EuroWire January 2015

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Articolo tecnico
Gennaio 2015 69
di lubrificazione a base di olio, con
immediati benefici economici, riducendo
contemporaneamente l’inquinamento
ambientale e applicando un processo di
fabbricazione nel rispetto dell’ambiente. n
6 Riferimenti
bibliografici
[1] Dieler M Gruen, ‘Nanocrystalline diamond films’,
Annu Rev Mater Sci 1999, 29: 211~259
[2] Sun Fanghong, Zhang Zhiming, Guo Songshou,
Shen Hesheng et al, ‘Industrialisation of CVD
Diamond Films: Diamond coated drawing dies
and cutting tools,’ Bilateral Chinese-Russian
scientific seminar (Hangzhou), 27th-29th December
2010
[3] Zhang Zhiming, He Xianchang, Shen Hesheng,
Sun Fanghong, et al, ‘Pre-treatment for diamond
coatings on free-shape WC-Co tools,’ Diamond
and Related Materials, 2000, 9:1749~1752
[4] Zhang Zhiming, He Xianchang, Shen Hesheng,
Sun Fanghong, et al, ‘Fabrication and application
of chemical vapour deposition diamond-coated
drawing dies,’ Diamond and Related Materials,
2001,10:33~38
[5] Li Zhenquan, Zhou Yan, Liu Yang, et al, ‘Application
of nanocrystalline diamond composite coating
compacting dies,’ Electric Wire & Cable (Chinese),
2005, 2:46~48
[6] Guo Songshou, Zhang Zhiming, Shen Hesheng,
Sun Fanghong, et al, ‘Characterisation and
Application of Nanocrystalline Diamond-coated
Welding and Drawing Dies,’Optical Fiber & Electric
Cable (Chinese), 2007, 1: 9~12
cliente della provincia di Zhejiang in
Cina, e l’aspetto finale del prodotto di
alluminio. Questo tipo di lubrificazione
consente al cliente un notevole risparmio
nei costi dell’olio di lubrificazione, degli
equipaggiamenti accessori per la pulizia
con termostato e di altri processi, e riduce
in modo significativo l’inquinamento
ambientale. I tubi in composito di
alluminio e plastica che producono sono
più uniformi, presentano un diametro più
preciso e una migliore finitura di qualsiasi
altro prodotto realizzato in precedenza
utilizzando filiere di carburo di tungsteno e
sistemi di lubrificazione a base di olio.
La stessa cosa si è ripetuta per diverse
applicazioni di trafilatura di alluminio
in Cina, e le filiere rivestite in diamante
nanocristallino sono state accolte positi-
vamente dai fabbricanti cinesi, grazie
all’elemento ecologico della lubrificazione
ad acqua.
5 Conclusioni
I rivestimenti compositi in diamante
nanocristallino vengono depositati sulle
superfici interne delle filiere di carburo
di tungsteno (YG6) mediante i processi
HFCVD. In base ai risultati delle analisi
effettuate con la microscopia elettronica a
scansione (SEM) e la spettrometria Raman,
i rivestimenti in diamante nanocristallino
presentano anche un’elevata percentuale
utile di strutture di diamante policristallino
con una granulometria molto piccola
pari a circa 50nm, ed un gran numero di
bordi di grano. Questi rivestimenti offrono
un’ottima resistenza all’usura, una finitura
di alta qualità e un attrito ridotto con
l’alluminio.
L’applicazione delle filiere in diamante
nanocristallino nel processo di trafilatura
del filo e del tubo di alluminio (cavo
coassiale o tubo compositi di alluminio
plastica) aumenta in modo significativo la
vite utile delle filiere di trafilatura (10~25
volte rispetto alle filiere di carburo di
tungsteno), riduce notevolmente il tempo
di cambio e aumenta la produttività,
ma garantisce anche una fondamentale
uniformità del diametro del filo e una
maggiore qualità e migliore finitura dei
prodotti di trafilatura, consentendo di
risparmiare grandi quantità di materie
prime. Inoltre, le filiere rivestite in
diamante nanocristallino si adattano
perfettamente alla trafilatura del filo ad
alta velocità.
In particolare, quanto si utilizzano filiere
rivestite in diamante nanocristallino
per produrre cavi coassiali, tubi
compositi di alluminio e plastica e filo
di alluminio, è possibile adottare un
sistema di lubrificazione ad acqua in
sostituzione del tradizionale sistema
Shanghai Jiaoyou Diamond
Coating Co Ltd
951 Jianchuan Road
Shanghai 200240
Cina
Tel: +86 215 473 0743
Email:
Website:
Shanghai Jiaotong University
800 Dongchuan Road
Shanghai 200240
Cina
Tel: +86 215 474 0000
Website:
La maggior parte delle linee di produzione
con filiere di carburo di tungsteno (TC)
utilizzano lubrificanti a base di olio per
raffreddare le filiere e diminuire l’attrito
nelle zone di riduzione e di supporto della
filiera.
Un altro aspetto da tenere in
considerazione è la finitura dei prodotti di
alluminio. Le filiere di carburo di tungsteno
tradizionali richiedono lubrificanti a
base di olio per ottenere una finitura
superficiale soddisfacente. Tuttavia, i
sistemi di lubrificazione a base di olio
comportano anche numerosi problemi.
Ad esempio, il costo dei lubrificanti è
elevato, sono necessari accessori costosi e
si consumano risorse di petrolio (durante
i processi di fabbricazione dei lubrificanti
a base di olio). Inoltre, i lubrificanti a
base di olio portano agenti inquinanti
all’interno delle officine (smog, particelle
chimiche e microbi) ed è difficile riciclare
i rottami di alluminio. Per i clienti del
settore della trafilatura, gli ultimi due
fattori costituiscono problemi importanti,
specialmente il riciclo del rottame di
alluminio.
Le filiere rivestite in diamante nano-
cristallino per la produzione di cavi
coassiali e tubi compositi di alluminio
e plastica consentono di sostituire con
successo il sistema di lubrificazione
tradizionale a base di olio con un sistema
di lubrificazione ad acqua. Questo sistema
si sta diffondendo rapidamente negli
impianti cinesi in questi ultimi anni[5][6] .
Tale successo discende direttamente
dall’utilizzo di una struttura, unica nel suo
genere, di carbonio con ibridazione sp2
nello strato di rivestimento in diamante
nanocristallino delle filiere descritte. Esso
comporta non solo una diminuzione
dell’attrito all’interfaccia con l’alluminio (e
con una buona autolubrificazione, simile
ad alcune strutture del tipo a grafite), ma
anche un migliore umettamento grazie
ad una pellicola lubrificante nel caso di
utilizzo di lubrificanti ad acqua (rispetto al
rivestimento policristallino tradizionale).
Le filiere di carburo di tungsteno
presentano anche problemi dovuti ad un
forte attacco chimico dell’ossido e all’usura
adesiva (producendo polveri abrasive,
ecc.) quando si utilizzano sistemi a base di
acqua. Per contro, il processo non presenta
alcun problema quando si utilizzano filiere
rivestite di diamante nanocristallino grazie
all’elevato grado di inerzia chimica e ad un
bassissimo tasso di usura dei rivestimenti
in diamante.
La Figura 5 mostra l’applicazione della
lubrificazione ad acqua nel processo di
trafilatura del tubo composito di alluminio
e plastica con filiere rivestite di diamante
nanocristallino nello stabilimento di un