Kulumista kestävät pinnoitteet teollisuusventtiileissä

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2013
Major/Subject
Koneenrakennuksen materiaalitekniikka
Mcode
Kon-67
Degree programme
Language
fi
Pages
99
Series
Abstract
Tribological coatings surface treatments were tested with Metso's wear tester. The corrosion endurance of surface treatments was tested by a simple corrosion test. The diamond-like carbon coatings (DLC) had low coefficients of friction of 0.3 and endured well in test conducted in water. The solid lubricant 2 improved the coefficient of friction to less than 0.1. In ambient air most of the DLC's broke quickly. Only the DLC with solid lubricant 2 against stainless steel and DLC against chromium oxide endured the whole test in ambient air. These two test pairs were tested in 200 °C hot air and they worked well. From the other tested coatings, the tungsten carbide-cobalt coatings (WC-Co) coated with high velocity oxy-fuel (HVOF) and high velocity air fuel (HVAF) method showed very little wear. The coefficients of friction were high with WC-Co coatings. The highest readings were measured in 300 °C air. The nitrided stainless steel and chromium carbide showed wear marks in the same tests. In the corrosion tests the kolstered stainless steel and the nitrided stainless steel showed corrosion in salt water. In potable water only the nitrided stainless steel corroded. Further research is recommended for WC-Co coatings, nitrided stainless steel, DLC with solid lubricant 2 and the use of chromium oxide - DLC -pair.

Työn teoriaosassa käytiin läpi tribologian perusteet aiheeseen liittyvältä osalta. Lisäksi selvitettiin pinnoitteita ja pinnoitusmenetelmiä. Teoriaosan pohjalta valittiin saatavuuden rajoissa kokeelliseen osaan joukko pinnoitteita ja pintakäsittelyjä, joille suoritettiin nappihankauskokeita. Korroosioalttiille pintakäsittelyille tehtiin lisäksi yksinkertainen korroosiokoe. Nappihankauskokeissa DLC-pinnoitteille mitattiin vedessä matala alle 0,3:n kitkakerroin ja pinnoitteet kuluivat vahan. Kiinteä voiteluaine 2 pienensi DLC:n kitkakerrointa alle 0,l:n. Huoneenlämpötilassa ilmassa valtaosa DLC-pinnoitteista rikkoutui pienellä operointimäärällä. DLC-pinnoitteista huoneenlämpötilassa ilmassa koko kokeen kesti ainoastaan kiinteällä voiteluaineella 2 käsitelty DLC ruostumatonta terästä vasten sekä käsittelemätön DLC kromioksidia vasten. Näille kahdelle pinnoiteparille tehtiin myös koe 200 °C:ssa ilmassa, jossa ne toimivat erinomaisesti. Muista pinnoitteista sekä HVOF- että HVAF-ruiskutettu WC-Co pinnoite kului kokeissa vahan, mutta kitkakertoimet olivat korkeat. 300 °C:ssa tehdyssä kokeessa WC-Co pinnoitteiden kitkakertoimet olivat välillä 0,7 - 1,1. Nitratun ruostumattoman teräksen kitkakerroin itseään vasten pysyi 0,4:n ja 0,6:n välissä. Kromikarbidin ja seostetun kromikarbidin koeparilla kitkakerroin oli 300 °C:ssa välillä 0,5 - 0,7. Nitrattu ruostumaton teräs ja kromikarbidi kuluivat kokeissa selvästi. Korroosiokokeissa nitrattu koekappale korrodoitui sekä vesijohtovedessä että suolaliuoksessa. Kolsteroitu koekappale korrodoitui vain suolaliuoksessa. Käsittelemättömässä perusaineessa ei tapahtunut havaittavaa korroosiota. Kokeiden perusteella suositellaan tutkittavaksi lisää WC-Co pinnoitteita, kiinteällä voiteluaineella 2 käsiteltyä DLC:tä, kromioksidin käyttöä DLC:n vastinparina sekä nitratun ruostumattoman teräksen käyttömahdollisuuksia.
Description
Supervisor
Hänninen, Hannu
Thesis advisor
Vierimaa, Kari
Ilola, Risto
Keywords
valve, pinnoite, coating, venttiili, tribology, kuluminen
Other note
Citation