Условия окружающей среды в оффшорных ветряных турбинах особенно суровые, а также есть трение с движущимися частями. До сих пор подшипниковые системы морских ветровых турбин были герметизированы, что предотвращает коррозию и обеспечивает смазку, снижающую износ. В свою очередь, эти капсулирования вызывают до 30% потерь на трение из-за их сложной технологии уплотнения. Таким образом, проект «Посейдон», финансируемый Федеральным министерством экономики, призван увеличить срок службы подшипников в трибокоррозионных условиях. «Первая цель проекта - отказаться от герметизации и герметизации, что означает отсутствие потерь на трение, техническое обслуживание и выпуск смазочных материалов. Кроме того, покрытия и материалы подшипников для трибокоррозионных нагрузок должны разрабатываться на примере применения подшипников качения для электростанций с морской водой », - сказал Стефан Кёлле, научный сотрудник Fraunhofer-IPA в Штутгарте, в дни поверхности ZVO.
Двойная нагрузка на подшипники оффшорных ветровых турбин
Задача состояла в том, чтобы удвоить нагрузку на подшипник: с одной стороны, трибологическую нагрузку, поскольку смазка достигалась только средой, которая омывается (смазывание среды), а с другой стороны, коррозийной нагрузкой, поскольку этой средой была морская вода.
Картинная галерея
В результате, слои никель-вольфрам и никель-олово показали очень хорошие свойства в лабораторных испытаниях, потому что они имели твердость в диапазоне или выше спецификации 600 HV, не было коррозийного воздействия и потери на трение снизились до 30%. Никель-медные и никелевые слои - последние служили эталоном - оказались неподходящими.
Исследования в Научно-исследовательском институте драгоценных металлов и химии металлов (FEM) в Швебиш-Гмюнде преследовали другую цель. Целью здесь было разработать функциональный слой PVD для защиты от износа и активной защиты от коррозии. «Твердые покрытия PVD до сих пор не являются эффективной защитой от коррозии для материалов, подверженных коррозии», - сказал исследователь FEM Мартин Бальцер. Причина этого заключается в том, что до настоящего времени, до нанесения покрытия PVD, электрохимически осажденные базовые слои вызывали дефекты роста в процессе PVD. «Количество дефектов на образцах с PVD-покрытием может сильно варьироваться и является решающим фактором их коррозионных свойств», - продолжил Балзер.
Эффективная защита от коррозии достигается с помощью слоя PVD-TiMgN
После первоначальных исследований TiMgN в качестве слоя твердого материала PVD с антикоррозионной защитой, исследователи в FEM смогли более подробно изучить свойства и причины антикоррозионной защиты. Для этого они обнаружили дефекты на стальном диске с PVD-покрытием со сканером, точно локализовали дефекты и затем подвергли образец испытанию в солевом тумане. Корродированные пятна были затем отнесены к ранее выявленным дефектам. Было показано, что большие холмы (высота> 2,0 мкм, размер> 0,66 мкм2) и отверстия с глубиной в диапазоне толщины слоя корродировали очень рано и интенсивно. Небольшие и средние дефекты холма, которые возникали как минимум в десять раз чаще, демонстрировали безразличное коррозионное поведение. Содержание магния в сплаве также играет важную роль:В TiMgN исследователи FEM достигли очень эффективной защиты от коррозии благодаря простому твердому PVD-слою толщиной 2,5 мкм.