Ученые из Сколтеха впервые нанесли композитное покрытие на основе латуни с упрочняющими частицами на стальную деталь методом холодного напыления низкого давления. Эта технология дешевле альтернатив, меньше вредит окружающей среде и может применяться выездной ремонтной бригадой при обслуживании инфраструктурных объектов.
Как известно, латунные покрытия повышают срок службы металлических деталей, защищая их от трения, вибраций и коррозии. Они применяются в авиационной и морской технике, при соединении сегментов буровых колонок, трубопроводов, рельсов, а также в промышленных станках для защиты направляющих и других подверженных трению частей.
Есть два способа нанесения таких покрытий: гальванизация и холодное газодинамическое напыление, которое подразделяется на методы высокого и низкого давления. Первый требует использования крупных стационарных емкостей и другого дорогостоящего и громоздкого оборудования для электрохимического осаждения покрытий. При этом образуются сточные воды с тяжелыми металлами и другие высокотоксичные отходы.
Холодное напыление высокого давления тоже требовательно к оборудованию. В условиях высокой температуры и давления частицы меди и цинка на большой скорости ударяются о поверхность детали и привариваются к ней. Сопутствующий нагрев повышает риск нежелательного воздействия на саму стальную деталь и окисления латунного покрытия.
Холодное напыление низкого давления лишено этих недостатков, но до сих пор не использовалось для нанесения композитных покрытий на основе латуни. Дело в том, что этим методом не удавалось получить покрытие с высокой степенью однородности: на какие-то участки поверхности оседало больше меди, на другие — цинка. Ученые из Лаборатории газотермического нанесения функциональных покрытий Центра технологий материалов Сколтеха решили эту проблему.
Нам удалось получить однородное латунное покрытие за счет особой предобработки сырья, в качестве которого в методе холодного напыления выступают три порошка: медь, цинк и какая-то укрепляющая добавка, например корунд. В нашем случае порошки меди и цинка были подвергнуты механическому легированию, благодаря чему еще до начала напыления образовался сплав латуни.
В ходе механолегирования порошки долго и сильно перемалывают в высокоэнергетической мельнице. Из-за многократных ударов частицы деформируются, дробятся, «свариваются» друг с другом, постепенно становясь более однородными по составу.
Таким образом, предобработка сырья делает доступными все преимущества метода холодного напыления низкого давления. В частности, уменьшается негативное воздействие на окружающую среду, снижается риск перегрева детали и окисления напыляемой поверхности. Кроме того, метод дешевле альтернатив из-за использования более простого и компактного оборудования.
Тем временем специалисты Донского государственного технического университета (ДГТУ) совершенствуют строительные материалы с помощью вариатропных бетонов и нейросетевых технологий. Об этом мы рассказывали ранее.
