Témata
Reklama

Progresivní řešení náhrady tvrdého chromování

Tvrdé chromování je elekrolytický proces vytváření funkčních vrstev na součástech. Tato technologie je používána již několik desetiletí v mnoha odvětvích průmyslu (letectví, strojírenství, zemědělství, těžební a papírenský průmysl atd.) pro aplikace, kde je třeba zajistit vysokou odolnost proti otěru a korozi.

Samotný proces tvrdého chromování má jak řadu výhod, tak i nevýhod. Výhody, jako např. poměrně nízké pořizovací náklady, v poslední době zastiňuje řada nevýhod, k nimž patří především nízká proudová efektivita, nízká odolnost proti chloridům, sírovým kyselinám a tahová zbytková pnutí, způsobující nižší korozní odolnost a snížení únavové pevnosti. K největším nevýhodám však patří zcela jistě neekologičnost celého procesu.
Celosvětová tendence výrazného snižování limitů škodlivin a rovněž řada vyhlášek a vládních nařízení v ČR směřují ke snižování limitů škodlivin, což může v konečném důsledku výrazně prodražit i technologii tvrdého chromování. V průběhu povlakování se vyskytují sloučeniny obsahující šestimocný chrom. Ačkoli kovový chrom a trojmocné chromové sloučeniny nejsou toxické, šestimocné sloučeniny chromu jsou velmi nebezpečné. Chrom patří mezi látky s nejvyšším potenciálem ke způsobení rakovinových onemocnění. Příprava kyselinové lázně vyžaduje používání vysokého stupně ochrany pracovníků.
Výrazné snížení limitů akcelerovalo snahu najít vhodnou náhradu za technologie tvrdého chromování, které je používáno pro velice širokou škálu aplikací. Z toho plyne také mnoho možností náhrady. Mezi ně se řadí například pokovení alternativními slitinami, CVD (Chemical Vapour Deposition) nebo PVD (Physical Vapour Deposition - naprašování, napařování, iontová nitridace) technologie. Největší potenciál k náhradě tvrdého chromování však mají žárově stříkané povlaky. Jak již bylo uvedeno v předešlém článku, který vyšel v lednovém MM Průmyslovém spektru tohoto roku, je nespornou výhodou HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) povlaků ve srovnání s tvrdým chromováním možnost materiálové volby a tím splnění přesných požadavků pro danou aplikaci.
Problematika náhrady tvrdého chromování žárově stříkanými povlaky je ve světě v posledních letech velice intenzivně studována, o čemž svědčí celá řada publikací i probíhajících projektů zabývajících se touto problematikou, ale na druhé straně díky konkurenčnímu prostředí je téměř nemožné získat podrobnější informace. Největší úsilí je pozorováno především v leteckém průmyslu, kde se společnosti, jako Boeing, Rolls Royce, Lufthansa a Delta Airlines zabývají náhradou tvrdého chromování na součástech letadel. V současné době Lufthansa již provádí letové zkoušky s letadly osazenými žárově stříkanými díly, které byly dříve tvrdě chromovány, a do budoucna dokonce uvažuje o úplné náhradě tvrdého chromování při opravách všech letadel. Dále např. společnost General Electric ve spolupráci s Pratt and Whitney řeší problematiku náhrady tvrdého chromování pro součásti plynových turbín. Ve Spojených státech byla dokonce založena organizace HCAT (Hard Chromium Alternative Team), zabývající se touto problematikou společně s kanadskými společnostmi. Tento výzkum je sponzorován národními ministerstvy obrany a je zaměřen především do leteckého a zbrojního průmyslu. V podstatě všechny výše zmíněné projekty upřednostňují ze všech technologií žárových nástřiků metodu HVOF. V České republice se problematikou náhrady tvrdého chromování HVOF stříkanými povlaky zabývá společnost Škoda Výzkum, a to v rámci projektu Ministerstva průmyslu a obchodu, jehož náplní je hodnocení tribologických vlastností a vytipování vhodných materiálů povlaků pro aplikace náhrady tvrdého chromování.
Ze všech technologií žárových nástřiků je pro náhradu tvrdého chromování nejvhodnější technologie HVOF (High Velocity Oxygen Fuel). Pomocí této technologie mohou být vytvářeny povlaky na bázi kovů, slitin, superslitin, cermetů, polymerů a keramik na v podstatě všechny běžné druhy základních materiálů. Hlavní předností HVOF stříkaných povlaků je nízká pórovitost (<1 %), vysoká přilnavost (>80 MPa), nízký obsah oxidů (<1 %) i při nástřiku reaktivních kovů. Nejnovější hořáky pro HVOF nástřik, tzv. hořáky 3. generace (jako např. Tafa JP 5000), navíc umožňují při vhodné volbě depozičních parametrů vytvářet povlaky v tlakovém pnutí, což je velice příznivé pro únavové vlastnosti povlakované součásti. Také to současně umožňuje nanášet povlak o tloušťkách až několik milimetrů. Typická aplikace náhrady tvrdého chromování je např. HVOF nástřik na plunžrech protlačovacího lisu.
Mezi hlavní výhody HVOF stříkaných povlaků v porovnání s tvrdým chromováním patří možnost materiálové volby, lepší otěruvzdornost, korozní a únavové vlastnosti, hustější povlaky bez povrchové sítě trhlin, rychlost depozice, nezávislost na základním materiálu díky mechanickému zakotvení stříkaných povlaků, méně časté renovace součástí díky delší životnost, není třeba tepelné zpracování předcházející vodíkové křehkosti - důležité především pro velké součásti. Dalšími výhodami jsou v podstatě neomezená velikost součástí, rovnoměrná tloušťka povlaku, ekologicky přijatelnější řešení, obecně čistější a bezpečnější provoz, technologie odstraňuje problém s čištěním lázní a oplachovou vodou, není třeba skladovat toxické látky a odpad ve formě prostřiku může být recyklován nebo použit jiným způsobem.
Ing. František Zahálka
Ing. Radek Enžl, Ph.D.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Vydání #4
Kód článku: 50437
Datum: 13. 04. 2005
Rubrika: Odborná příloha / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Perfektní povrchová úprava

Ten, kdo vytváří povlaky, může dosáhnout bezvadných výsledků pouze důkladnou předpřípravou povlakovaného povrchu. Také za tímto účelem investovala firma Bot Oberflächentechnik z Kulmbachu do nového zařízení – a dosáhla tak nakonec fascinujících výsledků.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Zvýšení výkonu u tribo stříkání

Stříkání práškových barev systémem tribo je založeno na fyzikálních principech, které do značné míry určují výsledné parametry stříkacího zařízení. Výrobce stříkacích pistolí je postaven před úkol navrhnout optimální konstrukci, která bude poskytovat nejlepší možný výstup, jakým je dostatečně nabitý prášek, který vystupuje v požadovaném množství a s použitelnou rychlostí z ústí nabíjecí trubice. Jak název napovídá, nabíjení prášku tribo je založeno na principu tření.

Související články
Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Šetrné a účinné čištění těžko dostupných míst

Klasické postupy čištění ve vodě se dostávají na hranice svých možností, když jde například o kapilární struktury nebo komplexní geometrie. Za takové situace se nově na scénu dostávají tzv. CNP technologie (Cyclic Nucleation Process). Tato technologie pracuje na principu cyklické nukleace (tvorby krystalových zárodků z přesycených roztoků).

Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

Kompozitní povlaky jako možná náhrada za povlaky na bázi CrIV

Tento příspěvek se týká oblasti povrchových úprav, zejména elektrolyticky vyloučených kovových povlaků, a to způsobu vytvoření kompozitní povrchové úpravy na bázi niklu s vysokou odolností proti opotřebení. Výsledkem provedeného výzkumu je technologický postup závěsového pokovení pro nový kompozitní povlak NiP-XLS, který by mohl nahradit povlaky na bázi CrIV.

Ako zvýšiť kvalitu povrchových úprav

Dokonale čistý a odmastený povrch dielov je základnou črtou pre všetky povrchové úpravy, ktorý má veľký vplyv na výslednú kvalitu produktu. Predovšetkým rôzne spôsoby nanášania kovov si vyžadujú starostlivú prípravu povrchu, aby sa zabránilo vzniku škvŕn, ktoré vznikajú v dôsledku povrchovej kontaminácie počas tvárnenia kovov.

Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

Kompaktní řešení Zapoj a spusť

Surffinisher je inovační metoda inline omílání vysoce kvalitních, geometricky složitých součástí během výrobního cyklu , která otevírá nové možnosti pro automatizované, vysoce přesné obrábění definovaných ploch jednotlivých součástí. Kompaktní omílací systém Zapoj a spusť lze snadno integrovat do výrobních linek.

Vývoj epoxidových barev na konstrukce

Trendem dnešní doby je snižování nákladů na nátěrové systémy na konstrukce. Tyto systémy jsou ve většině případů složeny ze základní nátěrové hmoty (NH) epoxidového typu a vrchního polyuretanového emailu. V rámci úspory nákladů byla vyvinuta NH, která plní funkci obou těchto nátěrových hmot, to znamená, že má antikorozní vlastnosti, splňuje funkci vrchní NH a je možné ji aplikovat pouze v jedné vrstvě.

Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

Funkční materiály pomocí depozice atomových vrstev

Depozice atomových vrstev (ALD – Atomic Layer Deposition) je technologie využívající depozice tenkých vrstev na povrch substrátu s přesností v atomovém měřítku, založená na řadě reakcí výchozí látky v plynném stavu s povrchem substrátu. Většina ALD reakcí používá dvě chemické látky, které se nazývají prekurzory.

Maskování pro povrchové úpravy

Před mnoha lety, než jsem se začal zabývat povrchovými úpravami a maskováním, jsem netušil, jak komplexní obor to je a co všechno zahrnuje. Problematika je natolik obsáhlá a speciální, že by si zasloužila samostatný studijní obor na univerzitě. Zkusím proto v tomto článku popsat alespoň část svých dosavadních zkušeností a poznatků z mojí univerzity života.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit