H13 鋼に適したセラミック コーティング材料には、主に Al₂O₃-TiO₂、Cr₃C₂-NiCr、WC-Co、TiAlSiN、Mo₂FeB₂ などが含まれます。材料が異なれば、耐摩耗性、熱疲労耐性、耐食性、コストの点で異なる強度があり、特定の作業条件に応じて適合させる必要があります。
I. 主流のセラミックコーティング材の比較
1. Al₂O₃-TiO₂ (アルミナ-二酸化チタン複合セラミックス)
特徴: 高硬度 (~1127 HV)、優れた耐粘着性、適度な耐摩耗性
適用プロセス：プラズマ溶射（APS）
利点: 低コスト、成熟したプロセス。フッ素樹脂（PTFEなど）の分解により発生するHFに対する優れた耐食性。気孔率 2 ～ 5% の緻密なコーティング
一般的な用途: ホット ランナー ノズル、マニホールド、一般的なダイカスト金型-
参考データ: H13 鋼表面にスプレーした後、摩擦と摩耗率は約 60% 減少します。
Recommended Scenarios: Processing of corrosive plastics, medium-temperature conditions (<=500℃)
2. Cr₃C₂-NiCr (炭化クロム-NiCr 合金)
特長：極めて高い耐酸化性、優れた耐熱疲労性
適用可能なプロセス: 高速フレーム溶射 (HVOF)
利点: 650 度以上でも安定性を維持
WC-Co と比較して優れた高温酸化耐性-
High bonding strength (>70MPa）、耐スポーリング性が強い
一般的な用途: 熱間鍛造金型、高温ダイカスト金型、連続鋳造ロール
テスト済みの性能: 10,000 回の熱サイクル後も重大な亀裂の進展なし
推奨されるシナリオ: 高周波熱衝撃、高温酸化環境-
3. WC-Co (炭化タングステン-コバルト)
Features: Ultra-high hardness (>1300MPa)HV)、耐摩耗性に優れる
適用プロセス：HVOFまたは超音波フレーム溶射
利点：耐摩耗性はH13鋼基材の5倍以上です。高応力の滑り摩耗条件に適しています。-
Limitations: Prone to oxidation at high temperatures (>600度）。共バインダーは高価であり、リソースも限られています。-
代替案: WC-Ni (コバルトの代わりにニッケル) はコストを削減し、耐食性を向上させることができます。
推奨されるシナリオ: 摩耗が多く、酸化リスクが低いダイカストおよびスタンピング金型。
4. TiAlSiN（窒化チタンアルミニウムケイ素）
特徴: 超硬-（ナノ硬度最大 30 GPa）、低摩擦係数、耐高温酸化性-}
適用プロセス：物理蒸着（PVD）
利点: コーティングの厚さはわずか 2 ～ 5 mm μm で、寸法精度に影響を与えません。
550度でも高硬度を維持
溶融金属の付着を大幅に軽減
研究支援: 山東大学の Lin Jun チームは、TiAlSiN コーティングが H13 鋼の耐摩耗性をほぼ 2 倍向上させることを確認しました。
推奨されるシナリオ: 精密プラスチック金型、光学部品金型、高い付着防止性が必要な用途-
5. Mo₂FeB₂ (三元ホウ化物セラミック)
特徴: その場合成されたセラミック相、微細粒子、鋼に近い熱膨張係数。-
適用プロセス：反応性フレーム溶射（RFS）
利点: 微小硬度は 1200 HV0.1 に達し、優れた耐摩耗性と耐熱疲労性を備えています。
H13鋼基材との接合応力が低く、割れにくい
研究支援: 湖北理工大学の研究により、このコーティングは 600 度の熱サイクル下でも安定であることが示されています。
推奨されるシナリオ: 大型のダイカスト金型-、熱疲労耐性と耐摩耗性の両方が必要な用途
II.材料選択に関する推奨事項の概要
材料の最適性能、推奨プロセス、適用シナリオ
Al₂O₃-TiO₂: 耐食性、抗付着性。- APS (フッ素樹脂プラスチック);ホット ランナー、一般的な保護
Cr₃C₂-NiCr: -高温酸化耐性、熱疲労耐性。 HVOF (高温鍛造金型、高温ダイカスト-)
WC-Co / WC-Ni: 非常に耐摩耗性が高い。 HVOF (高摩耗ダイカスト、スタンピング金型)
TiAlSiN: 高硬度、低摩擦。 PVD（精密プラスチック金型、光学金型）
Mo₂FeB₂: 全体的なパフォーマンスのバランスが取れています。 RFS (再生フラスコシステム);大型金型、熱疲労耐性要件
