วัสดุเคลือบเซรามิกที่เหมาะสมสำหรับเหล็ก H13 ส่วนใหญ่ได้แก่ Al₂O₃-TiO₂, Cr₃C₂-NiCr, WC-Co, TiAlSiN และ Mo₂FeB₂ เป็นต้น วัสดุที่แตกต่างกันมีความแข็งแกร่งที่แตกต่างกันในด้านความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานความล้าจากความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน และราคา และจะต้องจับคู่กันตามสภาพการทำงานที่เฉพาะเจาะจง
I. การเปรียบเทียบวัสดุเคลือบเซรามิกทั่วไป
1. Al₂O₃-TiO₂ (อลูมินา-เซรามิกคอมโพสิตไทเทเนียมไดออกไซด์)
คุณลักษณะ: มีความแข็งสูง (~1127 HV) ป้องกันการยึดเกาะ-ดี ทนทานต่อการสึกหรอปานกลาง
กระบวนการที่ใช้บังคับ: การพ่นพลาสม่า (APS)
ข้อดี: ต้นทุนต่ำ กระบวนการที่ครบกำหนด ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีต่อ HF ที่เกิดจากการสลายตัวของฟลูออโรพลาสติก (เช่น PTFE) เคลือบหนาแน่นมีความพรุน 2–5%
การใช้งานทั่วไป: หัวฉีดแบบ Hot Runner, ท่อร่วม, แม่พิมพ์หล่อทั่วไป-
ข้อมูลอ้างอิง: หลังจากฉีดพ่นบนพื้นผิวเหล็ก H13 อัตราแรงเสียดทานและการสึกหรอจะลดลงประมาณ 60%
สถานการณ์ที่แนะนำ: การแปรรูปพลาสติกที่มีฤทธิ์กัดกร่อน สภาพอุณหภูมิปานกลาง- ( น้อยกว่าหรือเท่ากับ 500 องศา )
2. Cr₃C₂-NiCr (โครเมียมคาร์ไบด์-โลหะผสม NiCr)
คุณสมบัติ: ต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้สูงมาก ทนต่อความล้าจากความร้อนได้ดีเยี่ยม
กระบวนการที่ใช้บังคับ: การพ่นเปลวไฟความเร็วสูง- (HVOF)
ข้อดี: ยังคงมีเสถียรภาพเหนือ 650 องศา
ต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-ได้เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ WC-Co
High bonding strength (>70 MPa) ทนทานต่อการหลุดร่อนได้ดี
การใช้งานทั่วไป: แม่พิมพ์ตีขึ้นรูปร้อน, แม่พิมพ์หล่อ-แม่พิมพ์ที่อุณหภูมิสูง-, ม้วนหล่อแบบต่อเนื่อง
ประสิทธิภาพที่ทดสอบ: ไม่มีการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวอย่างมีนัยสำคัญหลังจากรอบความร้อน 10,000 รอบ
สถานการณ์ที่แนะนำ: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหันด้วยความถี่สูง- สภาพแวดล้อมออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-
3. ห้องน้ำ-Co (ทังสเตนคาร์ไบด์-โคบอลต์)
Features: Ultra-high hardness (>1300 MPa) HV) ทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม
กระบวนการที่ใช้งานได้: HVOF หรือการพ่นเปลวไฟความเร็วเหนือเสียง
ข้อดี: ความต้านทานการสึกหรอมากกว่าซับสเตรตเหล็ก H13 มากกว่า 5 เท่า เหมาะสำหรับสภาพการสึกหรอของการเลื่อนที่มีความเค้นสูง-
Limitations: Prone to oxidation at high temperatures (>600 องศา) เครื่องผูกร่วมมีราคาแพงและทรัพยากร-มีจำกัด
ทางเลือก: WC-Ni (นิกเกิลแทนโคบอลต์) สามารถลดต้นทุนและปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนได้
สถานการณ์ที่แนะนำ: แม่พิมพ์หล่อและแม่พิมพ์ปั๊มขึ้นรูปที่มีการสึกหรอสูงและมีความเสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชันต่ำ
4. TiAlSiN (ไทเทเนียม อลูมิเนียม ซิลิคอน ไนไตรด์)
คุณลักษณะ: แข็งเป็นพิเศษ- (ความแข็งระดับนาโนสูงถึง 30 GPa) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-
กระบวนการที่เกี่ยวข้อง: การสะสมไอทางกายภาพ (PVD)
ข้อดี: ความหนาของการเคลือบเพียง 2–5 มม. μm ไม่ส่งผลต่อขนาดที่แม่นยำ
รักษาความแข็งสูงที่ 550 องศา
ลดการยึดเกาะของโลหะหลอมเหลวได้อย่างมาก
การสนับสนุนการวิจัย: ทีม Lin Jun จากมหาวิทยาลัยซานตงยืนยันว่าการเคลือบ TiAlSiN ช่วยเพิ่มความต้านทานการสึกหรอของเหล็ก H13 ได้เกือบ 2 เท่า
สถานการณ์ที่แนะนำ: แม่พิมพ์พลาสติกที่มีความแม่นยำ แม่พิมพ์ส่วนประกอบทางแสง การใช้งานที่ต้องการการยึดเกาะสูง-
5. Mo₂FeB₂ (เซรามิกเทอร์นารีโบไรด์)
ลักษณะเฉพาะ: เฟสเซรามิกสังเคราะห์ในแหล่งกำเนิด- เม็ดละเอียด ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนใกล้เคียงกับเหล็ก
กระบวนการที่ใช้งานได้: การพ่นเปลวไฟปฏิกิริยา (RFS)
ข้อดี: ความแข็งระดับไมโครสูงถึง 1200 HV0.1 ทนทานต่อการสึกหรอและต้านทานความล้าจากความร้อนได้ดีเยี่ยม
แรงยึดเกาะต่ำกับซับสเตรตเหล็ก H13 ไม่แตกร้าวง่าย
การสนับสนุนการวิจัย: การวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีหูเป่ยแสดงให้เห็นว่าการเคลือบนี้มีความเสถียรภายใต้การหมุนเวียนด้วยความร้อน 600 องศา
สถานการณ์ที่แนะนำ: แม่พิมพ์หล่อขนาด-ขนาดใหญ่- การใช้งานที่ต้องการทั้งความต้านทานความล้าจากความร้อนและความต้านทานการสึกหรอ
ครั้งที่สอง สรุปข้อแนะนำการเลือกใช้วัสดุ
ประสิทธิภาพสูงสุดของวัสดุ กระบวนการที่แนะนำ สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง
Al₂O₃-TiO₂: ทนต่อการกัดกร่อน ป้องกันการยึดเกาะ-; APS (พลาสติกฟลูออโรโพลีเมอร์); นักวิ่งร้อน, การป้องกันทั่วไป
Cr₃C₂-NiCr: สูง-ทนต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ทนต่อความล้าจากความร้อน HVOF (แม่พิมพ์ตีขึ้นรูปที่อุณหภูมิสูง-, แม่พิมพ์หล่อที่อุณหภูมิสูง-)
WC-Co / WC-Ni: ทนทานต่อการสึกหรอเป็นพิเศษ HVOF (แม่พิมพ์หล่อแบบสึกหรอสูง-, แม่พิมพ์ปั๊ม)
TiAlSiN: ความแข็งสูง แรงเสียดทานต่ำ PVD (แม่พิมพ์พลาสติกที่มีความแม่นยำ, แม่พิมพ์ออปติคัล)
Mo₂FeB₂: ประสิทธิภาพโดยรวมที่สมดุล RFS (ระบบขวดรีเจนเนอเรชั่น); แม่พิมพ์ขนาดใหญ่ ทนต่อความล้าจากความร้อน
