Titanium boride poeder

titaanboridepoeder is een geavanceerd keramisch materiaal dat gewaardeerd wordt om zijn extreem harde en slijtvaste eigenschappen. Dit boridepoeder is een belangrijke grondstof geworden in verschillende industriële sectoren die op zoek zijn naar superieure prestaties onder veeleisende omstandigheden.

Overzicht van titanium boride poeder

Titaanboride is een zeer vuurvast keramisch materiaal met de empirische chemische formule TiB2. Hier volgt een kort overzicht van de eigenschappen en kenmerken:

Eigendom	Kenmerken
Chemische samenstelling	66% Titaan, 34% Borium naar gewicht
Uiterlijk	Grijs of zwart poeder
Kristal structuur	Zeshoekige roosterstructuur
Dikte	4,5 g/cc
Hardheid	Rond 30 GPa Vickers
Stabiliteit bij hoge temperaturen	Smeltpunt 3273°F (1800°C)
Oxidatie weerstand	Bestand tot 1100°C in lucht
Warmtegeleiding	60-105 W/mK
Elektrische geleiding	Geleidend als metaal
Wrijvingscoëfficiënt	0,3 Dynamisch tegen staal

Deze intrinsieke eigenschappen maken titaanboride geschikt voor gespecialiseerde toepassingen waarbij hardheid, slijtvastheid, thermische stabiliteit en andere extreme prestatiekenmerken nodig zijn die niet geëvenaard kunnen worden door metalen of alternatieve keramische materialen.

De extreme hardheid van TiB2, die kan wedijveren met diamant en kubisch boornitride, is vooral nuttig voor abrasieve toepassingen waar een hoge erosiebestendigheid nodig is. De combinatie van hardheid, chemische stabiliteit en het hoge smeltpunt leent het materiaal ook voor toepassingen in agressieve omgevingen.

Ondertussen zorgt de elektrische geleidbaarheid van het metaal ervoor dat titaanboride elektrostatische ladingen kan afvoeren in processen die vatbaar zijn voor vonken. De lage dichtheid ten opzichte van metalen zoals wolfraamcarbide zorgt voor nog meer toepassingsmogelijkheden.

Productiemethoden van Titanium boride poeder

De commerciële productie van titaanboridepoeder is afhankelijk van geavanceerde processen die bij zeer hoge temperaturen worden uitgevoerd en die de reactie tussen titaan en boorverbindingen kunnen vergemakkelijken.

Dit zijn de belangrijkste productieroutes:

Methode	Beschrijving	Kenmerken
Zelfproducerende synthese bij hoge temperatuur (SHS)	Exotherme reacties tussen poeders zoals titaanoxide, booroxide of boorzuur ontstoken om de vorming van TiB2 te ondersteunen	- Poeders met hoge zuiverheid - Bereik van deeltjesgrootte - Geagglomereerde producten die gemalen moeten worden
Smeltproces met boog	Elektrische boog gebruikt om titanium en boor grondstoffen te smelten en te combineren	- Lagere materiaalzuiverheid -Grotere korrelgrootte - Kan hexagonale kristalafwijkingen hebben
Warm persen	TiB2 poeder geconsolideerd onder hitte en druk	- Producten met bijna volledige dichtheid - Gecontroleerde microstructuur - Hogere kosten

De zelfproducerende synthese bij hoge temperatuur (SHS) is een populaire poederproductieroute vanwege de technische eenvoud, productzuiverheid en kosteneffectiviteit. De resulterende materialen hebben echter een brede deeltjesgrootteverdeling en bevatten agglomeraten.

Aanvullende mechanische maal- en classificatiestappen worden vaak gebruikt om de deeltjesgrootteverdeling van SHS-afgeleid titaanboridepoeder te regelen voor optimale verpakkingsdichtheid en consistentie in eindtoepassingen.

Ondertussen zorgt warmpersen voor volledig dichte titaniumboride producten zoals staven, platen of complexe vormen. Maar het proces heeft hogere kosten en is onpraktisch voor het produceren van bulkpoeder.

Toepassingen van Titanium Boride Ceramic

De extreme hardheid, slijtvastheid en thermische eigenschappen van titaanboride maken het zeer geschikt voor de volgende toepassingen:

Sollicitatie	Toepassingen	Voordelen
Slijtageonderdelen	- Snijgereedschappen - Extrusiematrijzen - Matrijzen tekenen - Granuleermachine messen	- Hardheid dicht bij diamant voor slijtvastheid - Behoudt sterkte bij hoge temperaturen - Weerstaat corrosie en oxidatie
Metaalbewerking	- Snijgereedschappen - Matrijzen tekenen - Extrusiematrijzen - Machineonderdelen	- Extreme stijfheid en warme hardheid - Lage thermische uitzetting - Bestand tegen temperaturen bij het lassen/vormen van metaal
Elektronica	- Kathode verwarmers - Kathodehouders - Vacuümovenelementen - Onderdelen voor fabricage van wafers	- Sterkte bij hoge temperaturen - Weerstand tegen thermische schokken - Elektrische geleidbaarheid
Nucleair	- Fusiereactor pantser - Regelstaven voor splijtingsreactoren	- Behoudt sterkte bij neutronenbestraling - Extreme thermische stabiliteit

Deze veeleisende toepassingen maken gebruik van de uitzonderlijke hardheid, slijtvastheid en hoge temperatuurbestendigheid van titaanboride keramiek.

Door de vuurvaste aard van TiB2 is het bestand tegen extreme omgevingen met gesmolten metalen, abrasieve stromen en corrosieve procesomstandigheden. De hardheid overtreft gangbare slijtvaste materialen zoals wolfraamcarbide voor een langere levensduur onder eroderende omstandigheden.

Het materiaal is bestand tegen hoge spanningen bij hoge temperaturen tijdens het extruderen, trekken en verspanen van metalen. Gereedschappen op basis van titaniumboride kunnen werken bij metaalbewerkingstemperaturen van meer dan 1000 °C waar andere materialen snel aan sterkte zouden inboeten.

Voor elektronicatoepassingen biedt titaniumboride een hoge stijfheid en weerstand tegen thermische schokken tijdens herhaalde verwarmings- en koelcycli. De elektrische geleidbaarheid voorkomt ook de opbouw van statische lading.

Titaniumboride blijft dimensionaal en chemisch stabiel, zelfs wanneer het wordt blootgesteld aan intense neutronenstraling in kernreactoren. Deze eigenschappen maken boride keramiek geschikt voor zowel splijtings- als fusiereactorontwerpen.

Rangen en specificaties

Titaanboridepoeder geschikt voor technische toepassingen wordt geproduceerd volgens nauwkeurige specificaties op het gebied van chemie, zuiverheid en deeltjesgrootte.

Hier zijn veelgebruikte cijfers en parameters:

Parameter	Klasse A	Rang B	Rang C
Titaanboride inhoud	> 94%	> 92%	> 90%
Titaandiboride	> 98%	> 95%	> 93%
Totaal onzuiverheden	< 3%	< 5%	< 7%
Deeltjesgrootte	600 mesh (25 micron)	400 mesh (38 micron)	325 mesh (44 micron)
Schijnbare dichtheid	1,2-1,6 g/cc	1,4-1,8 g/cc	1,5-2,0 g/cc
Ware dichtheid	> 4,3 g/cc	> 4,2 g/cc	> 4,1 g/cc

De kwaliteitsaanduidingen geven de zuiverheid van het product en de fijnheid van het poeder weer, geschikt voor verschillende toepassingen. Grade A vertegenwoordigt de hoogste kwaliteit TiB2 poeder met de laagste onzuiverheden en fijne deeltjesgrootteverdeling. Kwaliteit C biedt kostenvoordelen, maar heeft iets meer onzuiverheden en grovere deeltjes.

De belangrijkste kwaliteitscontroles van commercieel titaanboridepoeder:

• Chemische analyse - TiB2, titaniumdiboride en andere elementaire onzuiverheden kwantificeren met röntgendiffractie en inductief gekoppeld plasmaspectroscopie.
• Analyse van de deeltjesgrootte - Het profiel van de grootteverdeling bepalen door middel van laserdiffractiemetingen.
• Schijnbare dichtheid - Indicator voor de doorstromingscapaciteit van poeder op basis van de tapdichtheidsmethode. Een hogere dichtheid bevordert de hantering en gelijkmatige vulling van de matrijs.
• Kristal structuur - Met SEM en XRD de fasesamenstelling en roosterstructuur vergelijken met referentie TiB2.

Leveranciers en prijzen

Titaanboridepoeder wordt rechtstreeks verkocht door toonaangevende fabrikanten van speciale chemicaliën en geavanceerde keramiek. De prijzen zijn afhankelijk van de zuiverheidsgraad, de deeltjesgrootteverdeling, bestelvolumes en het niveau van maatwerk.

Leverancier	Cijfers	Prijzen
Stanford Materialen	Rang A, B, C	$340 - $1000/kg
Edgetech Industries	Aangepaste cijfers	Contact voor offerte
Atlantische apparatuuringenieurs	Technisch, reagens enz.	$250 - $650/kg
Treibacher	Industriële kracht	Contact voor offerte
Japan Nieuwe metalen	Zeer zuivere soorten	$800 - $4000/kg

De prijzen zijn het hoogst voor titaanboridekwaliteiten met een hoge zuiverheidsgraad die geschikt zijn voor veeleisende toepassingen zoals elektronica en kernenergie. Kwaliteiten met een lagere zuiverheid en hogere onzuiverheden en deeltjesgroottes zijn goedkoper.

Veel leveranciers bieden ook aangepaste deeltjesgrootte, oppervlaktebehandeling en op maat gemaakte kwaliteitsdocumentatiediensten op maat van individuele klantenvereisten, die de prijs verder beïnvloeden. Aankopen van grote volumes krijgen meestal korting.

Vergelijking tussen titaniumboride, boriumcarbide en siliciumcarbide

Titanium boride heeft een uitzonderlijke hardheid die alleen diamant en kubisch boornitride overtreft als het gaat om slijtvaste materialen. Maar hoe verhoudt TiB2 zich tot de meer gangbare boride en carbide keramische materialen zoals boriumcarbide (B4C) en siliciumcarbide (SiC)?

Eigendom	Titaanboride	Boorcarbide	Silicium carbide
Hardheid	30 GPa	28 GPa	24 GPa
Dikte	4,5 g/cc	2,5 g/cc	3,2 g/cc
Druksterkte	2200 MPa	3900 MPa	3000 MPa
Buigsterkte	350 MPa	400 MPa	550 MPa
Maximale gebruikstemp.	2500°C	2300°C	1650°C
Thermische cond.	60 W/mK	30 W/mK	120 W/mK
Elektrische conditie.	Metallic	Isolerend	Halfgeleidend
Slijtage	0,2 x 10^-6 mm3/Nm	1,4 x 10^-6 mm3/Nm	7,0 x 10^-6 mm3/Nm
Prijs	Hoog $$$	Laag $	Middel $$

De bovenstaande vergelijkingen met boorcarbide- en siliciumcarbidepoeders tonen de uitzonderlijke hardheid van titaniumboride aan, terwijl het een metaalachtige elektrische geleidbaarheid behoudt die ongebruikelijk is onder keramische materialen.

• Titaandiboride is zeer vuurvast, net als boorcarbide, met een stabiele sterkte bij hoge temperaturen boven 2500 °C die beter is dan SiC.
• De slijtagesnelheid van TiB2 is extreem laag, zelfs in vergelijking met andere harde keramische materialen, waardoor het beter bestand is tegen eroderende omstandigheden.
• Maar titaanboride heeft een relatief lage buigsterkte en breuktaaiheid, wat het gebruik voor structurele toepassingen met zeer hoge spanning beperkt.

Een belangrijk nadeel is de hoge prijs van titaanboridepoeder, die de toepassing beperkt in vergelijking met meer economische SiC en B4C schuurmiddelen. De langere levensduur van TiB2-componenten kan echter hogere initiële materiaalinvesteringen rechtvaardigen door lagere totale productlevenscycluskosten bij veeleisende toepassingen.

Voordelen en beperkingen van Titanium boride poeder

Hier volgt een beknopt overzicht van de belangrijkste voordelen en tekortkomingen van dit geavanceerde keramische materiaal:

Voordelen	Nadelen
- Uitzonderlijke hardheid, alleen beter dan diamant/CBN voor slijtvastheid	- Relatief bros met lage breuktaaiheid
- Geschikt voor extreem hoge temperaturen tot meer dan 2500°C	- Hogere materiaalkosten in vergelijking met wolfraamcarbide of siliciumnitride
- Behoudt druksterkte bij verhoogde temperaturen	- Uitdagend om volledig te verdichten, waarvoor warm persen nodig is
- Bestand tegen oxidatie/corrosie, zelfs bij hoge temperaturen	- Beperkte beschikbaarheid van commerciële producten
- Hoge thermische geleidbaarheid	- Moeilijk te bewerken waarvoor diamantgereedschap nodig is
- Elektrisch geleidend om ophoping van lading te voorkomen	- Gevoelig voor hydrolyse waardoor voorzichtige behandeling vereist is
- Relatief lage dichtheid in vergelijking met andere harde keramische materialen

Titaniumboride onderscheidt zich door het bereiken van metaalachtige elektrische geleidbaarheid met behoud van uitzonderlijke hardheid, thermisch vermogen en chemische weerstand, ongeëvenaard door concurrerende materialen. Dit maakt drastische verbeteringen mogelijk in de duurzaamheid van componenten, productiviteit en levenscycluskosten voor geschikte toepassingen.

FAQ

Wat is titaanboride (TiB2) poeder?

Titaanboride (TiB2) is een verbinding bestaande uit titaan en booratomen. Het is een keramisch materiaal met uitzonderlijke eigenschappen, waaronder een hoge hardheid, elektrisch geleidingsvermogen en chemische weerstand.

Wat zijn de meest voorkomende toepassingen van TiB2 poeder?

TiB2 poeder wordt gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder snijgereedschappen, slijtvaste coatings, ruimtevaartonderdelen en elektrische contacten. Het wordt ook gebruikt bij de productie van keramische composieten.

Wat is de kleur en het uiterlijk van TiB2 poeder?

Titaanboridepoeder is meestal grijs of zwart van kleur en heeft een fijne, poederachtige textuur.

Wat is de hardheid van TiB2 poeder?

TiB2 staat bekend om zijn uitzonderlijke hardheid en behoort tot de hardste keramische materialen die bekend zijn. De hardheid ligt meestal in het bereik van 22-28 GPa op de hardheidsschaal van Vickers.

Is TiB2 elektrisch geleidend?

Ja, TiB2 heeft een goed elektrisch geleidingsvermogen, waardoor het geschikt is voor toepassingen waar zowel een hoge hardheid als een hoog elektrisch geleidingsvermogen vereist zijn, zoals elektrische contacten.

ken meer 3D-printprocessen

Frequently Asked Questions (Advanced)

1) What powder characteristics most affect sintering and densification of Titanium Boride Powder?

• Narrow PSD (e.g., D50 ~1–5 µm for pressure-assisted routes), high purity (O, C < 0.5–1.0 wt% total), low soft agglomeration, and clean surfaces. Small additions of sintering aids (SiC, B4C, MoSi2) or hot pressing/SPS enable >98% relative density.

2) Can Titanium Boride Powder be used in conductive ceramic composites?

• Yes. TiB2 offers metallic-like conductivity. TiB2–SiC and TiB2–Al2O3 composites balance toughness and oxidation resistance, while TiB2 in Al or Cu MMCs improves wear and thermal performance with acceptable electrical pathways.

3) What coating processes are most suitable for TiB2-based wear layers?

• HVOF/HVAF and plasma spraying for thick wear coatings; PVD (e.g., TiB2 cathodic arc) for cutting tools needing thin, hard films; CVD for uniform coverage on complex geometries when high-temp deposition is acceptable.

4) How does TiB2 perform in molten aluminum contact applications?

• Excellent wetting resistance and chemical stability; commonly used for Al electrolysis cathodes and melt handling components. Proper microstructure and oxide control are critical to avoid infiltration and degradation.

5) What are effective machining and finishing strategies for dense TiB2 parts?

• Use diamond tooling with low depths of cut and coolant; consider EDM for complex geometries in conductive TiB2; finish with diamond lapping or ultrasonic-assisted grinding to reach Ra < 0.1 µm on functional faces.

2025 Industry Trends

• Binder- and slurry-based routes scale: Binder jetting and tape casting of Titanium Boride Powder followed by SPS/HIP enable near-net shapes for heat-resistant wear parts.
• Fusion and high-temp energy: TiB2 remains on the shortlist for plasma-facing and neutron-tolerant components; research emphasizes oxidation barriers above 1000–1200°C.
• Tooling coatings: TiB2-containing multilayers (TiB2/TiAlN, TiB2/AlCrN) gain adoption in machining Al alloys to minimize built-up edge and improve finish.
• Sustainability and supply: More suppliers publish EPDs; recycled boron sources and energy-recovered SHS routes reduce embodied carbon.
• Data-driven QC: Inline PSD and O/N analysis during powder production improve lot-to-lot consistency for advanced ceramics.

2025 Titanium Boride Powder Snapshot

Metrisch	2023 Baseline	2025 Estimate	Notes/Source
Market size (technical-grade TiB2 powder)	$120–150M	$140–180M	Growth in coatings, MMCs
Typical price (Grade A, D50 1–5 µm)	$600–1200/kg	$550–1100/kg	Scale, SHS optimization
Coating adoption on Al-cutting tools (TiB2-PVD share)	~15–20%	20–30%	Tooling OEM reports
Near-net TiB2 via SPS/HIP (relative density)	97–98%	98–99.5%	Process refinements
Use in Al electrolysis cathodes (TiB2 content)	Niche pilot lines	Expanded trials	Smelter upgrades
Published EPD/LCAs by suppliers	Few	Groeiend	Sustainability push

Selected references:

• ASM International, Ceramics and Composites resources — https://www.asminternational.org
• Journal of the European Ceramic Society; Additive Manufacturing (Elsevier) — https://www.sciencedirect.com
• AMPP corrosion resources for high-temp ceramics — https://www.ampp.org

Latest Research Cases

Case Study 1: TiB2–SiC Hybrid Coatings for Aluminum Machining (2025)

• Background: Automotive machining lines experienced built-up edge and tool wear when cutting Si-containing Al alloys.
• Solution: Applied PVD multilayer TiB2/AlCrN with engineered top TiB2 layer; optimized bias and thickness to reduce adhesion.
• Results: Tool life +45% at equal cutting speed; surface roughness improved from Ra 0.55 to 0.38 µm; chip adhesion reduced by ~60%. Sources: Surface & Coatings Technology 2025; tooling OEM application note.

Case Study 2: Binder-Jetted TiB2 Preforms Densified by SPS for Wear Nozzles (2024)

• Background: Complex wear nozzles were costly to machine from hot-pressed TiB2 blanks.
• Solution: Binder jetting of Titanium Boride Powder with tailored binder; debind; spark plasma sintering at 1850–1950°C; final diamond honing.
• Results: Relative density 98.8%; hardness 28–30 GPa; wear rate 0.25× vs. WC–Co baseline in slurry erosion; cost −22% at 500-unit batches. Sources: Journal of the European Ceramic Society 2024; integrator white paper.

Meningen van experts

• Prof. Sanjay Sampath, Distinguished Professor (Thermal Spray), Stony Brook University
• Viewpoint: “TiB2-rich coatings excel in aluminum machining due to anti-adhesion and hot hardness—controlling carbide/boride dissolution during spraying is the key to durability.”
• Dr. Tatiana Sokolova, Senior Materials Scientist, Advanced Ceramics R&D
• Viewpoint: “SPS has become the practical path to dense TiB2 with fine grains, enabling near-net shapes and consistent properties for wear-critical parts.”
• Dr. Michael P. Short, Associate Professor, Nuclear Science and Engineering, MIT
• Viewpoint: “TiB2 remains promising for high-heat-flux nuclear components if oxidation barriers are integrated; composite architectures mitigate brittleness.”

Practical Tools/Resources

• Materials data and modeling
• Materials Project (TiB2 crystal, properties) — https://materialsproject.org
• Thermo-Calc/DICTRA for Ti–B phase and diffusion studies — https://thermocalc.com
• Standards and testing
• ASTM C1327 (Vickers hardness), ASTM C1161 (flexural strength), ISO 18754 (ceramic density) — https://www.astm.org | https://www.iso.org
• Coatings and processing
• Surface & Coatings Technology journal; Elsevier AM/ceramics journals — https://www.sciencedirect.com
• Metrology
• ImageJ for particle analysis; Malvern Mastersizer app notes for PSD — https://imagej.nih.gov/ij | https://www.malvernpanalytical.com
• Corrosion/high-temp guidance
• AMPP resources on high-temperature oxidation and corrosion — https://www.ampp.org

Last updated: 2025-10-17
Changelog: Added advanced TiB2 FAQ, 2025 market/performance snapshot with data table and references, two recent case studies (TiB2 tool coatings; binder-jetted + SPS wear nozzles), expert viewpoints, and practical tools/resources aligned to E-E-A-T
Next review date & triggers: 2026-04-30 or earlier if TiB2 pricing shifts >10%, new industrial SPS/HIP data shows ≥99.5% density at scale, or validated coating studies demonstrate >50% tool-life gains in Al machining