Покрытие из нитрида бора является лучшим решением из “белого графита” для литья алюминия, обеспечивая несмачиваемую поверхность 100%, которая предотвращает прилипание расплавленного металла и продлевает срок службы огнеупорных материалов. продолжительность жизни до 300%, и обеспечивает бездефектную обработку поверхности в высокоточной металлургии.

Для современных алюминиевых литейных заводов взаимодействие между расплавленным металлом и поверхностями подложки является критической точкой разрушения, где качество либо обеспечивается, либо теряется. Передовые покрытия из нитрида бора (BN) компании AdTech коренным образом меняют эту динамику. Создавая инертный, устойчивый к высоким температурам барьер, который остается эффективным до 1000 °C в окисляющей атмосфере (и до 1800 °C в инертном газе), эти покрытия устраняют распространенные проблемы “прилипания” и окисления, которые характерны для традиционных антиадгезивов на основе графита или силиката. Непосредственным результатом для операторов предприятий является заметное сокращение времени простоя на очистку и значительное снижение количества брака, вызванного включениями или дефектами поверхности.

Почему нитрид бора является “белым графитом” выбора

Нитрид бора (BN) часто называют “белым графитом”, поскольку он имеет схожую с графитом гексагональную кристаллическую структуру, что придает ему исключительную смазывающую способность. Однако, в отличие от графита, который является черным, грязным и электропроводящим, BN белый, химически инертный и является электроизолятором. Это различие имеет жизненно важное значение для обработки алюминия, где загрязнение и электропроводность могут ухудшить качество конечного сплава.

Физика несмачиваемости

Основное преимущество нанесения покрытия из нитрида бора на оборудование для обработки алюминия заключается в его “несмачивающих” свойствах. Расплавленный алюминий обладает высокой аффинностью к большинству металлических и керамических поверхностей, что приводит к агрессивной адгезии. Когда желоба, ковш или форма покрыты AdTech BN, угол контакта расплавленного алюминия превышает 150 градусов. Это приводит к тому, что жидкий металл скатывается в капли и стекает, а не растекается и не прилипает. Это физическое свойство предотвращает образование “нагара” или шлака, которые обычно требуют механической очистки, что повреждает огнеупорные покрытия.

Теплопроводность и управление теплом

Покрытия из нитрида бора AdTech разработаны для обеспечения эффективной теплопередачи и предотвращения химических реакций. В таких процессах, как литье с прямым охлаждением (DC), управление скоростью отвода тепла имеет первостепенное значение. Покрытия BN обеспечивают постоянный коэффициент теплопередачи, гарантируя равномерное затвердевание алюминия. Это предотвращает появление “горячих точек”, которые приводят к дефектам усадки или трещинам в готовой заготовке или слитке.

Основные области применения в алюминиевом литье

Универсальность нитрида бора позволяет использовать его в различных критических точках литейного производства.

1. Огнеупорная защита (отстойники и лотки)

Промывочные и распределительные желоба транспортируют расплавленный алюминий из печи в разливочную яму. Без защиты огнеупорный материал поглощает алюминий, что приводит к загрязнению и быстрой эрозии. Нанесение слоя покрытия AdTech BN герметизирует пористость огнеупора. Это не только продлевает срок службы бегунов, но и обеспечивает поддержание температуры расплава во время транспортировки, поскольку покрытие действует как тепловой барьер против быстрой потери тепла на подложку футеровки.

2. Отливка заготовок и слябов (переходные пластины)

При литье постоянным давлением переходная пластина (или горячее верхнее кольцо) соединяет огнеупорный резервуар с водоохлаждаемой формой. Это зона высокой нагрузки, где застывающий расплавленный металл может вызвать “зависание” или разрывы в оболочке слитка. Точное нанесение BN-покрытия смазывает эту границу раздела, позволяя затвердевающей оболочке алюминия плавно скользить в форму без разрывов.

3. Коробки для фильтров из керамической пены

Коробки фильтров подвергаются экстремальному тепловому удару и потенциальному засорению. Покрытие внутренних стенок фильтровальной коробки нитридом бора предотвращает намораживание алюминия на боковых стенках, что значительно облегчает замену фильтров между отливками без длительной очистки.

4. Ковши и скиммеры

Ручные инструменты и роботизированные ковши, используемые для снятия окалины или переноса расплава, печально известны тем, что на них скапливаются слои затвердевшего алюминия. Ежедневное нанесение покрытия BN в виде спрея или кисти обеспечивает очистку этих инструментов простым постукиванием, а не энергичным ударом молотка.

Сравнительный анализ: Нитрид бора в сравнении с традиционными покрытиями

Чтобы понять рентабельность инвестиций (ROI) при переходе на нитрид бора AdTech, полезно сравнить его непосредственно с промышленным стандартом - графитом.

Таблица 1: Сравнение производительности нитрида бора и графита

Технические характеристики покрытия AdTech Boron Nitride Coating

AdTech разрабатывает свои покрытия в соответствии с определенными требованиями к вязкости и адгезии, подходящими для нанесения кистью, распылением или окунанием.

Таблица 2: Технические характеристики покрытия AdTech BN

Конкретный пример: Повышение эффективности на заводе алюминиевого литья во Вьетнаме

Время: Ноябрь 2023 года
Регион: Хошимин, Вьетнам
Клиент: Крупномасштабная установка для литья алюминиевых заготовок
Проблема: Высокий процент брака из-за изгиба заготовок и разрыва поверхности.

Вызов

Известный алюминиевый завод во Вьетнаме столкнулся с серьезной производственной проблемой. Производство алюминиевых заготовок серии 6000 страдало от 15% брака. Основным дефектом было “изгибание заготовок” — алюминиевые бруски деформировались при выходе из формы — и серьезные повреждения поверхности. Руководство завода сначала заподозрило, что причиной являются дефекты графитовых колец, и обратилось в компанию AdTech с просьбой поставить 2000 запасных колец, полагая, что простое увеличение количества расходных материалов решит проблему износа.

Вмешательство AdTech

Технический отдел AdTech проанализировал запрос и пришел к выводу, что простая замена графитовых колец не решит проблему. Коэффициент брака 15% указывал на фундаментальный сбой в процессе смазки и разъединения, а не просто на износ деталей. AdTech направила команду экспертов по литью из Китая на завод во Вьетнаме для проведения аудита на месте.

В ходе проверки команда обнаружила, что разделительный агент, используемый на литейных столах и огнеупорной футеровке, представляет собой некачественную графитовую смесь на масляной основе. Эта смесь слишком быстро сгорала при температуре литья (около 720°C), оставляя огнеупорные поверхности липкими. Это приводило к тому, что расплавленный алюминий притягивался к стенкам формы, создавая неравномерные напряжения при охлаждении, что приводило к изгибу заготовок и разрыву поверхности.

Решение и результаты

Команда AdTech немедленно осуществила переход на Покрытие AdTech из нитрида бора (на водной основе).

1. Подготовка: Огнеупорные бегуны и переходные плиты горячего верха были тщательно очищены от остатков старого графита.

2. Приложение: Покрытие AdTech BN, разбавленное 1:4, было распылено на мойки и нанесено кистью на переходные пластины.

3. Вылечить: Детали были предварительно нагреты до 300°C, чтобы обеспечить полное высыхание и сцепление покрытия.

Итоги:

• Нулевой изгиб: Превосходная смазка покрытия BN позволила заготовкам проскользнуть через форму с нулевым трением, устранив напряжение, вызывающее изгиб.

• Уменьшение количества лома: Уровень отказов снизился со 15% до менее 1% в течение 48 часов.

• Экономия средств: Предприятие сэкономило примерно $45 000 долларов США в месяц на затратах на переплавку и потерях производственного времени. Клиент отменил панический заказ на 2 000 графитовых колец, осознав, что надлежащий уход за покрытием значительно продлевает срок службы имеющихся колец.

Пошаговое руководство по применению

Правильное нанесение не менее важно, чем сам материал. Неправильно нанесенное покрытие может отслаиваться, что приведет к появлению включений.

Этап 1: Подготовка поверхности

Перед нанесением нитрида бора подложка (керамическая, стальная или железная) должна быть чистой.

• Чистый: Удалите все следы старого покрытия, алюминиевой окалины, масла или ржавчины. Для металлических инструментов рекомендуется пескоструйная обработка, для огнеупоров - жесткая проволочная щетка.

• Разогрейте: Нагрейте подложку до температуры примерно 60–80 °C. Это поможет быстро испарить воду из покрытия при контакте, предотвратив появление потеков и капель.

Этап 2: Разбавление и смешивание

Покрытие AdTech BN часто поставляется в виде концентрата.

• Агитировать: Частицы нитрида бора со временем оседают. Перед использованием обязательно механическое перемешивание в течение 5-10 минут.

• Разбавить: Смешайте с дистиллированной водой.

  • Щетка: 1 часть покрытия к 3 частям воды.

  • Распыление: 1 часть покрытия к 5 частям воды.

• Примечание: Никогда не используйте водопроводную воду с высоким содержанием минералов, так как это может повлиять на адгезию.

Этап 3: Применение

• Техника: Наносите тонким, ровным слоем. Лучше нанести несколько тонких слоев, чем один толстый. Толстый слой при высыхании склонен к образованию “трещин”.

• Толщина цели: Идеальная толщина сухой пленки составляет от 50 до 100 микрон. Она должна выглядеть как сплошной белый налет.

Этап 4: Сушка и отверждение

• Сухой воздух: Оставьте покрытую деталь на 30 минут при температуре окружающей среды.

• Выпечка: Просушите деталь при температуре 100–300 °C.

• Важнейшее правило: Никогда не позволяйте расплавленному металлу касаться мокрого покрытия. Быстрое расширение пара приведет к взрыву или “отслоению”, что разрушит покрытие и может травмировать операторов.

Устранение распространенных дефектов литья с помощью BN

Даже при использовании самых лучших материалов могут возникнуть проблемы, если параметры не совпадают. Вот как диагностировать проблемы, используя покрытие в качестве переменной.

Таблица 3: Руководство по устранению неполадок

Семантическое расширение: Повышение надежности процессов

Чтобы полностью оптимизировать процесс литья алюминия, необходимо учитывать не только разделительный агент. Интеграция нитрид бора часто является частью более крупной металлургической стратегии, включающей дегазационные установки, пенокерамические фильтры, и потоки.

Взаимодействие с керамическими пенными фильтрами

При использовании керамических пенных фильтров AdTech (CFF) нанесение ободка из пасты нитрида бора вокруг прокладки фильтра помогает обеспечить герметичность уплотнения. Это предотвращает “обход” — когда расплавленный алюминий проникает вокруг рамы фильтра — обеспечивая эффективность фильтрации 100%.

Роль в переработке зерна

В процессах, использующих рафинеры Al-Ti-B (алюминий-титан-бор), химическая инертность покрытия BN является жизненно важной. В отличие от силикатных покрытий, которые могут вступать в реакцию с титаном, BN остается пассивным, обеспечивая работу рафинера по зарождению кристаллов алюминия.

Преимущества с точки зрения экологии и безопасности

• Является ли нитрид бора токсичным? Нет. Он химически инертен и нетоксичен.

• Выделяет ли он испарения? Составы AdTech на водной основе не выделяют летучих органических соединений (ЛОС) и вредного дыма, в отличие от графита на масляной основе, который при контакте с жидким металлом выделяет тяжелый дым и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Это создает более чистую и здоровую рабочую среду для персонала литейного цеха.

Заключение

Миссия компании ADtech ясна: обеспечить металлургическую промышленность материалами, которые не только решают насущные проблемы литья, но и повышают общую эффективность предприятия. Переход на покрытие нитридом бора - это не просто смена расходных материалов, это модернизация более чистого, точного и прибыльного процесса литья. Независимо от того, имеете ли вы дело с изгибом заготовок во Вьетнаме или с накоплением окалины в Огайо, физические свойства нитрида бора остаются неизменными - надежная защита и превосходный выход.