Защитные покрытия различных инструментов, пар трения и деталей машин (подложек) применяются во многих отраслях промышленности. Они позволяют продлевать срок службы оборудования, делают материалы устойчивыми к износу и повреждениям. Необходимо постоянно улучшать их качество, чтобы уменьшить частоту ремонта и замены компонентов. Ученые ПНИПУ создали надежное покрытие, которое может быть использовано в перерабатывающей, горно- и нефтедобывающей промышленностях. Разработка улучшит износостойкие и коррозионные свойства поверхностей подложек при эксплуатации в условиях истирающих нагрузок и агрессивных сред. Это позволит повысить эффективность производства и снизить затраты на техническое обслуживание.
На разработку выдан патент № 2822143. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Преимущество разработанного учеными Пермского Политеха покрытия состоит в том, что способ его нанесения на подложку гарантирует заданный состав, структуру и свойства. Такое покрытие выглядит как «сэндвич», где сначала идет подслой титана, затем чередующиеся несколько раз слои трех составов: нитрид циркония и алюминия, нитрид титана, нитрид алюминия, а верхним слоем наносят нитрид циркония и алюминия. Указанные слои наносят на вращающиеся подложки в газовой смеси азота и аргона при давлении 0,7-0,75 Па с использованием четырех магнетронов — функциональных узлов вакуумных установок, содержащих распыляемые мишени из материалов покрытий.
Помимо термодинамической стабильности, которую получают в процессе высокоскоростной обработки, покрытие сочетает в себе стабильные износостойкие и физико-механическими свойства, высокую твердость, а также повышенную трещиностойкость.
— Мы разработали покрытие, которое увеличивает эффективность использования оборудования: уменьшается скорость коррозии в 2-18 раз при увеличении износостойкости в 2-3 раза. Также можно привести несколько примеров инструментов, где возможно использование таких покрытий. Стойкость сверл и фрез из быстрорежущей стали для обработки нержавеющей стали повысилась в 2-4 раза. Стойкость резцов и коронок, которые применяют при обработке сильвинитовой руды — в 2-3 раза. Кроме этого, увеличилась максимальная температура эксплуатации инструмента, пар трения и деталей машин до 1000-1100°C, — поделилась доктор технических наук, профессор кафедры инновационных технологий машиностроения ПНИПУ Анна Каменева.
Ученые Пермского Политеха разработали способ получения покрытия с чередующимися слоями для работы в условиях комбинированного воздействия коррозии и износа. Это поможет уменьшить износ и расход инструмента, деталей машин и пар трения. Разработанные технологические процессы уже рекомендованы к внедрению на отечественных предприятиях.