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WC-(W,Cr)2C-Ni - die unbekannte Hartmetallschicht / WC-(W,Cr)2C-Ni - the unknown hardmetal coating
(2008)
Die Zusammensetzung WC-(W,Cr)2C-7%Ni gehört zu den kommerziell verfügbaren Standardzusammensetzungen für Hartmetallspritzpulver und -schichten. Abweichend davon wird sie mit unterschiedlichen Bezeichnungen wie WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni oder WC-NiCr gehandelt. In diesem Beitrag werden die spezifischen Mikrostrukturen und Phasenzusammensetzungen der Beschichtungspulver und der HVOF-gespritzten Schichten vorgestellt. Das besondere Anliegen ist es, dass noch unbekannte Potenzial dieser Zusammensetzung, ihre außerordentliche Oxidationsstabilität und das günstige Verhalten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß aufzuzeigen. Diese Eigenschaften werden mit denen von WC-10%Co-4%Cr-Schichten verglichen. Da seit dem Zeitpunkt der Entwicklung der Zusammensetzung 50 Jahre verstrichen sind, kann davon ausgegangen werden, dass sie bei weitem nicht optimal auf die uns heute zur Verfügung stehende Anlagentechnik abgestimmt ist. Somit ist der Impuls für weitere Verbesserungen und neue Anwendungen gegeben. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
The composition WC-(W,Cr)2C-7%Ni is a standard commercially available composition for hardmetal feedstock powders and coatings, but it is sold under a variety of designations including WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni and WC-NiCr. In this paper the specific microstructures and phase compositions of the feedstock powder and the HVOF-sprayed coatings are presented with a view to shedding light on the still-unknown application potential of this composition as well as its extraordinary oxidation resistance and advantageous behaviour in dry sliding conditions. These properties are compared with those of WC-10%Co-4%Cr coatings. As 50 years have passed since it was developed, this composition can well be said to be far from optimal for todays HVOF equipment. There is hence room for improvement as well as for new applications.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Herstellung und die Eigenschaften von APSund HVOF-gespritzten Schichten aus dem gesamten System Cr2O3-TiO2 erstmalig systematisch untersucht. Für die Herstellung experimenteller Beschichtungspulver auf der TiO2-reichen Seite, aber auch für die Interpretation der Phasenzusammensetzungen der Schichten wurde das Cr2O3-TiO2-Phasendiagramm eingehend analysiert. Neben kommerziell verfügbaren Pulvern auf der Cr2O3-reichen Seite wurden im Rahmen der Arbeit fünf durch agglomerieren und sintern hergestellte experimentelle Pulver auf der TiO2-reichen Seite verwendet. In diesen experimentellen Pulvern konnten die angestrebten Phasenzusammensetzungen gezielt eingestellt werden. Mit beiden Spritzverfahren konnten homogene und porenarme Schichten hergestellt werden. Durch die Spritzprozesse kommt es zu erheblichen Veränderungen der Phasenzusammensetzungen. Bei der Schichthärte, dem spezifischen Widerstand der Schichten, als auch bei der Beständigkeit im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß existiert eine Abhängigkeit der Eigenschaften vom Cr2O3-Gehalt. Die erwarteten niedrigen spezifischen Widerstände auf der TiO2-reichen Seite wurden bestätigt. Als hochtemperaturstabile, elektrisch leitfähige keramische Schichten besitzen sie ein hohes Anwendungspotential. Die Vorteile der Schichten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß liegen bei Hochtemperaturanwendungen.
Die Zusammensetzung WC-(W,Cr)2C-7%Ni gehört zu den kommerziell verfügbaren Standardzusammensetzungen für Hartmetallspritzpulver und -schichten. Abweichend davon wird sie mit unterschiedlichen Bezeichnungen wie WC-CrC-Ni, WC-Cr3C2-Ni oder WC-NiCr gehandelt. In diesem Beitrag werden die spezifischen Mikrostrukturen und Phasenzusammensetzungen der Beschichtungspulver und der HVOF-gespritzten Schichten vorgestellt. Das besondere Anliegen ist es, dass noch unbekannte Potenzial dieser Zusammensetzung, ihre außerordentliche Oxidationsstabilität und das günstige Verhalten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß aufzuzeigen. Diese Eigenschaften werden mit denen von WC-10%Co-4%Cr-Schichten verglichen. Da seit dem Zeitpunkt der Entwicklung der Zusammensetzung 50 Jahre verstrichen sind, kann davon ausgegangen werden, dass sie bei weitem nicht optimal auf die uns heute zur Verfügung stehende Anlagentechnik abgestimmt ist. Somit ist der Impuls für weitere Verbesserungen und neue Anwendungen gegeben.
The composition WC-(W,Cr)2C-7%Ni is a standard commercially available composition for hardmetal feedstock powders and coatings, but it is sold under a variety of designations including WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni and WC-NiCr. In this paper the specific microstructures and phase compositions of the feedstock powder and the HVOF-sprayed coatings are presented with a view to shedding light on the still-unknown application potential of this composition as well as its extraordinary oxidation resistance and advantageous behaviour in dry sliding conditions. These properties are compared with those of WC-10%Co-4%Cr coatings. As 50 years have passed since it was developed, this composition can well be said to be far from optimal for todays HVOF equipment. There is hence room for improvement as well as for new applications.