Ученые из России соединили в защитном покрытии для техники основные полезные эффекты

4.5

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.

НИТУ МИСИС

# коррозия

# покрытия

# температура

# электроды

Дизайн покрытий, полученных по гибридной технологии VESA-PCAE-MS с использованием электродов Cr3C2–NiAl / ©Пресс-служба НИТУ МИССИС / Автор: Messiena Lucretius

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 (Cr₃C₂ – 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.

3D-изображения следов износа для покрытий VISA (a), PCA (b), MS (c) и VESA-PC GAMES (d) при нагрузке 1 Н

По его словам, сначала поверхность обрабатывалась методом ЭИЛ в вакууме, который обеспечивает перенос материала электрода Cr₃C₂ – 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.

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Университет науки и технологий МИСИС — это ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов; первый в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета». Первое место в России и ТОП-100 в мире в рейтинге QS Materials Science за 2023 год. В университете действуют 45 научно-исследовательских лабораторий и 3 научных центра мирового уровня. В состав НИТУ МИСИС входят 8 институтов, 4 филиала в России и 2 за рубежом.