Відповідні матеріали керамічного покриття для сталі H13 в основному включають Al₂O₃-TiO₂, Cr3C₂-NiCr, WC-Co, TiAlSiN і Mo₂FeB₂ тощо. Різні матеріали мають різну міцність щодо зносостійкості, стійкості до термічної втоми, стійкості до корозії та вартості, і їх потрібно підбирати відповідно до до конкретних умов праці.
I. Порівняння основних керамічних матеріалів для покриття
1. Al₂O₃-TiO₂ (композитна кераміка з оксиду алюмінію-діоксиду титану)
Особливості: висока твердість (~1127 HV), хороша анти{1}}адгезія, помірна зносостійкість
Застосовуваний процес: плазмове напилення (APS)
Переваги: низька вартість, зрілий процес; хороша корозійна стійкість до HF, що утворюється в результаті розкладання фторопласту (наприклад, PTFE); щільне покриття з пористістю 2-5%
Типове застосування: гарячеканальні форсунки, колектори, загальні-форми для лиття під тиском
Довідкові дані: після напилення на поверхні зі сталі Н13 тертя та швидкість зношування зменшуються приблизно на 60%.
Рекомендовані сценарії: обробка корозійних пластмас, середні-температурні умови (менше або дорівнює 500 градусам)
2. Cr₃C₂-NiCr (сплав карбіду хрому-NiCr)
Характеристики: Надзвичайно висока стійкість до окислення, чудова стійкість до термічної втоми
Відповідний процес: високо-швидкісне полум’яне розпилення (HVOF)
Переваги: Залишається стабільним вище 650 градусів
Покращена -стійкість до окислення при високих температурах порівняно з WC-Co
High bonding strength (>70 МПа), висока стійкість до розколювання
Типове застосування: прес-форми для гарячого кування, високотемпературні-ливарні-форми, валки безперервного лиття
Випробувана продуктивність: відсутність значного поширення тріщин після 10 000 термічних циклів
Рекомендовані сценарії: високо-термічний удар, висока-температура окислення
3. WC-Co (карбід вольфраму-кобальт)
Features: Ultra-high hardness (>1300 МПа) HV), Відмінна зносостійкість
Застосовувані процеси: HVOF або надзвукове полум'яне напилення
Переваги: Зносостійкість більш ніж у 5 разів вище, ніж у підкладки зі сталі H13. Підходить для умов високого-напруження ковзання.
Limitations: Prone to oxidation at high temperatures (>600 градусів). Сполучне зв’язування є дорогим і ресурс-обмеженим.
Альтернатива: WC-Ni (нікель замість кобальту) може зменшити витрати та підвищити стійкість до корозії.
Рекомендовані сценарії: матриці для лиття під тиском і штампування з високим зносом і низьким ризиком окислення.
4. TiAlSiN (нітрид титану, алюмінію, кремнію)
Властивості: над-твердий (нанотвердість до 30 ГПа), низький коефіцієнт тертя, стійкий до високо{2}}температурного окислення
Застосовувані процеси: фізичне осадження з парової фази (PVD)
Переваги: Товщина покриття лише 2–5 мм мкм, не впливає на точність розмірів
Зберігає високу твердість при 550 градусах
Значно знижує адгезію розплавленого металу
Підтримка досліджень: команда Lin Jun з Університету Шаньдун підтвердила, що покриття TiAlSiN підвищує зносостійкість сталі H13 майже вдвічі
Рекомендовані сценарії: прецизійні пластикові форми, форми для оптичних компонентів, застосування, що вимагає високої -адгезії
5. Mo₂FeB₂ (тернарна боридна кераміка)
Характеристики: керамічна фаза, синтезована на місці-, дрібне зерно, коефіцієнт теплового розширення, близький до коефіцієнта сталевого
Застосовуваний процес: реактивне полум'яне напилення (RFS)
Переваги: Мікротвердість досягає 1200 HV0.1, відмінна зносостійкість і стійкість до термічної втоми.
Низька напруга з’єднання зі сталевою підкладкою H13, не схильна до розтріскування
Підтримка досліджень: дослідження Хубейського технологічного університету показують, що це покриття стійке до термоциклування 600 градусів
Рекомендовані сценарії: великорозмірні-форми-для лиття під тиском, застосування, що вимагає стійкості до термічної втоми та зносостійкості
II. Резюме рекомендацій щодо вибору матеріалу
Оптимальна продуктивність матеріалів, рекомендований процес, застосовні сценарії
Al₂O₃-TiO₂: стійкий до корозії, анти-адгезія; APS (фторполімерні пластики); гарячі канали, загальний захист
Cr₃C₂-NiCr: стійкий-до високотемпературного окислення, стійкий до термічної втоми; HVOF (високо-температурні штампи для кування, високотемпературне-лиття під тиском)
WC-Co / WC-Ni: надзвичайно зносостійкий; HVOF (з-зношуваність лиття під тиском, штампування)
TiAlSiN: висока твердість, низьке тертя; PVD (прецизійні пластикові форми, оптичні форми)
Mo₂FeB₂: збалансована загальна продуктивність; RFS (система регенеративних колб); великі форми, вимоги до стійкості до термічної втоми
