Die Bornitrid-Schlichte ist die erste Lösung mit weißem Graphit“ für den Aluminiumguss und bietet eine 100% nicht benetzende Oberfläche, die das Anhaften von geschmolzenem Metall verhindert und die Feuerfestigkeit erhöht. Lebenserwartung um bis zu 300% und gewährleistet fehlerfreie Oberflächen in der Hochpräzisionsmetallurgie.

Für moderne Aluminiumgießereien ist die Wechselwirkung zwischen geschmolzenem Metall und Substratoberflächen der kritische Bruchpunkt, an dem die Qualität entweder gesichert oder verloren geht. Die fortschrittlichen Bornitrid (BN)-Beschichtungen von AdTech verändern diese Dynamik grundlegend. Durch die Schaffung einer inerten, hochtemperaturstabilen Barriere, die bis zu 1000°C in oxidierenden Atmosphären (und 1800°C in Inertgas) wirksam bleibt, beseitigen diese Beschichtungen die üblichen “Klebe-” und Oxidationsprobleme, die herkömmliche Trennmittel auf Graphit- oder Silikatbasis plagen. Das unmittelbare Ergebnis für die Anlagenbetreiber ist eine messbare Verringerung der Stillstandszeiten für die Reinigung und ein deutlicher Rückgang der Ausschussraten aufgrund von Einschlüssen oder Oberflächenfehlern.

Warum Bornitrid der “weiße Graphit” der Wahl ist

Bornitrid (BN) wird oft als “weißer Graphit” bezeichnet, weil es eine ähnliche hexagonale Kristallstruktur wie Graphit aufweist, was ihm eine außergewöhnliche Schmierfähigkeit verleiht. Im Gegensatz zu Graphit, das schwarz, schmutzig und elektrisch leitfähig ist, ist BN jedoch weiß, chemisch inert und ein elektrischer Isolator. Dieser Unterschied ist für die Aluminiumverarbeitung von entscheidender Bedeutung, da Verunreinigungen und Leitfähigkeit die Qualität der Endlegierung beeinträchtigen können.

Die Physik der Nicht-Benetzung

Das Hauptargument für die Anwendung von Bornitridbeschichtungen auf Aluminiumverarbeitungsanlagen liegt in ihrem “nicht-benetzenden” Verhalten. Geschmolzenes Aluminium hat eine hohe Affinität zu den meisten metallischen und keramischen Oberflächen, was zu einer aggressiven Adhäsion führt. Wenn eine Gießrinne, Pfanne oder Form mit AdTech BN beschichtet ist, übersteigt der Kontaktwinkel des geschmolzenen Aluminiums 150 Grad. Dies führt dazu, dass das flüssige Metall abperlt und abrollt, anstatt sich auszubreiten und zu haften. Diese physikalische Eigenschaft verhindert die Bildung von Ablagerungen oder Krätze, die normalerweise nur durch mechanisches Zerkleinern entfernt werden können - ein Prozess, der feuerfeste Auskleidungen beschädigt.

Wärmeleitfähigkeit und Wärmemanagement

Die Bornitridbeschichtungen von AdTech sind so konzipiert, dass sie eine effiziente Wärmeübertragung ermöglichen und gleichzeitig chemische Reaktionen blockieren. Bei Verfahren wie dem Gießen mit direkter Kühlung (DC) ist die Steuerung der Wärmeabfuhrrate von größter Bedeutung. BN-Schlichten ermöglichen einen gleichmäßigen Wärmeübergangskoeffizienten, der sicherstellt, dass das Aluminium gleichmäßig erstarrt. Dies verhindert “heiße Stellen”, die zu Schwindungsdefekten oder Rissen im fertigen Knüppel oder Barren führen.

Kernanwendungen in Aluminiumgießereien

Die Vielseitigkeit von Bornitrid ermöglicht den Einsatz an verschiedenen kritischen Punkten in einer Gießerei.

1. Feuerfester Schutz (Rinnen und Tröge)

Rinnen und Verteilerrinnen transportieren geschmolzenes Aluminium vom Ofen zur Gießgrube. Ohne Schutz absorbiert das feuerfeste Material Aluminium, was zu Verunreinigungen und schneller Erosion führt. Das Auftragen einer AdTech BN-Beschichtung versiegelt die Porosität des feuerfesten Materials. Dadurch wird nicht nur die Lebensdauer der Gießrinnen verlängert, sondern auch sichergestellt, dass die Temperatur der Schmelze während des Transports aufrechterhalten wird, da die Beschichtung als thermische Barriere gegen einen schnellen Wärmeverlust an die Substratauskleidung wirkt.

2. Knüppel- und Brammengießen (Übergangsplatten)

Beim Gleichstromgießen verbindet die Übergangsplatte (oder der heiße obere Ring) das feuerfeste Reservoir mit der wassergekühlten Form. Dies ist eine hochbelastete Zone, in der das gefrierende geschmolzene Metall “Aufhängungen” oder Risse in der Barrenschale verursachen kann. Ein präzises Auftragen der BN-Beschichtung schmiert diese Schnittstelle, so dass die erstarrende Aluminiumhaut reibungslos in die Form gleiten kann, ohne zu reißen.

3. Keramische Schaumstoff-Filterboxen

Filterkästen sind extremen Wärmeschocks und möglichen Verstopfungen ausgesetzt. Die Beschichtung der Innenwände des Filterkastens mit Bornitrid verhindert das Anfrieren von Aluminium an den Seiten, wodurch der Austausch von Filtern zwischen den Güssen ohne aufwändige Reinigung erheblich erleichtert wird.

4. Schöpfkellen und Schaumlöffel

Handwerkzeuge und Roboterpfannen, die zum Abschöpfen von Krätze oder zum Umfüllen von Schmelze verwendet werden, sind dafür bekannt, dass sich Schichten aus erstarrtem Aluminium ansammeln. Ein tägliches Auftragen von BN-Spray oder einer Bürstenbeschichtung sorgt dafür, dass diese Werkzeuge mit einem einfachen Klopfen gereinigt werden können, anstatt sie mit einem kräftigen Hammerschlag zu bearbeiten.

Vergleichende Analyse: Bornitrid vs. herkömmliche Beschichtungen

Um den Return on Investment (ROI) eines Wechsels zu AdTech Bornitrid zu verstehen, ist es hilfreich, es direkt mit dem Industriestandard Graphit zu vergleichen.

Tabelle 1: Leistungsvergleich von Bornitrid und Graphit

Technische Daten der AdTech-Bornitrid-Beschichtung

AdTech formuliert seine Beschichtungen so, dass sie bestimmte Viskositäts- und Haftungsanforderungen erfüllen und sich zum Streichen, Sprühen oder Tauchen eignen.

Tabelle 2: Technische Daten der AdTech BN-Beschichtung

Fallstudie: Effizienzsteigerung in einer vietnamesischen Aluminiumgießerei

Zeit: November 2023
Region: Ho-Chi-Minh-Stadt, Vietnam
Kunde: Groß angelegte Aluminium-Knüppelgießerei
Problem: Hoher Ausschuss aufgrund von Knüppelbiegung und Oberflächenrissen.

Die Herausforderung

Eine bekannte Aluminiumgießerei in Vietnam sah sich mit einem kritischen betrieblichen Engpass konfrontiert. Ihre Produktion von Aluminiumknüppeln der 6000er Serie litt unter einer Ausschussrate von 15%. Der Hauptfehler war das “Knüppelbiegen”, bei dem sich der Aluminiumblock beim Verlassen der Form verformte, sowie starke Oberflächenrisse. Die Werksleiter vermuteten zunächst, dass ihre Graphitringe defekt waren, und wandten sich an AdTech, um 2.000 Ersatzringe zu kaufen, da sie glaubten, dass eine schiere Menge an Verbrauchsmaterialien das Verschleißproblem lösen würde.

Die AdTech-Intervention

Das technische Vertriebsteam von AdTech analysierte die Anfrage und erkannte, dass ein einfacher Austausch der Graphitringe die Ursache nicht beheben würde. Eine Ausschussrate von 15% deutete auf ein grundlegendes Versagen des Schmier- und Trennprozesses hin, nicht nur auf verschlissene Teile. AdTech entsandte ein Team von Gießereiexperten aus China in das vietnamesische Werk, um es vor Ort zu überprüfen.

Bei der Inspektion entdeckte das Team, dass das auf den Gießtischen und den feuerfesten Auskleidungen verwendete Trennmittel eine minderwertige Graphitmischung auf Ölbasis war. Dieses Gemisch brannte bei den Gießtemperaturen (ca. 720 °C) zu schnell ab, wodurch die feuerfesten Oberflächen klebrig wurden. Dies führte dazu, dass das geschmolzene Aluminium an den Formwänden schleifte und ungleichmäßige Abkühlungsspannungen verursachte, die die Knüppel verbogen und die Oberfläche zerrissen.

Die Lösung und die Ergebnisse

Das AdTech-Team hat sofort eine Umstellung auf AdTech-Bornitrid-Beschichtung (wasserbasiert).

1. Vorbereitung: Die feuerfesten Kufen und Hot-Top-Übergangsplatten wurden gründlich von alten Graphitrückständen gereinigt.

2. Anmeldung: Eine 1:4-Verdünnung der AdTech BN-Beschichtung wurde auf die Rinnen aufgesprüht und auf die Übergangsplatten gestrichen.

3. Aushärtung: Die Teile wurden auf 300 °C vorgewärmt, um sicherzustellen, dass die Beschichtung vollständig getrocknet und verklebt ist.

Das Ergebnis:

• Null Biegung: Die hervorragende Gleitfähigkeit der BN-Beschichtung ermöglichte es den Knüppeln, ohne Reibungswiderstand durch die Form zu gleiten, wodurch die Spannung, die das Biegen verursacht, beseitigt wurde.

• Schrott-Reduzierung: Die Ablehnungsquote sank innerhalb von 48 Stunden von 15% auf unter 1%.

• Kosteneinsparungen: Die Anlage sparte schätzungsweise $45.000 USD pro Monat an Umschmelzkosten und verlorener Produktionszeit. Der Kunde stornierte die Panikbestellung für 2.000 Graphitringe, da er erkannte, dass eine ordnungsgemäße Beschichtungspflege die Lebensdauer der vorhandenen Ringe erheblich verlängert.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Die richtige Anwendung ist ebenso wichtig wie das Material selbst. Eine schlecht aufgetragene Beschichtung kann abblättern und zu Einschlüssen führen.

Phase 1: Oberflächenvorbereitung

Vor dem Aufbringen von Bornitrid muss das Substrat (ob Keramik, Stahl oder Eisen) makellos sein.

• Sauber: Entfernen Sie alle Spuren von alter Beschichtung, Aluminiumkrätze, Öl oder Rost. Bei Metallwerkzeugen wird Sandstrahlen empfohlen, bei feuerfesten Werkzeugen eine harte Drahtbürste.

• Vorheizen: Erwärmen Sie den Untergrund auf ca. 60°C - 80°C. Dies hilft dem Wassergehalt der Beschichtung, bei Kontakt schnell zu verdampfen, was ein Auslaufen oder Abtropfen verhindert.

Phase 2: Verdünnen und Mischen

Die AdTech BN-Beschichtung wird häufig als Konzentrat geliefert.

• Aufrühren: Bornitridpartikel setzen sich mit der Zeit ab. Vor der Verwendung ist ein mechanisches Rühren für 5-10 Minuten erforderlich.

• Verdünnen: Mit destilliertem Wasser mischen.

  • Bürsten: 1 Teil Beschichtung auf 3 Teile Wasser.

  • Sprühen: 1 Teil Beschichtung auf 5 Teile Wasser.

• Hinweis: Verwenden Sie niemals Leitungswasser, wenn es einen hohen Mineralgehalt hat, da dies die Haftung beeinträchtigen kann.

Phase 3: Anwendung

• Technik: In dünnen, gleichmäßigen Schichten auftragen. Mehrere dünne Schichten sind besser als eine dicke Schicht. Eine dicke Schicht neigt beim Trocknen zu “Schlammbrüchen”.

• Ziel-Dicke: Die ideale Trockenschichtdicke liegt zwischen 50 und 100 Mikrometern. Sie sollte wie eine solide weiße Eierschalenoberfläche aussehen.

Phase 4: Trocknen und Aushärten

• Lufttrocken: Lassen Sie das beschichtete Teil 30 Minuten lang bei Raumtemperatur ruhen.

• Backen: Zwangstrocknen des Teils bei 100°C - 300°C.

• Entscheidende Regel: Lassen Sie niemals geschmolzenes Metall eine nasse Beschichtung berühren. Die rasche Ausdehnung des Dampfes führt zu einer Explosion oder zu Abplatzungen, die die Beschichtung zerstören und die Bediener verletzen können.

Fehlersuche bei häufigen Gussfehlern mit BN

Selbst bei den besten Materialien kann es zu Problemen kommen, wenn die Parameter nicht stimmen. Hier erfahren Sie, wie Sie Probleme diagnostizieren können, indem Sie die Beschichtung als Variable verwenden.

Tabelle 3: Fehlersuchanleitung

Semantische Erweiterung: Erhöhung der Prozesssicherheit

Um das Aluminiumgießverfahren vollständig zu optimieren, muss man Faktoren berücksichtigen, die über das Trennmittel hinausgehen. Die Integration von Bornitrid ist oft Teil einer größeren metallurgischen Strategie, die Entgasungsanlagen, Keramikschaumfilter, und fluxes.

Wechselwirkung mit keramischen Schaumstofffiltern

Bei der Verwendung von AdTech Ceramic Foam Filters (CFF) hilft das Auftragen eines Rands aus Bornitridpaste um den Dichtungssitz des Filters, um eine dichte Abdichtung zu gewährleisten. Dies verhindert einen “Bypass”, bei dem geschmolzenes Aluminium um den Filterrahmen herumfließt, und stellt die Effizienz des 100%-Filters sicher.

Rolle bei der Getreideveredelung

Bei Verfahren, die Al-Ti-B (Aluminium-Titan-Bor)-Kornfeiner verwenden, ist die chemische Inertheit der BN-Beschichtung entscheidend. Im Gegensatz zu Silikatbeschichtungen, die mit dem Titan reagieren könnten, bleibt BN passiv und stellt sicher, dass der Kornfeiner wie vorgesehen funktioniert, um die Aluminiumkristalle zu keimen.

Vorteile für Umwelt und Sicherheit

• Ist Bornitrid giftig? Nein. Es ist chemisch inert und ungiftig.

• Entstehen dabei Dämpfe? Die wasserbasierten Formulierungen von AdTech erzeugen keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) oder gefährlichen Rauch, im Gegensatz zu Graphit auf Ölbasis, der bei Kontakt mit flüssigem Metall starken Rauch und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) freisetzt. Dies schafft eine sauberere und gesündere Arbeitsumgebung für das Gießereipersonal.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

1. Wie lange hält die Bornitrid-Beschichtung auf einer Rinne?

Die Lebensdauer hängt von der Durchflussmenge und der Metallgeschwindigkeit ab. In einer typischen Waschanlage kann eine ordnungsgemäß aufgetragene und getrocknete Beschichtung für 1 bis 2 Gießschichten (8-16 Stunden) reichen. Bei stark beanspruchten Bereichen, wie z. B. Prallplatten, kann es jedoch erforderlich sein, die Schlichte bei jeder Schicht aufzufrischen.

2. Kann ich Bornitridbeschichtung auf heiße Oberflächen auftragen?

Ja, aber mit Vorsicht. Idealerweise sollte die Oberfläche zwischen 60°C und 100°C liegen. So kann das Wasser schnell verdampfen, ohne explosionsartig zu kochen. Bei Oberflächen, die heißer als 200 °C sind, kann das Wasserbindemittel einen Dampfstoß auslösen, wodurch eine poröse, schwache Beschichtungsstruktur entsteht.

3. Ist Bornitrid für den Aluminiumguss besser als Graphit?

Ja. Graphit ist zwar billiger, aber es oxidiert (verbrennt) bei Temperaturen über 450°C. Bornitrid bleibt an der Luft bis zu 1000°C stabil.[13] Darüber hinaus ist BN nicht benetzend (Aluminium perlt ab), während Graphit zur Freisetzung ausschließlich auf eine Gasschicht angewiesen ist, die weniger zuverlässig ist.

4. Wie entferne ich eine alte Bornitridbeschichtung?

Alte BN-Beschichtungen sind im Allgemeinen weich. Sie kann durch leichtes Schleifen, Drahtbürsten oder Sandstrahlen entfernt werden. Befindet sich die Beschichtung auf einem Keramikteil, gehen Sie vorsichtig vor, um das Substrat nicht zu beschädigen.

5. Kann diese Beschichtung für Magnesium- oder Zinklegierungen verwendet werden?

Unbedingt. Bornitrid ist chemisch inert gegenüber fast allen geschmolzenen Metallen, einschließlich Magnesium, Zink, Blei und Kupferlegierungen. Es ist besonders wirksam für Magnesium, weil es die heftigen Reaktionen verhindert, die häufig bei Beschichtungen auf Oxidbasis auftreten.

6. Wie lange ist die Haltbarkeit von AdTech Bornitrid-Beschichtung?

Bei kühler, trockener Lagerung (5°C bis 30°C) in einem verschlossenen Behälter beträgt die Haltbarkeit normalerweise 12 Monate. Wenn sich die Feststoffe abgesetzt haben, kann die Suspension durch kräftiges Rühren wieder in einen funktionsfähigen Zustand versetzt werden.

7. Warum wird meine Beschichtung nach dem Trocknen rissig?

Risse, oft als “Schlammrisse” bezeichnet, entstehen, wenn die Beschichtung in einem einzigen Arbeitsgang zu dick aufgetragen wird. Um dies zu beheben, tragen Sie lieber 3 bis 4 sehr dünne Schichten auf und lassen jede dazwischen ein paar Minuten trocknen, als eine einzige dicke Schicht.

8. Beeinträchtigt die Beschichtung die elektrische Leitfähigkeit des Aluminiums?

Nein. Die Beschichtung bleibt auf der Oberfläche des Werkzeugs oder der Form. Selbst wenn mikroskopisch kleine Mengen in die Schmelze gelangen, ist BN inert und löst sich nicht im Aluminiumgitter auf, so dass es die Leitfähigkeit oder die mechanischen Eigenschaften der Legierung nicht beeinträchtigt.

9. Kann ich die Beschichtung mit Leitungswasser verdünnen?

Es wird nicht empfohlen. Leitungswasser enthält Mineralien (Kalzium, Magnesium) und Chlor, die das Bindemittelsystem beeinträchtigen und die Haftung verringern oder die Beschichtung zum Schäumen bringen können. Verwenden Sie zum Verdünnen immer destilliertes oder deionisiertes Wasser.

10. Ist eine Beschichtung aus Bornitrid elektrisch leitfähig?

Nein, hexagonales Bornitrid ist ein elektrischer Isolator. Dies ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal bei der Beschichtung von Thermoelementrohren oder Heizungsschutzmänteln, da es im Gegensatz zu Graphit, das leitfähig ist, Kurzschlüsse verhindert.

Schlussfolgerung

Für ADtech ist die Mission klar: die metallurgische Industrie mit Materialien zu versorgen, die nicht nur unmittelbare Gussprobleme lösen, sondern auch die Gesamteffizienz der Anlage erhöhen. Der Übergang zur Bornitrid-Schlichte ist mehr als nur ein Wechsel der Verbrauchsmaterialien; es ist ein Upgrade zu einem saubereren, präziseren und profitableren Gießverfahren. Ganz gleich, ob es sich um das Biegen von Knüppeln in Vietnam oder um Krätzebildung in Ohio handelt, die physikalischen Eigenschaften von Bornitrid bleiben dieselben - sie bieten Schutz und überlegene Trennwirkung.