Aleación Aglutinante de Grado Virgen – MF53

La aleación aglutinante MF53 juega un papel fundamental en la construcción de brocas PDC de tipo matriz al actuar como el material de unión que consolida la estructura de la broca durante la sinterización. El proceso de fabricación consiste en llenar el molde de la broca con una mezcla de polvos de carburo de tungsteno (y eventualmente otros materiales de refuerzo); posicionar los elementos cortantes de PDC en las ubicaciones previstas; y colocar la aleación aglutinante en contacto con la mezcla de polvos. Durante el ciclo de sinterización (temperatura de infiltración; típicamente 1.000-1.200°C para aleaciones de base cobre); la aleación aglutinante se funde y fluye por capilaridad hacia los espacios entre las partículas de carburo; solidificando para crear una estructura densa y resistente. La especificación MF53 define los requisitos de composición de la aleación aglutinante que determinan su temperatura de fusión; fluidez a temperatura de infiltración; resistencia al desgaste y adherencia a las partículas de carburo; todos críticos para el rendimiento de perforación de la broca.

Los cubos pulidos de la aleación MF53 se especifican cuando la aplicación requiere minimizar la incorporación de óxido superficial en la aleación de infiltración durante el proceso de sinterización. El óxido de cobre en la superficie de la aleación puede interferir con la mojabilidad del aglutinante fundido sobre las partículas de carburo de tungsteno; reduciendo la densidad de infiltración y la resistencia de la unión entre el aglutinante y las partículas de carburo. Los cubos sin pulir son la opción económica para aplicaciones donde la ligera oxidación superficial es aceptable porque el proceso de sinterización en atmósfera reductora o bajo vacío elimina el óxido de la superficie durante el ciclo térmico antes de que la aleación se funda. Para brocas de alta especificación donde la integridad mecánica de la unión es crítica para el rendimiento de perforación; los cubos pulidos son la especificación recomendada. Para brocas estándar de menor costo; los cubos sin pulir son adecuados.

Los parámetros de proceso críticos para la infiltración con la aleación MF53 incluyen: temperatura de infiltración que debe ser suficientemente alta para fundir completamente la aleación MF53 y permitir su flujo capilar pero suficientemente baja para no dañar los elementos cortantes de PDC que son sensibles a la temperatura (los compuestos de PDC comienzan a degradarse por encima de 1.200°C en presencia de materiales de carburo); tiempo de ciclo a temperatura de infiltración que debe ser suficiente para el flujo completo de la aleación en la estructura de carburo pero no excesivo para evitar la degradación del PDC o la formación de fases indeseadas en la interfaz aglutinante-carburo; presión de infiltración (en sistemas de infiltración a presión) que mejora la densidad de infiltración en estructuras de poros finos; y atmósfera del horno (típicamente argón o vacío para prevenir la oxidación de la aleación aglutinante durante el ciclo de infiltración). El análisis metalográfico de secciones transversales de la broca infiltrada verifica la densidad y la uniformidad de la infiltración.