チタン熱間プレス用黒鉛金型に窒化ホウ素（BN）を適用する理由とは？ 純度と離型効率の向上

窒化ホウ素（BN）は、化学的隔離と機械的潤滑という2つの重要な機能を提供します。チタンおよびTi-6Al-7Nb合金の真空熱間プレス中に黒鉛金型に適用されると、このコーティングは金属が金型と反応するのを防ぐバリアを作成し、同時に完成品を損傷なく取り外せるようにします。

チタンは焼結温度で非常に反応性が高く、黒鉛工具と化学的に結合しやすい傾向があります。脆性汚染物質の形成を防ぎ、合金の機械的特性を損なうのを防ぐために窒化ホウ素層が不可欠であり、同時に部品が金型に付着するのを防ぐ離型剤としても機能します。

化学的課題：合金の完全性の維持

有害な反応の防止

真空熱間プレス（多くの場合約1300℃）に必要な高温では、チタン粉末は非常に反応性が高くなります。保護がないと、チタンは黒鉛金型中の炭素と容易に反応します。

脆性化合物の形成のブロック

粉末と金型とのこの反応は、主にTiN（窒化チタン）およびTiB（ホウ化チタン）である特定の脆性化合物の形成につながります。これらの化合物は合金の表面に浸透します。

機械的特性の保護

これらの脆性化合物の存在は、最終製品の曲げ特性を著しく低下させます。BNコーティングは不活性な隔離層として機能することにより、この拡散を停止させ、チタン合金の延性と強度を維持します。

機械的機能：プロセスの成功の保証

金型離型の促進

真空熱間プレスは、内部気孔を排除するために高い機械的圧力（しばしば30 MPaまで）を伴います。これらの条件下では、金属は自然に黒鉛表面に付着します。

潤滑剤としての機能

窒化ホウ素は、黒鉛に似た自然な潤滑特性を持っていますが、チタンに関しては化学的に不活性です。これにより、効果的な金型離型剤として機能します。

表面品質の確保

コーティングにより、プロセス完了後に焼結サンプルをスムーズに取り外すことができます。これにより、サンプルの物理的損傷を防ぎ、高価な黒鉛金型の摩耗を低減し、再利用の可能性を可能にします。

避けるべき一般的な落とし穴

不均一な塗布のリスク

窒化ホウ素の保護効果は、コーティング層の完全性に完全に依存します。BNスプレーが均一に塗布されていない場合、バリアの隙間から局所的な反応が発生する可能性があります。

バリア故障の結果

コーティングの小さな亀裂でさえ、「付着スポット」または局所的な脆性材料（TiN/TiB）のパッチを引き起こす可能性があります。これにより、広範な後処理が必要になるか、コンポーネント全体が廃棄される可能性のある表面欠陥が生じます。

目標に合わせた適切な選択

焼結チタン部品の品質を最大化するには、特定のニーズに基づいてコーティングの塗布方法を優先してください。

• 材料純度が最優先事項の場合：TiNおよびTiBの形成を防ぐことが最適な曲げ特性を維持する唯一の方法であるため、BN層が完全なシールを作成するのに十分な厚さであることを確認してください。
• 金型寿命が最優先事項の場合：高圧射出段階での黒鉛金型の摩耗を最小限に抑えるため、使用するBNグレードの潤滑性を優先してください。

チタンの真空熱間プレスの成功は、温度と圧力だけでなく、金属と金型の間の界面の完全性にかかっています。

概要表：

機能	利点	チタン合金への影響
化学的隔離	Ti-炭素反応をブロック	脆性TiN/TiB形成を防ぎ、延性を維持
機械的潤滑	30 MPaでの摩擦を低減	部品の容易な取り外しを促進し、黒鉛金型を保護
バリア保護	拡散を抑制	高い曲げ強度と材料純度を維持
表面完全性	付着を防ぐ	滑らかな仕上がりを確保し、後処理の必要性を低減

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