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Nanoindentazione su rivestimenti DLC resistenti all'usura applicati ai componenti del motore

Per ridurre le emissioni nei motori a combustione senza sacrificare le prestazioni, i produttori sono costantemente impegnati a migliorare la capacità delle parti in movimento (ad esempio alberi a camme, fasce elastiche e ingranaggi) di resistere all'abrasione e ridurre l'attrito. La soluzione ideale è rappresentata dal rivestimento DLC (carbonio simile al diamante). I rivestimenti DLC non sono solo molto duri, ma presentano anche una certa tenacità, due dei parametri critici da monitorare durante il processo di rivestimento.

Composti principalmente da diamante amorfo e grafite amorfa, i rivestimenti DLC servono innanzitutto come protezione contro l'usura, ma sono anche in grado di ridurre al minimo l'attrito. A causa del loro colore scuro e delle dimensioni minuscole di rientranza, è quasi impossibile e inaffidabile determinare la loro durezza mediante la misura ottica dell'impronta del penetratore.

Un metodo più accurato per testare i rivestimenti DLC è la nanoindentazione, con la quale la forza e lo spostamento vengono misurati costantemente durante le fasi di carico e scarico. Da questi dati, è possibile calcolare la durezza e altre caratteristiche determinanti per la qualità, come il modulo di indentazione. Questo metodo impedisce anche al materiale del substrato di influire sui risultati della misura.

In questo esempio, vengono presentati i risultati della misura di uno strato DLC con spessore di 3 µm, come determinato con FISCHERSCOPE® HM2000. La durezza Martens (HM) tiene conto della deformazione plastica ed elastica del campione. Il modulo di indentazione (E IT ), tuttavia, consente di trarre anche conclusioni sul comportamento elastico. I valori della durezza di penetrazione (H IT ) e la risultante durezza Vickers convertita (HV) indicano le proprietà plastiche dei campioni.

Durezza Martens (HM) e altri parametri del rivestimento DLC. La tabella mostra il valore medio, la deviazione standard e il coefficiente di variazione di 12 misurazioni; il grafico mostra il profilo in base alla profondità.
Rivestimento

DLC
HM

N / mm²
EIT / (1-vs ^ 2)

GPa
HIT

N / mm²
HV
X 8442,98 173,71 19398,17 1833,13
s 785.22 15.89 2320.85 219.32
V /% 9,3 9,15 11,96 11,96

Le deviazioni standard e i coefficienti di variazione indicano il livello di accuratezza con cui è possibile determinare i parametri relativi alla qualità, anche sui campioni grezzi con rivestimenti sottili. Un altro vantaggio di FISCHERSCOPE® HM2000 è che rende semplice l'esecuzione di queste misure molto sofisticate:

  • Preparazione del campione estremamente veloce
  • Tempi di misura brevi
  • Risoluzione ad alta profondità
  • Conformità del dispositivo minima, quindi trascurabile
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    Laddove diventa fondamentale determinare le proprietà meccaniche dei rivestimenti DLC in maniera rapida, accurata e precisa, FISCHERSCOPE® HM2000 rappresenta l'unica scelta possibile. Per ulteriori informazioni, non esitare a contattare il tuo rappresentante locale FISCHER.

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