Corrosion behaviour of WC-Co based hardmetal in neutral chloride and acid sulphate media

Abstract

A comparative study of the corrosion behaviour of WC-Co based hardmetals with Ni and Cr3C2 additions is carried out. The aggressive environments are neutral and acidic aerated aqueous solutions of NaCl and H2SO4. This study is based on electrochemical (linear sweep voltammery), compositional (surface EDX analyses, AAS analyses of attack solutions), structural (XRD) and morphological (SEM) investigations. Electrochemical figures of merit were computed from linear sweep voltammograms in order to rank the corrosion behaviour close to free-immersion conditions in the studied environments and with presence of oxidising agents. EDX and XRD analyses allow to accurately characterise the penetration depth of the attack as well as the preferential dissolution of the constituents. Binders containing Ni show a significantly improved corrosion resistance in the studied systems. The amount of Ni in the binder is the single most important factor affecting corrosion performance. Cr3C2 additions to hardmetals with lower-Ni binders cannot balance the effect of Ni, but give an improved resistance in neutral chloride-containing solutions. Korrosionsverhalten von Hartmetallen auf WC-Co-Basis in neutralen Chlorid- und sauren Sulfatmedien Eine vergleichende Studie des Korrosionsverhaltens von Hartmetallen auf WC-Co-Basis mit Ni- und Cr3C2-Zugaben wurde durchgeführt. Als aggressive Umgebungen wurden neutrale und saure, belüftete, wässrige NaCl- und H2SO4-Lösungen eingesetzt. Die Studie basiert auf elektrochemischen (lineare Abtast-Voltametrie), Zusammensetzungs- (Oberflächen-EDX-Analyse, AAA-Analysen der Angriffslösungen), strukturellen (XRD) und morphologischen (REM) Untersuchungen. Die elektrochemischen Kennzahlen wurden aus den Voltamogrammen berechnet, um das Korrosionsverhalten entsprechend freier Eintauchbedingungen in den untersuchten Umgebungen und bei Anwesenheit von oxidierenden Stoffen beurteilen zu können. Die EDX- und XRD-Analysen erlauben sowohl die Angriffstiefe als auch die bevorzugte Auflösung der Gefügebestandteile genau zu charakterisieren. Ni-haltige Bindemittel zeigen einen deutlich verbesserten Korrosionswiderstand in den untersuchten Systemen. Der Gehalt an Ni im Bindemittel ist der einzige bedeutende Faktor, der das Korrosionsverhalten beeinflusst. Cr3C2-Zugaben zu den Hartmetallen mit niedrigerem Ni-Gehalt im Bindemittel können den Effekt des Ni nicht ausgleichen; geben aber einen verbesserten Widerstand in neutralen chloridhaltigen Lösungen.