I rivestimenti in carbonio simili al diamante prolungano la durata naturale della matrice del diamante riducendo l'attrito nell'imbutitura ad alta velocità

L'industria della trafilatura si affida da tempo alle filiere di trafilatura del filo diamantato naturale per applicazioni che richiedono la massima qualità superficiale. Il diamante naturale fornisce una finitura a specchio senza eguali sul filo trafilato, rendendolo la scelta preferita per la produzione di filo ultrasottile nei dispositivi medici, nell'elettronica e nel settore aerospaziale. Tuttavia il diamante naturale presenta dei limiti intrinseci: la sua struttura cristallina provoca durezza direzionale, che porta a un’usura irregolare e a una maggiore ovalizzazione nel tempo. Inoltre, i diamanti naturali non sono resistenti quanto i diamanti sintetici e comportano il rischio di frattura sotto le forze richieste per la trafilatura.

I rivestimenti in carbonio simile al diamante (DLC) stanno ora affrontando queste carenze. Quando applicato alle superfici dello stampo, il DLC forma una pellicola di trasferimento continua e grafitizzata durante il contatto strisciante. Questo film riduce significativamente il coefficiente di attrito e di usura in un'ampia gamma di velocità di scorrimento. Nelle applicazioni di trafilatura del filo di rame, dove il DLC è sempre più associato al rame, il rivestimento previene efficacemente problemi come la rottura del filo e la formazione irregolare del filo. Le varianti rivestite come il nitruro di titanio o il DLC migliorano le prestazioni riducendo al minimo l'attrito, prolungando la durata dello stampo in ambienti abrasivi, in particolare per applicazioni di microimbutitura.

I miglioramenti in termini di prestazioni sono misurabili. Le filiere per trafilatura in PCD, realizzate con diamante policristallino sintetico, durano in genere da 2 a 4 volte di più rispetto alle filiere in diamante naturale, anche per diametri di filo sottile fino a 0,15 mm. Il PCD offre una durezza isotropa che riduce l'usura direzionale e preserva la forma cilindrica del filo. Tuttavia, il diamante naturale produce comunque una finitura superficiale superiore, che il PCD non può eguagliare completamente.

La categoria emergente delle matrici per trafilatura nano si spinge oltre i confini. Gli stampi con rivestimento in nanodiamante, applicati tramite deposizione chimica in fase vapore (CVD), raggiungono una durezza eccezionale di circa 10.000 Vickers. Questi rivestimenti riducono il coefficiente di attrito durante la trafilatura, con conseguente minore usura dello stampo, minor consumo di lubrificante e ridotto fabbisogno energetico. Si stima che le matrici NDCD di Vassena durino fino a 30 volte di più delle matrici in carburo di tungsteno, mentre le matrici VNT Nano Split di Ajex & Turner offrono durate di servizio oltre dieci volte più lunghe rispetto alle tradizionali matrici in PCD e carburo di tungsteno. È stato segnalato che i rivestimenti in nanodiamante offrono una durata da 20 a 100 volte più lunga rispetto agli stampi convenzionali.

La traiettoria è chiara. Le trafile in diamante naturale rimangono insostituibili per le finiture superficiali più fini. Ma i rivestimenti DLC e le tecnologie dei nanodiamanti stanno estendendo la loro vita utile, riducendo l’attrito e consentendo velocità di disegno più elevate, a volte aumentando le velocità del 20-30% o più. Per i produttori che bilanciano precisione, produttività e costo degli utensili, le filiere in diamante rivestito stanno diventando il nuovo standard.