Optimization of a tribological coating by Thermal Spray in a driving contact

Questa ricerca si proponeva di ottimizzare un nuovo rivestimento tribologico di Cold Spray in un contatto del motore. RENAULT aveva sviluppato un rivestimento basato su una miscela di un acciaio inossidabile (316L), rame e una lega di nichel (Ni700) mediante la tecnica Cold Spray. Tale rivestimento ha mostrato risultati soddisfacenti nei confronti dei diversi test elencati nelle specifiche legate al componente del motore in questione che deve essere rivestito. Tuttavia, lo sviluppo di questo rivestimento doveva essere interrotto perché il Ni700 che costituiva le particelle dure della miscela non veniva più fornito. Quindi, è stato necessario trovare nuovi materiali per sostituire la lega di nichel nel rivestimento composito ed ottenere prestazioni uguali o superiori. È stata effettuata una selezione di materiali in base alle proprietà di durezza, resistenza all'usura e conduttività termica. I materiali scelti per svolgere il ruolo di particelle dure nel rivestimento sono stati l'acciaio per utensili M2 e l'allumina. Quindi, sono state effettuate delle prove che consistevano a fare delle deposizioni Cold Spray di 316L / Cu / M2 e 316L / Cu / Al2O3 su piastre di Alluminio e sono state eseguite diverse caratterizzazioni su questi campioni. L'analisi microscopica ha permesso di avere informazioni sui spessori di deposito, le microstrutture e i rapporti di particelle dure. Per valutare la durezza dei rivestimenti, sono stati realizzati test di micro durezza con metodo Vickers e test di macro durezza con metodo Rockwell. Il Precision Pull Off Adhesion Tester (PAT) era uno strumento utilizzato per determinare l'adesione dei rivestimenti al substrato. Entrambi i rivestimenti avevano uno spessore di deposito misurato di circa 2 mm che è stato un risultato ampiamente soddisfacente. Particelle dure di M2 e Al2O3 sono state identificate in una certa quantità nei rivestimenti utilizzando un software specifico sulle immagini di microstrutture. Le quantità misurate dovevano essere confrontate tra di loro e collegate all'efficienza di deposizione. Nell’insieme, M2 ha mostrato un rapporto di presenza più elevato rispetto a quello di Al2O3. Questo risultato è stato principalmente dovuto a una maggiore velocità di deposizione di particelle grandi. Inoltre, è stato effettuato un confronto in micro durezza e nonostante un'elevata dispersione nelle misure poiché il test non era appropriato per superfici eterogenee, M2 ha mostrato una durezza Vickers leggermente superiore. Gli stessi risultati sono stati osservati per i test di macro durezza Rockwell. Per quanto riguarda la prova di adesione, sia 316L / Cu / M2 che 316L / Cu / Al2O3 hanno mostrato risultati soddisfacenti.