Состав покрытия и технология нанесения
Первый слой из чистого титана обеспечивает надежное сцепление с поверхностью детали. За ним следуют слои нитрида титана, защищающего от ржавчины, и карбонитрида титана, придающего твердость. Все слои чередуются несколько раз, а сверху кладется дополнительный упрочняющий слой из карбонитрида титана, который первым принимает на себя трение и давление, передает ТАСС.
Чтобы нанести покрытие ровно, без трещин и перегрева, исследователи применили схему с двумя источниками распыления вместо одного, как при обычном магнетронном методе. Управление каждым источником осуществляется через стандартные импульсные блоки, что позволяет точно контролировать мощность и последовательность нанесения слоев.
Результаты лабораторных испытаний
Доктор технических наук, профессор кафедры "Инновационные технологии машиностроения" ПНИПУ Анна Каменева рассказала, что образцы с новым покрытием проверили по трем параметрам. Сначала их погружали в трехпроцентный раствор поваренной соли, соответствующий пластовой воде в нефтяных скважинах, и следили за скоростью появления ржавчины. Затем твердость измеряли прибором, который давит на образцы с заданной силой – по глубине отпечатка и характеру восстановления поверхности определяли износостойкость. Отдельно проверяли, насколько прочно покрытие держится на детали и не отслаивается ли.
Для сравнения брали обычные покрытия из нитрида титана или карбонитрида титана, полученные стандартным магнетронным распылением. Твердость новой разработки оказалась почти на 40% выше, а устойчивость к коррозии – в три-пять раз выше. Износостойкость в агрессивной среде выросла на 78% по сравнению с зарубежным аналогом, а способность восстанавливаться после нагрузки – в полтора раза. Это значит, что при ударах и давлении покрытие не треснет и не деформируется, а вернется в исходное состояние.
Разработка ориентирована на применение в горной и нефтяной промышленности, где оборудование одновременно испытывает большие нагрузки, трение и воздействие агрессивной среды. Увеличение срока службы инструментов и деталей позволит реже останавливать производство для замены изношенных конструкций.
Что такое нитрид титана и карбонитрид титана
Нитрид титана – соединение титана с азотом, придающее поверхности высокую твердость и золотистый цвет. Благодаря износостойкости и коррозионной защите его наносят на режущий инструмент, сверла, фрезы, а также используют как декоративное покрытие. Карбонитрид титана дополнительно содержит углерод, что делает слой еще более твердым и устойчивым к ударным нагрузкам. Оба материала применяются для упрочнения деталей в машиностроении, авиации и нефтегазовом оборудовании.
