Wettability of hardmetal surfaces prepared for brazing with various methods

• Autorzy: Mirski Z. , Piwowarczyk T.

Warianty tytułu

PL

Zwilżalność powierzchni spieków węglikowych przygotowanych różnymi metodami do lutowania twardego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hardmetals belong to the materials hardly wettable by liquid brazing alloys, so they should not be brazed without removing the surface layer after sintering. In the paper, mechanical and chemical methods of preparing a hardmetal surface for brazing are discussed. Special attention is paid to the electrolytic etching method that gives very good energetic properties to surfaces of hardly wettable materials. Electrolytic etching of hardmetals consists in anodic dissolution of tungsten carbide grains in water solution of alkaline metal hydroxides. The a phase (WC) is removed from surfaces of carbide preforms, leaving the much better wettable phase (Co-W-C). Cobalt does not show amphoteric properties, so it does not dissolve in bases. With regard to brazing, besides significant development of the surface, an especially profitable feature of this method is isolating the metallic cobalt phase, which allows easier wetting by brazing alloys. On the grounds of surface roughness measurements, parameters of electrolytic etching were determined to remove WC grains from surfaces of carbide performs and to obtain much higher Co fraction on the brazed surface. The presented results are based on measurements of wetting angles on B40 hardmetal surfaces, isolated a and a phases and C45 steel, as well as on EDX cobalt analysis on hardmetal surfaces.

PL

Węgliki spiekane należą do materiałów trudno zwilżalnych ciekłym lutem, zatem nie powinny być lutowane bez usunięcia warstwy powierzchniowej po spiekaniu. W pracy omówiono mechaniczne i chemiczne metody przygotowania powierzchni węglików spiekanych do lutowania twardego. Szczególną uwagę poświęcono metodzie trawienia elektrolitycznego, oferującą bardzo dobre właściwości energetyczne powierzchni materiałom trudno zwilżalnym. Trawienie elektrolityczne węglików spiekanych polega na roztwarzaniu anodowym ziaren węglika wolframu w wodnym roztworze wodorotlenków metali alkalicznych. Założeniem tej metody jest usunięcie fazy (WC) z powierzchni kształtek węglikowych pozostawiając znacznie lepiej zwilżalną fazę (Co-W-C). Kobalt nie wykazuje właściwości amfoterycznych w związku z czym nie ulega rozpuszczaniu się w zasadach. Z punktu widzenia lutowania, szczególnie korzystną zaletą tej metody, oprócz znacznego rozwinięcia powierzchni, jest wyodrębnienie metalicznej fazy kobaltowej umożliwiającej łatwiejsze zwilżanie lutem. Na podstawie pomiarów chropowatości powierzchni określono parametry trawienia elektrolitycznego umożliwiające roztworzenie ziaren WC z powierzchni kształtek węglikowych, uzyskując znaczny wzrost udziału kobaltu na powierzchni lutowanej. Wyniki badań przedstawiono na podstawie pomiarów kąta zwilżania na powierzchni węglików spiekanych gat. B40, wyodrębnionych faz i stali C45 oraz analizy zawartości kobaltu na powierzchni węglików spiekanych metodą EDX.

Słowa kluczowe

EN

hard metals; surface preparation; electrolytic etching; wetting measurements; EDX analysis

PL

lutowanie twarde; trawienie elektrolityczne; węglik spiekany

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, no 2
• Strony: 411--419
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mirski Z.

autor

Piwowarczyk T.

• Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Cichosz P.: Cutting tools (in Polish), WNT Publ., Warsaw, 2006.
• [2] European Commision, Directorate-General Joint Research Center, Institute for Prospective Technological Studies, Draft reference document on best available techniques for the surfach treatment metal and plastics, Sevilla, 2004.
• [3] Mirski Z.: Control of the width of brazed joint clearance in the processes of joining dissimilar materials (in Polish), The scientific works of Institute of Production Engineering and Automation of Wrocław University of Technology, Series: Monographs, No. 22, Wrocław University of Technology Publ., Wrocław, 2000.
• [4] Mirski Z.: New silver-free filler metals for hardmetal brazing (in Polish), National Scientific-Technical Conference "New welding materials and technologies", Częstochowa, Edited by OW SIMP, 1989, pp. 147-157.
• [5] Mirski Z., Drzeniek H.: Wettability of hardmetals at brazing (in German), 5th International Conference on Brazing, High-temperature Brazing and Diffusion Welding, Aachen, 16-18 June 1998, DVS-Reports, DVS Verlag, Düsseldorf, Vol. 192, 1998, pp. 289-293.
• [6] Mirski Z., Granat K.: Quality improvement of sintered joints of tools with sintered carbides (in Polish), Welding Technology Review, No. 8-9, 2004, pp. 27-30.
• [7] Mirski Z., Szymkowski J., Piwowarczyk T.: Gluing and brazing of electrolytic etched hardmetals (in Polish) Welding Technology Review, No. 9-10, 2006, pp. 64-68.
• [8] Nowacki J., Chudziński M., Zmitrowicz P.: Brazing in machine building (in Polish), WNT Publ., Warsaw, 2007.
• [9] Nowacki J., Kawiak M.: Loads, stresses and deformations in brazed joints (in Polish), Welding Technology Review, No. 4, 2006, pp. 15-18.
• [10] Pilarczyk J.: Engineer's guide - Welding (in Polish), Part 2, WNT Publ., Warsaw, 2005.
• [11] Piwowarczyk T.: Increase of adhesive and cohesive interaction in adhesive joints of hardmetals with steel C45 (in Polish), Doctoral Thesis, Institute of Production Engineering and Automation, Wroclaw University of Technology, 2008.
• [12] Rangaswamy S.: Brazing fundamentals. The Role of base metal surface condition In brazing, Nicrobraz Technical Articles Library.
• [13] Schwartz M.: Fundamentals of brazing and soldering, in welding, brazing, and soldering (ASM Handbook), ASM International, Vol. 6, 1993.
• [14] Sobczak N., Singh M., Asthana R.: High-temperature wettability measurements in metal /ceramic systems. Some methodological issues, Current Opinion in Solid State and Materiale Science, Vol. 9, No. 4-5, 2005, pp. 241-253.
• [15] Upadhyaya G.S.: Cemented tungsten carbides production, properties, and testing, Notes Publ., New Jersey, 1998.