钨组成的壳的厚度为所述均匀粒度的0.05-0.4倍。

　　5.权力恳求1-4中起码一项的碳化钨粉末，其特色正在于，其硬度大于2000 HV 0.1。

　　6.权力恳求1-5中起码一项的碳化钨粉末，其特色正在于，该粉末颗粒具有锐边粉碎样子。

　　7.一种制备权力恳求中1-6之一的碳化钨粉末的本领，其特色正在于，将碳化钨熔体粉末正在有碳源存正在的前提下加热到1300-2000℃，优选1400-1700℃。

　　9.权力恳求7或8的本领，其特色正在于，所述碳源的参与量要使正在响应搀和物中的总碳量为4-6重量％。

　　本发觉涉及一种由粉末颗粒构成的碳化钨粉末，该颗粒具有由碳化钨熔体系成的芯体和由一碳化钨制成的壳，本发觉还涉及通过正在有碳源存不才加热到1300－2000℃而制备该粉末的本领，本发觉还涉及该粉末正在受磨损的构件的皮相层中的行使和正在制备钻头中的行使。

　　发觉者C·格尔克, K·-D·维尔尼克 申请人:H.C.施塔克股份有限公司

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