Новости

6 октября, 2021 12:22

Композиционное покрытие поможет уберечь авиационную технику от коррозии

Российские ученые разработали способ защиты от коррозии магниевых сплавов — перспективных и востребованных в промышленности материалов. Для этого на их поверхность нанесли композиционное полимерсодержащее покрытие. Такая процедура увеличила стойкость сплавов к коррозии и износу до 27 раз. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of Magnesium and Alloys.
Схема напыления фторполимерсодержащего покрытия. Источник: Mashtalyar et al. / Journal of Magnesium and Alloys, 2021
Структура образцов (а) с базовым ПЭО-покрытием, (b) с однослойным композиционным покрытием, (с) с двуслойным композиционным покрытием, (d) с трехслойным композиционным покрытием. Источник: Mashtalyar et al. / Journal of Magnesium and Alloys, 2021
3 / 4
Схема напыления фторполимерсодержащего покрытия. Источник: Mashtalyar et al. / Journal of Magnesium and Alloys, 2021
Структура образцов (а) с базовым ПЭО-покрытием, (b) с однослойным композиционным покрытием, (с) с двуслойным композиционным покрытием, (d) с трехслойным композиционным покрытием. Источник: Mashtalyar et al. / Journal of Magnesium and Alloys, 2021

Магниевые сплавы широко используются в различных областях промышленности, в том числе для создания деталей автомобилей и самолетов. Такие материалы очень легкие и достаточно прочные, но в то же время имеют существенные недостатки: они быстро поддаются коррозии и износу. Из-за этого срок службы техники уменьшается, и часто требуется дорогостоящий ремонт или замена деталей. Чтобы защитить материалы, ученые разрабатывают покрытия, которые не дают окружающей агрессивной среде повреждать детали и конструкции из магниевых сплавов, а также предотвращают их коррозию. Обычно подобные покрытия наносятся под воздействием высоких температур. Такое воздействие зачастую приводит к появлению в обрабатываемом материале дефектов: пор и микротрещин. Поэтому при долговременном воздействии агрессивной среды эти покрытия не могут полностью защитить детали машин от коррозии.

Ученые из Отдела электрохимических систем и процессов модификации поверхности Института химии ДВО РАН (Владивосток) разработали новый метод нанесения защитных композиционных полимерсодержащих покрытий на магниевые сплавы, который позволяет создать поверхностные структуры, практически не имеющие дефектов. В качестве одного из материалов ученые взяли ультрадисперсный политетрафторэтилен, способ получения которого тоже разработали в Институте химии ДВО РАН. Этот полимерный материал используется в быту в качестве антипригарного покрытия для посуды. Он морозо- и жароустойчив, эластичен и хорошо отталкивает воду. Кроме того, по химической стойкости данный полимер превосходит все известные синтетические материалы: он не разрушается при воздействии щелочей и кислот.

Ученые нанесли композиционное покрытие на образцы из магниевых сплавов совершенно новым способом: с использованием метода плазменного электролитического оксидирования (ПЭО) и последующего напыления полимера. Сначала на поверхность сплава нанесли керамикоподобное ПЭО-покрытие, в поры и на поверхность которого затем равномерно распылили ультрадисперсный порошок политетрафторэтилена. Далее образец высушили в печи при температуре 300°С.

Покрытия, полученные таким способом, имели в три раза меньше дефектов по сравнению с материалами, полученными методом ПЭО, поскольку полимер в этом случае проникает в поры и трещины, закрывая их. Благодаря композиционному покрытию образцы магния более устойчивы к коррозии по сравнению с необработанными материалами. Дополнительно усилить защитные свойства слоя удалось с помощью его многократного нанесения.

Чтобы проверить износостойкость покрытий, образцы испытали продолжительным трением. Оказалось, что сплавы с композиционным покрытием утрачивали целостность (изнашивались) в 27 раз медленнее, чем материалы с покрытием, нанесенным базовым ПЭО-методом.

«Преимущества нашего подхода — простота технологии, возможность автоматизации и дешевизна. Он позволит решить проблему коррозии и износа, а следовательно, позволит уйти от необходимости частых и дорогостоящих замен деталей из магниевых сплавов», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Константинэ Надараиа, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Лаборатории композиционных покрытий биомедицинского назначения Института химии ДВО РАН.

19 октября, 2021
Ученые РУДН нашли домашним животным место в классификации «экосистемных услуг»
Ученые РУДН провели опрос среди жителей Москвы и выяснили причины, по которым те заводят домашних жи...
18 октября, 2021
Препарат против гепатита и ВИЧ улучшил состояние мышей с мышечной дистрофией
Противовирусный препарат алиспоривир может нормализовать состояние «энергетических станций» клеток —...