Nanokolbeläggning

Syfte och mål

Lågfriktionsbeläggningar är av stort intresse i industriella tillämpningar där minskad friktion ger fördelar i form av ökad verkningsgrad, ökar livslängden på maskiner och anläggningar och ger förlängda underhållscykler. Projektets mål är att ta fram en högpresterande lågfriktionsbeläggning baserad på grafen och introducera denna på marknaden. Ett viktigt mål är att ta fram en demonstrator som visar fördelarna med en grafenbaserad lågfriktionsbeläggning. Under projektets gång förväntas en ökad förståelse och fördjupad kompetens kring hur grafen påverkar lågfriktionsbeläggningens egenskaper.

Planerat upplägg och genomförande

Den grafenbaserade beläggningsformuleringen kommer att anpassas till de krav som inhämtas från slutanvändarna och marknad. Verifiering görs i material- och tribologiska tester och återkopplas för utveckling och optimering av beläggningen. Ett optimerat material appliceras på demonstratorn och resultat verifieras i rigg- och fullskaletester. Testresultat analyseras av projektdeltagarna med målsättning att nå en färdigtestad lösning vid projektets slut. Som stöd för marknadsintroducering av beläggningen kommer olika aktiviteter att genomföras i implementeringsfasen av projektet.

Resultat

I tribologiska situationer är det viktigt att ta hänsyn till komponenten, dess motyta och smörjmedel. Ett helhetsgrepp har tagits i projektet genom att inkludera flera komponentmaterial och grafenbaserade beläggningar på komponenten samt flera olika tätningsmaterial i en omfattande utvärdering.

  • Tester som genomförts visar att en komponent inklusive tätningar som behandlats med grafenbeläggning, får en radikalt sänkt start och rörelsefriktion jämfört med standardutförande. Friktionen är på en stabil nivå och läckaget av olja obefintligt.
  • Projektet har varit av stort värde för parterna som lärt sig mycket om grafenbaserade lågfriktionsbeläggningar och ytor i ett tribologiskt sammanhang.
  • Viktig kunskap är att det är stora variationer i egenskaper samt pris beroende på materialkälla och tillverkningsmetod, samt att grafen avsevärt har förbättrat de tribologiska egenskaperna och den mekaniska styrkan hos beläggningen.

Projektet har uppfyllt merparten av de satta målen, även om kommersialiseringen gjordes efter projektets slut.

Efter projektets avslut

Några månader efter att projektet avslutades, lanserade Applied Nano Surfaces en produkt: Tricolit-GO!  – en grafenbaserad lågfriktionsbeläggning i form av en spray för att enkelt nå marknaden. Det är en halvglansig svart färg som sprayas på ytan som en vanlig färg och som sedan värmehärdas. Beläggningen man får innehåller en balanserad uppsättning av friktionsmodifierare, såsom WS2, BN, PTFE och grafit, inbäddad i en tvärbunden organisk polymermatris. De tribologiska effekterna är:

  • Minskad friktion, nötning, slip-stick rörelse och mikropitting
  • Korrossionsskydd

Lågfriktionssbeläggningen kan användas för att förbättra de triboligiska egenskaperna på olika delar (till exempel ledstänger, räls, glidbanor). Några fördelaktiga egenskaper:

  • härdad filmtjocklek från 5 till 100 um
  • vattenbaserade formuleringar = inget VOC-utsläpp
  • fungerar både i torra och smörjda kontakter
  • beläggningen är också lämplig för service av delar som redan har använts
Abstract in English

Nano coal coating

Low friction coatings are of great interest for industrial applications where reduced friction will give advantages in terms of increased efficiency, increased life span and extended maintenance cycles. The target of the project is to develop a high-performance low friction coating based on graphene and introduce it to the market. An important objective is to develop a demonstrator which shows the advantages of using a graphene based low friction coating. The project is also expected to increase the understanding of how graphene is affecting the properties of the low friction coating.

The intention is to reinforce a low friction coating with graphene and be able to provide high-performance coating to the market, which will enable products with an increased performance. A demonstrator will be developed.

Results
In tribological situations it is important to take into account the component, its surface and lubricant. A comprehensive approach has been taken into the project by including several component materials and graphenebased coatings on the component as well as several different sealing materials in a comprehensive evaluation.
• Tests that have been carried out show that a component including seals treated with graphene coating causes a radically reduced start and motion friction compared to standard performance. The friction is at a stable level and the leakage of oil is non-existent.
• The project has been of great value to the parties who learned a lot about graphene-based low friction coatings and surfaces in a tribological context.
• Important knowledge is that there are large variations in properties as well as price depending on material source and manufacturing method, and that graphenehas significantly improved the tribological properties and mechanical strength of the coating.

The project has met the majority of the set targets, even though the commercialization was made after the end of the project.

_________________________________

After the end of the project

A few months after the project was completed, Applied Nano Surfaces launched a Product: Tricolit-GO! - a graphene-based low friction coating in the form of a spray to easily reach the market. It is a semi-gloss black color that is sprayed on the surface as a normal color and then heat-cured afterwards. The coating you get contains a balanced set of friction modifiers, such as WS2, BN, PTFE and graphite embedded in a crosslinked organic polymer matrix. The tribological effects are:
• Reduced friction, wear, slip-stick movement and micropitting
• Corrosion protection

The low friction coating can be used to improve the tribolig properties of different parts (such as guide bars, rails, slideways). Some advantageous features:
• Hardened film thickness from 5 to 100 μm
• Water-based formulations = No VOC emissions
• Works in dry and lubricated contacts
• The coating is also suitable for servicing parts that have already been used

Utlysning:
Förstudieprojekt och Forsknings- och innovationsprojekt sommaren 2016

Projektpartners: Applied Nano Surfaces Sweden, Epiroc, Trelleborg och Högskolan Dalarna

Projektledare: Lena Killander

Bidrag: 1 451 000 kr

Projektets löptid: november 2016 - april 2018

Relaterade styrkeområden: