EuroWire January 2015

Artículo técnico

3 Caracterización y

película de diamante nanocristalino en la Figura 3 puede ser considerado como la representación de la superficie de la película compuesta de diamante porque el espectro de Raman muestra la estructura del estrato superior de la película. Los perfiles de las superficies del revestimiento policristalino conven- cional y del revestimiento compuesto de diamante nanocristalino fueron probados con el mismo espesor en cinco sitios de muestreo con un rugosímetro, y los resultados de la rugosidad superficial (Ra) fueron respectivamente 309,64nm y 104,71nm. Por comparación, la rugosidad (Ra) del revestimiento compuesto de diamante nanocristalino puede alcanzar unos 30nm o incluso valores inferiores después del pulido mecánico. Según la caracterización y el análisis, el revestimiento de diamante nano- cristalino presenta una superficie más lisa cuando el tamaño del grano es de aproximadamente 50nm, que es mucho inferior respecto a los revestimientos de diamante policristalino convencionales. Esto representa una ventaja para el pulido superficial de los revestimientos de diamante. Por lo tanto, las hileras con revestimientos compuestos de diamante nanocristalino (nano-dies) pueden ser fabricadas fácilmente, ver la Figura 4 (con cuerpo de la hilera), para cumplir los requisitos de excelente resistencia al desgaste, acabado de altísima calidad, y bajo rozamiento con el aluminio.

análisis de las hileras con revestimiento compuesto de diamante nanocristalino (nano-dies)

▲ ▲ Figura 5 : Uso de la lubricación con agua en el proceso de trefilado de tubo compuesto de aluminio-plástico con hileras de diamante nanocristalino y aspecto del producto de aluminio t

Las Figuras 2a y 2b muestran la morfología superficial de los revestimientos de diamante policristalino convencional y nanocristalino. La película de diamante policristalino convencional ilustrada en la Figura 2a muestra una superficie de diamante microcristalino bien facetada con grano de tamaño entre 2 y 4μm. La superficie es muy rugosa y consiste en una combinación de orientaciones en los planos {111} y {110}. En cambio, la película de diamante nanocristalino ilustrada en la Figura 2b resulta muy densa, con una morfología de grano fino (tamaño del grano de aproximadamente 50nm). La morfología superficial no es facetada y es más lisa que la de las películas de diamante policristalino. La Figura 3 muestra el espectro de Raman de los revestimientos compuestos de las películas de diamante policristalino y diamante nanocristalino. Para las películas de diamante policristalino convencionales, el único pico agudo característico del diamante (carbono sp 3 ) aparece en 1.332cm -1 . Para las películas de diamante nanocristalino, un pico característico para el diamante (carbono sp 3 ) aparece en 1.339cm -1 . Un amplio pico cerca de 1.580cm -1 corresponde a carbono amorfo o carbono no diamante (carbono sp 2 ). Se puede deducir que la película de diamante policristalino convencional contiene una cantidad muy inferior de componente no diamante. Para el diamante nanocristalino, la banda de diamante en 1.332cm -1 es significativamente más amplia, y la intensidad de la dispersión Raman en 1.560cm -1 es marcada. El ensanchamiento de la banda del diamante es consecuencia de la disminución del tamaño del grano a escala nanométrica, y la presencia de intensidad de dispersión en 1.560cm -1 se debe al aumento de componentes con hibridación sp 2 tipo grafito o carbono amorfo en los bordes de grano de las películas. La dispersión de Raman es entre 50 y 60 veces más alta para el carbono con hibridación sp 2 que para el carbono con hibridación sp 3 , por tanto, el componente diamante predomina en las películas. El espectro de Raman de la

Las hileras de diamante nanocristalino se revelaron aproximadamente entre un 10% y un 25% más duraderas con una velocidad de trefilado de unos 15m/s; esto significa que esta tecnología no sólo permite ahorrar en el coste de la hileras, sino también reducir ampliamente los tiempos de cambio (solamente un 4% respecto al 10% del proceso anterior) y, por lo tanto, aumentar drásticamente la productividad. Gracias al coeficiente de rozamiento entre el revestimiento de diamante nanocristalino de las hileras y el conductor de aluminio (de sólo un 0,09 aprox.), el uso de estas hileras puede obviamente mejorar el acabado superficial de los productos trefilados y evitar el desgaste causado por el aluminio en las hileras de trefilado. La gran resistencia al desgaste del revestimiento de diamante nanocristalino de la hileras permite obtener alambre con diámetro uniforme y ahorrar materias primas hasta en un 1~2%. Además, las hileras de diamante nanocristalino son indicadas para el trefilado de alambre a alta velocidad y los procesos de trefilado de alambre “sin decapado” respetuosos con el medioambiente. aluminio, cable coaxial y tubo compuesto de aluminio-plástico con hileras revestidas de diamante nanocristalino La hileras de diamante nanocristalino estudiadas en este artículo presentan otra 4.2 Lubricación con agua aplicada al trefilado de alambre de

4 Pruebas de aplicación de hileras de diamante

nanocristalino en el trefilado de alambre de aluminio

4.1 Pruebas convencionales de

aplicación de hileras de diamante nanocristalino en el trefilado de alambre de aluminio

Se prepararon hileras de diamante nanocristalino (nano-dies) con varias especificaciones (diámetro interno inferior a 4mm) para el trefilado de alambre de aluminio usando la tecnología para los revestimientos compuestos de diamante nanocristalino descrita arriba y la sucesiva tecnología de pulido. Según pruebas prácticas de trefilado de alambre de aluminio y alambre de aluminio esmaltado realizadas en líneas de producción de clientes en China, los revestimientos compuestos de diamante nanocristalino muestran características de adhesión muy buenas, resistencia al desgaste y un rozamiento superficial mucho más bajo.

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