Vhodné keramické povlakové materiály pro ocel H13 zahrnují především Al₂O₃-TiO₂, Cr3C₂-NiCr, WC-Co, TiAlSiN a Mo₂FeB₂ atd. Různé materiály mají různou pevnost v odolnosti proti opotřebení, tepelné únavě, odolnosti proti korozi a musí odpovídat specifickým podmínkám a ceně.
I. Srovnání běžných keramických povlakových materiálů
1. Al₂O₃-TiO₂ (kompozitní keramika s oxidem hlinitým-titanem)
Vlastnosti: Vysoká tvrdost (~1127 HV), dobrá anti-adheze, střední odolnost proti opotřebení
Použitelný proces: Plazmové stříkání (APS)
Výhody: Nízká cena, vyzrálý proces; dobrá odolnost proti korozi vůči HF generovanému rozkladem fluoroplastů (jako je PTFE); hustý povlak s porozitou 2–5 %
Typické aplikace: Trysky s horkými kanály, potrubí, obecné formy-pro odlévání
Referenční údaje: Po nástřiku na ocelové povrchy H13 se tření a míra opotřebení sníží přibližně o 60 %.
Doporučené scénáře: Zpracování korozivních plastů, středně-teplotní podmínky (méně než nebo rovno 500 stupňům)
2. Cr₃C₂-NiCr (slitina karbidu chromu-NiCr)
Vlastnosti: Extrémně vysoká odolnost proti oxidaci, vynikající odolnost proti tepelné únavě
Použitelný proces: Vysokorychlostní-stříkání plamenem (HVOF)
Výhody: Zůstává stabilní nad 650 stupňů
Vynikající odolnost proti oxidaci při vysokých-teplotách ve srovnání s WC-Co
High bonding strength (>70 MPa), vysoká odolnost proti odlupování
Typické aplikace: Zápustky pro kování za tepla, vysoko{0}}licí formy-za vysokých teplot, válce pro plynulé lití
Testovaný výkon: Žádné významné šíření trhlin po 10 000 tepelných cyklech
Doporučené scénáře: Vysokofrekvenční{0}}tepelný šok, vysoko{1}}teplotní oxidační prostředí
3. WC-Co (karbid wolframu-kobalt)
Features: Ultra-high hardness (>1300 MPa) HV), vynikající odolnost proti opotřebení
Použitelné procesy: HVOF nebo nadzvukové stříkání plamenem
Výhody: Odolnost proti opotřebení je více než 5krát větší než u ocelového substrátu H13. Vhodné pro vysoce namáhané-kluzné opotřebení.
Limitations: Prone to oxidation at high temperatures (>600 stupňů). Co pojivo je drahé a zdroje-omezené.
Alternativa: WC-Ni (nikl místo kobaltu) může snížit náklady a zlepšit odolnost proti korozi.
Doporučené scénáře: Licí a lisovací formy s vysokým opotřebením a nízkým rizikem oxidace.
4. TiAlSiN (nitrid titanu a hliníku a křemíku)
Vlastnosti: Ultra-tvrdý (tvrdost nano až 30 GPa), nízký koeficient tření, odolný proti oxidaci za vysokých-teplot
Použitelné procesy: Fyzikální napařování (PVD)
Výhody: Tloušťka povlaku pouze 2–5 mm μm, nemá vliv na přesnost rozměrů
Udržuje vysokou tvrdost při 550 stupních
Výrazně snižuje přilnavost roztaveného kovu
Podpora výzkumu: Tým Lin Jun z univerzity Shandong potvrdil, že povlak TiAlSiN zlepšuje odolnost proti opotřebení oceli H13 téměř 2krát
Doporučené scénáře: Přesné plastové formy, formy na optické součásti, aplikace vyžadující vysokou anti-adhezi
5. Mo₂FeB₂ (ternární boridová keramika)
Charakteristika: In situ syntetizovaná keramická fáze, jemná zrna, koeficient tepelné roztažnosti blízký koeficientu oceli
Použitelný proces: stříkání reaktivním plamenem (RFS)
Výhody: Mikrotvrdost dosahuje 1200 HV0,1, vynikající odolnost proti opotřebení a odolnost proti tepelné únavě
Nízké adhezní napětí s ocelovým substrátem H13, není náchylné k praskání
Podpora výzkumu: Výzkum z Hubei University of Technology ukazuje, že tento povlak je stabilní při teplotním cyklování 600 stupňů
Doporučené scénáře: Velké-licí formy{1}}velikostní, aplikace vyžadující jak odolnost proti tepelné únavě, tak odolnost proti opotřebení
II. Shrnutí doporučení pro výběr materiálu
Materiály Optimální výkon, doporučený proces, použitelné scénáře
Al₂O₃-TiO₂: Odolný proti korozi, anti-adheze; APS (Fluoropolymerové plasty); horké vtoky, obecná ochrana
Cr₃C₂-NiCr: odolný proti oxidaci při vysokých{1}}teplotách, odolný proti tepelné únavě; HVOF (vysoko-teplotní kovací zápustky, vysoko-tepelné lití)
WC-Co / WC-Ni: Mimořádně odolné proti opotřebení; HVOF (vysoko-otěrové lití, lisovací nástroje)
TiAlSiN: Vysoká tvrdost, nízké tření; PVD (přesné plastové formy, optické formy)
Mo₂FeB₂: Vyvážený celkový výkon; RFS (regenerační baňkový systém); velké formy, požadavky na odolnost proti tepelné únavě
