Lämpliga keramiska beläggningsmaterial för H13-stål inkluderar huvudsakligen Al₂O₃-TiO₂, Cr₃C₂-NiCr, WC-Co, TiAlSiN, och Mo₂FeB₂, etc. Olika material har olika hållfasthet i förhållande till korrosionsbeständighet, slitstyrka och kostnad, till specifika arbetsförhållanden.
I. Jämförelse av vanliga keramiska beläggningsmaterial
1. Al₂O₃-TiO₂ (aluminiumoxid-titandioxidkompositkeramik)
Egenskaper: Hög hårdhet (~1127 HV), bra anti-vidhäftning, måttlig slitstyrka
Tillämplig process: Plasmasprutning (APS)
Fördelar: Låg kostnad, mogen process; god korrosionsbeständighet mot HF genererad från sönderdelning av fluoroplaster (såsom PTFE); tät beläggning med en porositet på 2–5 %
Typiska applikationer: varma munstycken, grenrör, allmänna gjutformar-
Referensdata: Efter sprutning på H13 stålytor reduceras friktions- och slitagegraden med cirka 60 %.
Rekommenderade scenarier: Bearbetning av frätande plast, medel-temperaturförhållanden (mindre än eller lika med 500 grader)
2. Cr₃C₂-NiCr (kromkarbid-NiCr-legering)
Egenskaper: Extremt hög oxidationsbeständighet, utmärkt termisk utmattningsbeständighet
Tillämplig process: hög-flamsprutning (HVOF)
Fördelar: Håller sig stabilt över 650 grader
Överlägsen hög-temperaturoxidationsbeständighet jämfört med WC-Co
High bonding strength (>70 MPa), stark motståndskraft mot spjälkning
Typiska applikationer: Varmsmidningsformar, hög-temperaturformar-gjutformar, stränggjutningsvalsar
Testad prestanda: Ingen signifikant sprickutbredning efter 10 000 termiska cykler
Rekommenderade scenarier: Hög-högfrekvent termisk chock, hög-temperaturoxidationsmiljö
3. WC-Co (volframkarbid-kobolt)
Features: Ultra-high hardness (>1300 MPa) HV), Utmärkt slitstyrka
Tillämpliga processer: HVOF eller supersonisk flamsprutning
Fördelar: Slitstyrkan är mer än 5 gånger högre än H13 stålsubstrat. Lämplig för slitage med hög-påfrestning.
Limitations: Prone to oxidation at high temperatures (>600 grader). Co binder är dyrt och resursbegränsat-.
Alternativ: WC-Ni (nickel istället för kobolt) kan minska kostnaderna och förbättra korrosionsbeständigheten.
Rekommenderade scenarier: Pressgjutnings- och stansformar med högt slitage och låg oxidationsrisk.
4. TiAlSiN (Titanium Aluminium Silicon Nitride)
Funktioner: Ultra-hård (nanohårdhet upp till 30 GPa), låg friktionskoefficient, resistent mot hög-temperaturoxidation
Tillämpliga processer: Fysisk ångdeposition (PVD)
Fördelar: Beläggningstjocklek endast 2–5 mm μm, påverkar inte precisionsmåtten
Håller hög hårdhet vid 550 grader
Reducerar vidhäftningen av smält metall avsevärt
Forskningsstöd: Shandong Universitys Lin Jun-team bekräftade att TiAlSiN-beläggning förbättrar slitstyrkan hos H13-stål med nästan två gånger
Rekommenderade scenarier: Precisionsformar av plast, formar för optiska komponenter, applikationer som kräver hög anti-vidhäftning
5. Mo₂FeB₂ (Ternary Boride Ceramic)
Egenskaper: In-syntetiserad keramisk fas, finkornig, termisk expansionskoefficient nära stålets
Tillämplig process: Reaktiv flamsprutning (RFS)
Fördelar: Mikrohårdhet når 1200 HV0.1, utmärkt slitstyrka och termisk utmattningsbeständighet
Låg vidhäftningsspänning med H13 stålsubstrat, inte benägen att spricka
Forskningsstöd: Forskning från Hubei University of Technology visar att denna beläggning är stabil under 600 graders termisk cykling
Rekommenderade scenarier: Stora-formar-gjutformar, applikationer som kräver både termisk utmattningsbeständighet och slitstyrka
II. Sammanfattning av materialvalsrekommendationer
Material Optimal prestanda, rekommenderad process, tillämpliga scenarier
Al₂O₃-TiO₂: Korrosionsbeständig, anti-vidhäftning; APS (Fluoropolymer Plastics); heta löpare, allmänt skydd
Cr₃C₂-NiCr: Hög-oxidationsbeständig, termisk utmattningsbeständig; HVOF (hög-smide, hög-temperatur pressgjutning)
WC-Co / WC-Ni: Extremt slitstark; HVOF (High-slitage pressgjutning, stämplingsformar)
TiAlSiN: Hög hårdhet, låg friktion; PVD (precisionsformar av plast, optiska formar)
Mo₂FeB₂: Balanserad övergripande prestanda; RFS (Regenerative Flask System); stora formar, termisk utmattningsbeständiga krav
