硬质合金球的抗腐蚀机理

硬质合金球以碳化物（如WC、TiC）为硬质相、金属粘结剂（如Co、Ni）为粘结相，其抗腐蚀机理源于硬质相的化学惰性、粘结相的耐蚀性优化及协同作用抑制。

一、硬质相的化学惰性：腐蚀屏障作用

WC颗粒具有极高的化学稳定性，在多数腐蚀环境中（如酸性、中性、弱碱性介质）几乎不参与反应，形成致密的物理屏障，有效阻隔腐蚀介质向材料内部的渗透。

二、粘结相的耐蚀性优化：从缺陷到保护层

传统钴基粘结剂（Co）是硬质合金耐蚀性的短板，因其易与酸、碱及冷却液中的添加剂反应，导致表面钴浸出和微观结构破坏。现代工艺通过以下方式优化粘结相：

1. 替代钴基粘结剂：

镍基（Ni）：在酸性环境中耐蚀性显著优于钴。

镍铝基（Ni₃Al）：通过形成致密氧化铝（Al₂O₃）保护层，在高温氧化性环境中表现出色。

2. 钴含量控制：

降低钴含量（如从10%减至6%）可减少腐蚀敏感相的比例，同时通过细晶粒技术提升材料致密度，进一步阻碍腐蚀介质渗透。

三、协同作用抑制：硬质相与粘结相的互补

硬质相与粘结相的协同作用可显著提升整体耐蚀性：

1. 电化学协同：

在WC-Co合金中，钴的腐蚀电位比WC低，优先发生腐蚀。但当钴相完全溶解后，WC相失去阴极保护，可能加速腐蚀。

通过优化粘结相成分（如添加Cr、Al形成固溶体），可提高钴相的耐蚀性，延缓其溶解速率，从而延长WC相的保护时间。

2. 微观结构优化：

均匀分布的细小碳化物颗粒可减少粘结相的连续性，降低腐蚀电流密度。

四、表面改性技术：主动防御层

通过表面处理可进一步增强抗腐蚀能力：

1. 物理气相沉积（PVD）：

沉积TiN、CrN等硬质涂层，可显著降低腐蚀速率。

2. 化学气相沉积（CVD）：

形成Al₂O₃或SiC涂层，适用于高温氧化性环境。

3. 渗氮处理：

在材料表面生成氮化物层（如Co₄N、WN），提高耐蚀性。