Riassunto analitico
Il termine termospruzzatura comprende un insieme di processi per l’applicazione di rivestimenti, volti a migliorare le prestazioni funzionali (in particolare resistenza all’usura e alla corrosione) e la durata di componenti meccanici in numerosi settori industriali (aereonautico, navale, automobilistico, biomedico, nucleare ecc..). Tra le tecniche di termospruzzatura, questo lavoro di tesi si focalizza sull’HVOF (High Velocity Oxygen-Fuel), in quanto costituisce la prima scelta quando s’intende depositare un rivestimento antiusura a bassa porosità e con ottima adesione al substrato. I rivestimenti depositati tramite HVOF generalmente sono metalli duri, o hardmetals, ovvero materiali compositi costituiti da una fase dura, in genere carburo di tungsteno (WC) o carburo di cromo (Cr3C2) e una matrice metallica che funge da legante, solitamente a base cobalto o nichel. Questi materiali godono di una tenacità superiore rispetto ad un materiale ceramico puro, conferita loro dalla matrice metallica, e di una buona resistenza all’usura e durezza, conferita loro dalle particelle di carburi. Nonostante i vantaggi tecnologici apportati, tali rivestimenti presentano alcune criticità, in ambito economico e della sanità, dovute alla presenza del Co, Ni e W, materiali che l’Unione Europea ha inserito nella lista dei “Critical Raw Materials” (CRM). In particolare Co e W sono difficili da reperire e quindi importanti economicamente e in aggiunta le polveri di Co e Ni sono state dichiarate cancerogene e dannose per la salute. In questo contesto, lo scopo di questo lavoro di tesi è lo studio di rivestimenti alternativi che offrano le stesse proprietà di resistenza all’usura, conferite da quelli tradizionali, ma che siano sostenibili sia dal punto di vista economico che della salute. Si tratta di composizioni in cui sono state sostituite sia la matrice di cobalto sia il rinforzo a base WC (TiC-33NiCr e TiC- FeNiCr) e composizioni in cui i WC rimangono in minima quantità insieme a carburi alternativi, in una matrice priva di cobalto (TiC-WC-NiCr). I test effettuati per valutare le performance di resistenza ad usura sono: test di usura pin on disk e test di abrasione Dry sand steel wheel test. Inoltre è stata misurata la durezza tramite test di microindentazione strumentata. Infine i tassi di usura e abrasione sono stati confrontati con quelli di rivestimenti ottenuti da polveri commerciali a base WC in matrice priva di cobalto.
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