Придуман способ защиты металла от коррозии при помощи нанопокрытий — Naked Science
ПНИПУ

Придуман способ защиты металла от коррозии при помощи нанопокрытий

4.2

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 2,5-3 тысячи раз.

Придуман способ защиты металла от коррозии при помощи нанопокрытий / ©Пресс-служба ПНИПУ

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

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.

Зависимость эффективности покрытия в агрессивной среде от фазы и элементного состава однослойных покрытий / ©Пресс-служба ПНИПУ

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 данной эффективностью не установлено.

Однослойные и многослойные наноструктурированные покрытия / ©Пресс-служба ПНИПУ

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 десяти предприятиях Пермского края. Они получили девять 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.

а) – поверхность твердого сплава перед электрохимическими испытаниями. b), c) – после испытаний, d) – с многослойным покрытием / ©Пресс-служба ПНИПУ

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 различные 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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

10 часов назад
Мария Азарова

Проект назвали в честь Галилео Галилея — итальянского ученого эпохи Возрождения, который задействовал разработанный им телескоп для наблюдения за астрономическими объектами, такими как луны Юпитера, кратеры спутника Земли и кольца Сатурна. Пока программа получила финансирование в 1,75 миллиона долларов, но возглавляющий ее профессор Ави Леб надеется на большее.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: