МИСиС
В морской отрасли, судостроении и обустройстве прибрежной инфраструктуры используют большое количество механизмов, подверженных износу в условиях контакта с соленой водой. Например, насосы, винты, лебедки, задвижки. Многие подобные детали, по словам специалистов, изготавливают из коррозионно-стойких сталей, содержащих в составе помимо железа такие элементы, как, например, хром, никель или молибден.
Однако у такой защиты есть и обратная сторона, объяснили эксперты. Коррозионную стойкость обеспечивает тончайшая, всего несколько нанометров, пленка на поверхности стальных деталей, которая формируется самостоятельно подобно пленке оксида алюминия на изделиях из алюминия. Она изнашивается, если деталь оказывается в условиях трения. Поэтому необходимо защитить ее и вместе с этим повысить твердость поверхностного слоя.
Ученые разработали покрытие, которое удовлетворяет всем необходимым требованиям и сможет защитить пленку: идеальная адгезия (сильное сцепление покрытия с деталью), высокая твердость и значительная толщина. Оно представляет собой осыпь из тантал-циркониевых карбидов, закрепленных в металлическом слое. Когда трение отсутствует, карбидные частицы практически не влияют на коррозионную стойкость, а когда оно есть — механически защищают пленку. По мнению специалистов, упрочнить верхний слой материала часто выгоднее и эффективнее, чем совершенствовать саму деталь.
«Представьте себе насос для перекачки воды. Львиная доля этих устройств ломаются из-за трибокоррозионного износа вала в зоне сальникового уплотнения. После этого вода попадает в приводной электродвигатель и выводит его из строя. Разработанное твердое покрытие на этой части вала турбины может кардинально увеличить ресурс всего насоса. Защита критических поверхностей всегда выгоднее, чем придание всей детали выдающихся свойств. Иногда второе даже невозможно», — прокомментировал старший научный сотрудник кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ «МИСиС» Константин Купцов. Исследование опубликовано в журнале Wear.
