I. Cyfansoddiad Deunydd Craidd
1. Cyfnod Caled: Carbid Twngsten (WC)
- Ystod Cyfrannedd: 70–95%
- Priodweddau AllweddolYn arddangos caledwch ac ymwrthedd gwisgo uwch-uchel, gyda chaledwch Vickers ≥1400 HV.
- Dylanwad Maint y Grawn:
- Grawn Bras (3–8μm)Caledwch uchel a gwrthiant effaith, addas ar gyfer ffurfiannau â graean neu rynghaenau caled.
- Grawn Mân/Uwch-fân (0.2–2μm)Caledwch a gwrthiant gwisgo gwell, yn ddelfrydol ar gyfer ffurfiannau hynod sgraffiniol fel tywodfaen cwarts.
2. Cyfnod y Rhwymwr: Cobalt (Co) neu Nicel (Ni)
- Ystod Cyfrannedd: 5–30%, gan weithredu fel “glud metelaidd” i fondio gronynnau carbid twngsten a darparu caledwch.
- Mathau a Nodweddion:
- Wedi'i Seilio ar Gobalt (Dewis Prif Ffrwd):
- Manteision: Cryfder uchel ar dymheredd uchel, dargludedd thermol da, a phriodweddau mecanyddol cynhwysfawr uwchraddol.
- Cymhwysiad: Y rhan fwyaf o ffurfiannau confensiynol a thymheredd uchel (mae cobalt yn aros yn sefydlog islaw 400°C).
- Wedi'i Seilio ar Nicel (Gofynion Arbennig):
- Manteision: Gwrthiant cyrydiad cryfach (yn gwrthsefyll H₂S, CO₂, a hylifau drilio halltedd uchel).
- Cymhwysiad: Meysydd nwy asidig, llwyfannau alltraeth, ac amgylcheddau cyrydol eraill.
- Wedi'i Seilio ar Gobalt (Dewis Prif Ffrwd):
3. Ychwanegion (Optimeiddio Lefel Micro)
- Cromiwm Carbid (Cr₃C₂)Yn gwella ymwrthedd ocsideiddio ac yn lleihau colled cyfnod rhwymwr o dan amodau tymheredd uchel.
- Carbid Tantalwm (TaC)/Carbid Niobiwm (NbC)Yn atal twf grawn ac yn gwella caledwch tymheredd uchel.
II. Rhesymau dros Ddewis Metel Caled Carbid Twngsten
| Perfformiad | Disgrifiad o'r Fantais |
|---|---|
| Gwrthiant Gwisgo | Caledwch yn ail i ddiamwnt yn unig, yn gallu gwrthsefyll erydiad gan ronynnau sgraffiniol fel tywod cwarts (cyfradd gwisgo 10+ gwaith yn is na dur). |
| Gwrthiant Effaith | Mae caledwch o gyfnod rhwymwr cobalt/nicel yn atal darnio o ddirgryniadau i lawr y twll a bownsio bitiau (yn enwedig fformwleiddiadau grawn bras + cobalt uchel). |
| Sefydlogrwydd Tymheredd Uchel | Yn cynnal perfformiad ar dymheredd twll gwaelod o 300–500°C (mae gan aloion sy'n seiliedig ar gobalt derfyn tymheredd o ~500°C). |
| Gwrthiant Cyrydiad | Mae aloion sy'n seiliedig ar nicel yn gwrthsefyll cyrydiad o hylifau drilio sy'n cynnwys sylffwr, gan ymestyn oes gwasanaeth mewn amgylcheddau asidig. |
| Cost-Effeithiolrwydd | Cost llawer is na nitrid diemwnt/boron ciwbig, gyda bywyd gwasanaeth 20–50 gwaith bywyd ffroenellau dur, gan gynnig manteision cyffredinol gorau posibl. |
III. Cymhariaeth â Deunyddiau Eraill
| Math o Ddeunydd | Anfanteision | Senarios Cais |
|---|---|---|
| Diemwnt (PCD/PDC) | Breuder uchel, ymwrthedd gwael i effaith; hynod gostus (~100x mwy na charbid twngsten). | Anaml yn cael ei ddefnyddio ar gyfer ffroenellau; weithiau mewn amgylcheddau arbrofol sgraffiniol eithafol. |
| Nitrid Boron Ciwbig (PCBN) | Gwrthiant tymheredd da ond caledwch isel; yn ddrud. | Ffurfiannau caled tymheredd uchel hynod ddwfn (heb fod yn brif ffrwd). |
| Serameg (Al₂O₃/Si₃N₄) | Caledwch uchel ond braudeb sylweddol; ymwrthedd gwael i sioc thermol. | Yn y cyfnod dilysu labordy, heb ei raddio'n fasnachol eto. |
| Dur Cryfder Uchel | Gwrthiant gwisgo annigonol, bywyd gwasanaeth byr. | Darnau pen isel neu ddewisiadau amgen dros dro. |
IV. Cyfarwyddiadau Esblygiad Technegol
1. Optimeiddio Deunyddiau
- Carbid Twngsten NanocrystallineMaint y grawn <200nm, caledwch wedi cynyddu 20% heb beryglu caledwch (e.e., cyfres Sandvik Hyperion™).
- Strwythur Gradd SwyddogaetholWC grawn mân caledwch uchel ar wyneb y ffroenell, craidd grawn bras + cobalt uchel caledwch uchel, gan gydbwyso ymwrthedd i wisgo a thorri.
2. Cryfhau Arwyneb
- Gorchudd Diemwnt (CVD)Mae ffilm 2–5μm yn cynyddu caledwch yr wyneb i >6000 HV, gan ymestyn oes 3–5x (cynnydd cost o 30%).
- Cladio LaserHaenau WC-Co wedi'u dyddodi ar ardaloedd agored i niwed o'r ffroenell i wella ymwrthedd i wisgo lleol.
3. Gweithgynhyrchu Ychwanegol
- Carbid Twngsten wedi'i Argraffu'n 3DYn galluogi ffurfio sianeli llif cymhleth (e.e. strwythurau Venturi) mewn ffordd integredig i wella effeithlonrwydd hydrolig.
V. Ffactorau Allweddol ar gyfer Dewis Deunyddiau
| Amodau Gweithredu | Argymhelliad Deunydd |
|---|---|
| Ffurfiannau hynod sgraffiniol | WC grawn mân/ultra-fân + cobalt canolig-isel (6–8%) |
| Adrannau sy'n dueddol o gael effaith/dirgryniad | WC grawn bras + cobalt uchel (10–13%) neu strwythur graddol |
| Amgylcheddau asidig (H₂S/CO₂) | Rhwymwr wedi'i seilio ar nicel + ychwanegyn Cr₃C₂ |
| Ffynhonnau uwch-ddwfn (>150°C) | Aloi wedi'i seilio ar gobalt + ychwanegion TaC/NbC (osgowch nicel wedi'i seilio ar gyfer cryfder tymheredd uchel gwan) |
| Prosiectau sy'n sensitif i gost | WC grawn canolig safonol + 9% cobalt |
Casgliad
- Trechgaeth y FarchnadMetel caled carbid twngsten (WC-Co/WC-Ni) yw'r brif ffrwd absoliwt, gan gyfrif am >95% o farchnadoedd ffroenellau bit drilio byd-eang.
- Craidd PerfformiadAddasrwydd i wahanol heriau ffurfio trwy addasiadau ym maint grawn WC, cymhareb cobalt/nicel, ac ychwanegion.
- AnadnewyddadwyeddYn parhau i fod y datrysiad gorau posibl ar gyfer cydbwyso ymwrthedd i wisgo, caledwch a chost, gyda thechnolegau arloesol (nanogrisialu, haenau) yn ehangu ei ffiniau cymhwysiad ymhellach.
Amser postio: Mehefin-03-2025
