Фрезы, сверла, резцы проходческих комбайнов работают в экстремальных условиях и быстро выходят из строя. Традиционные покрытия уже не выдерживают нагрузок современного оборудования. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета нашли способ сделать защиту инструмента в несколько раз эффективнее, сообщили в пресс-службе вуза.
В основе разработки — соединение ZrAlN из циркония, алюминия и азота. Оно выдерживает экстремально высокие температуры, не боится перепадов и устойчиво к коррозии. Сейчас это соединение остается малоизученным — ученые до сих пор не знали, как настраивать процесс напыления, чтобы покрытие работало в сложных условиях.
Исследователи ПНИПУ провели серию экспериментов. Они меняли давление газа в камере и количество азота. Лучший результат дало напыление с низким содержанием азота — всего 10%. Такое покрытие показало микротвердость почти 24 ГПа, что в разы выше твердости стали, и низкий коэффициент трения.
Чтобы пробить покрытие до основы, потребовалось приложить силу более 70 Ньютонов. Это нагрузка, соответствующая гире весом 7 килограммов, сфокусированная на острие алмазной иглы — для тончайшего покрытия это очень высокий показатель
При повышенном содержании азота (40%) покрытие становилось хрупким и быстро отслаивалось. Оптимальный режим напыления позволил получить защиту, которая не отслаивается под нагрузкой, а лишь истирается. Инструмент с такой обработкой служит дольше, реже требует замены и позволяет работать быстрее. Для предприятий это означает снижение затрат и увеличение объемов выпуска. Исследование опубликовано в научном журнале «Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение».
Ранее Наука Mail писала о том, что атомное картирование раскрыло возможности алмаза для электроники будущего.