专业物理气相沉积(PVD)涂料因其在提高操作性能和延长无数制造和工业部门零件寿命方面的关键作用而得到广泛认可。较少人了解的是,这些涂料在减少其使用的工业过程对环境的影响方面所提供的价值。

首先要从使用PVD涂层的一个主要原因说起,那就是减少相配部件之间的摩擦,以提高性能。这可以直接节省能源,进而减少CO₂的排放。因为这些涂层延长了需要频繁更换的部件的寿命,也节省了制造更换部件所需的原材料、金属和能源。

事实上,一些专业的涂料制造商正在极力证明,涂料对改善环境有重要作用。他们不仅提到了这些环保效益,还提到了他们对自己的涂装设备进行了改进,从而提高了操作效率。此外,专业PVD涂料的不断进步也在新型和新兴绿色技术的组件设计中发挥着重要作用。2022世界杯八强水位分析

用特殊涂料减少摩擦

减少配对部件相互接触时的摩擦至关重要,特别是在高负荷和高磨损的恶劣环境中。轴承,齿轮,滚子和其他精密部件遭受过度磨损,表面疲劳,点蚀,擦伤和腐蚀,这也可能导致故障,特别是在高负载应用。

为了防止这些问题的发生,专门的PVD涂层的厚度通常只有几微米,以进一步硬化这些零件的表面,并通过诸如改变表面化学物质等机制,他们也可以降低摩擦系数。因此,使用的能源更少,产生的排放也更少。

碳基涂料,如类金刚石(DLC)涂料,由专门的涂料配方甚至更耐用。主要通过等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)生产,这些附着良好的涂层提供了独特的高硬度和低摩擦系数的组合。

这种涂层组件用于各种应用,包括风力涡轮机轴轴承和行星齿轮,不锈钢切割刀片和柱塞泵,以及许多行业的滑动组件。该涂层也是一种经过验证的技术,可用于液压驱动器、泵和阀门等关键旋转部件的升级。

先进的无氢DLC涂层提供了更高的硬度和非常低的摩擦系数。这些涂层可以应用在高摩擦、磨损和接触区域的最苛刻的环境中,如液压泵部件、机械密封和高压阀门组件。如今,它们在电子出行应用中也扮演着越来越重要的角色。

小效率加起来

在大规模的工业环境中,即使是很小的能源节约百分比也能真正累积起来。Oerlikon Balzers公司的亚利桑德罗•佐达表示:“考虑到一台200兆瓦燃气涡轮机的效率每提高1%,就相当于1500户家庭所需的电力。”

表面光洁度等看似微不足道的因素可以提高燃油效率。例如,在航空航天和能源部门,PVD侵蚀涂层被应用于压缩机叶片,以保护抛光表面不随时间退化。这可以减少高达0.5%的燃料使用,同时提高组件的寿命。这些燃料的减少可以转化为二氧化碳的减少。

同样,在汽车领域,dlc涂层的气门和动力总成部件可以将摩擦平均有效压力(FMEP)降低10%。这意味着可以减少2%的燃料。降低20%的FMEP将减少5%的燃油消耗。

世界范围内更加严格的环境法规和标准也促使工业界关注减少碳足迹和设计更环保的产品。

以大型货船为例。如今,运营商需要降低燃料的硫含量,以符合当前的硫上限要求。随着清洁燃料的要求,船用发动机制造商需要一种新的燃油喷射技术,因为清洁燃料通常不能像含硫量较高的燃料那样有效润滑。

因此,用于船用柴油发动机的涂层也需要重新设计,以确保新的清洁燃料能够很好地工作。满足这一新要求的涂料已成为更高效、更高性能、更清洁和更平稳运行的机械的推动因素。

延长零件寿命,节约能源

高性能涂料的环保效益还体现在它们如何延长零件和工具的寿命上。当零件使用寿命延长时,更换频率就会降低,这就减少了制造它们所需的原材料、金属和能源。

在汽车行业,成形工具是由数吨重的钢材制成的,呈汽车的负形状。用来制造数百万辆汽车的成型工具会随着时间的推移而退化,需要重新加工。为了确保最佳性能和长寿命,它们需要抛光和PVD涂层应用。除了通过保持成型工具在最佳状态来节省能源外,通过减少这种尺寸和重量的设备移动到单独的位置进行修理可以节省额外的能源。

在能源部门,将DLC涂层应用到风力涡轮机的滚子轴承上,可以延长其使用寿命并降低维护费用。考虑到更换一个主轴轴承的成本在200美元到30万美元之间,再加上将涡轮机从电网中取出所造成的破坏。

促进绿色科技发展

除了提高现有系统的效率和碳排放外,PVD涂层还可以促进燃料电池和大功率能量密度电池等新绿色技术的发展。2022世界杯八强水位分析

Alessandro表示:“在燃料电池领域,我们正在与一家生产双极板的客户合作,双极板是燃料电池的关键部件。”“在这里,PVD涂层的作用是提高导电性,同时抵抗腐蚀。这些特性将共同促进燃料电池的寿命,扩大其环境效益。”

Alessandro补充说:“我们还与客户合作,将PVD涂层应用于一些令人兴奋的、高度创新的大功率能量密度电池项目。随着工业不断发展对环境友好的创新,将有更多的机会来设计涂料以支持其性能和整体寿命。”

涂料应用的效率产生环境投资回报率

在专业涂料供应链的更上层,涂料制造商自己已经检查了他们的应用涂料的过程,因为它既消耗材料又消耗能源。

当将生产涂料所消耗的能源与它们在应用中所节省的能源进行比较时,无论是通过提高发动机或切削工具的效率和寿命,都产生了“能源回报”或投资回报。

Alessandro说:“我们一直在努力减少涂装设备的能源消耗。”“我们的新型涂布机通过使用新的、更高效的等离子源,减少了40%的能耗。我们在全球所有涂料中心的每一批产品都能节省这么多钱,环境效益是巨大的。”他补充说:“虽然开发新资源的动力是由环境驱动的,但这也符合我们客户的最佳经济利益,因为它降低了他们的涂料成本,缩短了我们的制造周期。”

特种涂料在减少对环境的影响方面发挥着重要作用。制造和操作过程的能源消耗和碳排放可以显著减少。因此,虽然工业继续使用特殊涂料来提高其操作性能,但环境影响是一个重要的增值,不应被忽视。

有关Oerlikon Balzers组件涂层解决方案的更多信息,请发送电子邮件:balzers.components@oerlikon.com;或访问www.oerlikon.com/balzers