碳化鎢是硬質合金的核心成分,其顯微硬度達17,300 MPa,接近金剛石,是切削工具、耐磨部件的關鍵材料。純碳化鎢脆性高,易開裂,需通過添加粘結劑改善韌性。鈷在粉末冶金中作為粘結劑,能浸潤碳化鎢顆粒,形成韌性金屬相,顯著提高合金的抗沖擊性和可加工性。
鈷粉的粒度、形貌(如球形)和純度直接影響硬質合金的硬度與韌性平衡。例如,超細鈷粉(粒度<0.8μm)可提升合金強度,但無法單獨替代碳化鎢的硬度。鈷的硬度(顯微硬度約500-1,000 MPa)遠低于碳化鎢,單獨使用無法滿足切削工具對耐磨性的要求。
在鉆頭制造中,通過調節鐵銅鈷預合金粉與碳化鎢的配比,可優化胎體耐磨性與地層適應性,降低生產成本。傳統鈷基合金因鈷元素放射性受限,需研發低鈷或無鈷替代材料(如鎳基合金)。但此類替代僅針對特定應用場景,且需犧牲部分高溫性能。