Пермские ученые защитили детали от коррозии с помощью нанопокрытий

Пермские ученые защитили детали от коррозии с помощью нанопокрытий

Нанопокрытия помогают снизить скорость коррозии материалов более чем в 2500—3000 раз

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.

Пресс-служба ПНИПУ

Источник: scientificrussia.ru