Ak piest čerpadla stratí svoju povrchovú úpravu v priebehu niekoľkých týždňov alebo vodiaci valec začne ryť list, ktorý nesie, porucha zvyčajne poukazuje na povrchový materiál, ktorý nezvláda prevádzkové podmienky. Často to dokáže vyriešiť keramický povlak, no nie každá keramika sa správa rovnako. Práškový oxid titánu z oxidu hlinitého je jedným z mála keramických východiskových materiálov, ktorý kombinuje tvrdosť oxidu s dostatočnou húževnatosťou, aby prežil tepelné cykly, mechanické nárazy a chemické útoky bez praskania. Je to materiál, po ktorom siahnete, keď je čistý oxid hlinitý príliš krehký, oxid chrómu príliš riskantný a zliatiny kovov už nevydržia.
Praktický záver, než sa dostaneme k detailom: o výkone povlaku oxidu hlinitého a titánu rozhoduje obsah TiO2, distribúcia veľkosti častíc a povesť výrobcu prášku. Urobte tieto tri veci správne a získate povlak, ktorý odoláva abrazívnemu opotrebovaniu, priľne k pripravenému kovovému povrchu a zvládne teploty, ktoré by zmäkli väčšinu zliatin.
Čo je prášok oxidu hlinitého a ako sa vyrába
Prášok oxidu hlinitého titánu je kompozitný keramický prášok, v ktorom alfa oxid hlinitý (Al2O3) tvorí dominantnú fázu a oxid titaničitý (TiO2) pôsobí ako tužidlo. Tieto dva oxidy sa tavia, aglomerujú alebo miešajú pri zvýšených teplotách za vzniku suroviny, ktorá sa nastrieka na substrát procesom tepelného striekania. Bežne vyrábaným druhom je Al2O3 s 13 hm. percent Ti02, ale pre špecifické potreby sa vyrábajú aj prípravky s 3, 20 a 40 percentami Ti02.
Spôsob výroby určuje, ako sa prášok správa počas striekania. Tavené a drvené prášky vytvárajú hranaté častice, ktoré sa ukladajú hustejšie, zatiaľ čo aglomerované a spekané prášky ponúkajú lepšiu tekutosť. Granule sušené rozprašovaním dávajú guľovitý tvar, ktorý sa dôsledne podáva podávačom prášku, čo je dôležité, keď používate plazmový alebo HVOF horák. Distribúcia veľkosti častíc sa monitoruje laserovou difrakciou a často sa vyjadruje ako hodnoty D10, D50 a D90. Typická frakcia plazmy môže byť medzi 15 a 45 mikrometrami, s D50 blízko 25 mikrometrov.
Vzťah medzi TiO2 a výkonom povlaku stojí za to jasne vysvetliť. Oxid titaničitý znižuje bod topenia oxidu hlinitého, čo pomáha časticiam dôkladnejšie sa roztaviť v plazmovom prúde a spojiť sa so substrátom. Zlepšuje tiež húževnatosť tým, že podporuje jemnozrnnú mikroštruktúru a znižuje šírenie trhlín. To je dôvod, prečo je keramická trieda tak často špecifikovaná pre obrusné krúžky, papierenské valce, textúrovacie valce a tyče hydraulických valcov.
Prášok oxidu hlinitého s prispôsobiteľnou veľkosťou častíc Prášok oxidu hlinitého titánu lowers the melting point and improves toughness of coatings, making it suitable for wear rings and rollers. Customizable phase composition and particle size are available. Zobraziť produkt → Keď spolupracujete so spoločnosťou, ktorá vyrába vlastnú práškovú zásobu, môžete tiež požadovať prášky so špecifickým fázovým zložením alebo užším oknom častíc bez zmeny chemického vzorca. To je užitočné najmä vtedy, keď povlak musí spĺňať požiadavku na pásmo tvrdosti, limit pórovitosti alebo požiadavku na pevnosť spojenia v špecifikácii zákazníka.
Prečo prekonáva čistý oxid hlinitý v mnohých náteroch
Čistý oxid hlinitý je extrémne tvrdý, ale vďaka svojej tuhosti je náchylný na mikrotrhlinky pri zaťažení, pretože povlak nedokáže zvládnuť napätie. Malé prídavky TiO2 toto správanie menia. Kompromis medzi tvrdosťou a húževnatosťou je ústredným rozhodnutím pri výbere prášku keramického oxidu a nižšie uvedená tabuľka poskytuje praktický prehľad bežných zložení.
| Prášková formulácia | Typická tvrdosť (HV 300) | Pevnosť väzby (MPa) | Typická pórovitosť (%) | Primárne obmedzenie |
|---|---|---|---|---|
| Al2O3 (čistý) | 1000 – 1100 | 20 - 40 | 2 - 5 | Krehký pri náraze a tepelných cykloch |
| Al203 3 % Ti02 | 950 – 1050 | 25 - 45 | 1 - 4 | Nižšia húževnatosť ako vyššie triedy TiO2 |
| Al203 13 % Ti02 | 850 – 1000 | 30 - 50 | 0,5 - 3 | Obmedzená odolnosť voči silným alkalickým roztokom |
| Al203 40 % Ti02 | 650 – 850 | 40 - 60 | 1 - 4 | Nižšia tvrdosť; používa sa hlavne na povrchy odolné voči zadretiu a ľahko sa uvoľňujú |
| Cr2O3 | 900 – 1050 | 25 - 45 | 1 - 3 | Zdravotné a environmentálne obmedzenia pri manipulácii |
Ako ukazuje tabuľka, pridanie 13 percent TiO2 vytvára rovnováhu, ktorá z neho robí predvolenú voľbu v mnohých odvetviach. Zachováva si dostatočnú tvrdosť, aby odolal abrazívnemu opotrebeniu, pričom vytvára pevnosť spoja, ktorá môže presiahnuť 50 MPa so správne zdrsneným substrátom. Povlak bude tiež bežať pri vysokých rýchlostiach bez zlyhania, čo je jeden z dôvodov, prečo sa používa na povrchy tlačových valcov, ktoré musia byť dokončené s veľmi nízkou drsnosťou.
Túto triedu podporuje aj obrázok nákladov. Prášok oxidu hlinitého a titánu je vo väčšine objemov lacnejší ako surovina karbidu volfrámu a nevyžaduje rovnaké zaobchádzanie s inertným plynom ako čistý oxid chrómu, pričom stále poskytuje vynikajúcu povrchovú úpravu po diamantovom brúsení a leštení.
Kde sa v praxi používajú povlaky oxidu hlinitého
Prášok oxidu hlinitého a titánu nájdete v dvoch širokých kategóriách prác: výroba nových komponentov a repasovanie alebo oprava opotrebovaných dielov. Obidva sa spoliehajú v podstate na rovnaký proces povrchovej úpravy, ale geometria dielu, povrchová rýchlosť a prostredie určujú, aký stupeň sa zvolí.
Povrchové inžinierstvo dielov citlivých na opotrebenie
Hydraulické valce, plunžery čerpadiel, hriadele a objímky sú bežne potiahnuté práškom oxidu hlinitého TiO2, aby sa obnovili rozmery a pridal sa tvrdý povrch s nízkym trením. V textilnom závode nesmú vodiace valce, ktoré bežia pri vysokej rýchlosti linky, prenášať stopy na materiál. 13-percentný povlak TiO2 aplikovaný plazmovým keramickým povlakom je účinný spôsob, ako dosiahnuť odolnosť proti poškriabaniu a uvoľňovať povrch bez vysokých nákladov na karbidový povlak.
Plazmový keramický povlak pre povrchy odolné voči opotrebovaniu Plazmový keramický povlak využíva vysokoteplotný horák na roztavenie a nanesenie keramického prášku, obnovenie rozmerov a pridanie tvrdej vrstvy. Je účinný pre hydraulické valce, plunžery a textilné vodiace valčeky. Zobraziť produkt → S týmto práškom sa najčastejšie spája plazmové striekanie. Plazmový horák generuje teploty vysoko nad 10 000 stupňov Celzia, takže keramickú surovinu je možné roztaviť v priebehu milisekúnd a urýchliť na pripravenom diele. Povlak sa vytvára v tenkých prechodoch a každý prechod sa monitoruje na hrúbku a tvrdosť pred odoslaním dielu na dokončovacie brúsenie.
Vlastné komponenty postavené na keramickom povrchu
V prípade dielov, ktoré sú vystavené abrazívnemu opotrebovaniu aj korózii, komponent s keramickým povlakom môže výrazne prežiť nepotiahnutý diel zo zliatiny. Prispôsobená keramická násada vyrobená s povrchovým systémom z oxidu hlinitého môže byť napríklad cenovo výhodnou alternatívou k pevnému keramickému násadu. Jeho jadro je kovové, zatiaľ čo pracovný povrch nesie keramickú vrstvu, ktorá odoláva mechanizmu opotrebovania, ktorý poháňa cyklus výmeny.
Prispôsobený keramický hriadeľ s povlakom z oxidu hlinitého Tento hriadeľ má kovové jadro a keramický pracovný povrch, ktorý odoláva opotrebovaniu a korózii a ponúka cenovo výhodnú alternatívu k pevnej keramike. Vyhovuje aj vysokoteplotným a nelepivým aplikáciám. Zobraziť produkt → Vysokoteplotné a čisté povrchy
Tepelná stabilita prášku oxidu hlinitého a titánu ho robí užitočným aj na povrchoch, ktoré sú vystavené zvýšeným prevádzkovým teplotám alebo na ktorých je potrebné sa vyhnúť lepeniu. Pri spracovaní kaučuku formy a komponenty extrudéra profitujú z uvoľňovania povrchu bohatého na TiO2. V komponentoch plynových turbín, ktoré pracujú v horúcom korozívnom prostredí, sa prášok príležitostne používa ako základný náter pod hornú vrstvu tepelnej bariéry. Dôležitým bodom pre nákupcu dielov je, že povlak musí byť prispôsobený presnej prevádzkovej teplote, pretože obsah TiO2 mierne posúva koeficient rozťažnosti a maximálnu nepretržitú teplotu.
Ak hľadáte prášok oxidu hlinitého a titánu, pomôže vám skombinovať tento článok s naším sprievodcom na primárne využitie v priemyselných procesoch aby výber náteru mohol byť v súlade s vašimi pracovnými podmienkami.
Ako si vybrať správnu triedu: Praktický prístup
Neočakáva sa od vás, že budete keramický vedec, aby ste si vybrali prášok. Praktický postup uvedený nižšie zahŕňa základné kroky a je vhodný ako na modernizáciu existujúceho náteru, tak aj na konštrukciu nového dielu.
- Definujte dominantný mechanizmus opotrebovania. Abrazívne opotrebenie podporuje tvrdší povlak, zatiaľ čo silný náraz alebo tepelný šok uprednostňuje tvrdší povlak. Ak si nie ste istí, začnite s 13 percentami TiO2 a spustite kontrolované porovnanie.
- Skontrolujte prevádzkovú teplotu a chemické prostredie. Skontrolujte, či je na povrchu zásaditosť alebo kyseliny a či maximálna teplota zostáva pod odporúčaným rozsahom nepretržitej prevádzky.
- Rozhodnite sa o spôsobe prípravy. Pri žiarovom nástreku je štandardné otryskanie pieskom, ale ak je dôležitá rozmerová presnosť, keramické povlaky sa môžu nanášať aj na obrobený drážkovaný alebo podrezaný povrch.
- Uveďte distribúciu veľkosti častíc a morfológiu. Požiadajte dodávateľa o hodnoty D10, D50 a D90 a vyžiadajte si meranie prietoku, ak používate systém vysokotlakového prívodu.
- Dohodnite sa na akceptačnom teste. Pevnosť spoja, mikrotvrdosť, pórovitosť a tolerancia hrúbky by mali byť písomne definované pred začatím výroby. Toto je obzvlášť dôležité, ak kupujete potiahnuté valčeky alebo piesty v objeme.
Čo skontrolovať pred nákupom
Rovnaký názov prášku môže viesť k veľmi odlišným výsledkom poťahovania. Najprv potvrďte čistotu a pomer Al2O3 k TiO2. Po druhé, skontrolujte, či bol prášok preosiaty v konzistentnom rozsahu, pretože jemné a hrubé častice sa počas letu správajú odlišne. Po tretie, vyžiadajte si vzorku náteru na skúšobnom kuse. Kompetentný dodávateľ zvyčajne poskytne testovacie kupóny s rovnakou hrúbkou povlaku, aká je navrhnutá pre vašu časť. Po štvrté, opýtajte sa na kontrolné a meracie zariadenia používané vo výrobe. Ak spoločnosť nemôže preukázať merateľnú kvalitu procesu, nebudete môcť dôverovať uvádzaným hodnotám tvrdosti alebo pevnosti spoja.
Pre hlbší pohľad na správanie materiálu si môžete prečítať náš článok o vlastnosti a výhody prášku oxidu hlinitého a titánu .
Spolupráca s dodávateľom prášku, ktorý tiež aplikuje náter
Objednávanie prášku oxidu hlinitého a titánu od spoločnosti, ktorá prevádzkuje svoje vlastné procesy poťahovania, má značnú výhodu. Spätná väzba medzi výrobou prášku a výsledkami poťahovania je oveľa kratšia a úpravy zloženia alebo veľkosti častíc možno rýchlo otestovať. Dodávateľ s vlastnou schopnosťou plazmovej keramickej povrchovej úpravy môže vykonať vývojové práce na vašom skutočnom komponente namiesto toho, aby len odovzdal práškové vrecko a všeobecné technické údaje.
Jiangsu Crystal Additive Manufacturing Co., Ltd. vyrába keramické prášky vo vlastnej réžii a aplikuje ich prostredníctvom plazmového keramického náteru, plazmového plátovania, nadzvukového striekania, laserového plátovania a iných procesov tepelného nástreku. Táto jednorazová štruktúra je dôležitá, keď úloha zahŕňa špecifický valec, hriadeľ alebo puzdro, ktoré musí spĺňať rozmer aj vlastnosti povrchu. Spoločnosť tiež vyrába prispôsobené valčeky a skrutkové komponenty, ktoré sú postavené na keramickej alebo zliatinovej vrstve odolnej voči opotrebovaniu. Toto je presne ten typ dodávateľa, ktorý môže byť užitočný, keď pre váš stroj neexistuje štandardný štandard.
Výber materiálu je len jednou časťou rovnice. O tom, či váš uzavretý piest čerpadla vydrží šesť mesiacov alebo tri roky, rozhoduje kvalita prášku a disciplína procesu nanášania. Preto je odporúčanie pre nákupcov jednoduché: porozprávajte sa spolu o kvalite prášku a poťahovacích službách a pred zvýšením výroby trvajte na merateľných dôkazoch zo skúšobnej časti.
Prášok oxidu hlinitého titánu nemusí byť zložitou voľbou. Začnite s prevádzkovými podmienkami, vyberte overený obsah TiO2 a požiadajte svojho dodávateľa, aby preukázal povlak na vašom vlastnom komponente. Výsledkom bude odolný povrch, ktorý prežije podmienky, ktoré pôvodne spôsobili poruchu.
