В России создали нанопокрытие, защищающее от коррозии

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.
В России создали нанопокрытие, защищающее от коррозии

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.

Поверхность твердого сплава перед электрохимическими испытаниями
Поверхность твердого сплава, 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 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 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 журналах Q1 Applied Surface Science и Data in Brief. Материал предоставлен пресс-службой ПНИПУ.