Учёные Сколтеха (группа ВЭБ.РФ) совершили прогресс, впервые нанеся композитное латунное покрытие с упрочняющими частицами на сталь методом холодного напыления пониженного давления. Эта новация дешевле вариантов, экологичнее для природы и подходит для мобильных ремонтных команд, обслуживающих инфраструктуру. Латунные покрытия применяют повсеместно: в авиации, судостроении, на ж/д транспорте, буровых платформах, газопроводах и на производстве — для увеличения срока службы подшипников и иных металлических деталей.
Для чего необходимы латунные покрытия?
Покрытия на основе латуни продлевают жизнь деталям из металла, создавая барьер против износа от трения, вибраций и ржавчины. Они незаменимы в авиации и флоте, при соединении буровых колонн, труб, рельсов, а также защищают направляющие и подверженные трению элементы станков.
Проблемы традиционных методов напыления
Основные технологии покрытия — гальванизация и холодное газодинамическое напыление (варианты высокого и низкого давления). Гальванизация требует дорогостоящего, громоздкого оборудования для электрохимического осаждения. Этот процесс опасен образованием ядовитых отходов, содержащих тяжёлые металлы.
Холодное напыление высокого давления также требует сложного оборудования. Частицы цинка и меди под высоким давлением и температурой с большой скоростью ударяются о деталь, привариваясь к ней. Сопутствующий нагрев несёт риск повреждения стали и окисления латунного слоя.
Преимущество низкого давления и возникшая сложность
Холодное напыление при пониженном давлении лишено этих минусов. Однако использовать его для композитных латунных покрытий ранее не удавалось из-за проблемы с однородностью: на поверхность оседала неравномерная смесь меди и цинка, а не цельный латунный сплав, что ухудшало её практические характеристики.
Решение найдено в Сколтехе
Исследователи из Лаборатории газотермического нанесения покрытий Центра технологий материалов Сколтеха разработали решение: "Мы добились равномерного латунного покрытия благодаря особой подготовке исходных материалов. Обычно используется тройка порошков: медь, цинк и упрочняющая добавка, скажем, корунд. Мы же подвергли порошки меди и цинка механическому легированию, сформировав сплав латуни ещё до этапа напыления".
Механическое легирование как ключ к успеху
Механолегирование порошка — это методика, позволяющая смешивать вещества и создавать сплав без плавления в печи. Порошки тщательно и долго перемалываются спецмельницей. От многочисленных ударов частички меняют форму, дробятся, связываются, достигая высокой однородности состава.
Преимущества новой технологии
Предложенная подготовка сырья раскрывает потенциал холодного напыления пониженного давления. Это включает: существенное снижение вредного экологического влияния, минимизацию риска перегрева детали и окисления напыляемого слоя (благодаря сниженным температурам). Технология экономичнее благодаря использованию более простого, компактного оборудования, что делает возможным мобильный ремонт на объектах силами выездных специалистов.
