28.09.2022
Уникальную технологию нанесения защитных покрытий для ответственных узлов и
деталей современной техники разработали ученые НИТУ МИСИС. По словам
исследователей, оригинальная архитектура полученных покрытий дает прирост
стойкости к коррозии и высокотемпературному окислению в 1,5 раза по сравнению с
существующими техническими решениями. Результаты исследования
опубликованы в журнале Ceramics International.
Оригинальность технологии заключается в соединении в едином технологическом
вакуумном цикле преимуществ трех методов осаждения, основанных на различных
физических принципах. Применив эти методы, ученые Университета МИСИС получили
многослойное покрытие с высокими характеристиками износостойкости, коррозионной
стойкости и жаростойкости.
«Мы впервые получили защитные покрытия из электродов на основе карбида хрома со
связкой NiAl (Cr 3 C 2 – NiAl) путем последовательной реализации в одной установке
методов электроискрового легирования (ЭИЛ), катодно-дугового осаждения (КДО) и
магнетронного напыления (МН). Созданное покрытие обладает композиционной
микроструктурой, которая позволяет совместить полезные эффекты всех трех
методов», — рассказал заведующий лабораторией «In situ диагностика структурных
превращений» научно-учебного центра СВС МИСиС-ИСМАН (НУЦ СВС) Филипп
Кирюханцев-Корнеев.
По его словам, сначала поверхность обрабатывалась методом ЭИЛ в вакууме, который
обеспечивает перенос материала электрода Cr 3 C 2 – NiAl на изделие, обеспечивая высокую
прочность сцепления покрытия с подложкой.
На второй стадии при КДО, ионы, летящие с катода, заполняют дефекты первого слоя,
залечивая трещины и создавая более плотный структурно-однородный слой с высокой
коррозионной стойкостью.
На третьей стадии методом МН формируется поток атомов, который выравнивает рельеф
поверхности. В результате образуется герметичный жаростойкий верхний слой,
препятствующий диффузии кислорода из агрессивных сред.
«Изучая структуру каждого слоя с использованием просвечивающей электронной
микроскопии, были обнаружены два защитных эффекта — повышение несущей
способности за счет нижнего слоя вещества и герметизация дефектов при осаждении
следующих двух слоев. В результате получено трехслойное покрытие в полтора раза
более стойкое, чем базовые покрытия, как к коррозии, так и к высокотемпературному
окислению как в жидких, так и в газообразных средах. Это без преувеличения важный
результат», – подчеркнул Кирюханцев-Корнеев Ф.В.
По оценкам ученых, такие покрытия позволят повысить срок службы и рабочие
характеристики ответственных узлов двигательных установок, нефтеперерабатывающих
насосов и других деталей, подвергающихся одновременному воздействию износа и
коррозии.
В ближайшее время ученые планируют расширить сферы использования
комбинированной технологии применительно к модифицированию жаропрочных
титановых и никелевых сплавов.
НИТУ МИСИС
Нет комментариев