Warum Bornitrid (BN) auf Graphitformen für das Titan-Heißpressen auftragen? Erhöhung der Reinheit und Effizienz der Entformung

Bornitrid (BN) erfüllt zwei kritische Funktionen: chemische Isolation und mechanische Schmierung. Wenn diese Beschichtung während des Vakuum-Heißpressens von Titan- und Ti-6Al-7Nb-Legierungen auf Graphitformen aufgetragen wird, bildet sie eine Barriere, die verhindert, dass das Metall mit der Form reagiert, und gleichzeitig sicherstellt, dass das fertige Teil ohne Beschädigung entfernt werden kann.

Titan ist bei Sintertemperaturen hochreaktiv und neigt dazu, chemische Bindungen mit Graphitwerkzeugen einzugehen. Eine Bornitrid-Schicht ist unerlässlich, um die Bildung spröder Verunreinigungen zu verhindern, die die mechanischen Eigenschaften der Legierung beeinträchtigen, und wirkt gleichzeitig als Trennmittel, um ein Anhaften des Teils an der Form zu verhindern.

Die chemische Herausforderung: Bewahrung der Legierungsintegrität

Verhinderung schädlicher Reaktionen

Bei den hohen Temperaturen, die für das Vakuum-Heißpressen erforderlich sind (oft um 1300 °C), wird Titanpulver extrem reaktiv. Ohne Schutz reagiert das Titan leicht mit dem Kohlenstoff in der Graphitform.

Blockierung der Bildung spröder Verbindungen

Diese Reaktion zwischen dem Pulver und der Form führt zur Bildung spezifischer spröder Verbindungen, hauptsächlich TiN (Titannitrid) und TiB (Titanborid). Diese Verbindungen dringen in die Oberfläche der Legierung ein.

Schutz der mechanischen Eigenschaften

Das Vorhandensein dieser spröden Verbindungen verschlechtert die Biegeeigenschaften des Endprodukts erheblich. Als inerte Isolationsschicht stoppt die BN-Beschichtung diese Diffusion und bewahrt die Duktilität und Festigkeit der Titanlegierung.

Die mechanische Funktion: Sicherstellung des Prozess-Erfolgs

Erleichterung der Entformung

Das Vakuum-Heißpressen beinhaltet hohen mechanischen Druck (oft bis zu 30 MPa), um interne Poren zu eliminieren. Unter diesen Bedingungen haften Metalle von Natur aus an Graphitoberflächen.

Als Schmiermittel fungieren

Bornitrid besitzt natürliche Schmiereigenschaften, ähnlich wie Graphit, bleibt aber in Bezug auf Titan chemisch inert. Dies ermöglicht es ihm, als effektives Formtrennmittel zu fungieren.

Sicherstellung der Oberflächenqualität

Die Beschichtung gewährleistet die reibungslose Entnahme der gesinterten Probe nach Abschluss des Prozesses. Dies verhindert physische Schäden an der Probe und reduziert die Erosion der teuren Graphitform, was eine mögliche Wiederverwendung ermöglicht.

Häufige Fehler, die es zu vermeiden gilt

Das Risiko einer ungleichmäßigen Anwendung

Die schützenden Vorteile von Bornitrid hängen vollständig von der Integrität der Beschichtungsschicht ab. Wenn die BN-Sprühbeschichtung nicht gleichmäßig aufgetragen wird, ermöglichen Lücken in der Barriere lokalisierte Reaktionen.

Folgen eines Barrierenversagens

Selbst kleine Durchbrüche in der Beschichtung können zu "Anhaftungsstellen" oder lokalen Bereichen mit sprödem Material (TiN/TiB) führen. Dies führt zu Oberflächenfehlern, die umfangreiche Nachbearbeitungen erfordern oder zur Ablehnung der gesamten Komponente führen können.

Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen

Um die Qualität Ihrer gesinterten Titan-Teile zu maximieren, priorisieren Sie die Auftragungsmethode Ihrer Beschichtung basierend auf Ihren spezifischen Bedürfnissen:

• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Materialreinheit liegt: Stellen Sie sicher, dass die BN-Schicht dick genug ist, um eine vollständige Abdichtung zu schaffen, da die Verhinderung der TiN- und TiB-Bildung der einzige Weg ist, optimale Biegeeigenschaften zu erhalten.
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Werkzeuglebensdauer liegt: Priorisieren Sie die Schmierung der verwendeten BN-Qualität, da dies die Erosion der Graphitform während der Hochdruck-Auswurfphase minimiert.

Der Erfolg des Vakuum-Heißpressens von Titan liegt nicht nur in der Temperatur und dem Druck, sondern in der Integrität der Grenzfläche zwischen Metall und Form.

Zusammenfassungstabelle:

Funktion	Vorteil	Auswirkung auf Titanlegierung
Chemische Isolation	Blockiert Ti-Kohlenstoff-Reaktion	Verhindert spröde TiN/TiB-Bildung; bewahrt Duktilität
Mechanische Schmierung	Reduziert Reibung bei 30 MPa	Ermöglicht einfache Teileentnahme; schützt Graphitform
Barriere-Schutz	Hemmt Diffusion	Bewahrt hohe Biegefestigkeit und Materialreinheit
Oberflächenintegrität	Verhindert Anhaften	Gewährleistet glatte Oberfläche und reduziert Nachbearbeitungsbedarf

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