Medzi vhodné keramické povlakové materiály pre oceľ H13 patria najmä Al₂O₃-TiO₂, Cr3C₂-NiCr, WC-Co, TiAlSiN a Mo₂FeB₂ atď. Rôzne materiály majú rôznu silu v odolnosti proti opotrebeniu, tepelnej únave, odolnosti voči korózii a musia zodpovedať špecifickým podmienkam a cene.
I. Porovnanie bežných keramických náterových materiálov
1. Al₂O₃-TiO₂ (Keramika z oxidu hlinitého-oxidu titaničitého)
Vlastnosti: Vysoká tvrdosť (~1127 HV), dobrá anti-adhézia, stredná odolnosť proti opotrebovaniu
Použiteľný proces: plazmové striekanie (APS)
Výhody: Nízke náklady, vyspelý proces; dobrá odolnosť proti korózii voči HF generovanému rozkladom fluoroplastov (ako je PTFE); hustý povlak s pórovitosťou 2–5 %
Typické aplikácie: dýzy s horúcimi kanálmi, rozdeľovače, všeobecné formy-na odlievanie
Referenčné údaje: Po nastriekaní na oceľové povrchy H13 sa trenie a miera opotrebovania znížia približne o 60 %.
Odporúčané scenáre: Spracovanie korozívnych plastov, stredne-teplotné podmienky (menej ako alebo rovné 500 stupňom)
2. Cr₃C₂-NiCr (zliatina chrómu-NiCr)
Vlastnosti: Extrémne vysoká odolnosť proti oxidácii, vynikajúca odolnosť proti tepelnej únave
Použiteľný proces: Vysokorýchlostné-striekanie plameňom (HVOF)
Výhody: Zostáva stabilný nad 650 stupňov
Vynikajúca vysoká-odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách v porovnaní s WC-Co
High bonding strength (>70 MPa), vysoká odolnosť proti odlupovaniu
Typické aplikácie: Zápustky na kovanie za tepla, formy na liatie pri vysokej teplote-zápustky{1}, valce na plynulé liatie
Testovaný výkon: Žiadne výrazné šírenie trhlín po 10 000 tepelných cykloch
Odporúčané scenáre: Vysoko-frekvenčný tepelný šok, vysoko-teplotné oxidačné prostredia
3. WC-Co (karbid volfrámu-kobalt)
Features: Ultra-high hardness (>1300 MPa) HV), vynikajúca odolnosť proti opotrebovaniu
Použiteľné procesy: HVOF alebo nadzvukové striekanie plameňom
Výhody: Odolnosť proti opotrebeniu je viac ako 5-násobná v porovnaní s oceľovým substrátom H13. Vhodné pre-vysoko namáhané podmienky kĺzavého opotrebovania.
Limitations: Prone to oxidation at high temperatures (>600 stupňov). Pomocné spojivo je drahé a zdroje-obmedzené.
Alternatíva: WC-Ni (nikel namiesto kobaltu) môže znížiť náklady a zlepšiť odolnosť proti korózii.
Odporúčané scenáre: Odlievacie a lisovacie formy s vysokým opotrebovaním a nízkym rizikom oxidácie.
4. TiAlSiN (Titanium Aluminium Silicon Nitride)
Vlastnosti: Ultra{0}}tvrdý (tvrdosť nano až 30 GPa), nízky koeficient trenia, odolný proti oxidácii pri vysokých-teplotách
Použiteľné procesy: Fyzikálne nanášanie pár (PVD)
Výhody: Hrúbka povlaku len 2–5 mm μm, neovplyvňuje presnosť rozmerov
Udržuje vysokú tvrdosť pri 550 stupňoch
Výrazne znižuje priľnavosť roztaveného kovu
Podpora výskumu: Tím Lin Jun z univerzity Shandong potvrdil, že povlak TiAlSiN zlepšuje odolnosť ocele H13 proti opotrebovaniu takmer 2-krát
Odporúčané scenáre: Presné plastové formy, formy na optické komponenty, aplikácie vyžadujúce vysokú anti-adhéziu
5. Mo₂FeB₂ (ternárna boridová keramika)
Charakteristika: In situ syntetizovaná keramická fáza, jemné zrná, koeficient tepelnej rozťažnosti blízky koeficientu ocele
Použiteľný proces: striekanie reaktívnym plameňom (RFS)
Výhody: Mikrotvrdosť dosahuje 1200 HV0,1, vynikajúca odolnosť proti opotrebeniu a tepelnej únave
Nízke napätie pri lepení s oceľovým substrátom H13, nie je náchylné na praskanie
Podpora výskumu: Výskum z Hubei University of Technology ukazuje, že tento povlak je stabilný pri 600-stupňovom tepelnom cyklovaní
Odporúčané scenáre: Veľké-formy na odlievanie{1}}v, aplikácie vyžadujúce odolnosť voči tepelnej únave aj opotrebeniu
II. Súhrn odporúčaní pre výber materiálu
Optimálny výkon materiálov, odporúčaný proces, použiteľné scenáre
Al₂O₃-TiO₂: odolný proti korózii, anti-adhézia; APS (fluórpolymérové plasty); horúce vtoky, všeobecná ochrana
Cr₃C₂-NiCr: odolný proti oxidácii pri vysokých{1}}teplotách, odolný voči tepelnej únave; HVOF (vysoko{2}}tepelné kovanie, vysoko-tepelné liatie)
WC-Co / WC-Ni: Mimoriadne odolný voči opotrebovaniu; HVOF (vysoké-opotrebenie tlakové liatie, lisovacie nástroje)
TiAlSiN: Vysoká tvrdosť, nízke trenie; PVD (presné plastové formy, optické formy)
Mo₂FeB₂: Vyvážený celkový výkon; RFS (systém regeneračnej banky); veľké formy, požiadavky na odolnosť voči tepelnej únave
