Ytutseende på det utvecklade stålet innehållande koppar (vänster) och kopparfri motsvarighet (höger). Kredit:Kenta Yamanaka et al, Tohoku universitet
Industri- och fordonsmaskiner, såsom bilmotordelar, innehåller material som är, värme-, ha på sig-, och korrosionsbeständig. De är kända som "supertekniska plaster, " och de fortsätter att revolutionera tillverkningsprocesser. Även om de faktiskt är plast, de är mycket starkare än de typiska plaster vi möter i vardagen. Dessa material, dock, skapa en frätande miljö under tillverkningen.
Det förändras med en ny innovation utvecklad av ett team av forskare baserade i Japan. De designade en ny metod för att förbättra slitaget och korrosionsbeständigheten hos de maskiner som producerar superteknisk plast. Forskarna publicerade sina resultat den 27 augusti i npj Materialnedbrytning , en naturtidning.
"Den globala marknaden för supertekniska plaster har vuxit de senaste åren eftersom de har anmärkningsvärt hög temperaturbeständighet, god mekanisk hållfasthet och exceptionell kemikalie- och lösningsmedelsbeständighet i högtemperaturmiljöer, sa Kenta Yamanaka, pappersförfattare och docent i deformationsbearbetning vid Institutet för materialforskning vid Tohoku University. "Dock, under tillverkningsprocessen, den fram- och återgående skruven i tillverkningsapparaten lider vanligtvis av frekvent slitage eftersom de halvflytande råmaterialen vanligtvis innehåller ett stort antal glasfibrer som förstärkning."
Superteknisk plast sönderdelas också till svavelhaltig gas, inducerar en mycket korrosiv miljö utöver de höga fysiska slitageförhållandena. Skruvarna i tillverkningsmaskinerna tål inte en sådan miljö länge.
Skruv för formsprutning av plast, som tillverkats med det utvecklade stålet. Kredit:Kenta Yamanaka et al, Tohoku universitet
För att åtgärda problemet, Yamanaka och forskarna studerade en stållegering känd som höghastighetsstål, som för närvarande främst används för verktyg. Enligt Yamanaka, stålet har enastående mekaniska egenskaper vid rumstemperatur och förhöjda temperaturer, men det är känsligt för korrosion.
Forskarna använde en legering baserad på snabbstål och behandlade den med koppar.
"Nötnings- och korrosionsbeständigheten hos stål visar i allmänhet ett kompromissförhållande, " sade Yamanaka. "I den här studien, vi visar att tillsats av spårkoppar till höghårda stål avsevärt förbättrar legeringarnas korrosionsbeständighet, vilket resulterar i en utmärkt kombination av slitage och korrosionsbeständighet."
Efter att ha analyserat legeringen genom avbildning och experimentella studier, forskarna fann att de framgångsrikt hade utvecklat ett mycket slitstarkt och korrosionsbeständigt stål. Nästa, de planerar att ytterligare undersöka legeringens egenskaper för användning inom andra områden.
