Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали прочное покрытие, пригодное для применения в горнодобывающей и нефтяной отраслях. Данная инновация улучшает устойчивость к износу и коррозии на поверхностях подложек, когда оборудование работает в условиях абразивных нагрузок и агрессивной среды, сообщает пресс-служба университета. Это способствует росту производительности и сокращению трат на обслуживание. На изобретение уже получен патент. Работа велась в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Фото: Лаборатория с технологическим оборудованием для нанесения покрытий. Источник: Пресс-служба ПНИПУ
Особенность технологии
Ключевое преимущество покрытия, созданного учеными Пермского Политеха, заключается в том, что технология его нанесения на подложку обеспечивает строго заданные состав, структуру и свойства. Такое покрытие напоминает «слоеный пирог»: сначала наносится подслой из титана, затем несколько раз чередуются слои из трех материалов — нитрида циркония и алюминия, нитрида титана и нитрида алюминия, а завершается все верхним слоем из нитрида циркония и алюминия.
Как происходит формирование слоев? Формирование этих слоев происходит на вращающихся подложках в атмосфере смеси газов — азота и аргона — при давлении 0,7–0,75 Па. Для процесса задействуются четыре магнетрона, которые представляют собой ключевые элементы вакуумных установок и содержат распыляемые мишени из материалов, образующих покрытие.
Какими свойствами обладает покрытие? Помимо термодинамической устойчивости, достигаемой за счет высокоскоростной обработки, данное покрытие демонстрирует постоянные износостойкие и физико-механические характеристики, высокую степень твердости и улучшенную сопротивляемость образованию трещин.
Комментарий разработчика
«Мы создали покрытие, которое повышает эффективность использования техники: скорость коррозии снижается в 2–18 раз, а износостойкость возрастает в 2–3 раза. Можно привести и конкретные примеры инструментов, где такое покрытие применимо. Например, стойкость сверл и фрез из быстрорежущей стали при обработке нержавейки увеличилась в 2–4 раза. Стойкость резцов и коронок, используемых при работе с сильвинитовой рудой, выросла в 2–3 раза. Кроме того, максимальная рабочая температура инструмента, узлов трения и деталей машин повысилась до 1000–1100 °C», — рассказала Анна Каменева, доктор технических наук, профессор кафедры инновационных технологий машиностроения ПНИПУ.
Созданные технологические процессы уже рекомендованы к внедрению на российских предприятиях.