מלבד Al₂O₃-TiO₂ ו-Mo₂FeB₂, חומרי ציפוי קרמיים המתאימים לפלדת H13 כוללים Cr₃C₂-NiCr, WC-Co/WC-Ni, ZrO₂-תחמוצת Y₂-Y. תחמוצת זירקוניום), ציפויים מרוכבים TiAlN ו-Al₂O₃-Cr₂O₃. חומרים אלו מצטיינים ביישומים ספציפיים כגון עמידות חמצון-בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני שחיקה קיצונית, הגנה על מחסום תרמי ויצירת דיוק, וניתן להתאים אותם בהתאם לדרישות היישום הספציפיות.
א. ציפוי קרמי עם ביצועים גבוהים-מומלצים (מסווג לפי פונקציה)
1. Cr₃C₂-NiCr (סגסוגת כרום קרביד-NiCr)
תהליך ישים: ציפוי אש-במהירות גבוהה (HVOF)
Core Advantages: Maintains excellent oxidation resistance above 650℃, far exceeding WC-Co. Excellent thermal fatigue resistance, bonding strength >70 MPa, נקבוביות<1%. Strong corrosion resistance, suitable for sulfur- and chlorine-containing environments.
יישומים אופייניים: יציקה חמה, גלילי יציקה רציפה, תבניות יציקה בטמפרטורה- גבוהה.
נתונים נמדדים: לאחר שימוש במפעל חלקי רכב, חיי העייפות התרמית של התבנית גדלו מ-3,200 מחזורים ל-9,800 מחזורים.
תרחישים מומלצים: ייצור-במחזור ארוך תחת-הלם תרמי בתדירות גבוהה ובסביבות חמצון-בטמפרטורה גבוהה.
2. WC-Co / WC-Ni (מבוסס טונגסטן קרביד-קובלט/ניקל-)
תהליך ישים: HVOF או ריסוס להבה על קולי
יתרונות ליבה:
קשיות עד 1300-1500 HV, עמידות בפני שחיקה יותר מפי 5 מזו של מצע פלדה H13.
WC-Ni יכול להחליף את WC-Co, להפחית את התלות במשאבי קובלט ולשפר את העמידות בפני קורוזיה.
Limitations: Easily oxidized at high temperatures (>600 מעלות), הדורש שליטה על טמפרטורת ההפעלה.
תמיכה במחקר: ציפויי שירותים-Ni שהוכנו על ידי שקיעת פריקה חשמלית באוניברסיטת ג'ילין מפחיתים את מקדם החיכוך ב-40% ומפחיתים את הירידה במשקל בלאי ב-68%.
תרחישים מומלצים: תנאי שחיקה בהחלקה-במתח גבוה, כגון-הטלה של יציקת מתים וחבטות.
3. ZrO₂-Y₂O₃ (זירקוניה מיוצבת איטריום-)
תהליכים ישימים: ריסוס פלזמה (APS) או שקיעת אדים פיזית של קרן אלקטרונים (EB-PVD)
יתרונות ליבה:
מוליכות תרמית נמוכה במיוחד (1.2-2.0) עם שיפוע טמפרטורה של W/m·K, זהו ציפוי מחסום תרמי אידיאלי. זה יכול להפחית את שיפוע טמפרטורת פני השטח של תבניות ביותר מ-30%, ולהאט את ההתחלה של סדקי עייפות תרמית. בשימוש בשילוב עם שכבת מליטה מתכתית (כגון NiCrAlY), היא יוצרת מבנה דו-שכבתי-. יישומים אופייניים: תבניות להבי-איירו, תבניות עבודה- חמות-בטמפרטורה גבוהה. תרחישים מומלצים: תנאי רכיבה תרמיים קיצוניים הדורשים בידוד חום וקירור כדי לדכא ריכוז מתח תרמי.
4. TiAlN (טיטניום אלומיניום ניטריד)
תהליך ישים: שקיעת אדים פיזית (PVD)
יתרונות הליבה: עובי הציפוי הוא 2-5 מיקרומטר בלבד, מבלי להשפיע על מידות הדיוק. הוא שומר על קשיות גבוהה ב-550 מעלות ובעל טמפרטורת עמידות חמצון של עד 800 מעלות. מקדם החיכוך מופחת ב-50%, מה שמשפר משמעותית את ביצועי הסרת התבנית.
תמיכה במחקר: ציפוי TiAlN יכול להאריך את חיי העייפות התרמית של פלדת H13 פי 3-5.
תרחישים מומלצים: תבניות פלסטיק מדויקות, תבניות רכיבים אופטיים ויישומים הדורשים הדבקה אנטי-ת גבוהה.
5. ציפוי מרוכב Al₂O₃-Cr₂O₃
תהליך ישים: ריסוס פלזמה
יתרונות הליבה: שילוב הקשיות הגבוהה של Al₂O₃ עם הצפיפות של Cr₂O₃, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה משופרים באופן סינרגטי.
ניתן לשלוט בנקבוביות מתחת ל-2%, עם עמידות חזקה לחדירת HF.
יישומים אופייניים: מערכות חמות פלואורופלסטיות, תבניות כימיות
תרחישים מומלצים: החלפה של ציפוי תחמוצת בודד בעיבוד של פלסטיק מאכל מאוד
II. המלצה לבחירת חומרים טבלת עזר מהיר
|
חוֹמֶר |
הביצועים הטובים ביותר |
תהליך מומלץ |
תרחישים ישימים |
|
Cr₃C₂-NiCr |
עמידות לחמצון-בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני עייפות תרמית |
HVOF |
יציקת פרזול חמה,-יציקה בטמפרטורה גבוהה |
|
שירותים-משותף / שירותים-ני |
עמידות בפני שחיקה קיצונית |
HVOF |
יציקת יציקה, הטבעה- גבוהה |
|
ZrO₂-Y₂O₃ |
בידוד תרמי וקירור, הגנה על מחסום תרמי |
APS/EB-תבניות PVD Extreme תרמיות לרכיבה על אופניים |
TiAlN: קשיות גבוהה, תבניות פלסטיק דיוק PVD בחיכוך נמוך, אנטי-הידבקות
Al₂O₃-Cr₂O₃: עמידות בפני קורוזיה + עמידות בפני שחיקה אפקט סינרגטי APS מערכת עיבוד פלואורופלסטיקה
