Американская компания Sanxin Wire Die, Inc. предлагает целую линейку волочильных фильер, изготовленных с нанокристаллическим алмазным композитным слоем на поверхности внутреннего отверстия волоки из карбида вольфрама. Нано-волоки (NCDC) с очень тонким поверхностным слоем, по утверждению компании Sanxin Wire Die, в 10-20 раз эффективнее традиционных волок из карбида вольфрама. Их рабочий диаметр почти в два раза больше практического максимального диаметра алмазных волок. Нано-волоки выпускаются диаметром от 1,2 мм до 50,0 мм.

На рисунке показаны рабочие поверхности волоки из мелкозернистого поликристаллического синтетического алмаза (1) и нано-волоки (2). Легко представить, почему нано-волоки оставляют поверхность такого высокого качества на изготавливаемом изделии. Гладкая рабочая поверхность означает меньше трения, а меньше трения, в свою очередь, означает меньше повреждений микроструктуры металла, который подвергается волочению или уплотнению. При отсутствии или пониженном уровне повреждений не происходит ухудшения электрических свойств (в частности, электрического сопротивления) готового изделия. В настоящее время нано-волоки поставляет новая компания: Sanxin Wire Die и производитель нано-волок объединили свои силы в новой компании под названием Nano – Diamond America, Inc.  Теперь нано-волоки будут поставляться через компанию Nano – Diamond America, а поликристаллические синтетические алмазные волоки по-прежнему будут поставляться через Sanxin Wire Die.

Уплотняющие нано-волоки и нано-калибры производятся в два этапа: сначала изготавливается волока из карбида-вольфрама, а затем на её рабочую поверхность наносят два или три исключительно тонких слоёв алмаза по технологии CVD. Кристаллическая структура на поверхности нано-волок абсолютно отличается от поверхности поликристаллической алмазной волоки. Материал волоки из поликристаллического синтетического алмаза изготавливается с произвольно направленными во все стороны частицами, частицы различного размера группируются вокруг частиц среднего размера.

Нано-волоки /уплотняющие калибры изготавливаются с нанокристаллическими алмазными частицами одного размера, вместе заключёнными в кристаллическую решётку. Благодаря такой структуре нано-волоки приобретают исключительно высокую твёрдость и прочность. Когда нано-волока выходит из строя, это происходит не так, как в случае волок из карбида-вольфрама или поликристаллического синтетического алмаза, когда в процессе постепенного износа размеры волоки выходят из допусков. Нано-волока сохраняет допуск +0 на протяжении всего срока службы. Когда волока, в конце концов, выходит из строя, это происходит из-за разрушения поверхности алмаза, вызванного усталостью металла в основном материале из карбида вольфрама.  Нано-калибр сохраняет свой диаметр +0 после уплотнения 500-800 км кабеля. В некоторых случаях калибр остаётся работоспособной после уплотнения 1000 км кабеля.

Нано-волоки /нано-калибры создают новые возможности. В процессе уплотнения кабелей участвует много переменных параметров. Не всегда легко увидеть, какие именно факторы вызывают большой разброс значений электрической прочности кабелей.

Представители компании Nano – Diamond America предлагают рассмотреть следующие факторы:

• Изменение размеров волок вследствие их износа
• Не произведена замена изношенной волоки
• Отклонения в удельном сопротивлении сырьевого материала
• Отклонения температуры
• Повреждение микроструктуры токопроводящих жил (вызванное волоками или слишком сильным уплотнением)
• Отклонения эксплуатационных характеристик уплотняющего оборудования

Специалисты из компании Nano – Diamond America предлагают провести следующий эксперимент (который, кстати, проводят довольно редко). Если проанализировать результаты испытаний на электрическое сопротивление 100 катушек с кабелем, изготовленным на оборудовании с традиционными уплотняющими калибрами и 100 катушек с кабелем, изготовленным с использованием нано-калибров, то разброс представленных в виде гистограммы результатов измерения сопротивления в первом случае будет намного больше. Это может свидетельствовать о том, что причина заключается в волочильном инструменте.

Представители компании предлагают обсудить следующие соображения по этому поводу:

• Нано-клибры сохраняют допуск +0 при уплотнении жил 500-800 км кабеля
• Нано-калибры обладают более низким уровнем поверхностного трения, чем калибры из поликристаллического синтетического алмаза или карбида вольфрама, поэтому они оказывают меньше повреждающего воздействия на микроструктуру отдельных жил.

Необходимо донести до производителей кабельных изделий мысль о том, что во время операций скрутки и уплотнения токопроводящих жил кабелей энергетического назначения возможно добиться довольно значительной экономии сырьевого материала и денежных средств – от 2% до 3%. Если производственное предприятие уже использует уплотняющие калибры из поликристаллического синтетического алмаза, то это не означает, что такие цели не достижимы.

Для производства кабелей больших диаметров практически невозможно изготовить соответствующие калибры из поликристаллических синтетических алмазов, или же их производство будет слишком дорогостоящим. В этом случае нано-калибры обеспечат все описанные выше преимущества. При производстве кабелей небольших диаметров замена традиционных уплотняющих калибров нано-калибрами также может привести к экономии 1%-2%. Другими словами, поликристаллические алмазные волоки калибры лучше, чем из карбида вольфрама, но их эксплуатационные характеристики при уплотнении и скрутке всё же ниже, чем у нано-калибров. Кроме экономии сырьевого материала на 1%-2%, следует также иметь в виду, что стоимость нано-калибров в 3-6 раз ниже, чем стоимость аналогичных калибров из поликристаллического синтетического алмаза.

Недавно одна малазийская компания - производитель кабельных изделий провела простой тест. Они заказали один единственный нано-калибр с внутренним диаметром канала, идентичным диаметру канала уплотняющего поликристаллического алмазного калибра, который компания чаще всего использует при производстве силовых кабелей. Затем при помощи инфракрасного термометра наблюдали за температурой на выходе их конечного уплотняющего калибра.

После замены на нано-калибр всё оставили без изменений и получили следующие результаты:

• Калибр из поликристаллического синтетического алмаза - 46 С
• Нано-калибр - 40 С

По мнению малазийского производителя, это явное доказательство того, что трение с нано-калибром намного ниже.