Metalli duri sostenibili e materiali resistenti all’usura

Carburi alternativi per rivestimenti resistenti all’usura

Le polveri NaC-FeCr e NbC-NiCr sono cermet alternativi sviluppati per la spruzzatura termica e caratterizzati da carburo di niobio (NbC) sintetizzato in situ, finemente disperso in una matrice metallica. Il processo di alligazione meccanica garantisce un legame carburo-matrice superiore rispetto alle polveri convenzionali ottenute per agglomerazione.

I rivestimenti in cermet NbC-FeCr offrono una durezza molto elevata e prestazioni di resistenza all’usura intermedie tra i sistemi tradizionali WC-CoCr e Cr₃C₂-NiCr, con una resistenza all’usura da scorrimento ad alta temperatura superiore.

Le polveri sono ottimizzate per i processi di spruzzatura termica HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) e HVAF (High Velocity Air Fuel). 

Le varianti NbC-NiCr mostrano un’eccezionale resistenza alla corrosione in ambienti aggressivi, superando i riferimenti cermet standard nei test di corrosione elettrochimica, rendendole ideali per applicazioni che richiedono una protezione combinata dall’usura e dalla corrosione in ampi intervalli di temperatura.

Applicazioni: rulli industriali, componenti di valvole, attrezzature marine, lavorazione petrolchimica, utensili aerospaziali.

PROPRIETÀ
Durezza massima 1100 HV
Temperatura di esercizio tipica 600 °C
Densità ~7,5 g/cm³
Distribuzione granulometrica (HVOF) +10–45 µm
Altre PSD sono disponibili su richiesta

Compositi a matrice metallica rinforzati con TiC in situ

I compositi a matrice metallica (MMC) in carburo di titanio (TiC) sono sintetizzati attraverso una processo di alligazione meccanica reattiva, in cui le fasi submicrometriche di carburo TiC si formano direttamente durante la macinazione ad alta energia. Questo processo di sintesi allo stato solido garantisce una dispersione uniforme delle particelle ultrafini di TiC in tutta la matrice metallica, contribuendo alle superiori proprietà meccaniche e omogeneità microstrutturale rispetto ai compositi rinforzati ex situ convenzionali.

Il processo di alligazione meccanica di MBN consente una selezione versatile delle leghe matrice, compresi i sistemi a base di titanio, alluminio, ferro e NiCr, ciascuno progettato per specifici requisiti prestazionali e ambienti di applicazione.

Le polveri composite rinforzate con TiC hanno una durezza elevata, un’eccellente resistenza all’usura e all’abrasione, una maggiore stabilità termica e un miglior rapporto resistenza/peso, ideali per componenti strutturali esigenti, rivestimenti resistenti all’usura tramite spruzzatura termica e parti ad alte prestazioni nel settore aerospaziale, degli utensili automobilistici, dei sistemi energetici e della produzione additiva.

Questi materiali avanzati sono particolarmente interessanti per gli impianti biomedici e le protesi ortopediche, dove la resistenza strutturale leggera, la biocompatibilità, la resistenza alla corrosione e la durata a lungo termine sotto carico ciclico sono fattori prestazionali fondamentali.

COMPOSIZIONE
Ti 35% – TiC: 65%

Cermet senza cobalto per applicazioni resistenti all’usura

Il cermet Ti-WC è un materiale composito avanzato sviluppato da MBN che garantisce una microstruttura omogenea con una forte coesione all’interfaccia tra carburo e matrice. Sostituendo il legante al cobalto con una matrice in titanio, questo materiale cermet ecologico mantiene la durezza dei sistemi convenzionali a base di WC, offrendo sia prestazioni di resistenza all’usura che sostenibilità ambientale.

Le polveri composite Ti-WC possono essere lavorate mediante deposizione con spruzzatura a freddo o consolidamento con metallurgia delle polveri in componenti voluminosi densi. 

Quando depositato con la tecnologia Cold Spray, il materiale produce rivestimenti spessi, compatti e resistenti all’usura con un’eccellente adesione al substrato. Il consolidamento mediante Spark Plasma Sintering (SPS) consente la produzione di componenti a densità quasi totale con eccezionale resistenza meccanica e tenacità alla frattura.

Le applicazioni includono componenti leggeri per auto da corsa (protezione in lega di magnesio), matrici di estrusione, utensili per laminatoi, matrici di formatura e attrezzature industriali soggette a forte usura, dove la resistenza all’abrasione è un fattore prestazionale fondamentale.

COMPOSIZIONE
Ti 23% – WC: 77%

PROPRIETÀ DEL RIVESTIMENTO CGS
Durezza dopo la spruzzatura 800-1000 HV
Durezza dopo trattamento termico >1000 HV
Spessore del rivestimento 0,5-2 mm

Composito di titanio e carburo di silicio

La polvere composita Ti-SiC è un composito leggero a matrice metallica nanostrutturata ottenuto tramite macinazione ad alta energia (HEBM). La sua distribuzione omogenea di titanio-silicio-carbonio offre elevata durezza e resistenza all’usura, mantenendo una densità bassa, che lo rende ideale per applicazioni in cui il peso è fondamentale.

Quando consolidati tramite sinterizzazione al plasma con scintilla (SPS), i componenti in Ti-SiC raggiungono proprietà meccaniche eccezionali, con microstrutture contenenti ceramiche in fase MAX Ti₃SiC₂. Queste fasi MAX in carburo ternario offrono vantaggi unici rispetto alle ceramiche convenzionali: eccellente resistenza alla frattura, superiore resistenza agli shock termici e conduttività elettrica e termica combinate, che consentono applicazioni nella schermatura elettromagnetica, nei sistemi di gestione termica e nei componenti strutturali conduttivi.

Come rivestimenti a spruzzo termico o a spruzzo a freddo, il Ti-SiC offre una robusta resistenza all’usura. A temperature elevate, il materiale forma strati di ossido autolubrificanti che riducono significativamente l’attrito e l’usura nei contatti scorrevoli ad alta temperatura, rendendolo particolarmente efficace per applicazioni tribologiche sopra i 600 °C.

La combinazione di leggerezza e resistenza all’usura ad alte prestazioni rende i compositi Ti-SiC ideali per componenti rotanti ad alta velocità, parti strutturali aerospaziali, sistemi leggeri per automobili e attrezzature per il settore energetico. 

Composizione
Fase Ti₃SiC₂ MAX + rinforzo TiC/SiC

PROPRIETÀ DEL RIVESTIMENTO da CGS
Durezza >1000 HV
Temperatura di autolubrificazione >600 °C

PROPRIETÀ DEL COMPONENTE da SPS
Temperatura di consolidamento SPS 1400 °C
Densità apparente ~3,9 g/cm³
Durezza 1650 HV