Hårda eller slitstarka ytbehandlingar med koboltfria material kan ge flera fördelar. Ny forskning visar att alternativa material kan ge starka ytskikt med mindre miljöpåverkan. Genom att använda den termiska spruttekniken High Velocity Air-Fuel (HVAF) blir processen dessutom snabbare, billigare och mer energieffektiv.
Idag används ofta koboltbaserade material inom olika produktområden där hårda slitytor krävs. Eftersom kobolt är en begränsad resurs som utvinns under tveksamma förhållanden söker industrin efter alternativ. Dessutom finns 70 % av världens kobolttillgångar i Kongo, där det rapporteras om barnarbete och hälsoproblem vid utvinningen.
Nyligen presenterade Kaveh Torkashvand sin doktorsavhandling med ny kunskap inom teknikområdet. Han har undersökt hur väl tre kompositmaterial1, som antingen är koboltfria eller innehåller små mängder kobolt, presterar jämfört med en traditionell volfram-koboltlegering.
– Kobolt har länge ansetts vara det bästa alternativet när det gäller tekniska prestanda. Men min forskning visar att det finns andra material som ger jämförbar och i vissa fall överlägsen prestanda vad gäller slitstyrka. Alla tre kompositer som jag har testat visar lovande resultat, säger Kaveh Torkashvand i ett pressmeddelande.
Avhandlingen har undersökt två tekniker för termisk sprutning, HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) och HVAF, som kan användas för att applicera deponera de olika materialen. För närvarande används HVOF-tekniken nästan uteslutande inom industrin, medan HVAF relativt nyligen har börjat tillämpas industriellt.
– Mina experiment visar att det finns flera fördelar med att använda HVAF för bearbetning av den här typen av material. Tekniken gör det möjligt att använda finfördelat pulver, vilket ger tätare beläggningar som även kan göras tunnare och på så vis kan materialåtgången minskas. Ytterligare fördelar är att HVAF ger en markant snabbare process som kräver mindre energi, vilket gör tekniken mer kostnadseffektiv än HVOF, berättar Kaveh Torkashvand.
Att motverka slitage är en utmaning för många branscher. Verktygstillverkare, pappers- och träindustrier, gruvbranschen och fordonsindustrier är bara några exempel på branscher där ytbehandling med HVAF-teknik kan vara intressanta.
– Ett exempel är bromsskivor till bilar som idag tillverkas främst av gjutjärn. Bromsskivornas livslängd är kort och genererar stora mängder miljöskadliga partiklar. Genom att belägga bromsskivor med en koboltfri hårdbeläggning med HVAF-tekniken skulle utsläppen minska avsevärt, samtidigt som bromsskivornas livslängd kan öka påtagligt. Koboltfria kompositer finns redan på marknaden, och industrier kan relativt enkelt ersätta skadliga volfram-koboltkompositer, säger Kaveh Torkashvand.
- NiMoCrFeCo, FeNiCrMoCu och FeCrAl har jämförts med den traditionellt använda volfram-koboltkompositen WC-CoCr ↩︎
