Сотрудники Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали новое многослойное покрытие для защиты оборудования от ржавчины и износа. Об этом сообщается в пресс-службе Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. 
«Ученые пермского политеха разработали новый метод создания многослойного покрытия для защиты промышленного оборудования и инструментов. В сравнении с существующими образцами его твердость возросла на 40%, а коррозионная стойкость увеличилась в 3-5 раз», — отметили в пресс-службе.
Согласно данным исследователей, металлические детали и инструменты с таким многослойным покрытием смогут функционировать дольше без поломок и износа. Это существенно уменьшит простои на производстве.
Слои покрытия
Сначала ученые определили новый состав слоев покрытия. Первым на деталь наносится слой чистого титана — он обеспечивает надежное сцепление с поверхностью. Затем наносится нитрид титана, который защищает от ржавчины, и карбонитрид титана, который придаёт твердость.
Все слои чередуются несколько раз, а сверху укладывается дополнительный упрочняющий слой из карбонитрида титана, который первым принимает на себя трение и давление. Совместно они обеспечивают защиту как от коррозии, так и от износа.
Все слои необходимо наносить ровно, без трещин и перегрева детали. Для выполнения этой задачи ученые разработали новую технологию — использование двух источников распыления вместо одного, как это происходит при обычном магнетронном распылении. Управление каждым из источников исследователи организовали с помощью стандартных импульсных блоков, что позволяет точно контролировать мощность и последовательность нанесения слоев, обеспечивая их равномерность и нужный состав.
Лабораторные исследования
Как пояснила доктор технических наук, профессор кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ПНИПУ Анна Каменева, ученые подготовили несколько образцов с многослойным покрытием и отправили их в лабораторию, где проверили по трем основным параметрам. «Сначала провели испытание на коррозию — образцы погрузили в трехпроцентный раствор поваренной соли, который соответствует пластовой воде в нефтяных скважинах, и наблюдали, начнут ли они ржаветь и как быстро. Затем измерили твердость с помощью специального прибора, который давит на образцы с заданной силой. По глубине отпечатка и по тому, как поверхность восстанавливается после снятия нагрузки, определяли её износостойкость. Таким же образом проверили, насколько прочно покрытие держится на детали и не отслаивается ли», — отметила ученый.
Для сравнения ученые использовали обычные покрытия, которые сейчас применяются на производстве, например, из нитрида титана или карбонитрида титана, полученные обычным магнетронным распылением. Анализ показал, что твердость нового покрытия оказалась почти на 40% выше, а устойчивость к коррозии — в три-пять раз выше.
По словам Каменевой, износостойкость в агрессивной среде при новом методе оказалась на 78% лучше по сравнению с зарубежным аналогом, а способность восстанавливаться после нагрузки увеличилась в 1,5 раза. «Это означает, что деталь будет дольше противостоять истиранию, а при ударах и давлении покрытие не треснет и не деформируется, а вернется в исходное состояние. Это позволит сэкономить за счет того, что инструменты будут служить в несколько раз дольше, а заводы реже будут приостанавливать производство для замены изношенных конструкций», — подчеркнула ученый.
Полученное исследователями покрытие может быть нанесено на металлические инструменты и детали, которые работают в тяжелых условиях. Например, оно может применяться в горной или нефтяной промышленности, где одновременно присутствуют большие нагрузки, трение и агрессивная среда. Эта разработка позволит сделать поверхность оборудования более твердой, износостойкой и устойчивой к коррозии, что значительно продлит срок службы изделий.
Фото: hi-tech.mail.ru