Детали и приборы в нефтяной, горной и химической промышленности работают в сложных условиях. Они одновременно испытывают высокие нагрузки, трение и воздействие соленой воды или реагентов. Обычные производственные покрытия быстро стираются и не защищают от ржавчины. Даже при добавлении дополнительных упрочняющих слоев те со временем отслаиваются и трескаются.
Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли решение. Как пояснили в пресс-службе Минобрнауки РФ, ученые создали способ получения нового многослойного покрытия, которое одновременно защищает деталь от износа и коррозии. На разработку получен патент.
Ученые определили новый состав слоев. Первым на деталь наносят слой чистого титана для надежного сцепления с поверхностью. Затем идет нитрид титана, который защищает от ржавчины, и карбонитрид титана, обеспечивающий твердость. Эти слои чередуются несколько раз, а сверху кладется дополнительный упрочняющий слой. Чтобы нанести их ровно, без трещин и перегрева, исследователи применили два источника распыления вместо одного. Это позволяет управлять мощностью и последовательностью нанесения с высокой точностью.
Мы подготовили несколько образцов с многослойным покрытием и отправили их в лабораторию. Сначала провели испытание на коррозию: образцы погрузили в 3% раствор поваренной соли, который соответствует пластовой воде в нефтяных скважинах. Затем измерили твердость с помощью прибора, который давит на образцы с заданной силой. По глубине отпечатка определяли износостойкость. Таким же образом проверили, насколько прочно покрытие держится на детали
Анализ показал, что твердость нового покрытия оказалась почти на 40% выше, а устойчивость к ржавчине — в 3–5 раз лучше. Износостойкость в агрессивной среде превысила зарубежный аналог на 78%. Это позволяет инструментам служить в несколько раз дольше, а заводам — реже останавливать производство для замены изношенных конструкций.
Ранее машинное обучение разработало новый сплав для 3D-печати металлом, который устойчив к ржавчине.
