EuroWire January 2015

58 / 80

Техническая статья
56 январь 2015 г.
3 Свойства и
описание фильер с
нанокристаллическим
алмазным
композиционным
покрытием
(нано-фильер)
На рисунках 2a и 2b показана
морфоло гия поверхнос ти
стандартных поликристаллических
и нанокристаллических алмазных
покрытий. Для стандартных
поликристаллических алмазов, как
показанонарисунке2a,напленкепоказан
граненая микрокристаллическая
алмазная поверхность с размером
гранул от 2 до 4 μм. Поверхность
очень неровная и состоит из
комбинаций гранул {111 и {110}. Для
нанокристаллических алмазов, как как
показано на рисунке 2b, пленка кажется
очень плотной с микрогранулированной
морфологией (размер гранул - около
50μм). Морфология поверхности
ровная и гораздо более гладкая, чем у
поликристаллических алмазных пленок.
На рисунке 3 показан рамановский
спектр композитных покрытий
поликристаллическойалмазнойпленкии
нанокристаллической алмазной пленки.
Для стандлартных поликристаллических
алмазных пленок, единственной
острой характеристической пикой
для алмаза (sp3 углерод) является
1,332см-1. Для нанокристаллических
алмазных пленок, единственной
острой характеристической пикой для
алмаза (sp3 углерод) является 1,339см-1.
А размытый максимум около 1,580см-1
соответствует аморфному углероду или
неалмазному углероду (sp2 углерод).
Можно предположить, что стандартная
поликристаллическая пленка содержит
меньше неалмазных компонентов. Для
нанокристаллических алмазов алмазная
полоса при 1,332см-1 значительно
расширена, а интенсивность
комбинационного рассеяния - около
1,560см-1, отчетливо виден контур.
Расширение алмазной полосы в
результате уменьшения размера
гранул до нанометрического масштаба
и присутствие комбинационного
рассеяния при 1,560см-1 объясняется
увеличением компонентов, связанных
графитовым или аморфным углеродом
sp2 на границах гранул на пленках.
Рамановское рассеяние в 50~60 раз
больше для углерода, связанного sp2
по сравнению с углеродом, связанным
sp3, поэтому алмазный компонент
доминирует в пленках. Рамановский
спектр нанокристаллической
алмазной пленки на рисунке 3 можно
рассматривать как изображение
поверхности композитной алмазной
пленки, так как рамановский спектр
показывает структуру верхнего слоя
пленки.
Профили поверхности стандартной
поликрис та л личе с ко го и
нанокристаллического алмазного
композитного покрытия прошли
испытания с одной и той же толщиной
на пяти образцах отбора проб при
помощи профилометра, и результаты
шероховатости поверхности (Ra) были
309,64нм и 104,71нм соответственно. Для
сравнения, Ra нанокристаллического
алмазного композитного покрытия
могла достигать 30 нм или даже меньше
после механической полировки.
Согласно свойствам и анализу
нанокристаллическое алмазное
покрытие имеет гладкую поверхность и
размер гранул около 50 нм, что меньше,
чем у стандартных поликристаллических
алмазных покрытий.
Это является преимуществом перед
полировкой алмазных покрытий.
Поэтому, фильеры (нано-фильеры)
с нанокристаллическим алмазным
композитным покрытием можно
легко изготавливать, смотри рисунок
4 (с корпусом фильеры), чтобы
соответствовать требованиям и
износостойкости, и первоклассной
обработки и низкому трению с
алюминием.
4 Испытания на
применение
нано-фильер
для волочения
алюминиевой
проволоки
4.1 Стандартные испытания на
применение нано-фильер
для волочения алюминиевой
проволоки
Мы подготовили нано-фильеры с
различными техническими параметрами
(диаметр отверстий меньше 4
мм) для волочения алюминиевой
проволоки, используя вышеуказанную
технологию поликристаллического
алмазного композитного покрытия и
технологию последующей полировки.
В соответствии с практическими
испытаниями по волочению
алюминиевой эмалированной
проволоки, выполненными на
производственных линиях заказчиков в
Китае, нанокристаллические алмазные
композитные покрытия показали очень
хорошие адгезионные результаты,
износостойкость и гораздо более низкое
трение поверхности. Нано-фильеры
продемонстрировали увеличение срока
эксплуатациифильерыприфакторе от 10
до 25, когда скорость волочения была 15
м/с, таким образом, это может не только
сэкономить за счет стоимости самой
фильеры, но и значительно уменьшить
срок замены (только 4% к 10% с
предыдущей технологией) и значительно
увеличить производительность. Так как
коэффициент трения между алмазным
поркытиемнано-фильери алюминиевым
проводником очень мал (только 0,09),
использование нано-фильер может
значительно улучшить обработку
продукции волочения при отсутствии
затирания алюминия на волочильных
фильерах. Чрезвычайно высокая
износостойкость алмазного покрытия
нано-фильер приводит к соблюдению
диаметра проволоки, сохраняя при этом
сырьевой материал до 1~2%. Кроме
того, нано-фильеры используются
при высокоскоростном волочении, и
являются незаменимыми с точки зрения
экологичности и избежания процессов
протравки при волочении проволоки.
4.2 Перспектива применения
водной смазки в технологиях
волочения алюминиевой
проволоки и коаксиального
кабеля/ алюминиево-
пластиковых компонентов труб
при помощи нано-фильер
В данной работе рассматривается еще
одно преимущество нано-фильер. Им
является смена метода смазки путем
▲
▲ Рисунок 5. Примение смазки на водной основе
для технологии волочения алюминиево-
пластиковых трубных компонентов при
помощи нано-фильер и вид алюминиевой
продукции
t