Diamantschichten Elektrochemie, DiaCCon GmbH Tribologie ... · Diamantschichten Elektrochemie,...
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Härte- 10000 HV- Härtestes Material
Wärmeleitfähigkeit- 2000 W/Km (RT)- Vier mal höher als Kupfer
Elektrochemische Eigenschaften- extrem hohe chemische Beständigkeit- Breites elektrochemisches Fenster
Tribologie- Niedriger Reibkoeffizient- sehr geringer Verschleiß
Diamant…Einzigartige Eigenschaften
Ag
Cu
SiAl
NiCoFe Mn
Ru
Os
Rh Pd
AuPt Ir ReW TaHf
Mo NbZr
Ti V Cr
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
Ra
Sc
Y
La
Ac
Zn Ga
B C
Ge
Tc Cd In Sn
Pb Hg Tl
Li
Na
K
Rb
Cs
II III IV
Diamo n d l ayer
Cer amic
Ceramics / Silicon
Diamo n d l ayer
in s it u g en er at ed car bid e
Res in
Metals
-Very good adhesion by chemical bonding of coating to substrate
Coat able materials
-Very close cooperation
with manufacturer of these
machines
-Professional technology
and equipment
Production equipment
-Three of probably worlds largest diamond-
machines
-+
Wasser
WasserstoffSauerstoff
KathodeAnode
Diamant als Elektrodenmaterial
Benötigte Spannung zur
Wasserzersetzung:
~ 1,5VPlatin < ~ 3,5VDiamant
Wasserzersetzung durch Auf-
bringen einer Spannung (Elektrolyse)
Pt Pt
MOX MOX
Pb/Sn Pb/Sn
Diamond Diamond
-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
electrochemical potential [V vs. SHE]
Electrode materials in comparison
Source: Tröster
1,77Hydrogen Peroxide
(H2O/H2O2)
2,01Peroxodisulfate
(SO42-/S2O8
2-)
2,07Ozone
(O3)
2,80Hydroxyl radical
(H2O/OH.)
formation
potential [V]
substance
Different electrode materials in comparison
OH-generation
Diamond has the widest potential window for water decomposition
• Erzeugung von Hydroxyl-Radikalen an der Diamantanode
• Mineralisierung der Organischen Verunreinigungen zu CO2 und H2O
CO2 H2O
OH•
Kathode Diamant-
Anode
Organische Verunreinigung
Elektrochemische Wasserreinigung mit Diamantelektroden
-Reinigung & Desinfektion von Abwasser alleinig mit elektrischen Strom!
-Keine zusätzlichen Chemikalien notwendig!
-Behandlung von toxischen Abwässern
Elektrochemische Wasserreinigung mit Diamantelektroden
Equipment-Electrode types
Type Baerbel
250mmx150mm
Type Barbara
500mmx150mm
Mesh electrodes
welded connectors
Custom-made
water jet cut
Welded electrodes
large / complex geometries
Main typesStandardised electrodes
Equipment-Electrolysers
Electrolysers for standard types
-Baerbel & Barbara Diamond electrodes
-0,075sqm - 0.95sqm anode/electrolyser
-ready made equipment
Application - Treatment of phenol containing waste water
OH-radical is an extremely strong oxidant -> Oxidation of the waste
Source:
-Reduction of the
Chemical Oxygen Demand(equivalent for contained waste)
-Advanced Oxidation Process
-No additional chemical re-
quired
Application- Treatment of waste water containing phenol
Baerbel-type Barbara-type
Source:
Powerful plants for treating
different kinds of waste water
Application - Disinfection
Filter stage -Ballast water is required to stabilize ships in the sea
-transferred species can be-come a non control able invasion
-disinfection is required
-also for: food processingcooling wateretc.
Disinfection stage with diamond electrodes
Application - Disinfection
Filter stage -Ballast water is required to stabilize ships in the sea
-transferred species can be-come a non control able invasion
-disinfection is required
-also for: food processingcooling wateretc.
Disinfection stage with diamond electrodes
Electrode-type:
-disc of two halves
-mesh type
• Platinum mesh
- Current limited
• Platinum disk
• - expensive (Pt cost)
+ High currents possible
• Silicon Sacrificial
- consumed at etch-rate
+ metal free systems
• Conductive diamond
+ metal free / no consumption
Source:
Microporous silicon is fabricated by etching silicon in Hydrofluoric acid-based solutions under applied voltage.
Application - Diamond electrodes as inert electrodes in porous
Silicon production
• Platinum mesh
- Current limited
• Platinum disk
• - expensive (Pt cost)
+ High currents possible
• Silicon Sacrificial
- consumed at etch-rate
+ metal free systems
• Conductive diamond
+ metal free / no consumption
Source:
Microporous silicon is fabricated by etching silicon in Hydrofluoric acid-based solutions under applied voltage.
Application - Diamond electrodes as inert electrodes in porous
Silicon production
Electrode-type:
-doped Silicon disc
-single side coated
0 5000 10000 15000 200000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Tribologische Eigenschaften-Gleitringdichtung
Unbeschichtetes SiC
Totalausfall nach kurzer Zeit
Diamantbeschichtetes SiC
Hohe Notlaufkapazität
0 5000 10000 15000 200000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Laufweg [m]
!!! Reiner Trockenlauf !!!
Beschichtbare Komponenten
Außenbeschichtung
Innenbeschichtung
-Gleitringdichtungen
-Axiallager
-Radiallager
Verzicht auf K ühlung-Mit Diamant weniger Reibung/W ärme auch im Naßlauf
-Wegfall bestehender Kühlung (Quench)
Konventionelle GLD
mit Quench
„Diamantpumpe“ mit diamantbe-schichteter GLD ohne Quench
Abrasionswiderstand von unbeschichteten und Diamantbeschichteten Gleitringen
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
unbeschichtet DiamantbeschichtetM
asse
verlu
st n
ach
120s
Stra
hlte
st [m
g]
nicht messbar !!!
diamantbeschichtet unbeschichtet
Sandstrahltest mit stark abrasiven SiC-Pulver
- Partikelgröße 30µm
Krater auf unbeschichteten Ring durch Partikelbombardement
!Keine Beschädigung der Diamantschicht feststellbar !
Sonderanwendungen – Drossel in Rohrleitung
- „Drossel“ (Choke) in Rohrleitung
zu Wasserkraftwerk
- Abrasive Belastung durch Sand und
Schlamm
- Abmaße: ca. 350mmx250mm
- Material: Silziumkarbid
Sonderanwendungen – Verschleißbauteile
Verschleißbauteil aus einem Meß-
system der PapierindustriePreßmatrizen in der Umformung
Heißkanaldüsen aus der Kunststoff-
industrie