TC4-Pulver, auch bekannt als Titancarbid, ist ein extrem hartes keramisches Material, das aus Titan und Kohlenstoff besteht. Es zeichnet sich durch hohe Härte, hervorragende Verschleißfestigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und hohe Beständigkeit gegen chemische Angriffe aus. TC4-Pulver hat eine Reihe von Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, im militärischen Bereich, bei Zerspanungs- und Umformwerkzeugen und in vielen anderen Bereichen.
Zusammensetzung von TC4-Pulver
TC4-Pulver enthält sowohl Titan als auch Kohlenstoff in unterschiedlichen Anteilen je nach Sorte. Die chemische Formel für Titancarbid lautet TiC, aber handelsübliches TC4-Pulver kann einen Kohlenstoffgehalt zwischen 6,25% und 11,7% nach Gewicht aufweisen.
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Titan (Ti) | 88.3 – 93.75 |
| Kohlenstoff (C) | 6.25 – 11.7 |
Durch die Steuerung des Verhältnisses von Titan zu Kohlenstoff können die Hersteller die Eigenschaften wie Härte, Zähigkeit und Wärmeleitfähigkeit individuell anpassen. TC4-Sorten mit höherem Kohlenstoffgehalt haben eine höhere Härte, während Varianten mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt eine höhere Zähigkeit aufweisen.
Eigenschaften und Merkmale von TC4-Pulver
TC4-Pulver zeichnet sich durch seine außergewöhnliche Härte und Verschleißfestigkeit in Verbindung mit einer guten Korrosionsbeständigkeit aus. Hier sind die wichtigsten technischen Merkmale und Fähigkeiten:
| Eigentum | Einzelheiten |
|---|---|
| Härte | 2800-3100 HV, bis zu 3500 HV für Varianten mit hohem Kohlenstoffgehalt |
| Dichte | 4,9 - 5,2 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 3160°C |
| Wärmeleitfähigkeit | ~35 W/m-K |
| Koeffizient der thermischen Ausdehnung | 7,4 x 10-6/K |
| Elastizitätsmodul | 450 GPa |
| Druckfestigkeit | 1,7 - 3,5 GPa |
| Chemische Beständigkeit | Beständig gegen Säuren, Basen, Salze und oxidierende Umgebungen bis zu 800°C |
Die unvergleichliche Härte macht TC4 ideal für Verschleißschutz- und Schneidanwendungen. Es behält seine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen bei. Die hohe Wärmeleitfähigkeit verbessert die Wärmeableitung in Werkzeugen und Einsätzen.
Spezifikationen und Qualitäten von TC4-Pulver
TC4-Pulver ist in einer Reihe von Partikelgrößen, Kohlenstoffgehalten und Reinheitsgraden erhältlich, um den Anforderungen der jeweiligen Anwendung gerecht zu werden:
| Spezifikation | Einzelheiten |
|---|---|
| Partikelgrößen | 0,5 - 45 Mikrometer |
| Kohlenstoffgehalt | Niedrig (6.25%), Mittel (8%), Hoch (10-11.7%) |
| Reinheit | Bis zu 99% |
| Kristallstruktur | Kubisch |
| Morphologie des Pulvers | kantig, körnig, kugelförmig |
| Klassen | R, P, S, M |
| Normen | ISO, RoHS |
Zu den gängigen TC4-Pulversorten gehören:
- Sorte R - Für gesinterte Produkte mit mittlerem Kohlenstoffgehalt 8%
- Sorte P - Hohe Reinheit für spezielle Anwendungen
- Sorte S - Für Spritz- und Schweißprodukte
- Sorte M - Zum Formen und Pressen
Höhere Reinheit, kontrollierte Partikelgrößenverteilung und gleichmäßige Morphologie führen zu qualitativ hochwertigeren Sinterteilen.
Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von TC4-Pulver
Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften eignet sich TC4-Pulver für die folgenden Anwendungen:
| Industrie | Anwendungen |
|---|---|
| Zerspanung | Wendeschneidplatten, Schaftfräser, Bohrer, Reibahlen |
| Metallumformung | Strangpresswerkzeuge, Gesenkschmiedewerkzeuge, Drahtziehwerkzeuge |
| Bergbau | Gesteinsbohrer, Bohrlocheinsätze |
| Automobilindustrie | Nockenwellen, Ventile, Dichtungen |
| Luft- und Raumfahrt | Luftdichtungen, Motorkomponenten |
| Elektronik | Wärmeleiter, Kontakte |
| Textilien | Teile für Textilmaschinen |
| Pumpen | Dichtungen, Lager |
| Medizinische | Chirurgische Instrumente, Implantate |
Die Automobilbranche verwendet TC4-Pulver für Nocken, Ventile und andere Motorenteile, die hitzebeständig und verschleißfest sein müssen. Die Luft- und Raumfahrtindustrie setzt es für Luftdichtungen ein, die bei hohen Temperaturen stabil sein müssen. TC4-Pulver eignet sich auch hervorragend für Schneideinsätze mit erhöhter Standzeit.
TC4-Pulver vs. Alternativen
Hier sehen Sie, wie TC4-Pulver im Vergleich zu anderen harten Materialien in Bezug auf Eigenschaften und Leistung abschneidet:
| Eigentum | TC4 | Wolframkarbid | Siliziumkarbid |
|---|---|---|---|
| Härte | 2800 - 3500 HV | 1300 - 1900 HV | 2300 - 3000 HV |
| Zähigkeit | Mittel | Höher | Unter |
| Wärmeleitfähigkeit | Höher | Unter | Höher |
| Chemische Beständigkeit | Ausgezeichnet | Schlecht | Ausgezeichnet |
| Oxidationsbeständigkeit | Gut | Ausgezeichnet | Gut |
| Kosten | Mittel | Höher | Unter |
Vorteile von TC4-Pulver:
- Äußerst hart mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit
- Bessere Korrosionsbeständigkeit als Wolframkarbid
- Besser wärmeleitend als Wolframkarbid
- Niedrigere Kosten als Wolframkarbid
Beschränkungen des TC4-Pulvers:
- Spröder als Wolframkarbid, anfällig für Abplatzungen
- Chemisch nicht so inert wie Siliziumkarbid
- Geringere Temperaturstabilität als Siliziumkarbid
TC4 bietet also für die meisten Anwendungen die beste Kombination aus Härte, Zähigkeit, thermischen Eigenschaften und Kosten. Es übertrifft Wolframkarbid beim Verschleißschutz und Siliziumkarbid bei der Hochtemperaturstabilität.
TC4 Powder Preisgestaltung
TC4-Pulver ist teurer als Titanpulver, aber preiswerter als Wolframkarbidpulver. Hier sind typische Preise pro kg:
| Klasse | Reinheit | Preis ($/kg) |
|---|---|---|
| R | 99% | 70 – 90 |
| P | 99.5% | 100 – 130 |
| S | 97% | 50 – 70 |
| M | 96% | 40 – 60 |
Die Preise variieren je nach:
- Reinheit und Sauerstoff-/Stickstoffgehalt
- Partikelgrößenverteilung
- Pulvermorphologie (eckig, kugelförmig)
- Kaufmenge
- Marke des Lieferanten
Hochreines TC4-Pulver mit kontrollierter Partikelgröße kann bis zu $130/kg kosten, während Sorten mit geringerem Reinheitsgrad zum Pressen oder Schweißen bei etwa $40/kg beginnen.
Wo kann man TC4-Pulver kaufen?
Hier sind einige der weltweit führenden Lieferanten, die TC4-Titancarbidpulver herstellen und verkaufen:
| Anbieter | Standort |
|---|---|
| Micron Metalle | USA |
| Atlantic Ausrüstungsingenieure | USA |
| Met3DP | China |
| I-Matec | Deutschland |
| Inframat Advanced Materials | USA |
| Peking BoYu Tech | China |
Achten Sie bei der Auswahl eines TC4-Pulverlieferanten darauf:
- Ruf und Betriebszugehörigkeit
- Qualitätszertifikate
- Reinheitsgrade
- Kontrolle der Partikelgröße
- Morphologie des Pulvers
- Produktionskapazität
- Preisgestaltung
- Kundendienst und technische Unterstützung
Etablierte Unternehmen wie Micron Metals, ZhuZhou GuangYuan und Inframat Advanced Materials sind führende Hersteller mit strenger Qualitätskontrolle und wettbewerbsfähigen Preisen.
TC4-Pulver: FAQs
F: Was ist der Unterschied zwischen den Pulversorten TC4 und TC16?
A: TC16-Pulver hat einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt von etwa 6,25%, während TC4-Pulver einen mittleren Kohlenstoffgehalt von etwa 8% hat. TC16 hat also eine höhere Zähigkeit, während TC4 härter ist.
F: Ist TC4-Pulver giftig?
A: TC4-Pulver gilt als relativ ungiftig. Es kann jedoch bei Kontakt mit der Haut oder den Augen Reizungen hervorrufen. Bei der Handhabung sollte geeignete PSA verwendet werden.
F: Wie kann man TC4-Teile am besten herstellen?
A: Die meisten TC4-Komponenten werden durch Sintern von TC4-Pulver hergestellt. Kaltes Pressen und heißes isostatisches Pressen können ebenfalls verwendet werden. Die CVD-Abscheidung von TC4 ist ebenfalls möglich.
F: In welchen Branchen wird TC4-Pulver am häufigsten verwendet?
A: Der größte Teil des TC4-Pulververbrauchs entfällt auf Zerspanungswerkzeuge, Motorenteile für die Luft- und Raumfahrt, Automobilteile und Bergbauwerkzeuge. Die Kombination aus Härte, Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit macht es ideal für diese Anwendungen.
F: Kann TC4-Pulver rosten?
A: Nein, TC4-Pulver rostet und korrodiert nicht leicht. Aufgrund des stabilen Titancarbids bietet es eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. TC4 behält seine Eigenschaften in einem breiten Spektrum von Chemikalien bei.
F: Ist TC4-Pulver feinkörnig oder grobkörnig?
A: TC4-Pulver ist sowohl in feiner Mikrokorngröße als auch in gröberer Korngröße erhältlich. Feines Pulver unter 10 Mikron wird zum Sintern bevorzugt, während gröberes Pulver mit 20-45 Mikron zum Schweißen oder thermischen Spritzen verwendet wird.
F: Kann TC4-Pulver in 3D gedruckt werden?
A: Ja, fortschrittliche Binder-Jetting- und Laser-Pulverbett-Fusionstechniken ermöglichen den 3D-Druck komplexer Geometrien unter Verwendung von TC4-Pulver für zusätzliche Härte, Festigkeit und Verschleißfestigkeit.