Unter welchen 4 Betriebsbedingungen ist WC-Ni WC-Co überlegen?

Wenn ein Kunde Langsun Carbide fragt, ob WC-Ni besser als WC-Co sei, gebe ich die Antwort stets mit Bedacht.

Man könnte leicht sagen, dass nickelgebunden Wolframcarbid Es weist eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf und stellt daher das fortschrittlichere Material dar. Diese Antwort klingt zwar überzeugend, ist aber unvollständig.

WC-Co zählt nach wie vor zu den am weitesten verbreiteten Hartmetallwerkstofffamilien, da Kobalt eine gute Bindung mit Wolframcarbidkörnern eingeht und ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Härte, Zähigkeit, Festigkeit und Abriebfestigkeit bietet.

WC-Ni gewinnt an Attraktivität, wenn das metallische Bindemittel – und nicht die Wolframcarbidkörner – der Teil ist, der am ehesten versagen wird.

Dies ist der zentrale Punkt in jedemWC-Ni vs WC-CoVergleich:

WC-Ni ist in der Regel überlegen, wenn die Lebensdauer durch Korrosion des Bindemittels bestimmt wird. WC-Co kann überlegen bleiben, wenn die Lebensdauer durch mechanische Festigkeit, Schlagfestigkeit oder Kosten bestimmt wird.

In diesem Artikel werde ich vier Betriebsbedingungen erläutern, in denenNickelgebundenes Wolframcarbidsollte anstelle von herkömmlichem kobaltgebundenem Karbid ernsthaft in Betracht gezogen werden.

Worin besteht der Unterschied zwischen WC-Co und WC-Ni?

Beide Materialien sind Formen von Wolframcarbid. Sie enthalten harte Wolframcarbidkörner, die durch ein metallisches Bindemittel zusammengehalten werden.

Materialfamilie	Hauptordner	Typische Stärke	Typische Einschränkung
WC-Co	Kobalt	Ausgewogenes Verhältnis von Zähigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit und mechanischer Festigkeit	Das Kobaltbindemittel kann in sauren oder chemisch aggressiven feuchten Umgebungen angegriffen werden.
WC-Ni	Nickel oder nickelreiche Legierung	Verbesserte Bindemittelstabilität in vielen korrosiven Flüssigkeitsumgebungen	Kann je nach Zusammensetzung eine geringere Festigkeit oder Zähigkeit als eine vergleichbare WC-Co-Sorte aufweisen.

Die Wolframcarbidkörner sorgen für den größten Teil der Härte und Verschleißfestigkeit. Das Bindemittel verbindet diese Körner und überträgt die Last zwischen ihnen.

Wenn das Bindemittel korrodiert, können die Karbidkörner ihren Halt verlieren. Die Oberfläche kann dann rau, porös oder schwach werden, wodurch sich einzelne WC-Körner ablösen können.

Dieses Versagen wird mitunter als Bindemittelauswaschung oder Bindemittelerschöpfung bezeichnet. Es erklärt, warum ein extrem hartes Material in einer korrosiven Flüssigkeit dennoch schnell verschleißen kann.

Vier Betriebsbedingungen im Überblick

Betriebszustand	Warum WC-Ni möglicherweise überlegen ist	Typische Komponenten	Hauptvorsichtsmaßnahme
Saure Prozessflüssigkeit	Nickelbindemittel sind im Allgemeinen beständiger gegen Säurekorrosion als reine Kobaltbindemittel.	Dichtringe, Buchsen, Ventileinsätze, Düsen, Fluidsteuerungsteile	Die genaue Säure, Konzentration und Temperatur müssen noch überprüft werden.
Chloridreiche oder salzhaltige Flüssigkeit	Nickelreiche Bindemittel können in neutralen chloridhaltigen Lösungen eine bessere Beständigkeit bieten.	Schiffspumpen, Meerwassersysteme, Soleanlagen, Chemikalienpumpen	Chloride können auch Stahlgehäuse, Lötverbindungen und andere Bauteile angreifen.
Ätzende Suspension	Eine verbesserte Bindemittelstabilität verringert den durch Korrosion bedingten Kornausbruch.	Schlammpumpenbuchsen, Zentrifugenteile, Ventile, Bohrflüssigkeitskomponenten	WC-Ni benötigt noch eine ausreichende Zähigkeit gegen Partikelaufprall.
Wiederholte Reinigung oder hygienische Nassreinigung	Korrosionsbeständige Sorten sind besser beständig gegen Wasser, saure Produkte, Salze und Reinigungschemikalien.	Dichtungen für die Lebensmittelverarbeitung, Homogenisatorteile, Hygienepumpen, Füllventile	Nickelbindemittel sind kein automatischer Nachweis für die Einhaltung der Vorschriften für den Lebensmittelkontakt.

1. Säureflüssigkeitsservice

Saure Prozessflüssigkeiten sind der deutlichste Betriebszustand, in dem WC-Ni WC-Co überlegen sein kann.

Gängige Beispiele sind Geräte, die folgenden Einflüssen ausgesetzt sind:

● Salzsäure

● Schwefelsäure

● Phosphorsäure

● Salpetersäure

● Ameisensäure

● Zitronensäure

● Essigsäure

● Saures Abwasser oder Grubenwasser

In sauren Umgebungen kann sich Kobalt aus freiliegenden Bindemittelbereichen lösen. Sobald dies geschieht, werden die umgebenden Wolframcarbidkörner nicht mehr so ​​effektiv gestützt.

Wo dies am wichtigsten ist

Säurebehandlung ist besonders wichtig für Präzisionsbauteile, deren Leistungsfähigkeit von Oberflächenbeschaffenheit und Geometrie abhängt:

● Gleitringdichtungen

● Pumpenbuchsen

● Ventilsitze und Ventilscheiben

● Durchflusskontrollkäfige

● Düsenbohrungen

● Drosselringe

Bereits ein geringer Bindemittelverlust kann ausreichen, um eine Dichtfläche aufzurauen oder das Laufspiel einer Buchse zu vergrößern.

2. Chloridreicher, salzhaltiger oder Meerwasserservice

Die zweite Betriebsbedingung ist neutrales oder schwach saures Wasser, das Chloride oder gelöste Salze enthält.

Beispiele hierfür sind:

● Meerwasser

● Erzeugtes Wasser

● Sole

● Entsalzungsanlagen

● Salzverarbeitungssysteme

● Schiffspumpen

● Abwasser, das Chloridsalze enthält

● Ammoniumchlorid- oder Ammoniumsulfatlösungen

Chloridhaltiges Wasser kann selbst bei einem nahezu neutralen pH-Wert Korrosionsprobleme verursachen. Nickel und Nickellegierungsbindemittel bieten unter diesen Bedingungen häufig eine verbesserte Bindemittelstabilität.

Laboruntersuchungen an Hartmetallen haben ergeben, dass Nickelbindemittel in neutralen chloridhaltigen Lösungen ein günstigeres Korrosionsverhalten aufweisen können als reine Kobaltbindemittel.

Vergleichende Korrosionsdaten, die von Hartmetallherstellern veröffentlicht wurden, zeigen auch, dass ausgewählte nickelgebundene Sorten in Meerwasser und verschiedenen Salzlösungen besser abschneiden als kobaltgebundene Sorten.

3. Korrosion und Abrieb treten gleichzeitig auf

Der dritte Betriebszustand ist oft der schädlichste: Eine Flüssigkeit ist sowohl chemisch aktiv als auch voller abrasiver Partikel.

Beispiele hierfür sind:

● Saure Mineralsuspension

● Grubenwasser mit feinen Feststoffen

● Chemisches Abwasser mit Schwebstoffen

● Dünger- oder Pigmentsuspension

● Korrosive Bohrflüssigkeit

● Salzhaltiger Schlamm

● Prozessflüssigkeit, die Kristalle enthält

● Chemische Transfersysteme mit Katalysatorfeinanteilen

Bei diesen Anwendungen verstärken sich Korrosion und Verschleiß gegenseitig.

1. Die Flüssigkeit greift das metallische Bindemittel an oder schwächt es.

2. Die Getreidemärkte der WC verlieren einen Teil ihrer Unterstützung.

3. Schleifpartikel entfernen die geschwächten Körner.

4. Die neu freigelegte Oberfläche unterliegt weiterer Korrosion.

5. Der Verschleißzyklus beschleunigt sich.

Dies wird als korrosionsbedingter Verschleiß oder Korrosions-Verschleiß-Synergie bezeichnet.

Eine WC-Co-Komponente mag zunächst ausreichend hart für die Feststoffe erscheinen. Ist das Kobaltbindemittel jedoch chemisch instabil, kann die tatsächliche Verschleißrate im praktischen Einsatz deutlich höher sein als in einem Trockenabriebtest vorhergesagt.

Warum WC-Ni helfen kann

Ein korrosionsbeständigeres Nickelbindemittel kann den ersten Schritt dieses Zyklus verlangsamen. Durch die Stabilisierung des Bindemittels kann die Legierung dazu beitragen, dass die Hartmetalloberfläche ihre Integrität länger beibehält.

Dieser Vorteil ist besonders wichtig bei:

● Schlauchleitungen für Schlammpumpen

● Führungsbuchsen

● Gleitringdichtungen

● Drosselventilkomponenten

● Zentrifugenauswurfteile

● Durchflussregeldüsen

Langsun Carbide erörtert diese Auswahllogik in unseremLösungen für die chemische Verfahrenstechnik und die Pumpenindustrie, wobei Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit oft gemeinsam betrachtet werden müssen.

4. Wiederholte Nassreinigung oder hygienische Produktkontaktdienste

Die vierte Betriebsbedingung umfasst Geräte, die häufig Wasser, Reinigungschemikalien, sauren Produkten, Salzen, Dampf oder wiederholten Nass-Trocken-Zyklen ausgesetzt sind.

Typische Beispiele sind:

● Pumpen für die Lebensmittelverarbeitung

● Molkereihomogenisatoren

● Getränkeabfüllanlagen

● Hygienische mechanische Dichtungen

● Mischer und Rührwerke

● Prozessventile

● Die Geräte wurden mit CIP-Verfahren gereinigt.

CIP bedeutetReinigung vor OrtEs bezieht sich auf die interne Reinigung von Anlagenteilen, ohne das gesamte System zu demontieren.

Reinigungszyklen können Bauteile folgenden Einflüssen aussetzen:

● Heißes Wasser

● Saure Reiniger

● Alkalische Reiniger

● Chloridhaltige Flüssigkeiten

● Desinfektionsmittel

● Schnelle Temperaturänderungen

WC-Ni oder eine andere korrosionsbeständige Hartmetallsorte kann vorzuziehen sein, wenn wiederholte Feuchtigkeitseinwirkung dazu führt, dass sich ein Standard-Kobaltbindemittel verfärbt, Lochfraß bildet oder die Oberflächenintegrität verliert.

Etablierte Werkstoffhersteller verwenden korrosionsbeständige Hartmetallsorten für Bauteile in der Lebensmittel- und Milchverarbeitung, darunter Homogenisatorkomponenten und Verschleißteile für Zentrifugen.

Wann ist WC-Ni nicht unbedingt überlegen?

Ein verlässlicher Materialleitfaden sollte auch erläutern, wann die korrosionsbeständigere Variante möglicherweise nicht die bessere Wahl ist.

1. Starke mechanische Belastung

Konventionelle WC-Co-Sorten sind weit verbreitet, da sie eine sehr hohe Festigkeit und Zähigkeit bieten. Für Bauteile, die hauptsächlich Stößen, Schlägen, Biegungen oder unterbrochenem Kontakt ausgesetzt sind, kann WC-Co besser geeignet sein.

Beispiele hierfür sind:

● Bergbaueinsätze

● Gesteinsbohrteile

● Stoßbelastete Ventilkomponenten

● Dicke Verschleißblöcke

● Bauteile, die starken mechanischen Stößen ausgesetzt waren

2. Trockenabrieb in einer nicht korrosiven Umgebung

Bei trockenen, chemisch milden und von Abrieb geprägten Anwendungen kann eine WC-Co-Sorte eine hervorragende Kombination aus Verschleißfestigkeit, Zähigkeit, Verfügbarkeit und Kosten bieten.

3. Stark alkalisches Milieu

Nickelbindemittel garantieren keinen wesentlichen Vorteil in jeder alkalischen Flüssigkeit.

Untersuchungen zum Vergleich von WC-Co und WC-Ni in alkalischen Lösungen ergaben, dass die Unterschiede zwischen den untersuchten Sorten deutlich geringer waren als in sauren und neutralen Chloridlösungen. Unter bestimmten alkalischen Bedingungen kann die WC-Phase selbst Teil des Korrosionsmechanismus werden.

4. Gelötete oder thermisch geschockte Baugruppen

Einige hochkorrosionsbeständige Hartmetallsorten weisen möglicherweise eine geringere Wärmeleitfähigkeit, reduzierte Festigkeit, schwierigere Schleifbarkeit oder schlechtere Lötbarkeit als Standard-WC-Co-Sorten auf.

Daher muss vor einem Wechsel der Bindemittel die gesamte Montageart berücksichtigt werden.

Ein praktischer Auswahlprozess für WC-Ni vs. WC-Co

1. Ermitteln Sie den dominanten Ausfallmechanismus.Ermitteln Sie, ob der aktuelle Defekt hauptsächlich auf Abrieb, Stöße, Korrosion, Hitze oder eine Kombination davon zurückzuführen ist.

2. Definieren Sie die vollständige Fluidchemie.Chemische Art, Konzentration, pH-Wert, Chloride, gelöste Salze, Oxidationsmittel und Reinigungsmittel dokumentieren.

3. Die Temperatur über den gesamten Zyklus aufzeichnen.Beinhaltet Normalbetrieb, Reinigung, Anfahren, Abschalten und Störungszustände.

4. Charakterisieren Sie die Feststoffe.Bitte geben Sie Partikelart, Härte, Größe, Kantigkeit und Konzentration an.

5. Mechanische Belastung prüfen.Prüfen Sie auf Stoßbelastung, Vibrationen, Druckwechsel, Wellenbewegung und Montagespannung.

6. Überprüfen Sie die gesamte Baugruppe.Dazu gehören Stahlträger, Lötlegierungen, Klebstoffe, Gehäuse, Passungen und Gegenmaterialien.

7. Vergleichen Sie die verifizierten Notendaten.Prüfen Sie den Bindemittelanteil, die Korngröße, die Härte, die Dichte, die Festigkeit, die Porosität und die Korrosionsinformationen.

8. Bei Bedarf durch eine kontrollierte Studie validieren.Bei Unsicherheit bezüglich der chemischen Zusammensetzung oder des Verschleißmechanismus sollten Felddaten herangezogen werden.

Ich glaube nicht, dass WC-Ni empfohlen werden sollte, nur weil das Wort „Nickel“ korrosionsbeständiger klingt.

Es sollte ausgewählt werden, wenn die Betriebsergebnisse zeigen, dass die Stabilität des Kobaltbindemittels die Lebensdauer begrenzt.

Die vier stärksten Signale sind:

● Exposition gegenüber Chemikalien mit niedrigem pH-Wert

● Kontinuierlicher Kontakt mit Chloriden oder Meerwasser

● Korrosion und abrasiver Verschleiß treten gemeinsam auf

● Anforderungen an wiederholte Nassreinigung oder hygienischen Produktkontakt

Sind diese Bedingungen nicht gegeben, kann WC-Co durch höhere Zähigkeit, einfachere Herstellung, besseres Lötverhalten oder niedrigere Kosten einen gleichwertigen oder besseren Wert bieten.

Deshalb behandelt Langsun CarbideAuswahl der Klassen WC-Ni vs. WC-Coals Entscheidung auf Basis einer Fehleranalyse – nicht als einfache Materialrangfolge.

Ich würde ehrlich gesagt eher WC-Co für eine nicht korrosive Stoßbelastung empfehlen, als WC-Ni zu verkaufen, wo sein Hauptvorteil keinen praktischen Nutzen bringt.

Häufig gestellte Fragen

Ist WC-Ni korrosionsbeständiger als WC-Co?

In vielen sauren und neutralen chloridhaltigen Flüssigkeiten bietet WC-Ni im Allgemeinen eine bessere Korrosionsbeständigkeit des Bindemittels als reines WC-Co. Der genaue Vorteil hängt von der Sortenzusammensetzung, der Temperatur, der chemischen Konzentration und den Umgebungsbedingungen ab.

Ist WC-Ni immer besser für Meerwasser geeignet?

WC-Ni wird häufig für Meerwasser und Salzlösungen in Betracht gezogen, da nickelreiche Bindemittel eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bieten können. Gehäuse, Verbindung, Stahlträger und andere Montagematerialien müssen ebenfalls mit Meerwasser kompatibel sein.

Ist WC-Ni härter als WC-Co?

Nicht automatisch. Konventionelle WC-Co-Sorten werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Zähigkeit sehr geschätzt. Die Zähigkeit hängt vom Bindemittelgehalt, der Korngröße, dem Mikrogefüge und der Fertigungsqualität ab – nicht nur von der Art des Bindemittels.

Author | Allen

Allen ist Internationaler Marketingdirektor bei NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Er verfügt über mehr als 5 Jahre Erfahrung im Bereich industrieller Verschleißteile und Anwendungen von WolframcarbidEr arbeitet mit Kunden in den Bereichen Öl und Gas, Ventil- und Durchflussregelung, Metallverarbeitung, chemische Verarbeitung, Pumpen, Oberflächenbehandlung, Bergbau und Mineralverarbeitung zusammen.

Sein Schwerpunkt liegt darauf, OEMs, Geräteherstellern, Ingenieurbüros und Beschaffungsteams bei der Auswahl zuverlässiger Wolframprodukte zu helfen. Hartmetall-Verschleißteile basierend auf realen Arbeitsbedingungen, Materialeigenschaften, Herstellbarkeit und Qualitätskontrollanforderungen.

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Referenzen

1. Hyperion Materials & Technologies, „Hartmetallsorten mit korrosionsbeständigem Bindemittel“. Die Quelle erläutert den Bindemittelverbrauch bei Nasskorrosion und vergleicht korrosionsbeständige Bindemittel mit reinem WC-Co.

2. Hyperion Materials & Technologies, „Korrosionsbeständigkeit von Hartmetall“. Die Quelle erklärt, wie der Abbau des Bindemittels zu einem geschwächten Hartmetallgerüst führt und die Zersetzung beschleunigt.

3. Tarragó et al., „Korrosionsbedingte Schäden und Restfestigkeit von WC-Co,Ni-Hartmetallen: Einfluss der Mikrostruktur und des Korrosionsmediums“, Metalle, 2019. Die Studie vergleicht Kobalt- und Nickel-gebundene Carbide in sauren, chloridhaltigen neutralen und alkalischen Lösungen.

4. Federal Carbide Company, „Tungsten Carbide Corrosion Resistance“. Die Quelle beschreibt die Auslaugung des Kobaltbinders und liefert vergleichende Korrosionsdaten für Kobalt- und Nickel-gebundene Sorten in Säuren, Salzlösungen und Meerwasser.

5. Kennametal, „Wolframcarbid-Werkstoffe“. Die Quelle erklärt, wie Bindemittelart, Bindemittelanteil, WC-Korngröße und Additive Härte, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit beeinflussen.

6. CERATIZIT, „Hartmetallprodukte“. Die Quelle beschreibt korrosionsbeständige Bindemittel auf Nickelbasis, die in Hartmetallsorten verwendet werden, welche der Korrosion entgegenwirken sollen.

7. Hyperion Materials & Technologies, „Homogenisatorventilteile“. Die Quelle beschreibt korrosionsbeständige Hartmetallsorten und dokumentierte Lebensmittelkontaktkonformität für ausgewählte Komponenten der Lebensmittelverarbeitung.