질화붕소(BN)는 화학적 격리 및 기계적 윤활이라는 두 가지 중요한 기능을 수행합니다. 티타늄 및 Ti-6Al-7Nb 합금의 진공 핫 프레싱 중 흑연 몰드에 적용될 때, 이 코팅은 금속이 몰드와 반응하는 것을 방지하는 장벽을 형성하며, 완성된 부품이 손상 없이 제거될 수 있도록 합니다.
티타늄은 소결 온도에서 반응성이 높아 흑연 공구와 화학적으로 결합하는 경향이 있습니다. 질화붕소 층은 합금의 기계적 특성을 손상시키는 취성 오염물의 형성을 방지하는 동시에 부품이 몰드에 달라붙는 것을 방지하는 이형제로 작용하는 데 필수적입니다.
화학적 과제: 합금 무결성 보존
유해한 반응 방지
진공 핫 프레싱(종종 약 1300°C)에 필요한 고온에서 티타늄 분말은 매우 반응성이 높아집니다. 보호 장치가 없으면 티타늄은 흑연 몰드의 탄소와 쉽게 반응합니다.
취성 화합물 형성 차단
분말과 몰드 간의 이러한 반응은 주로 TiN(질화티타늄) 및 TiB(붕화티타늄)과 같은 특정 취성 화합물의 형성을 유발합니다. 이러한 화합물은 합금 표면에 침투합니다.
기계적 특성 보호
이러한 취성 화합물의 존재는 최종 제품의 굽힘 특성을 크게 저하시킵니다. BN 코팅은 불활성 격리층 역할을 하여 이러한 확산을 막아 티타늄 합금의 연성과 강도를 보존합니다.
기계적 기능: 공정 성공 보장
몰드 이형 촉진
진공 핫 프레싱은 내부 기공을 제거하기 위해 높은 기계적 압력(종종 최대 30MPa)을 포함합니다. 이러한 조건에서 금속은 자연적으로 흑연 표면에 달라붙습니다.
윤활제 역할
질화붕소는 흑연과 유사한 천연 윤활 특성을 가지고 있지만 티타늄에 대해서는 화학적으로 불활성입니다. 따라서 효과적인 몰드 이형제 역할을 할 수 있습니다.
표면 품질 보장
코팅은 공정이 완료된 후 소결된 샘플의 원활한 제거를 보장합니다. 이는 샘플의 물리적 손상을 방지하고 값비싼 흑연 몰드의 침식을 줄여 잠재적인 재사용을 가능하게 합니다.
피해야 할 일반적인 함정
균일하지 않은 적용의 위험
질화붕소의 보호 이점은 코팅층의 무결성에 전적으로 달려 있습니다. BN 스프레이가 균일하게 적용되지 않으면 장벽의 간격으로 인해 국부적인 반응이 발생할 수 있습니다.
장벽 실패의 결과
코팅의 작은 균열조차도 "달라붙는 지점" 또는 국부적인 취성 물질(TiN/TiB) 패치를 유발할 수 있습니다. 이는 광범위한 후처리 또는 전체 부품의 폐기를 초래할 수 있는 표면 결함으로 이어집니다.
목표 달성을 위한 올바른 선택
소결된 티타늄 부품의 품질을 극대화하려면 특정 요구 사항에 따라 코팅 적용 방법을 우선시해야 합니다.
- 재료 순도가 주요 초점인 경우: TiN 및 TiB 형성을 방지하는 것이 최적의 굽힘 특성을 유지하는 유일한 방법이므로 BN 층이 총 밀봉을 생성할 만큼 충분히 두꺼운지 확인하십시오.
- 공구 수명이 주요 초점인 경우: BN 등급의 윤활성을 우선시하십시오. 이는 고압 배출 단계에서 흑연 몰드의 침식을 최소화합니다.
티타늄 진공 핫 프레싱의 성공은 온도와 압력뿐만 아니라 금속과 몰드 사이의 계면 무결성에 달려 있습니다.
요약 표:
| 기능 | 이점 | 티타늄 합금에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 화학적 격리 | Ti-탄소 반응 차단 | 취성 TiN/TiB 형성 방지; 연성 보존 |
| 기계적 윤활 | 30MPa에서 마찰 감소 | 부품 이형 용이; 흑연 몰드 보호 |
| 장벽 보호 | 확산 억제 | 높은 굽힘 강도 및 재료 순도 유지 |
| 표면 무결성 | 달라붙음 방지 | 매끄러운 마감 보장 및 후처리 요구 사항 감소 |
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