Παραγωγή σύνθετων επικαλύψεων με την τεχνική ηλεκτρικού τόξου και ιδιότητες αυτών: Αυτολιπαινόμενες επικαλύψεις με στερεά λιπαντικά και κεραμικά σωματίδια

Abstract

This PhD study was conducted in the laboratory of Physical Metallurgy of National Technical University of Athens. The duration of the PhD study was 5 years, since 2004.

The aims of this study are the fabrication and the anti-wear properties investigation of Metal Matrix Composite coatings on plain steel (St52). Gas Tungsten Arc and Plasma Transferred Arc techniques were used to produce these coatings, whereas ceramic reinforcement particles (TiC, WC, NbC) and solid lubricants (MnS, MoS2, TiS2, WS2) were added in.

After countless preliminary experiments, the fabrication of nearly a dozen coatings with remarkable anti-wear properties, by a highly commercial technique, which holds competitive advantage towards high-tech laboratory equipment, such as magnetron sputtering, verifies the achievement of the primary objectives.

Furthermore, mechanical and anti-corrosion properties investigations were conducted in order to determine fields of improvement. The conclusion of this study reveals the ability of plain steel to cope with severe-wear environments, with the proper modification.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας της Σχολής Μηχανικών Μεταλλείων – Μεταλλουργών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, κατά το διάστημα 2004-2009.

Ο σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η παρασκευή και η μελέτη των αντιτριβικών ιδιοτήτων σύνθετων επικαλύψεων μεταλλικής μήτρας με στερεά λιπαντικά και κεραμικά σωματίδια ενίσχυσης, με τεχνικές ηλεκτρικού τόξου. Στο σύγγραμμα αυτό παρατίθεται ικανοποιητικός όγκος στοιχείων για την επίτευξη του αρχικού σκοπού.

Η παρασκευή επικαλύψεων στερεών λιπαντικών και κεραμικών σωματιδίων ενίσχυσης μέσω της πλήρης τήξης των, είναι ένα πεδίο έρευνας με ελάχιστα ικανοποιητικά αποτελέσματα, προσανατολισμένα κυρίως στα κεραμικά σωματίδια. Επικαλύψεις με στερεά λιπαντικά παρασκευάζονται με πιο απαιτητικές και εργαστηριακές μεθόδους (CVD – PVD), με κύριο χαρακτηριστικό το μικρό πάχος των επικαλύψεων. Η παρούσα διατριβή παρουσιάζει τον τρόπο με τον οποίο επικαλύψεις με στερεά λιπαντικά και κεραμικά σωματίδια ενίσχυσης είναι δυνατόν να παρασκευαστούν με πιο οικονομικές και βιομηχανικές μεθόδους, όπως οι τεχνικές ηλεκτρικού τόξου, διαθέτοντας μεγαλύτερο πάχος επικάλυψης, με απόλυτη πρόσφυση, διατηρώντας σπουδαίες αντιτριβικές ιδιότητες.