Порошок оксида алюминия и титана: основные свойства, применение и руководство по выбору

Если плунжер насоса теряет свою поверхность в течение нескольких недель или направляющий ролик начинает царапать лист, который он несет, неисправность обычно указывает на материал поверхности, который не может выдерживать условия эксплуатации. Керамическое покрытие часто может решить эту проблему, но не каждая керамика ведет себя одинаково. Порошок оксида алюминия и титана является одним из немногих керамических исходных материалов, который сочетает в себе твердость оксида с достаточной прочностью, чтобы выдерживать термоциклирование, механическое воздействие и химическое воздействие без растрескивания. Это тот материал, к которому вы обращаетесь, когда чистый оксид алюминия слишком хрупкий, оксид хрома слишком опасен, а металлические сплавы больше не выдерживают нагрузки.

Практический вывод, прежде чем мы углубимся в детали: характеристики покрытия из оксида алюминия и титана определяются содержанием TiO2, распределением частиц по размерам и репутацией производителя порошка. Сделайте эти три вещи правильно, и вы получите покрытие, которое противостоит абразивному износу, прилипает к подготовленной металлической поверхности и выдерживает температуры, которые могут размягчить большинство сплавов.

Что такое порошок оксида алюминия и титана и как его производят

Порошок оксида алюминия и титана представляет собой композитный керамический порошок, в котором альфа-оксид алюминия (Al2O3) образует доминирующую фазу, а диоксид титана (TiO2) действует как упрочнитель. Два оксида сплавляются, агломерируются или смешиваются при повышенных температурах с образованием сырья, которое распыляется на подложку посредством процесса термического напыления. Обычно выпускаемой маркой является Al2O3 с содержанием 13 мас. процентов TiO2, но для особых нужд также производятся составы с 3, 20 и 40 процентами TiO2.

Маршрут производства определяет, как порошок ведет себя во время распыления. Плавленые и измельченные порошки образуют угловатые частицы, которые осаждаются более плотно, а агломерированные и спеченные порошки обеспечивают лучшую сыпучесть. Высушенные распылением гранулы имеют сферическую форму, которая равномерно подается через устройство подачи порошка, что важно при использовании плазменной горелки или горелки HVOF. Распределение частиц по размерам контролируется методом лазерной дифракции и часто выражается значениями D10, D50 и D90. Типичная фракция плазменного класса может иметь размер от 15 до 45 микрометров, а D50 — около 25 микрометров.

Взаимосвязь между TiO2 и характеристиками покрытия стоит четко объяснить. Диоксид титана снижает температуру плавления оксида алюминия, что помогает частицам более тщательно плавиться в плазменной струе и связываться с подложкой. Он также повышает ударную вязкость за счет создания мелкозернистой микроструктуры и уменьшения распространения трещин. Вот почему марку керамики так часто выбирают для компенсационных колец, валков бумажных фабрик, текстурирующих валков и штоков гидравлических цилиндров.

Порошок оксида алюминия и титана с настраиваемым размером частиц Порошок оксида алюминия и титана 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. Просмотреть продукт →

Работая с компанией, производящей собственное порошковое сырье, вы также можете запросить порошки с определенным фазовым составом или более узким окном частиц без изменения химической формулы. Это особенно полезно, когда покрытие должно соответствовать диапазону твердости, пределу пористости или требованиям по прочности сцепления, указанным в спецификации заказчика.

Почему он превосходит чистый оксид алюминия во многих покрытиях

Чистый оксид алюминия чрезвычайно тверд, но из-за своей жесткости он склонен к образованию микротрещин под нагрузкой, поскольку покрытие не выдерживает напряжения. Небольшие добавки TiO2 меняют это поведение. Компромисс между твердостью и ударной вязкостью является центральным решением при выборе порошка оксида керамики, а в таблице ниже представлен практический обзор распространенных составов.

Как видно из таблицы, добавление 13 процентов TiO2 обеспечивает баланс, который сделал его выбором по умолчанию во многих отраслях. Он сохраняет достаточную твердость, чтобы противостоять абразивному износу, обеспечивая при этом прочность сцепления, которая может превышать 50 МПа при правильно приданной шероховатости основе. Покрытие также будет работать на высоких скоростях без сбоев, что является одной из причин, по которой его используют на поверхностях печатных валов, которые должны быть обработаны до очень низкой шероховатости.

Картина стоимости также подтверждает эту оценку. Порошок оксида алюминия и титана в большинстве объемов дешевле, чем сырье из карбида вольфрама, и не требует такой же обработки инертным газом, как чистый оксид хрома, но при этом обеспечивает превосходную отделку после алмазного шлифования и полировки.

Где на практике используются покрытия из оксида алюминия и титана

Вы найдете порошок оксида алюминия и титана, предназначенный для двух широких категорий работ: производство новых компонентов и восстановление или ремонт изношенных деталей. Оба основаны, по сути, на одном и том же процессе нанесения покрытия, но геометрия детали, скорость поверхности и окружающая среда определяют, какой сплав выбрать.

Поверхностная обработка износостойких деталей

Гидравлические цилиндры, плунжеры насосов, валы и втулки обычно покрываются порошком оксида алюминия TiO2 для восстановления размеров и создания твердой поверхности с низким коэффициентом трения. На текстильном предприятии направляющие ролики, работающие на высоких скоростях линии, не должны переносить маркировку на материал. Покрытие с 13-процентным содержанием TiO2, нанесенное плазменным керамическим покрытием, является эффективным способом достижения устойчивости к царапинам и разделительной поверхности без высокой стоимости твердосплавного покрытия.

Плазменное керамическое покрытие для долговечных, износостойких поверхностей При плазменном керамическом покрытии используется высокотемпературная горелка для плавления и нанесения керамического порошка, восстановления размеров и добавления твердого слоя. Он эффективен для гидравлических цилиндров, плунжеров и направляющих роликов для ткани. Просмотреть продукт →

Плазменное напыление — это процесс, который чаще всего сочетается с этим порошком. Плазменная горелка генерирует температуру значительно выше 10 000 градусов Цельсия, поэтому керамическое сырье можно расплавить за миллисекунды и ускорить на подготовленную деталь. Покрытие наносится тонкими проходами, и каждый проход контролируется на толщину и твердость перед отправкой детали на чистовое шлифование.

Нестандартные компоненты, созданные на основе керамической поверхности

Для деталей, которые подвергаются как абразивному износу, так и коррозии, компонент с керамическим покрытием может значительно превзойти срок службы детали из сплава без покрытия. Например, изготовленный по индивидуальному заказу керамический вал, изготовленный с использованием поверхностной системы из оксида алюминия, может стать экономичной альтернативой цельному керамическому валу. Его сердцевина металлическая, а рабочая поверхность покрыта керамическим слоем, который противостоит механизму износа, определяющему цикл замены.

Керамический вал по индивидуальному заказу с покрытием из оксида алюминия Этот вал имеет металлический сердечник и керамическую рабочую поверхность, устойчивую к износу и коррозии, что представляет собой экономичную альтернативу твердой керамике. Он также подходит для высокотемпературных и антипригарных применений. Просмотреть продукт →

Высокотемпературные и очищаемые поверхности

Термическая стабильность порошка оксида алюминия и титана также делает его полезным на поверхностях, подвергающихся повышенным эксплуатационным температурам или на которых необходимо избегать прилипания. При переработке резины пресс-формы и компоненты экструдеров выигрывают от способности отделяться от поверхности, богатой TiO2. В компонентах газовых турбин, работающих в горячей агрессивной среде, порошок иногда используется в качестве базового покрытия под верхним термобарьерным слоем. Важным моментом для покупателя запчастей является то, что покрытие должно точно соответствовать температуре эксплуатации, поскольку содержание TiO2 немного меняет коэффициент расширения и максимальную постоянную температуру.

Если вы ищете порошок оксида алюминия и титана, вам будет полезно совместить эту статью с нашим руководством по основное использование в промышленных процессах чтобы выбор покрытия соответствовал вашим условиям работы.

Как выбрать правильный сорт: практический подход

От вас не требуется быть знатоком керамики, чтобы выбрать порошок. Приведенный ниже практический процесс охватывает основные этапы и подходит как для обновления существующего покрытия, так и для разработки новой детали.

1. Определите доминирующий механизм износа. Абразивный износ способствует получению более твердого покрытия, тогда как сильные удары или термические удары способствуют более прочному покрытию. Если вы не уверены, начните с 13-процентного содержания TiO2 и проведите контролируемое сравнение.
2. Проверьте рабочую температуру и химическую среду. Убедитесь, что на поверхности присутствует щелочность или кислоты, и остается ли максимальная температура ниже рекомендуемого диапазона непрерывной эксплуатации.
3. Определитесь со способом приготовления. Пескоструйная очистка является стандартной для термического напыления, но керамические покрытия также можно наносить на обработанную поверхность с канавками или подрезами, когда важна точность размеров.
4. Укажите распределение частиц по размерам и морфологию. Уточните у поставщика значения D10, D50 и D90 и запросите измерение расхода, если вы используете систему подачи под высоким давлением.
5. Согласуйте приемочный тест. Прочность соединения, микротвердость, пористость и допуск по толщине должны быть определены в письменной форме до начала производства. Это особенно важно, если вы покупаете ролики с покрытием или плунжеры в больших объемах.

Что проверить перед покупкой

Одно и то же название порошка может привести к совершенно разным результатам нанесения покрытия. Сначала подтвердите чистоту и соотношение Al2O3 и TiO2. Во-вторых, проверьте, прошел ли порох однородную сортировку, поскольку мелкие и крупные частицы ведут себя в полете по-разному. В-третьих, запросите образец покрытия на контрольном образце. Компетентный поставщик обычно предоставляет тестовые купоны с той же толщиной покрытия, которая предлагается для вашей детали. В-четвертых, поинтересуйтесь контрольно-измерительным оборудованием, используемым на производстве. Если компания не может продемонстрировать измеримый качественный процесс, вы не сможете доверять заявленным значениям твердости или прочности сцепления.

Для более глубокого ознакомления с поведением материала вы можете прочитать нашу статью о Свойства и преимущества порошка оксида алюминия и титана .

Работа с поставщиком порошка, который также наносит покрытие

Есть явное преимущество заказа порошка оксида алюминия и титана у компании, которая использует собственные процессы нанесения покрытий. Цикл обратной связи между производством порошка и результатами нанесения покрытия намного короче, а корректировку состава или размера частиц можно быстро протестировать. Поставщик, обладающий собственными возможностями плазменного керамического покрытия, может провести разработку вашего реального компонента, а не просто передать мешок с порошком и общие технические данные.

Компания Jiangsu Crystal Additive Manufacturing Co., Ltd. самостоятельно производит керамические порошки и наносит их посредством плазменного керамического покрытия, плазменной наплавки, сверхзвукового напыления, лазерной наплавки и других процессов термического напыления. Эта универсальная конструкция имеет значение, когда задача включает в себя конкретный ролик, вал или втулку, которые должны соответствовать как размерам, так и свойствам поверхности. Компания также производит ролики и винтовые детали по индивидуальному заказу, изготовленные на основе износостойкого слоя керамики или сплава. Это именно тот поставщик, который может быть полезен, когда для вашей машины не существует готового стандарта.

Выбор материала — это только одна часть уравнения. Качество порошка и качество процесса нанесения покрытия определяют, прослужит ли ваш герметичный плунжер насоса шесть месяцев или три года. Вот почему рекомендация для покупателей проста: обсудите марку порошка и услугу по нанесению покрытия вместе и настаивайте на измеримых доказательствах от контрольной детали, прежде чем расширять производство.

Порошок оксида алюминия и титана не должен быть сложным выбором. Начните с условий эксплуатации, выберите проверенное содержание TiO2 и попросите поставщика проверить покрытие на вашем компоненте. В результате получится прочная поверхность, которая выдержит условия, вызвавшие поломку.