BN Coatings: Материаловедение, лежащее в основе одного из самых недооценённых инструментов в области литья алюминия

В сфере литья алюминия существует категория расходных материалов, которой редко уделяется должное внимание. Она не занимает видное место в отраслевой прессе. Она не является темой многих докладов на конференциях. И тем не менее, предприятия, которые используют её правильно — последовательно, систематически, с учётом правильных технических характеристик для конкретного материала — отмечают ощутимые улучшения в сроке службы форм, качестве поверхности отливок и стабильности процесса, достижение которых в противном случае потребовало бы гораздо более дорогостоящих мер.

К этой категории относятся покрытия из нитрида бора.

Это не сложный продукт в том смысле, в каком, скажем, сложна конструкция ротационной системы дегазации. Однако в случае с этим продуктом именно правильное соблюдение всех деталей — концентрация, способ нанесения, подготовка основания, режим термической отвердки — определяет реальную эффективность покрытия, в отличие от того, которое выглядит хорошо на бумаге, но на практике практически не дает результата.

Ниже приведена попытка разъяснить, что на самом деле важно в покрытиях на основе BN для алюминиевого литья, с учетом тех особенностей эксплуатации, которые обычно не упоминаются в брошюрах поставщиков.

Что такое покрытия BN и почему они эффективны?

Нитрид бора (BN) в гексагональной форме — h-BN, полиморф, используемый в качестве покрытия, — иногда называют “белым графитом”. Это сравнение уместно с точки зрения структуры: оба материала обладают слоистой кристаллической структурой, в которой сильные ковалентные связи удерживают атомы внутри каждого слоя, а слабые силы Ван-дер-Ваальса соединяют соседние слои. Именно такая архитектура придает обоим материалам их смазывающие свойства — слои скользят друг по другу под действием сдвигового напряжения, обеспечивая поверхности низкий коэффициент трения и низкую адгезию.

Преимущества гексагонального нитрида бора перед графитом при литье алюминия обусловлены несколькими конкретными свойствами:

Химическая инертность по отношению к расплавленному алюминию. Графит вступает в реакцию с алюминием при температурах литья, образуя карбид алюминия (Al₄C₃) — соединение, которое растворяется в расплаве и вызывает проблемы с включениями на последующих этапах производства. Гексагональный борнид алюминия (BN) не вступает в реакцию с расплавленным алюминием при обычных условиях литья. Именно эта нереактивность лежит в основе всех остальных свойств покрытия.

Термическая стабильность. h-BN сохраняет свою структуру и смазочные свойства при температурах до примерно 900 °C в окислительной атмосфере, а в инертной или восстановительной среде — при значительно более высоких температурах. Для литья алюминия, где температура поверхности форм и матриц в процессе работы обычно колеблется от 200 °C до 500 °C, это обеспечивает значительный запас прочности.

Низкий коэффициент теплового расширения. При значении примерно 1–2 × 10⁻⁶/K в направлении базовой плоскости h-BN практически не расширяется при изменении температуры. Это имеет важное значение для адгезии покрытия при термоциклировании — покрытие, которое расширяется с частотой, значительно отличающейся от частоты расширения подложки, будет отслаиваться.

Электрическая изоляция. В отличие от графита, h-BN является превосходным электрическим изолятором (ширина запрещенной зоны ~6 эВ). В некоторых областях литейного производства — особенно там, где используется электромагнитное перемешивание или индукционный нагрев — это свойство приобретает практическое значение.

Ни одно из этих свойств не является уникальным для покрытий BN какого-либо конкретного производителя. Различия между продуктами заключаются в распределении частиц по размерам, качестве суспензии, химическом составе связующего, концентрации твердых веществ и характеристиках нанесения — и все эти факторы влияют на то, как покрытие ведет себя в производственных условиях, а не в лаборатории материаловедения.

На каких поверхностях на самом деле применяются покрытия BN?

Краткий ответ: любая поверхность в системе литья алюминия, для которой важно снижение адгезии металла, уменьшение термической эрозии или обеспечение контролируемых характеристик отделения. Для более подробного ответа необходимо провести разграничение между категориями применения, поскольку эксплуатационные требования — и, следовательно, правильные технические характеристики покрытия — значительно различаются.

Литье в постоянные формы и гравитационное литье

При литье под действием силы тяжести и литье под низким давлением (LPDC) покрытие BN наносится на поверхности полости формы, поверхности сердечника и литниковые системы. Основная функция этого покрытия заключается в обеспечении разъединения — предотвращении приваривания алюминия к поверхности формы, что приводит к повреждениям при выталкивании и постепенному ухудшению качества поверхности полости формы.

К вторичным функциям относится терморегулирование — слой покрытия BN обеспечивает умеренную теплоизоляцию на поверхности формы, что может влиять на скорость затвердевания и, следовательно, на формирование микроструктуры в отливке. В случае тонкостенных отливок это может иметь значительное значение.

Системы промывки и облицовка желобов

В системах транспортировки и распределения алюминия — желобах, лотках, патрубках и распределительных коробках — покрытие BN наносится на огнеупорные поверхности, соприкасающиеся с расплавленным алюминием. В данном случае основная функция покрытия меняется с антиадгезионной на водоотталкивающую: предотвращение проникновения алюминия в огнеупорную поверхность, что могло бы привести к застыванию, эрозии и, в конечном итоге, к разрушению конструкции огнеупора.

Детали, отлитые методом «горячей верхней формы»

Кольца «горячей верхней части», патрубки и распределительные пластины в процессе литья с прямым охлаждением (DC) подвергаются интенсивным термоциклам и непосредственному контакту с алюминием, находящимся в температуре литья. Нанесение покрытия BN на эти поверхности является, по сути, стандартной практикой на хорошо организованных литейных производствах, использующих технологию DC. Покрытие снижает накопление оксидов на поверхностях «горячей головки», обеспечивает стабильную геометрию потока металла и увеличивает интервал между заменами «горячей головки».

Керамические и графитовые детали

Термопары, поплавки, роторы для дегазации и перепускные трубки, изготовленные из графита или высокотехнологичной керамики, обычно покрываются слоем BN для уменьшения адгезии алюминия и продления срока службы. Это покрытие образует защитный антиадгезионный слой, который можно периодически обновлять, что значительно увеличивает интервал до необходимости замены основания.

Каковы основные эксплуатационные характеристики покрытий на основе BN?

Диапазоны характеристик соответствуют стандартным отраслевым техническим требованиям к изделиям с покрытием из гексагонального нитрида бора, применяемым в алюминиевом литье. 

В этой таблице стоит обратить внимание на следующий момент: зависимость между содержанием твердого вещества BN и вязкостью при нанесении является нелинейной и зависит от конкретной рецептуры. Продукт с содержанием твердого вещества 35% и неблагоприятным распределением частиц по размерам будет наноситься менее равномерно, чем продукт с содержанием твердого вещества 25% и хорошо оптимизированной суспензией. Содержание твердого вещества является полезной отправной точкой для сравнения, но оно не должно быть единственным параметром, который вы оцениваете.

Как следует наносить покрытия BN для достижения наилучших результатов?

Именно на этапе нанесения покрытия разрыв между теоретическими характеристиками и фактическими производственными результатами достигает максимального значения. Мы не раз сталкивались с ситуациями, когда при использовании идеально подходящего покрытия результаты оказывались посредственными из-за несоблюдения протокола нанесения, и, напротив, покрытия со средними техническими характеристиками показывали результаты выше ожидаемых благодаря тщательному и систематическому нанесению.

Подготовка поверхности

Это условие не подлежит обсуждению. Покрытия BN, нанесенные на загрязненные, окисленные или содержащие остатки вещества поверхности, будут плохо прилипать и преждевременно выходить из строя. Эффективная подготовка поверхности подразумевает:

• Механическая очистка для удаления рыхлого оксида, остатков старого покрытия и поверхностных загрязнений
• Обезжиривание с помощью подходящего растворителя или водного моющего средства для удаления масел и остатков разделительного средства
• Для новых форм: дробеструйная обработка или легкое шлифование для придания поверхности текстуры, способствующей механической адгезии
• Предварительный нагрев основания для удаления влаги перед нанесением покрытия — нанесение покрытия BN на холодную или влажную поверхность — верный путь к отслоению

Способы применения

Нанесение распылителем является наиболее распространённым методом для обработки больших поверхностей и в производственных условиях. Безвоздушное или воздушно-распылительное нанесение обеспечивает равномерное покрытие, позволяет контролировать толщину плёнки и хорошо подходит для сложных геометрических форм полостей. Расстояние распыления, давление распыления и вязкость покрытия необходимо подбирать индивидуально для каждого конкретного случая — универсальных настроек не существует.

Нанесение кистью подходит для небольших участков, косметического ремонта и поверхностей, недоступных для распылительного оборудования. Недостатком является неравномерность нанесения — при нанесении кистью толщина пленки, как правило, получается более неравномерной, чем при распылении.

Погружное нанесение покрытия используется для небольших деталей — термопар, поплавков, небольших керамических вставок — в тех случаях, когда требуется полное и равномерное покрытие всех поверхностей одновременно.

Протокол отверждения

Покрытия BN на водной основе необходимо высушить и частично отвердить до того, как покрытая поверхность вступит в контакт с расплавленным алюминием. Стандартный подход: нанести покрытие на предварительно нагретую основу (150–200 °C), дать покрытию быстро высохнуть, при необходимости нанести второй слой, а затем постепенно довести узел до рабочей температуры. Окончательное отверждение происходит в процессе эксплуатации во время первого цикла литья, поэтому первая отливка после повторного нанесения покрытия часто демонстрирует характеристики отрыва, несколько отличающиеся от последующих отливок.

Пропуск этапов или ускорение выполнения протокола отверждения является одной из наиболее распространённых причин проблем с качеством, связанных с покрытием, — образования пузырей, неравномерного отрыва покрытия и пористости, вызванной влагой, в первых отливках после повторного нанесения покрытия.

 Если для вашего проекта требуется оптимальное нанесение покрытия BN, вы можете обратиться к нам для получения бесплатного предложения. 

Как сравниваются различные составы покрытий BN?

Не все продукты с покрытием из нитрида бора одинаковы, и на рынке представлен широкий ассортимент составов, предназначенных для различных требований к применению и ценовых категорий.

Сравнение составов на основе категорий имеющихся в продаже продуктов для покрытий из гексагонального нитрида бора, применяемых в алюминиевом литье. 

Композитные составы на основе BN со связующим заслуживают особого упоминания, поскольку они обеспечивают значительное улучшение эксплуатационных характеристик в условиях интенсивных термоциклов — например, в кольцах «горячей головки», патрубках и элементах литниковых каналов, подвергающихся многократным циклам нагрева и охлаждения между литьями. Керамическая связующая вещество улучшает адгезию покрытия к основанию при перепадах температур, которые привели бы к постепенному отслоению стандартного покрытия из суспензии BN.

Каков срок годности и условия хранения покрытий BN?

Суспензии BN на водной основе, как правило, сохраняют стабильность в течение 12–18 месяцев при правильном хранении: в прохладном месте (5–25 °C), вдали от прямых солнечных лучей, в герметично закрытых ёмкостях. Основным механизмом деградации является рост микроорганизмов (грибков или бактерий) в водной фазе, который можно подавить добавлением биоцидов в правильно сформулированные продукты. Покрытие, подвергшееся биологическому загрязнению, будет демонстрировать изменение pH, появление запаха и зачастую видимое изменение цвета — все это надежные признаки того, что его следует утилизировать, а не использовать.

Осаждение является нормальным явлением для суспензий BN и не свидетельствует о порче продукта. Частицы BN имеют плотность выше, чем у воды, и при отстаивании оседают на дно — правильно сформулированный продукт должен полностью восстанавливать дисперсию при умеренном перемешивании (перекатывании емкости или перемешивании в течение 2–3 минут). Продукт, который не поддается равномерной редисперсии, либо подвергался замораживанию (что может привести к необратимой агломерации частиц), либо хранился дольше срока годности.

Реальный пример из сферы AdTech: как японское предприятие по литью под давлением сократило расходы на техническое обслуживание инструментов на 40%

В середине 2023 года к нам обратилось японское предприятие по прецизионному литью алюминия под давлением с проблемой, которая встречается гораздо чаще, чем готовы признать большинство предприятий: в течение двух лет расходы на техническое обслуживание пресс-форм постепенно росли из-за увеличения частоты шлифовки полостей, замены сердечников и обслуживания выталкивающих штифтов. Предприятие занималось производством конструкционных автомобильных компонентов — усилителей передних стоек (A-pillar) и вставок для средних стоек (B-pillar) для крупной отечественной автомобильной платформы — из сплава A380, используя парк из двенадцати 1 600-тонных литьевых машин с холодной камерой.

Ситуация на месте: Их существующий протокол применения разделительного средства предусматривал использование смазки для форм на основе растворителя, наносимой с помощью автоматического распылителя при каждом цикле литья. На некоторые детали — в первую очередь на выталкивающие штифты и сердечники — наносилось покрытие BN, однако нанесение было неравномерным, технические характеристики продукта не пересматривались уже несколько лет, а интервал повторного нанесения покрытия не был зафиксирован документально. За предыдущие восемнадцать месяцев интервалы между шлифовкой полостей сократились с примерно 50 000 циклов до 30 000–35 000 циклов, и наблюдался рост числа дефектов холодного сварки в тонкостенных участках, что инженеры-технологи частично связывали с неравномерным терморегулированием на поверхности полости.

Результаты оценки: Покрытие из борида алюминия (BN), наносимое на сердечники и выталкивающие штифты, представляло собой стандартный продукт на водной основе с содержанием твердого вещества BN около 18% — это было достаточно для условий с небольшой нагрузкой, но не соответствовало тепловой нагрузке, которую их сплав A380 при температуре 670 °C оказывал на инструменты, подвергающиеся интенсивной эксплуатации. Что ещё более важно, подготовка поверхности перед нанесением покрытия была минимальной — покрытие наносилось на сердечники поверх остатков алюминия и оксида без предварительной очистки, что объясняло наблюдаемые явления отслоения, возникавшие после 2 000–3 000 циклов.

Проблема с поверхностью полости была связана с предыдущей, но имела свой характер. Используемая ими смазка для литьевых форм на основе растворителя со временем приводила к накоплению углеродных отложений, которые действовали как теплоизолятор — что было прямо противоположно тому, что требовалось для стабильного заполнения тонкостенных участков. Наиболее эффективной мерой было признано контролируемое сокращение количества наносимой смазки в сочетании со стратегическим нанесением BN-покрытия на определенные участки полости (области литниковых каналов, участки с тонкими стенками и переливные углубления).

Решение, реализованное за восемь недель:

• Покрытие BN с высоким содержанием твердых веществ (содержание твердых веществ 35%, композит на основе керамического связующего) наносится на все сердечники и выталкивающие штифты в соответствии с задокументированным графиком повторного нанесения покрытия (каждые 8 000 выстрелов, с контрольным осмотром через каждые 4 000 выстрелов)
• Стандартная суспензионная краска BN (содержание твердых веществ 25%) применяется к участкам затвора полости, участкам с тонкими стенками и отдельным элементам геометрии перелива для обеспечения равномерности потока металла
• Протокол подготовки поверхности введены и отработаны: механическая очистка сердечников перед каждым циклом повторного нанесения покрытия, предварительный нагрев подложки до 180 °C перед нанесением покрытия
• Сокращение объема применяемой смазки для штампов на основе растворителей по технологии 30%, при этом покрытие BN в большей степени обеспечивает функцию отделения продукта от поверхности с нанесенным покрытием

Результаты, полученные за шесть месяцев производства:

• Период повторной обработки полости: от 30 000–35 000 выстрелов — снова 48 000–52 000 выстрелов — приближаются к своим лучшим результатам за всю историю, а в некоторых случаях даже превосходят их
• Частота замены сердечника: уменьшено на 38% за тот же период
• Доля дефектов холодного сварного шва на тонкостенных участках: снижение с 1,81 TP3T до 0,61 TP3T
• Общие затраты на техническое обслуживание пресс-форм: снижение на 40% по сравнению с базовым показателем за предыдущие шесть месяцев
• Расход смазочного материала: сокращенный 28% (сокращение затрат плюс снижение выбросов летучих органических соединений — дополнительная выгода, к которой стремилась их группа по обеспечению соответствия экологическим нормам)

Впоследствии японское предприятие внедрило стандартизированное нанесение покрытия из BN с высоким содержанием твердых частиц на всех двенадцати станках в рамках планового цикла технического обслуживания, а также добавило нанесение покрытия из BN на компоненты желоба и распределительной системы на своей линии гравитационного литья — отдельной производственной линии, на которой выпускаются сплавы серии 1xxx для изготовления электропроводящих шин. Это сотрудничество продолжается уже пять лет и расширилось, включив в себя изделия из керамического волокна и защитные трубки для термопар.

Поучительным в данном случае стало не само покрытие, а анализ технологического процесса. Сама по себе замена покрытия без учета протокола подготовки поверхности и графика повторного нанесения дала бы лишь незначительную часть ожидаемого улучшения. Эффективность покрытия из нитрида бора всегда зависит от всей системы в целом, а не от одного только продукта.

Как покрытие BN взаимодействует с другими средствами для облегчения извлечения изделий из формы?

Это практический вопрос, который возникает довольно часто, но на который не всегда можно дать однозначный ответ: можно ли использовать покрытие BN вместе с традиционными смазочными материалами для штампов, или одно из них заменяет другое?

Ответ зависит от конкретного применения, но в большинстве производственных условий литья под давлением эти два продукта выполняют скорее взаимодополняющие, чем конкурирующие функции. Покрытие BN обеспечивает прочный и термостойкий базовый слой, который выполняет функцию разъединения между нанесениями смазки на форму и позволяет сократить общее количество необходимой смазки. Смазка для форм обеспечивает смазку движущихся элементов — суппортов, стержней, выталкивателей — между циклами литья и обеспечивает окончательное отделение детали при выталкивании.

Эксплуатация литьевой машины исключительно с покрытием из бора (BN) — без использования смазки для форм — возможна в некоторых случаях гравитационного литья и литья под давлением с низким давлением (LPDC), где продолжительность цикла достаточно велика, чтобы покрытие могло полностью обеспечить разъединение деталей с формы. При литье под высоким давлением в условиях производственных циклов одного только покрытия из бора (BN) обычно недостаточно для извлечения деталей без дополнительной смазки движущихся элементов.

Практический вывод: не стоит ожидать, что покрытие BN полностью заменит смазку матрицы, но можно рассчитывать на снижение расхода смазки, уменьшение образования нагара и увеличение интервала между циклами очистки полостей. В приведённом выше японском примере снижение расхода смазочного материала на 28% при сохранении (и улучшении) антиадгезионных характеристик является вполне реалистичным результатом при грамотном внедрении программы нанесения BN-покрытия.

BN Coating и альтернативные решения для отделки: как они сравниваются?

Сравнение отражает общие отраслевые показатели эффективности разделительных составов, применяемых в литье алюминия в постоянных формах и под давлением. Температурные ограничения и периодичность повторного нанесения зависят от конкретных условий применения.

На сравнении с графитом стоит остановиться немного подробнее. Графитовые покрытия дешевле и широко используются, однако реакция образования карбида алюминия при температурах литья представляет реальную угрозу загрязнения — особенно для сплавов, у которых поглощение углерода влияет на механические свойства или реакцию на поверхностную обработку. Химическая инертность BN по отношению к расплавленному алюминию является настоящим преимуществом, которое оправдывает его более высокую стоимость по сравнению с графитом в большинстве случаев применения при литье алюминия.

Какое место занимают продукты BN Coating компании AdTech в более широкой системе обработки алюминия?

Покрытия BN не существуют изолированно — они являются частью взаимосвязанного комплекса решений, касающихся материалов и оборудования, которые в совокупности определяют качество отливки и стабильность технологического процесса.  Продукт AdTech   затрагивает ряд аспектов этой системы:

Изделия из керамического волокна Изделия из керамического волокна  — футеровка печей, теплоизоляция желобов и управление температурным режимом горячей части печи. Детали из керамического волокна с покрытием из борнида (BN) на поверхности, соприкасающейся с металлом, сочетают в себе теплоизоляционные свойства керамического волокна и водоотталкивающие свойства борнида.

Защитные трубки для термопар и керамические компоненты —  Защита с покрытием BN Трубки в зонах контакта с алюминием значительно продлевают срок службы по сравнению с керамикой без покрытия, предотвращая прилипание алюминия и замерзание, что приводит к разрушению трубок при извлечении.

 Системы для стирки и промывки  — Огнеупорные поверхности в системах литьевых каналов покрыты слоем BN, нанесенным поверх базового огнеупора, что предотвращает проникновение алюминия и упрощает очистку между литьями.

 Детали, отлитые методом «горячей головки»  — Среди всех областей применения алюминиевого литья именно детали «горячей части» получают, пожалуй, наиболее стабильную и измеримую выгоду от покрытия BN. Сочетание интенсивности термоциклирования, прямого контакта с алюминием и крайней важности поддержания точной геометрии потока металла делает нанесение покрытия BN на кольца и патрубки «горячей части» практически обязательным условием для хорошо организованного производства литья под давлением.

Если вы рассматриваете возможность применения покрытия BN в рамках более широкой программы по оптимизации производственного процесса или занимаетесь налаживанием новой литейной линии, наиболее полезной отправной точкой обычно является обсуждение на системном уровне того, в каких местах контакт металла с поверхностью создает проблемы, а не анализ каждого конкретного изделия в отдельности. Именно такое обсуждение мы были бы рады провести в рамках Страница контактов AdTech.

Заключение

Покрытия из нитрида бора — это не чудодейственное средство. Они не спасут процесс литья, если в нём имеются фундаментальные технологические проблемы, и не могут заменить правильную конструкцию формы, правильный подбор сплава или тщательную дегазацию и фильтрацию.

Речь идет о высокоэффективной, химически стойкой и термостойкой обработке поверхности, которая — при правильном нанесении на подходящие поверхности, с надлежащей подготовкой и соблюдением режима повторного нанесения — обеспечивает ощутимое увеличение срока службы форм, улучшение качества поверхности отливок, стабильность процесса извлечения изделий из форм, а также снижение затрат на техническое обслуживание на последующих этапах производства.

Детали имеют большее значение, чем сам продукт. Подготовка поверхности, схема отверждения, интервал между нанесением слоев и совместимость с остальными элементами вашей стратегии выпуска продукции — вот что определяет, сможет ли покрытие BN раскрыть свой потенциал или станет очередной статьёй расходов, не приносящей существенного эффекта.

Если вы хотите углубиться в детали — тип подложки, сплав, продолжительность цикла, тепловая нагрузка, то, что вы используете сейчас и что не работает, — именно с этого и начинается конструктивный разговор

Часто задаваемые вопросы

1. Для чего используется покрытие BN при литье алюминия?

Покрытие из нитрида бора наносится на любую поверхность, контактирующую с расплавленным алюминием — полости форм, стержни, выталкивающие штифты, системы литниковых каналов, элементы «горячей верхней части» и керамические инструменты. Его основные функции заключаются в обеспечении антиадгезионных свойств, предотвращении прилипания алюминия и защите поверхностей оснований от термической эрозии и химического воздействия.

2. Безопасно ли использовать шестиугольное покрытие из бора нитрида при температурах литья алюминия?

Да. Гексагональный нитрид бора термостойкий при температурах до 900 °C в окислительной атмосфере — что значительно превышает диапазон 680–750 °C, характерный для литья алюминия. Он не вступает в реакцию с расплавленным алюминием, что является основной причиной его превосходства над альтернативными материалами на основе графита в условиях контакта с алюминием.

3. Как часто необходимо наносить новое покрытие BN при литье под давлением?

Это зависит от области применения и тепловой нагрузки. На выталкивающих штифтах и сердечниках при литье под высоким давлением качественно нанесенное покрытие BN с высоким содержанием твердых частиц обычно выдерживает 8 000–15 000 циклов литья до повторного нанесения. На статических поверхностях, таких как футеровка литниковых каналов, интервалы между нанесениями могут достигать нескольких недель или месяцев. Учёт количества циклов литья между повторными нанесениями покрытия — а не нанесение покрытия по фиксированному графику — даёт лучшие результаты.

4. Может ли покрытие BN полностью заменить смазку для штампов?

Возможно, при гравитационном литье и литье под низким давлением с длительными циклами. При литье под высоким давлением на производственных скоростях — нет: смазочное средство для форм по-прежнему обеспечивает смазку подвижных элементов от цикла к циклу. Покрытие BN позволяет значительно сократить расход смазочного средства, уменьшить образование углеродных отложений и увеличить интервал между циклами очистки полостей формы.

5. Какую подготовку поверхности необходимо провести перед нанесением покрытия BN?

Именно здесь возникает большинство неисправностей при нанесении покрытия. Основание необходимо подвергнуть механической очистке для удаления остатков старого покрытия, оксида и наслоений алюминия, а затем обезжирить для удаления любых загрязнений маслом или смазочными материалами. Перед нанесением покрытия необходимо предварительно нагреть подложку до 150–200 °C — нанесение BN-покрытия на холодную или влажную поверхность практически гарантирует преждевременное отслоение.

6.  В чём заключается разница между стандартным покрытием BN и композитным покрытием BN с керамическим связующим?

Стандартные суспензионные покрытия на основе BN хорошо подходят для применения в условиях умеренных термоциклов. Композитные покрытия на основе BN с керамическим связующим разработаны для экстремальных термоциклов — колец «горячей головки», элементов литниковых каналов и инструментов с большим количеством циклов — где стандартные покрытия постепенно отслаиваются между литьями. Композитный вариант стоит дороже, но служит значительно дольше в таких сложных условиях.

7. Почему покрытие BN лучше графитового покрытия для изделий из алюминия?

Графит вступает в реакцию с расплавленным алюминием при температурах литья, образуя карбид алюминия (Al₄C₃) — соединение, которое растворяется в расплаве и вызывает проблемы с включениями на последующих этапах производства. Гексагональный BN вообще не вступает в реакцию с алюминием. Для любых применений, где важна чистота металла, BN является более правильным выбором по сравнению с графитом.

8. Какой должна быть толщина слоя покрытия BN?

Один слой стандартной водной суспензии BN обычно обеспечивает толщину сухой пленки 15–40 мкм. В большинстве случаев наносят один–два слоя. Более толстое покрытие не всегда лучше — покрытия с общей толщиной свыше 80–100 мкм более подвержены растрескиванию при термоциклировании. Равномерность нанесения имеет большее значение, чем сама по себе толщина.

9. Можно ли наносить покрытие BN на детали из керамического волокна?

Да, и это очень эффективное сочетание. Детали из керамического волокна с покрытием из борнида азота (BN) обладают не только теплоизоляционными свойствами волокнистой основы, но и водоотталкивающими свойствами, а также способностью к отрыву материала, присущими поверхностному слою из BN. Это особенно полезно для футеровок литьевых желобов, вставок «горячей верхней части» и распределительных элементов, где прямой контакт с алюминием неизбежен.

10. Каков срок хранения водоразбавляемого покрытия BN и как его следует хранить?

Обычно 12–18 месяцев в герметичной таре при температуре от 5 °C до 25 °C, вдали от прямых солнечных лучей и при температуре выше нуля. Осаждение является нормальным явлением — перед использованием перемешайте или встряхните контейнер в течение 2–3 минут. Если суспензия не распределяется равномерно, имеет необычный запах или наблюдается значительное изменение pH, утилизируйте её. Замерзшую суспензию BN зачастую невозможно восстановить, и её не следует использовать.

16/04/2026