Qual è il contributo del nitruro di alluminio a una pellicola protettiva
Il nitruro di alluminio (AlN) è una ceramica covalente: dura, chimicamente stabile, elettricamente isolante e un eccellente conduttore di calore, con gradi ceramici densi che raggiungono una conduttività termica compresa tra 150 e 200 W/(m K) e un coefficiente di espansione termica vicino a 4,5 x 10-6/K. Queste proprietà sono importanti all’interno di un motore, dove una pellicola protettiva deve sopravvivere a ripetuti riscaldamenti e raffreddamenti oltre a una forte pressione di contatto senza sfaldarsi.
Per l'uso come additivo lubrificante, il materiale viene prodotto sotto forma di particelle su scala nanometrica-e la superficie-modificata in modo che le particelle rimangano disperse nel vettore petrolifero invece di depositarsi durante lo stoccaggio.
Come le particelle si attivano nella coppia di attrito
Le particelle ceramiche di nano nitruro di alluminio modificato aggiunte all'olio nano ceramico agiscono insieme all'olio lubrificante sulla superficie metallica della coppia di attrito all'interno del motore. Sotto l'azione combinata di alta temperatura e pressione estrema si attivano e si incastonano saldamente nelle ammaccature e nei micropori della superficie metallica. La superficie danneggiata viene riparata e sulle superfici di scorrimento si forma una pellicola protettiva in nanoceramica.
Poiché la pellicola segue il profilo superficiale originale anziché creare uno strato di rivestimento separato sopra di esso, gli spazi liberi vengono preservati e non sono necessarie modifiche dimensionali.
Dall'attrito radente all'attrito volvente
Una volta che la pellicola si è formata, l'attrito causato dal movimento relativo tra le parti agisce su questa pellicola protettiva invece che sul metallo nudo. Le nanoparticelle ceramiche si comportano come sfere microscopiche e trasformano parte del contatto tra le coppie di attrito dal tradizionale attrito radente in attrito volvente. Questa conversione è ciò che riduce l'attrito e l'usura e fornisce la protezione anti-usura che il motore vede in servizio. L'effetto è un meccanismo superficiale, quindi le prestazioni aumentano man mano che la pellicola si sviluppa nelle prime ore di funzionamento.
Effetti sulle prestazioni segnalati
Laddove il trattamento è stato misurato rispetto a coppie di attrito non trattate nelle stesse condizioni di servizio, gli effetti riportati sono sostanziali.
| Misura | Cambiamento segnalato |
|---|---|
| Coefficiente di attrito | ridotto di oltre l'80% |
| Funzionalità anti-usura | aumentato di oltre il 350% |
| Indossare volume | ridotto di oltre l'80% |
| Vita utile delle parti meccaniche | prorogato di oltre 3 volte |
| Consumo energetico dell'apparecchiatura | risparmio dal 10% al 30% circa |
Tempi di inattività più brevi e costi di manutenzione inferiori derivano dal tasso di usura più lento. Il guadagno effettivo dipende dal carico, dalla velocità, dalla formulazione dell'olio e dalle condizioni delle superfici, pertanto i numeri sopra indicati devono essere letti come l'intervallo raggiunto nelle applicazioni citate piuttosto che come un risultato garantito per ogni macchina.
Formulazione e note applicative
Dosare in volume il lubrificante e disperdere completamente le particelle prima di caricarlo; le particelle agglomerate non possono incastrarsi nella superficie e agiscono invece come abrasive.
Mantenere la confezione dell'additivo priva di acqua- perché l'umidità compromette la stabilità della dispersione.
Controllare la distribuzione granulometrica; la pellicola si forma meglio quando le particelle sono sufficientemente piccole da entrare nei micropori della superficie metallica.
Il trattamento è compatibile con la normale filtrazione dell'olio e non sostituisce una valida specifica di lubrificante.
Verifica la compatibilità con il pacchetto di additivi esistente dell'olio prima-dell'uso su vasta scala, poiché disperdenti e detergenti variano ampiamente da un prodotto all'altro.
Dove si adatta la tecnologia
Le pellicole protettive in nanoceramica vengono applicate laddove l'attrito e l'usura limitano la durata delle apparecchiature: coppie di attrito del motore, scatole del cambio, cuscinetti, pompe e contatti simili-a carico elevato. Funzionano insieme alla corretta selezione del lubrificante e alla manutenzione meccanica, ma non come sostituti dell'una o dell'altra.
Domande frequenti
D: A cosa serve il nitruro di alluminio nei lubrificanti?
Il nano nitruro di alluminio- modificato in superficie viene utilizzato come additivo in particelle ceramiche che forma una pellicola protettiva sulle coppie di attrito metalliche all'interno di motori e macchinari.
D: In che modo la pellicola riduce l'attrito?
Le particelle incorporate si comportano come piccole sfere, convertendo parte del contatto dall'attrito radente all'attrito volvente, riducendo così il coefficiente di attrito.
D: Quanto è grande la riduzione dell'attrito?
I risultati riportati mostrano che il coefficiente di attrito diminuisce di oltre l'80% e il volume di usura di oltre l'80% rispetto alle superfici non trattate.
D: L'additivo ripara una superficie usurata?
Si ingloba nelle ammaccature e nei micropori e ricostruisce il profilo superficiale con un film ceramico. Non ripristina il metallo che è stato rimosso né corregge la geometria fuori-da-tolleranza.
D: È uguale a un rivestimento ceramico spruzzato?
No. Prima dell'assemblaggio viene applicato un rivestimento spruzzato come strato separato; questa pellicola si forma a servizio dell'additivo lubrificante sulla superficie di lavoro.
D: Può risparmiare energia?
Per le apparecchiature trattate sono stati riportati risparmi energetici compresi tra il 10% e il 30%, principalmente attraverso la riduzione delle perdite per attrito nelle zone di contatto.
