Untersuchung der Mikrostruktur und Haftung von mittels Warm Spray applizierten WC-Co(Cr)-Beschichtungen mit feinen Karbiden (400-500 nm)

Die Abscheidung von WC-Co- und WC-CoCr-Verschleißschutzschichten mittels Thermischen Spritzens ist seit Jahrzehnten gut untersucht und etabliert. Diese Schichten weisen eine hohe Härte und eine hohe Zähigkeit und damit einen überlegenen Verschleißwiderstand auf. In anderen Anwendungsbereichen wird WC-Co in großem Umfang als Schneidwerkzeugwerkstoff eingesetzt. Diese Hartmetallwerkzeuge werden durch Formen und Sintern hergestellt. In einem letzten Prozessschritt wird die Schneidkante durch Schleifprozesse vorbereitet. Vollhartmetallwerkzeuge sind komplex in der Herstellung und daher vergleichsweise teuer. In diesem Beitrag wird ein alternativer Prozessweg zur Herstellung von Hartmetallwerkzeugen aufgezeigt. WC-Co- und WC-CoCr-Schichten werden mittels „Warm Spray“ (WS) auf einen Schneidwerkzeuggrundkörper aus Schnellarbeitsstahl aufgebracht. Die Idee ist, den anfänglichen Form- und Sinterprozess zu ersetzen und weniger WC-Co durch thermische Spritztechniken zu verwenden. Zu diesem Zweck wird ein feines WC-Co (−10+2 μm) Pulver und ein gröberes WC-CoCr (−30+5 μm) Pulver mit feinen WC-Partikeln (400-500 nm) zum Spritzen verwendet, um ähnliche Eigenschaften wie gesinterte Hartmetallwerkzeuge zu erreichen. In einem ersten Schritt werden die Partikelgeschwindigkeit und -temperatur entlang des Spritzstrahls für verschiedene N2-Durchflussraten und zwei verschiedene Düsenlängen untersucht. Bei höheren N2-Durchflussraten wird die Partikeltemperatur während des Fluges gesenkt und die Partikelgeschwindigkeit während des Fluges erhöht. Die Beschichtungen werden mit verschiedenen Spritzparametern appliziert und die Beschichtungsmorphologie und -eigenschaften werden umfassend untersucht.