Nanosvět přínos pro strojírenství

Nanovlákna, nanolaky, nanomazadla, nanokrémy - poslední dobou přicházejí na trh výrobky využívající nanotechnologie - vědní obor, který zkoumá chování a vlastnosti materiálů jejich strukturu je možno měřit v měřítku atomů. Jeden nanometr je jedna miliontina milimetru - pro nás běžné uživatele dosti obtížně pochopitelný rozměr. Částice srovnatelné s průměrem DNA, nebo také ... menší než červená krvinka. To je nanosvět.



Ve strojírenství se mohou uplatnit nanolaky (nedrží se na nich špína), nanomazadla a pak nanopovlaky a nanoslitiny. Jedná se o vytvoření slitin i běžných sloučenin, které mají při nanostruktuře jiné, vyjímečné vlastnosti.



Jak vytvořit nanoslitinu
Jedna z cest jak vytvořit nanoslitinu kovu je velmi prudké ochlazení taveniny tak, aby nedošlo k vytvoření krystalické mřížky. To je možné pouze při malém objemu. Vznikne amorfní struktura. Např. v případě oceli můžeme hovořit o kovovém skle, čož je materiál se zajímavými vlastnostmi - je nemagnetický, nekoroduje a je velmi tvrdý. Jak již ale bylo řečeno, čisté nanostruktury je obtížně vytvořit. V případě malých zrn (prášku) je lze použít jako přísad do mazadel, laků, naprašovat na povrch, to vše ale ve velmi tenkých vrstvách.
Nanočástice mají totiž jednu necnost tzv. Oswaldův efekt - pokud do nanostruktury vneseme teplo, částice začnou růst do běžné velikosti. Tím dojde k jejich znehodnocení.
Jak tedy využít nanostruktury pokud chceme vytvořit povlak ne o tloušťce v řádu nanometrů, ale v řádu milimetrů? A proč se vůbec zabývat nanostrukturou ? Problém je v tom, že tradiční tvrdonávary mají své omezení - čím je slitina tvrdší, tím je křehčí. Není možno jen tak zvyšovat tvrdost, protože houževnatost rapidně klesá. To se sice dá částečně řešit tzv. pseudoslitinou - do houževnaté matrice se přidájí tvrdé částice, které jsou v matrici „zality" - většinou se jedná o karbid wolframu nebo karbid chromu ve formě zrn (prášku). Ovšem i tady jsou určité limity - matrice nemusí mít dobrou erozní odolnost, dochází k rozpouštění karbidů působením teploty i v tuhém stavu a také v poslední době některé kovy používané k výrobě karbidů zaznamenali cenový nárůst.
Je možno použít konvenční technologie - navařování a žárový nástřik? Tyto technologie ale používají ke svému procesu teplo. Je tedy možné mluvit o nanostruktuře? U žárového nástřiku se využívá rychlého ochlazení roztavené kapičky při dopadu na nanášený povrch a samozřejmě chemického složení, které podporuje vznik takové struktury. Tohoto řešení se využívá již 15 let při nástřiku elektrickým obloukem. Použití je pro povlaky odolné abrazi a erozi - ve spalovacích komorách kotlů, na ventilátory zatížené opotřebením, chladící desky spékaných surovin atd.


Nanostruktury odolávající opotřebení
Druhou cestou je vytvoření nanokrystalické struktury pomocí speciálního legování - tedy nanočástice jsou rozmístěny na hranicích zrn. To dává struktuře slitiny následující výhody: Hall-Petchův effekt říká, že čím menší jsou zrna, tím vyšší je tvrdost. Zároveň amorfní/nanokrystalické hranice zrn jsou velmi houževnaté. Takovéto struktury je dosaženo ne rychlým chladnutím, ale zvláštním legováním, které je chráněno 15 patenty. Výsledkem je tvrdonávar, který odolává abrazi, rázům i adheznímu opotřebení, vydrží cyklické zatěžování až do teploty 750 °C. Výhodou je tvrdost 68 HRC v první vrstvě, možnost navařování 2 vrstev na sebe, minimální promísení se základním materiálem. Produkt je dnes dostupný jak ve formě navařovacího trubičkového drátu, tak i jako obalená elektroda.


Text: David Braha

Späť

Najčítanejšie

Skalár III OS – ultra přesné měření

Prvním krokem k úsporám teplé vody (TV) v domě, je nezbytné, co nejpřesněji změřit její spotřebu. Česká společnost ULITEP, spol. s.r.o., ve spolupráci se společností Hydrometer GmbH, představuje vlastní výrobek, měřicí sestavu Skalár III OS s přesností do 1 %. VIAC

ULITEP

Automatické kotle na pelety ATMOS představují moderní vytápění

Automatické kotle na pelety dnes přestavují moderní způsob vytápění rodinných domů a jiných objektů. Kotle určené pro topení peletami s hořáky na pelety ATMOS A25 nebo A45 mají hodně společného s topením zemním plynem nebo topným olejem. VIAC

ATMOS


Energeticky úsporné, teplé, cenovo dostupné  suché podlahové kúrenie
Zdravá, prírodná alternatíva podlahy v podobe keramickej dlažby CREATON so sebou prináša množstvo výhod: úspora energie, nízka váha - len 38,25 kg/m2, hrúbka dlažby len 2 cm, použiteľnosť už po 48 hodinách, rýchlosť pokládky, jednoduchý perodrážkový systém, ktorý môže realizovať iba jeden človek a dokonca laik. VIAC

FA-BRICK