Керамический порошок: типы, свойства и как выбрать подходящий сорт для ваших деталей

Спросите пять человек на заводе, что керамический порошок означает, и вы можете получить пять разных ответов. Для гончара это сырье для глазури. Для инженера по техническому обслуживанию сталелитейного завода именно бледно-серая крошка удерживает печной валок от разрушения горячим металлом. Для инженера-конструктора это отправная точка при создании изнашиваемой пластины, плунжера насоса или спирального вала с покрытием. Все эти ответы верны; они просто смотрят на одно и то же семейство материалов под разными углами.

Мы работаем с керамическими порошками каждый день: уточняем их, распыляем, плакируем ими и проверяем детали, которые они защищают. Дальнейшее близко к объяснению, которое мы даем новому клиенту по телефону. Если вы предпочитаете сначала ознакомиться с ассортиментом, лучше всего начать с нашей линейки керамических порошков.

Поставщики керамического порошка Керамический порошок оксида хрома Керамический порошок сплава оксида хрома, напыляемый... Посмотреть продукт →

Что на самом деле представляет собой керамический порошок

С технической точки зрения керамический порошок представляет собой массу мелких неорганических неметаллических частиц, обычно кристаллических, а также добавок, которые производитель добавляет, чтобы облегчить обработку материала и придание ему формы. Химический состав может быть как простым, например, оксид алюминия, так и сложным, например, стабилизированный диоксид циркония с тщательно контролируемым уровнем легирующей примеси. Эти материалы объединяет твердость, химическая инертность, высокие температуры плавления, электрическая изоляция и стабильность при температурах, при которых сталь уже давно размягчилась.

Существует два основных способа использования керамического порошка, и разница имеет большее значение, чем ожидает большинство покупателей. В первом случае порошку придают форму путем прессования, литья или экструзии, а затем спекают в плотную твердую деталь. Во втором случае его подают в горелку или лазер и наносят на металлическую поверхность в виде покрытия. При спекании учитываются сжимаемость и усадка; При термическом напылении учитываются сыпучесть, размер частиц и чистота плавления частиц в полете. Хорошая оценка на одном маршруте может стать головной болью на другом.

Керамические порошки также служат наполнителями, полирующими средствами, носителями катализаторов и огнеупорными компонентами, где размер частиц и чистота по-прежнему определяют результат.

Основные семейства керамических порошков

Керамические порошки в первую очередь группируются по химическому составу, поскольку химия определяет потолок твердости, коррозионной стойкости и температуры эксплуатации. Внутри семейства сорт — чистота, размер частиц, кристаллическая фаза — определяет, где на самом деле находится этот потолок в вашем процессе.

Оксидная Керамика

Оксиды — рабочие лошадки. Глинозема много, он экономичен и достаточно тверд для большинства видов износа. Смеси оксида алюминия и титана были разработаны для плазменного напыления, при котором диоксид титана снижает температуру плавления и помогает создать более плотное и прочное покрытие. Оксид хрома – это то, к чему стремятся многие инженеры, когда износ и химическое воздействие сочетаются друг с другом, поскольку он устойчив к кислотам, сохраняя при этом свою твердость при температуре. Иттрий и цирконий выполняют функции высокотемпературного и термобарьерного покрытия. Каждый из них ведет себя в горелке по-разному, поэтому мы сохраняем их как отдельные сорта, а не как одну общую «оксидную» линию.

Керамический порошок оксида хрома Порошок керамического напыляемого сплава оксида хрома представляет собой высокоэффективный материал покрытия, в основном используемый в технологии термического напыления. Обладает высокой твердостью, износостойкостью, высоким... Посмотреть продукт →

Безоксидная керамика

Карбид кремния, карбид бора, нитрид кремния и нитрид алюминия охватывают случаи, когда твердость, теплопроводность или устойчивость к термическому удару имеют большее значение, чем химическая инертность. Их сложнее обрабатывать и они обычно дороже, поэтому они заслуживают своего места при выполнении конкретных обязанностей, а не общих.

Смеси, композиты и керметы

Многие рабочие растворы вовсе не являются чистой керамикой. Керамические частицы, диспергированные в металлической матрице (классический карбид вольфрама в связке из кобальта или никеля), сочетают керамическую твердость с металлической прочностью и зачастую являются именно тем, что действительно нужно заказчику, когда чистый керамический слой оказывается слишком хрупким. Здесь находятся механические смеси, агломерированные и спеченные композиты, а также гранулы, высушенные распылением, со связующей системой.

Как изготавливается керамический порошок

Два порошка с одинаковыми химическими сертификатами могут вести себя совершенно по-разному, поскольку производственный процесс формирует частицы. Обычные маршруты:

1. Механическое измельчение — дробление, шаровое или струйное измельчение плавленого или обожженного блока, которое экономично, но имеет тенденцию давать угловатые частицы и более широкий гранулометрический состав.
2. Химический синтез — способы осаждения, гидротермальные или золь-гель, которые создают частицы из раствора и обеспечивают высокую чистоту и мелкие однородные частицы по более высокой цене.
3. Распылительная сушка — суспензия распыляется и высушивается в сферические гранулы, которые хорошо текут и прессуются, часто с добавлением связующего вещества.
4. Плазменная сфероидизация — частицы неправильной формы плавятся и повторно затвердевают в плотные сферы для требовательных систем подачи.
5. Кальцинирование и классификация — окончательная термообработка устанавливает кристаллическую фазу, а просеивание или воздушная классификация доводят распределение до огранки заказчика.

Практический вывод краток: «порошок оксида алюминия» не является спецификацией. Спросите, как это было сделано, и попросите данные партии, подтверждающие это.

Что проверить, прежде чем указать оценку

Когда клиент присылает нам чертеж и техническое задание, мы каждый раз просматриваем один и тот же краткий список. То же самое стоит сделать и на вашей стороне, какого бы поставщика вы ни использовали.

1. Химический состав и чистота — основное содержание оксидов или карбидов, а также микроэлементов, которые могут испортить покрытие или спеченную деталь.
2. Распределение частиц по размерам — не только среднее, но и изображение D10, D50 и D90, а также верхний срез, поскольку несколько частиц слишком крупного размера могут заблокировать питатель или оставить нерасплавленное пятно.
3. Морфология — угловатые, сферические или пористые агломерированные частицы ведут себя по-разному в бункере и в пламени.
4. Текучесть и кажущаяся плотность — показатели, которые определяют, будет ли питатель работать плавно или с скачками.
5. Кристаллическая фаза — альфа- и гамма-оксиды алюминия или моноклинная и тетрагональная формы диоксида циркония не являются взаимозаменяемыми.
6. Влага и потери при прокаливании — небольшие проценты, которые переходят в пористость, разбрызгивание или неравномерное отложение.
7. Согласованность от партии к партии — наименее привлекательный вопрос, но часто самый важный, когда вы выполняете одну и ту же работу каждую неделю.

Керамический порошок в покрытиях и обработке поверхностей

Для большинства наших промышленных клиентов керамический порошок не является конечным продуктом; это вклад в поверхность, которая должна пережить что-то неприятное. Плазменное керамическое покрытие является одним из наиболее широко используемых способов: порошок впрыскивается в плазменную струю, плавится и наносится на подготовленную поверхность, образуя плотный слой, устойчивый к истиранию, эрозии и многим агрессивным средам.

Та же идея проявляется и в других формах. Термическое напыление оксида хрома или оксида алюминия и титана создает твердую рабочую поверхность с низким коэффициентом трения. Керамические слои также служат тепловыми барьерами, электроизоляцией и антиадгезионными поверхностями. В некоторых работах требуется гибрид: металлическое связующее покрытие или промежуточный металлокерамический слой для повышения прочности, покрытый керамическим верхним слоем для повышения твердости.

Плазменное керамическое покрытие Плазменное напыление - это технология упрочнения и модификации поверхности материала, которая позволяет сделать поверхность подложки износостойкой, коррозионностойкой... Посмотреть продукт →

Подбор порошка к детали

Выбор порошка редко происходит изолированно. Геометрия детали, подложка, подготовка поверхности, параметры распыления или плакирования, а также операция окончательной обработки — все это влияет на ответ. Ролику, работающему во влажной кислой среде, может потребоваться другой сорт, чем тому же катку, работающему в сухом состоянии при температуре, даже если чертежи выглядят идентично.

Вот почему мы предпочитаем начинать с отказа, а не с даташита. Отправьте нам деталь, условия работы и то, что текущее решение делает не так, и мы обычно можем быстро сузить круг вопросов, в том числе сообщить вам, когда керамический порошок вообще не является правильным ответом. Если вам нужна дополнительная информация о том, как классифицируются эти материалы, наш Полное руководство по керамическому порошку охватывает ту же самую тему с точки зрения материалов.

Керамический порошок требует небольшой подготовки. Правильно определите химический состав, размер и фазу, и в итоге вы получите покрытие или компонент, который спокойно переживет все вокруг него. Если вы ошибетесь, вы проведете неделю, задаваясь вопросом, почему депозит такой пористый, а кормушка продолжает засоряться.

Покупаете ли вы порошок килограммами, заказываете валик с покрытием или пытаетесь выяснить, почему существующее покрытие продолжает выходить из строя, разговор обычно начинается с краткого описания детали и окружающей среды, в которой она находится. Мы всегда рады такому разговору.