Die Bornitridbeschichtung ist die führende “weiße Graphit”-Lösung für Aluminiumguss und bietet eine nicht benetzbare Grenzfläche 100%, die das Anhaften von geschmolzenem Metall verhindert und die Feuerfestigkeit verlängert. 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 gesichert oder verloren geht. Die fortschrittlichen Bornitrid (BN)-Beschichtungen von AdTech verändern diese Dynamik grundlegend. Durch die Schaffung einer inerten, hochtemperaturstabilen Barriere, die in oxidierenden Atmosphären bis zu 1000 °C (und in Inertgas bis zu 1800 °C) wirksam bleibt, beseitigen diese Beschichtungen die üblichen Probleme des “Anhaftens” und der Oxidation, mit denen herkömmliche Trennmittel auf Graphit- oder Silikatbasis zu kämpfen haben. Das unmittelbare Ergebnis für Anlagenbetreiber ist eine messbare Verringerung der Ausfallzeiten für Reinigungsarbeiten und ein deutlicher Rückgang der Ausschussraten aufgrund von Einschlüssen oder Oberflächenfehlern.
Warum Bornitrid das “weiße Graphit” der Wahl ist
Bornitrid (BN) wird oft als “weißer Graphit” bezeichnet, da 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 endgültigen Legierung beeinträchtigen können.
Die Physik der Nicht-Benetzung
Der Hauptvorteil der Beschichtung von Aluminiumverarbeitungsanlagen mit Bornitrid liegt in dessen “nicht benetzendem” Verhalten. Geschmolzenes Aluminium hat eine hohe Affinität zu den meisten metallischen und keramischen Oberflächen, was zu einer aggressiven Haftung führt. Wenn eine Rinne, eine Gießpfanne oder eine Form mit AdTech BN beschichtet ist, beträgt der Kontaktwinkel des geschmolzenen Aluminiums mehr als 150 Grad. Dadurch perlt das flüssige Metall ab, anstatt sich auszubreiten und anzuhaften. Diese physikalische Eigenschaft verhindert die Bildung von “Ablagerungen” oder Schlacke, die normalerweise durch mechanisches Abkratzen entfernt werden müssen – ein Vorgang, der die feuerfesten Auskleidungen beschädigt.
Wärmeleitfähigkeit und Wärmemanagement
Die Bornitridbeschichtungen von AdTech wurden entwickelt, um eine effiziente Wärmeübertragung zu ermöglichen und gleichzeitig chemische Reaktionen zu verhindern. Bei Verfahren wie dem Direktkühlguss (DC) ist die Steuerung der Wärmeabfuhrrate von entscheidender Bedeutung. BN-Beschichtungen ermöglichen einen konstanten Wärmeübergangskoeffizienten und sorgen dafür, dass das Aluminium gleichmäßig erstarrt. Dadurch werden “Hot Spots” verhindert, die zu Schrumpfungsfehlern oder Rissen im fertigen Barren oder Ingot führen können.
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 DC-Gießen verbindet die Übergangsplatte (oder der Hot-Top-Ring) den feuerfesten Vorratsbehälter mit der wassergekühlten Form. Dies ist eine Zone mit hoher Belastung, in der erstarrende Metallschmelze zu “Hängern” oder Rissen in der Ingot-Hülle führen kann. Eine präzise aufgetragene BN-Beschichtung schmiert diese Schnittstelle, sodass die erstarrende Haut des Aluminiums reißfrei in die Form gleiten kann.
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
| Merkmal | AdTech Bornitrid (BN) | Traditioneller Graphit | Auswirkungen auf den Aluminiumguss |
| Farbe | Weiß | Schwarz | BN verhindert schwarze Einschlüsse/Flecken auf der Gussoberfläche. |
| Elektrische Eigenschaften | Hoher elektrischer Isolator | Leitfähig | BN ist sicher für die Verwendung in der Nähe von Induktionsheizungen und elektrischen Sensoren. |
| Oxidationsbeständigkeit | Stabil bis zu 1000°C (Luft) | Oxidiert > 450°C (Luft) | BN hält in Gießereien unter freiem Himmel länger. |
| Benetzbarkeit | Ausgezeichnete Nicht-Benetzung (Abperlen) | Mäßig (kann über längere Zeit bestehen bleiben) | BN minimiert den Luftwiderstand und die Ablagerungen und verkürzt die Reinigungszeit. |
| Chemische Trägheit | Hoch (keine Reaktion mit Al, Mg) | Reagiert mit einigen Legierungen | BN verhindert eine chemische Verunreinigung der Schmelze. |
| Härte | Weich, gleitfähig | Weich | Beide sorgen für Schmierung, aber BN ist sauberer. |
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
| Parameter | Spezifikation | Anmerkungen |
| Hauptkomponente | Hexagonales Bornitrid (h-BN) | Die für die Schmierfähigkeit verantwortliche Kristallstruktur. |
| Bindemittel-System | Anorganische Tonerde/Sol-Gel | Gewährleistet eine starke Haftung auf Keramik- und Metallsubstraten. |
| Solider Inhalt | 20% – 40% (einstellbar) | Höherer Feststoffgehalt zum Streichen, niedrigerer zum Sprühen. |
| pH-Wert | Neutral (7-8) | Sicher für das Personal und nicht korrosiv für die Ausrüstung. |
| Betriebstemperatur | ≤ 1000°C (Luft) / ≤ 1800°C (inert) | Deckt alle Temperaturbereiche für Aluminiumguss ab (660 °C – 750 °C). |
| Verdünnung | Destilliertes Wasser | Typisches Verhältnis 1:3 bis 1:5 je nach Anwendungsmethode. |
| Haltbarkeitsdauer | 12 Monate | An einem kühlen, trockenen Ort (5 °C – 30 °C) lagern. |
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 renommierte Aluminiumgießerei in Vietnam stand vor einem kritischen Betriebsengpass. Ihre Produktion von Aluminiumblöcken der Serie 6000 litt unter einer Ausschussquote von 15%. Der Hauptfehler war das “Verbiegen der Blöcke” – wobei sich die Aluminiumblöcke beim Verlassen der Form verformten – und starke Oberflächenrisse. Die Betriebsleiter vermuteten zunächst, dass ihre Graphitringe defekt waren, und kontaktierten AdTech, um 2.000 Ersatzringe zu kaufen, in der Annahme, dass eine große Menge an Verbrauchsmaterialien das Verschleißproblem lösen würde.
Die AdTech-Intervention
Das technische Vertriebsteam von AdTech analysierte die Anfrage und stellte fest, dass ein einfacher Austausch der Graphitringe das Grundproblem nicht lösen würde. Eine Ausschussquote von 15% deutete auf einen grundlegenden Fehler im Schmier- und Entformungsprozess hin, nicht nur auf verschlissene Teile. AdTech entsandte ein Team von Gussfachleuten aus China zum Werk in Vietnam, um eine Vor-Ort-Prüfung durchzuführen.
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.
Bornitridbeschichtung für die Aluminiummetallurgie
Die Lösung und die Ergebnisse
Das AdTech-Team hat sofort eine Umstellung auf AdTech-Bornitrid-Beschichtung (wasserbasiert).
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Vorbereitung: Die feuerfesten Kufen und Hot-Top-Übergangsplatten wurden gründlich von alten Graphitrückständen gereinigt.
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Anmeldung: Eine 1:4-Verdünnung der AdTech BN-Beschichtung wurde auf die Rinnen aufgesprüht und auf die Übergangsplatten gestrichen.
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Aushärtung: Die Teile wurden auf 300 °C vorgewärmt, um sicherzustellen, dass die Beschichtung vollständig getrocknet und verklebt ist.
Das Ergebnis:
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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.
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Schrott-Reduzierung: Die Ablehnungsquote sank innerhalb von 48 Stunden von 15% auf unter 1%.
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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.
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Sauber: Entfernen Sie alle Spuren von alter Beschichtung, Aluminiumkrätze, Öl oder Rost. Bei Metallwerkzeugen wird Sandstrahlen empfohlen, bei feuerfesten Werkzeugen eine harte Drahtbürste.
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Vorheizen: Erwärmen Sie das Substrat auf etwa 60 °C bis 80 °C. Dadurch verdunstet der Wassergehalt in der Beschichtung bei Kontakt schnell und es kommt nicht zu Verlaufen oder Tropfenbildung.
Phase 2: Verdünnen und Mischen
Die AdTech BN-Beschichtung wird häufig als Konzentrat geliefert.
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Aufrühren: Bornitridpartikel setzen sich mit der Zeit ab. Vor der Verwendung ist ein mechanisches Rühren für 5-10 Minuten erforderlich.
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Verdünnen: Mit destilliertem Wasser mischen.
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Bürsten: 1 Teil Beschichtung auf 3 Teile Wasser.
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Sprühen: 1 Teil Beschichtung auf 5 Teile Wasser.
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Hinweis: Verwenden Sie niemals Leitungswasser, wenn es einen hohen Mineralgehalt hat, da dies die Haftung beeinträchtigen kann.
Phase 3: Anwendung
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Technik: In dünnen, gleichmäßigen Schichten auftragen. Mehrere dünne Schichten sind besser als eine dicke Schicht. Eine dicke Schicht neigt beim Trocknen zu “Schlammrisse”.
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Ziel-Dicke: Die ideale Trockenschichtdicke liegt zwischen 50 und 100 Mikrometern. Sie sollte wie eine solide weiße Eierschalenoberfläche aussehen.
Phase 4: Trocknen und Aushärten
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Lufttrocken: Lassen Sie das beschichtete Teil 30 Minuten lang bei Raumtemperatur ruhen.
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BackenDas Teil bei 100 °C – 300 °C zwangsbelüften.
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Entscheidende Regel: Lassen Sie niemals geschmolzenes Metall eine nasse Beschichtung berühren. Die schnelle Ausdehnung des Dampfes führt zu einer Explosion oder “Abplatzungen”, wodurch die Beschichtung zerstört wird und Bediener verletzt werden 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
| Defekt Beobachtung | Wahrscheinliche Ursache | Abhilfemaßnahmen |
| Abblättern der Beschichtung | Der Untergrund war vor dem Auftragen schmutzig oder ölig. | Reinigen Sie die Oberfläche vor der Neubeschichtung gründlich mit einem Lösungsmittel oder einem Sandstrahlgerät. |
| Blasenbildung in der Beschichtung | Zu dick aufgetragen oder der Untergrund war beim Sprühen zu heiß. | Dünnere Schichten auftragen; den Untergrund vor dem Auftragen auf <100°C abkühlen. |
| Aluminium Kleben | Die Beschichtung ist abgetragen oder wurde zu stark verdünnt. | Beschichtung erneut auftragen; Verdünnungsverhältnis prüfen (Wasser reduzieren). |
| Grobe Oberflächenbearbeitung | Die Oberfläche der Beschichtung war rau/Bürstenabdrücke. | Polieren Sie die getrocknete BN-Schlichte vor dem Gießen mit einem weichen Tuch. |
| Einschlüsse im Guss | Lose Beschichtungspartikel werden in die Schmelze gespült. | Stellen Sie sicher, dass die Beschichtung vollständig gesintert/getrocknet ist; blasen Sie losen Staub vor der Verwendung ab. |
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-Keramikschaumfiltern (CFF) hilft das Auftragen eines Randes aus Bornitridpaste um den Dichtungssitz des Filters herum, eine dichte Abdichtung zu gewährleisten. Dies verhindert ein “Bypass” – bei dem geschmolzenes Aluminium um den Filterrahmen herumfließt – und gewährleistet eine Filtrationseffizienz von 100%.
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
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Ist Bornitrid giftig? Nein. Es ist chemisch inert und ungiftig.
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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.
AdTech Boron Nitride (BN) Coatings: Technical FAQ
1. Wie lange hält die Bornitrid-Beschichtung auf einer Rinne?
2. Kann ich Bornitridbeschichtung auf heiße Oberflächen auftragen?
3. Ist Bornitrid für den Aluminiumguss besser als Graphit?
4. Wie entferne ich eine alte Bornitridbeschichtung?
5. Kann diese Beschichtung für Magnesium- oder Zinklegierungen verwendet werden?
6. Wie lange ist die Haltbarkeit von AdTech Bornitrid-Beschichtung?
7. Warum wird meine Beschichtung nach dem Trocknen rissig?
8. Beeinträchtigt die Beschichtung die elektrische Leitfähigkeit des Aluminiums?
9. Kann ich die Beschichtung mit Leitungswasser verdünnen?
10. Ist eine Beschichtung aus Bornitrid elektrisch leitfähig?
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.
