Dans quelles 4 conditions de fonctionnement le WC-Ni est-il supérieur au WC-Co ?

Lorsqu'un client demande à Langsun Carbide si le WC-Ni est meilleur que le WC-Co, je fais toujours très attention à ma réponse.

Il serait facile de dire que le nickel lié carbure de tungstène Elle présente une meilleure résistance à la corrosion et représente donc un matériau plus avancé. Cette réponse semble assurée, mais elle est incomplète.

Le WC-Co reste l'une des familles de matériaux en carbure cémenté les plus utilisées car le cobalt se lie bien aux grains de carbure de tungstène et peut fournir un excellent équilibre entre dureté, ténacité, résistance et résistance à l'abrasion.

Le WC-Ni devient plus intéressant lorsque c'est le liant métallique — et non les grains de carbure de tungstène — qui est la pièce la plus susceptible de se rompre.

C'est le point central de toutWC-Ni contre WC-Cocomparaison:

Le WC-Ni est généralement supérieur lorsque la corrosion du liant limite sa durée de vie. Le WC-Co peut rester supérieur lorsque la résistance mécanique, la résistance aux chocs ou le coût limitent sa durée de vie.

Dans cet article, j'expliquerai quatre conditions de fonctionnement dans lesquellescarbure de tungstène lié au nickeldevrait être sérieusement envisagée à la place du carbure conventionnel lié au cobalt.

Quelle est la différence entre WC-Co et WC-Ni ?

Ces deux matériaux sont des formes de carbure de tungstène. Ils contiennent des grains de carbure de tungstène durs, liés entre eux par un liant métallique.

Famille de matériaux	Classeur principal	Force typique	Limite typique
WC-Co	Cobalt	Bon équilibre entre ténacité, dureté, résistance à l'usure et résistance mécanique	Le liant au cobalt peut être attaqué dans des environnements humides acides ou chimiquement agressifs.
WC-Ni	Nickel ou alliage riche en nickel	Stabilité améliorée du liant dans de nombreux environnements liquides corrosifs	Peut présenter une résistance ou une ténacité inférieures à celles d'une nuance WC-Co comparable, selon la formulation.

Les grains de carbure de tungstène confèrent l'essentiel de la dureté et de la résistance à l'usure. Le liant assure la cohésion de ces grains et la transmission des charges entre eux.

Lorsque le liant se corrode, les grains de carbure peuvent perdre leur support. La surface peut alors devenir rugueuse, poreuse ou fragile, permettant ainsi le détachement des grains de WC.

Ce phénomène, parfois appelé lessivage ou épuisement du liant, explique pourquoi un matériau extrêmement dur peut s'user rapidement dans un fluide corrosif.

Aperçu des quatre conditions de fonctionnement

Conditions de fonctionnement	Pourquoi le WC-Ni pourrait être supérieur	Composants typiques	Avertissement principal
Liquide de procédé acide	Le liant au nickel résiste généralement mieux à la corrosion acide que le liant au cobalt pur.	Joints d'étanchéité, bagues, garnitures de soupapes, buses, pièces de contrôle des fluides	L'acide, la concentration et la température exactes doivent encore être vérifiées.
Liquide riche en chlorure ou salin	Les liants riches en nickel peuvent offrir une meilleure résistance dans les solutions neutres contenant des chlorures.	Pompes marines, systèmes d'eau de mer, équipements de traitement de la saumure, pompes chimiques	Les chlorures peuvent également attaquer les boîtiers en acier, les joints brasés et d'autres pièces d'assemblage.
Boue corrosive	L'amélioration de la stabilité du liant réduit l'arrachement des grains dû à la corrosion.	bagues de pompes à boues, pièces de centrifugeuses, vannes, composants de fluides de forage	Le WC-Ni doit encore présenter une ténacité suffisante pour résister aux impacts de particules.
Nettoyage répété ou service humide hygiénique	Les qualités résistantes à la corrosion tolèrent mieux l'eau, les produits acides, les sels et les produits chimiques de nettoyage.	Joints d'étanchéité pour l'industrie agroalimentaire, pièces d'homogénéisateurs, pompes sanitaires, vannes de remplissage	La présence de nickel comme liant ne prouve pas automatiquement la conformité aux normes de contact alimentaire.

1. Service de liquides acides

Les fluides de traitement acides constituent la condition de fonctionnement la plus claire dans laquelle le WC-Ni peut être supérieur au WC-Co.

Parmi les exemples courants, citons les équipements exposés à :

● Acide chlorhydrique

● Acide sulfurique

● acide phosphorique

● Acide nitrique

● acide formique

● Acide citrique

● Acide acétique

● eaux usées acides ou eaux de mine

En milieu acide, le cobalt peut se dissoudre au niveau des zones de liant exposées. Une fois ce phénomène survenu, les grains de carbure de tungstène environnants ne sont plus aussi efficacement maintenus.

Là où cela compte le plus

Le service en milieu acide est particulièrement important pour les composants de précision dont les performances dépendent de l'état de surface et de la géométrie :

● faces d'étanchéité mécanique

● bagues de pompe

● Sièges et disques de soupape

● Cages de contrôle de flux

● alésages de buse

● anneaux de restriction

Une petite perte de liant peut suffire à rendre rugueuse la surface d'un joint ou à augmenter le jeu de fonctionnement d'une bague.

2. Service d'eau riche en chlorure, d'eau saline ou d'eau de mer

La seconde condition de fonctionnement est une eau neutre ou légèrement acide contenant des chlorures ou des sels dissous.

Exemples :

● eau de mer

● Eau produite

● Saumure

● équipement de dessalement

● Systèmes de traitement du sel

● pompes marines

● eaux usées contenant des sels de chlorure

● Solutions de chlorure d'ammonium ou de sulfate d'ammonium

L'eau chlorée peut engendrer des problèmes de corrosion même lorsque le pH est proche de la neutralité. Les liants à base de nickel et d'alliages de nickel offrent souvent une meilleure stabilité dans ces conditions.

Des recherches en laboratoire sur les carbures cémentés ont montré que les liants au nickel peuvent présenter un comportement à la corrosion plus favorable que les liants au cobalt pur dans des solutions neutres contenant du chlorure.

Les données comparatives sur la corrosion publiées par les fabricants de carbure montrent également que certaines nuances à liant nickel peuvent être plus performantes que les nuances à liant cobalt dans l'eau de mer et dans plusieurs solutions salines.

3. La corrosion et l'abrasion se produisent simultanément.

La troisième condition de fonctionnement est souvent la plus dommageable : un liquide est à la fois chimiquement actif et plein de particules abrasives.

Exemples :

● Boue minérale acide

● Eau de mine contenant des particules fines

● eaux usées chimiques contenant des particules en suspension

● Engrais ou suspension de pigments

● Fluide de forage corrosif

● Boues contenant du sel

● Liquide de traitement transportant des cristaux

● Systèmes de transfert chimique avec fines de catalyseur

Dans ces applications, la corrosion et l'usure se renforcent mutuellement.

1. Le liquide attaque ou affaiblit le liant métallique.

2. Les céréales WC perdent une partie de leur soutien.

3. Les particules abrasives éliminent les grains fragilisés.

4. La surface nouvellement exposée subit une corrosion supplémentaire.

5. Le cycle d'usure s'accélère.

On parle alors d'usure assistée par la corrosion ou de synergie corrosion-usure.

Un composant WC-Co peut initialement paraître suffisamment dur pour les solides. Cependant, si le liant cobalt est chimiquement instable, son taux d'usure réel sur le terrain peut être bien supérieur à celui prédit par un essai d'abrasion à sec.

Pourquoi WC-Ni peut vous aider

Un liant au nickel plus résistant à la corrosion peut ralentir la première étape de ce cycle. En assurant une meilleure stabilité du liant, la qualité du nickel peut contribuer à préserver l'intégrité de la surface en carbure plus longtemps.

Cet avantage est particulièrement important dans :

● Manchons de pompe à boue

● bagues de guidage

● Anneaux d'étanchéité mécanique

● Composants du clapet de starter

● Pièces de décharge de la centrifugeuse

● Buses de régulation de débit

Langsun Carbide aborde cette logique de sélection dans notresolutions pour l'industrie du traitement chimique et des pompes, où la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion doivent souvent être considérées conjointement.

4. Nettoyage humide répété ou service de contact hygiénique avec les produits

La quatrième condition de fonctionnement concerne les équipements fréquemment exposés à l'eau, aux produits chimiques de nettoyage, aux produits acides, aux sels, à la vapeur ou à des cycles répétés d'humidification et de séchage.

Voici quelques exemples typiques :

● Pompes pour l'industrie agroalimentaire

● Homogénéisateurs laitiers

● Équipement de remplissage de boissons

● Joints mécaniques sanitaires

● Mélangeurs et agitateurs

● vannes de process

● Équipement nettoyé selon les procédures CIP

CIP signifienettoyage sur placeCela consiste à nettoyer l'équipement de l'intérieur sans démonter l'ensemble du système.

Les cycles de nettoyage peuvent exposer les composants à :

● eau chaude

● Nettoyants acides

● nettoyants alcalins

● Liquides contenant du chlorure

● Produits chimiques désinfectants

● Changements rapides de température

Le WC-Ni ou un autre carbure résistant à la corrosion peut être préférable lorsque des expositions répétées à l'humidité entraînent une décoloration, des piqûres ou une perte d'intégrité de surface d'un liant cobalt standard.

Les nuances de carbure résistantes à la corrosion sont utilisées par les fabricants de matériaux établis dans la fabrication de pièces pour l'industrie agroalimentaire, notamment des composants d'homogénéisateurs et des pièces d'usure pour centrifugeuses.

Quand WC-Ni n'est-il pas nécessairement supérieur ?

Un guide des matériaux fiable devrait également expliquer dans quels cas l'option la plus résistante à la corrosion n'est pas forcément la meilleure.

1. Charges mécaniques importantes ou à fort impact

Les aciers WC-Co classiques sont largement utilisés en raison de leur très haute résistance et ténacité. Pour les pièces principalement soumises à des chocs, des impacts, des flexions ou des contacts interrompus, le WC-Co peut s'avérer plus approprié.

Exemples :

● inserts miniers

● Pièces de forage de roche

● Composants de vannes soumis à des chocs

● blocs d'usure épais

● Composants ayant subi un choc mécanique important

2. Abrasion à sec en milieu non corrosif

Si l'application est sèche, chimiquement douce et dominée par l'abrasion, une nuance WC-Co peut offrir une excellente combinaison de résistance à l'usure, de robustesse, de disponibilité et de coût.

3. Service fortement alcalin

Le liant au nickel ne garantit pas un avantage majeur dans tous les liquides alcalins.

Des recherches comparant les alliages WC-Co et WC-Ni en milieu alcalin ont montré que les différences entre les nuances étudiées étaient beaucoup moins importantes qu'en milieu acide ou neutre chloruré. Dans certaines conditions alcalines, la phase WC elle-même peut participer au mécanisme de corrosion.

4. Assemblages brasés ou soumis à un choc thermique

Certaines nuances de carbure très résistantes à la corrosion peuvent avoir une conductivité thermique inférieure, une résistance réduite, une rectification plus difficile ou une brasabilité inférieure à celles des nuances WC-Co standard.

Il convient donc de prendre en compte la méthode d'assemblage complète avant de changer les liants.

Un processus de sélection pratique WC-Ni vs WC-Co

1. Identifier le mécanisme de défaillance dominant.Déterminez si la défaillance de la pièce actuelle est principalement due à l'abrasion, aux chocs, à la corrosion, à la chaleur ou à une combinaison de ces facteurs.

2. Définir la chimie complète du fluide.Consignez le type de produit chimique, sa concentration, son pH, les chlorures, les sels dissous, les oxydants et les agents de nettoyage.

3. Enregistrer la température pendant tout le cycle.Inclure le fonctionnement normal, le nettoyage, le démarrage, l'arrêt et les situations anormales.

4. Caractériser les solides.Indiquez le type de particules, leur dureté, leur taille, leur angularité et leur concentration.

5. Examiner la charge mécanique.Vérifier l'impact, les vibrations, les cycles de pression, le mouvement de l'arbre et les contraintes d'installation.

6. Vérifiez l'assemblage complet.Inclure les supports en acier, les alliages de brasage, les adhésifs, les boîtiers, les ajustements et les matériaux d'accouplement.

7. Comparer les données de notes vérifiées.Examiner le pourcentage de liant, la granulométrie, la dureté, la densité, la résistance, la porosité et les informations relatives à la corrosion.

8. Valider par un essai contrôlé si nécessaire.Utilisez les données de terrain lorsque la chimie ou le mécanisme d'usure sont incertains.

Je ne pense pas qu'il faille recommander le WC-Ni simplement parce que le mot « nickel » évoque une meilleure résistance à la corrosion.

Il convient de le choisir lorsque les données d'exploitation montrent que la stabilité du liant cobalt limite sa durée de vie.

Les quatre signaux les plus forts sont :

● Exposition chimique à faible pH

● contact continu avec du chlorure ou de l'eau de mer

● La corrosion et l'usure abrasive se produisent simultanément.

● Exigences répétées en matière de nettoyage humide ou de contact hygiénique avec le produit

En l'absence de ces conditions, le WC-Co peut offrir une valeur égale ou supérieure grâce à une plus grande robustesse, une fabrication plus facile, un meilleur comportement au brasage ou un coût inférieur.

C'est pourquoi Langsun Carbide traiteSélection des qualités WC-Ni vs WC-Cocomme une décision d'analyse des défaillances, et non comme un simple classement des matériaux.

Je recommanderais plutôt honnêtement le WC-Co pour une application non corrosive et soumise à des chocs, plutôt que de vendre le WC-Ni dont le principal avantage ne présente aucun bénéfice pratique.

FAQ

Le WC-Ni est-il plus résistant à la corrosion que le WC-Co ?

Dans de nombreux liquides chlorés acides et neutres, le WC-Ni offre généralement une meilleure résistance à la corrosion du liant que le WC-Co pur. L'avantage exact dépend de la composition du matériau, de la température, de la concentration chimique et des conditions d'exposition.

Le WC-Ni est-il toujours meilleur pour l'eau de mer ?

Le WC-Ni est souvent privilégié pour l'eau de mer et les saumures car les liants riches en nickel offrent une meilleure résistance à la corrosion. Le boîtier, le joint, le support en acier et les autres matériaux d'assemblage doivent également être compatibles avec l'eau de mer.

Le WC-Ni est-il plus résistant que le WC-Co ?

Pas systématiquement. Les nuances classiques de WC-Co sont très appréciées pour leur haute résistance et leur ténacité. La ténacité dépend de la teneur en liant, de la granulométrie, de la microstructure et de la qualité de fabrication, et pas seulement du type de liant.

Auteur | Allen

Allen est directeur du marketing international chez NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Il possède plus de 5 ans d'expérience dans le domaine des pièces d'usure industrielles et Applications du carbure de tungstèneIl travaille avec des clients dans les secteurs du pétrole et du gaz, des vannes et du contrôle des débits, de la métallurgie, du traitement chimique, des pompes, du traitement de surface, des mines et du traitement des minéraux.

Il se spécialise dans l'aide aux équipementiers, aux fabricants d'équipements, aux sociétés d'ingénierie et aux équipes d'approvisionnement pour choisir du tungstène fiable. Pièces d'usure en carbure en fonction des conditions de travail réelles, des performances des matériaux, de la faisabilité de la fabrication et des exigences de contrôle de la qualité.

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Références

1. Hyperion Materials & Technologies, « Nuances de carbure cémenté avec liant résistant à la corrosion ». La source explique l'épuisement du liant lors de la corrosion humide et compare les liants résistants à la corrosion avec le WC-Co simple.

2. Hyperion Materials & Technologies, « Résistance à la corrosion du carbure cémenté ». Cette source explique comment l'appauvrissement en liant fragilise le squelette du carbure et accélère sa détérioration.

3. Tarragó et al., « Dommages induits par la corrosion et résistance résiduelle des carbures cémentés WC-Co,Ni : influence de la microstructure et du milieu de corrosion », Métaux, 2019. L'étude compare les carbures liés au cobalt et au nickel dans des solutions acides, neutres contenant du chlorure et alcalines.

4. Federal Carbide Company, « Résistance à la corrosion du carbure de tungstène ». La source décrit la lixiviation du liant cobalt et fournit des données comparatives sur la corrosion des nuances liées au cobalt et au nickel dans les acides, les solutions salines et l'eau de mer.

5. Kennametal, « Matériaux en carbure de tungstène ». La source explique comment le type de liant, le pourcentage de liant, la taille des grains de WC et les additifs affectent la dureté, la ténacité, la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion.

6. CERATIZIT, « Produits en carbure cémenté ». La source décrit des alliages liants à base de nickel résistants à la corrosion utilisés dans les nuances de carbure conçues pour lutter contre la détérioration.

7. Hyperion Materials & Technologies, « Pièces de vannes d'homogénéisateur ». La source décrit des nuances de carbure résistantes à la corrosion et une conformité documentée au contact alimentaire pour certains composants de transformation des aliments.