EuroWire January 2015

Articolo tecnico

3 Descrizione e

considerato come la rappresentazione della superficie della pellicola composta di diamante poiché lo spettro di Raman mostra la struttura dello strato superiore della pellicola. I profili della superficie del rivestimento di diamante policristallino convenzionale e del rivestimento composito nanocristallino sono stati testati con lo stesso spessore in 5 siti di campionatura utilizzando un profilometro per l’analisi delle superfici ed i risultati della rugosità della superficie (Ra) furono rispettivamente 309,64nm e 104,71nm. Al confronto, la rugosità (Ra) del rivestimento composito di diamante nanocristallino poteva raggiungere 30nm o persino valori inferiori dopo la levigatura meccanica. In base alla descrizione e all’analisi, il rivestimento di diamante nanocristallino presenta una superficie liscia con una granulometria di circa 50nm, che è di gran lunga inferiore rispetto a quella dei rivestimenti di diamante policristallino tradizionali. Ciò risulta vantaggioso per la levigatura superficiale dei rivestimenti di diamante. Pertanto, le filiere con rivestimenti compositi di diamante nanocristallino ( nano-dies ) possono essere facilmente fabbricate, (si veda la Figura 4 con corpo della filiera), per soddisfare i requisiti di eccellente resistenza all’usura, finitura di altissima qualità, e attrito ridotto con l’alluminio. 4 Prove di applica- zione delle filiere rivestite di diamante nanocristallino nella trafilatura del filo di alluminio 4.1 Prove tradizionali di applicazione di filiere rivestite di diamante nanocristallino nella trafilatura di filo di alluminio Sono state preparate delle filiere rivestite di diamante nanocristallino ( nano-dies ) con varie specifiche (diametro interno inferiore a 4mm) per la trafilatura di filo di alluminio utilizzando la tecnologia per i rivestimenti compositi di diamante nanocristallino e la successiva tecnologia di levigatura sopra descritte. In base a delle prove pratiche di trafilatura del filo di alluminio e del filo di alluminio smaltato effettuate in linee di produzione di clienti in Cina, i rivestimenti compositi di diamante nanocristallino mostrano caratteristiche di adesione molto buone, resistenza all’usura e un attrito superficiale di gran lunga inferiore. Le filiere rivestite di diamante nanocristallino hanno

analisi di trafile con rivestimento composito a base di diamante nanocristallino ( nano-dies )

Le Figure 2a e 2b illustrano la morfologia superficiale dei rivestimenti al dia- mante policristallino tradizionale e nanocristallino. La pellicola di diamante policristallino convenzionale illustrata nella Fig. 2a , mostra una superficie del diamante microcristallino ben sfaccettata con una granulometria da 2 a 4μm. La superficie è molto ruvida e consiste in una combinazione di facce {111} e {110}. Invece, la pellicola di diamante nanocristallino illustrato sulla Fig. 2b appare molto densa con una morfologia a grano fine (dimensioni del grano di circa 50nm). La morfologia della superficie è priva di sfaccettature e molto più liscia rispetto alle pellicole di diamante policristallino. La Fig. 3 mostra lo spettro Raman dei rivestimenti compositi delle pellicole di diamante policristallino e diamante nanocristallino. Per le pellicole di diamante policristallino tradizionali, l’unico picco marcato caratteristico del diamante (carbonio sp 3 ) si manifesta a 1.332cm -1 . Per le pellicole di diamante nanocristallino, un picco caratteristico per il diamante (carbonio sp 3 ) si manifesta vicino a 1.339cm -1 . Un ampio picco vicino a 1.580cm -1 corrisponde al carbonio amorfo o al carbonio non-diamante (carbonio sp 2 ). Si può dedurre che la pellicola di diamante policristallino convenzionale contiene una quantità di gran lunga inferiore di componente non-diamante. Per il diamante nanocristallino, la banda del diamante a 1.332cm -1 è significativamente più ampio, e l’intensità dello scattering Raman risulta marcata vicino all’area di 1.560cm -1 . L’ampliamento della banda del diamante è la conseguenza della diminuzione della granulometria su scala nanometrica, e la presenza dell’intensità dello scattering a 1.560cm -1 è dovuta all’aumento dei componenti con ibridazione sp 2 tipo grafite o carbonio amorfo ai confini del grano nelle pellicole. Lo scattering Raman è 50~60 volte più elevato per il carbonio con ibridazione sp 2 rispetto al carbonio con ibridazione sp 3 , pertanto il componente di diamante è predominante nelle pellicole. Lo spettro di Raman delle pellicole di diamante nanocristallino nella può essere

▲ ▲ Figura 5 : Utilizzo della lubrificazione ad acqua nel processo di trafilatura di tubi compositi di alluminio e plastica con filiere rivestite in diamante nanocristallino e aspetto del prodotto di alluminio t

evidenziato un aumento della vita utile dal 10% al 25% circa, con una velocità di trafilatura approssimativa di 15m/ secondo. Ciò consente non solo di ridurre i costi delle filiera di trafilatura, ma anche di ridurre considerevolmente i tempi di cambio (solo il 4% rispetto al 10% del processo precedente) e pertanto di aumentare radicalmente la produttività. Grazie ad un coefficiente di attrito così ridotto fra il rivestimento in diamante nanocristallino delle filiere e il conduttore di alluminio (pari solo a circa 0,09), l’utilizzo di tali filiere può ovviamente migliorare la finitura superficiale dei prodotti trafilati ed evitare l’usura causato dall’alluminio nelle filiere di trafilatura. L’eccellente resistenza all’usura del rivestimento in diamante nanocristallino delle filiere consente di ottenere un filo dal diametro uniforme e di risparmiare la materia prima fino all’1~2%. Inoltre, le filiere rivestite di diamante nanocristallino sono indicate per la trafilatura di filo ad alta velocità e per i processi ecologici di trafilatura di filo “senza decapaggio”. 4.2 Lubrificazione ad acqua applicata al processo di trafilatura di filo di alluminio, cavi coassiali e tubi compositi di alluminio-plastica con filiere rivestite di diamante nanocristallino Le filiere rivestite di diamante nano- cristallino esaminate in questo articolo presentano un altro vantaggio principale, ovvero il cambiamento del metodo di lubrificazione grazie all’introduzione di un elemento ecologico estremamente interessante, oltre al risparmio dei costi diretti.

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Gennaio 2015