Создали технологию, которая позволяет защищать инструменты и детали от совместного действия коррозии, ударов и тепла.

8 Апреля 2020
Пермские ученые создали технологию, которая позволяет защищать инструменты и детали от совместного действия коррозии, ударов и тепла. Чтобы обезопасить их от воздействия агрессивных сред, специалисты предложили наносить на поверхность металлов многослойные нанопокрытия. Они помогают снизить скорость коррозии материалов более чем в 2500-3000 раз.

Коллектив ученых под руководством профессора Пермского политехнического университета Анны Каменевой получил многослойные покрытия на основе нитридов титана, циркония и алюминия. Для нанесения состава на металлы они использовали различные способы: импульсное магнетронное распыление, катодно-дуговое испарение и комбинированные методы. Ученые провели испытания защитных свойств покрытий в агрессивной среде, которая вызывает коррозию, – в растворах хлорида натрия и гидроксида натрия. Данные помогли им определить оптимальный состав покрытий с максимальным защитным эффектом.

– Мы доказали, что двухкомпонентное наноструктурированное покрытие на основе нитрида титана, которое мы получили с помощью импульсного магнетронного распыления, снижает коррозию и пассивный ток более чем в 2500 раз. Второй состав, на основе нитрида циркония, который мы нанесли на металл с помощью катодно-дугового испарения, замедляет коррозию более чем в 3000 раз, а пассивный ток – в 2000 раз, – рассказывает профессор кафедры инновационных технологий машиностроения, доктор технических наук, профессор ПНИПУ Анна Каменева.

По словам ученых, многослойное покрытие с чередующимися слоями нитрида титана и нитрида циркония с установленной структурой, фазовым и элементным составом замедляет коррозию и повышает степень защиты от нее в 750 и 800 раз в 5%-м гидроксиде натрия и в 136 и 229 раз - в 3%-м хлориде натрия. Аналогов одновременной защиты деталей от коррозии в различных агрессивных средах с такой эффективностью нет.

Ученые на протяжении уже 35 лет разрабатывают технологии упрочнения и защиты деталей в горно- и нефтедобывающей, инструментальной и ремонтной промышленности, а также в машиностроении и авиастроении. Покрытия, которые специалисты «подстраивают» под реальные условия применения, внедрили на 10 предприятиях Пермского края. Они получили 9 патентов на изобретение.

Наноструктурированные многослойные покрытия позволяют изготавливать более экономичные и конкурентоспособные инструменты и детали. Ученые формируют на поверхности изделий многослойные нанопокрытия, которые улучшают их износостойкость, защищают материал от воздействия тепла, ударов и коррозии, образования трещин. По износостойкости и защите от коррозии они превосходят зарубежные и российские аналоги. Технологии разработчиков позволяют заранее задать структуру и свойства слоев многослойных покрытий. Структуры, которые обладают несколькими свойствами, одновременно улучшают характеристики деталей и защищают их от вредного воздействия. Уникальность технологии – в универсальности их адаптирования под индивидуальные заказы предприятий.

Последние два года ученые разрабатывают новые составы многослойных нанопокрытий – на основе нитридов титана, циркония, хрома и алюминия с различными по составу, строению и структуре слоями. Им удалось получить уникальные по стойкости к коррозии, теплу, трещинам, ударам покрытия с помощью нового подхода к управлению свойствами и их прогнозированию.

Результаты исследования ученые опубликовали в двух журналах 1-го квартиля: Q1 Applied Surface Science и Data in Brief, которые входят в Scopus и Web of Science.

Для справки:

Результаты исследований профессор Анна Каменева представила на международных конгрессах и конференциях в Великобритании, Китае, Японии, Италии, Финляндии и России. Редактор российских и зарубежных научных журналов, в 2020 году вошла в редколлегию канадского журнала Journal of Mineral, Metal and Material Engineering. В 2019-2020 гг. получила сертификат посла науки Bentham Science Ambassador журнала Current Chinese Science: Material Science. Эксперт научных и научно-технических проектов, по закрытым технологиям на заводах.
Короткая ссылка на новость: http://a-economics.ru/~XMyrc

Интервью

Константин Сунцов:«Если корпорация развития Удмуртии будет ежегодно приносить 5% от всего объема инвестиций, это будет суперрезультат»
28.02.2020
Гендиректор корпорации развития рассказал о том, с какими показателями она подходит к 2020 году, почему в республику не идут крупные инвесторы, и как будут развиваться проекты промпарков

Прикладная наука

19.05.2020 10:33:48
Изобретение может найти применение в авиа- и ракетостроительной отраслях