Износостойкие покрытия

Мы занимаемся нанесением износостойких покрытий в Ижевске

Нанесение функциональных покрытий, тонких пленок, химически связанных с поверхностью материала:
  • антифрикционные покрытия;
  • покрытия на основе твердого сплава;
  • антикоррозионные покрытия / защитные покрытия от коррозии и питтинга;
  • наноструктурные покрытия и материалы для получения водорода электролизом водных растворов щелочей (катализ водорода);

Нанесение функциональных покрытий

Результатом многолетних научных исследований в области физического материаловедения и физики конденсированного состояния вещества коллективом авторов Удмуртского государственного университета разработана технология нанесения наноструктурных функциональных покрытий. В основе технологии лежит метод высокоскоростного лазерного синтеза с лазерно-индуцированным образованием плазмы.

Технология позволяет получать градиентные покрытия с прочностью сцепления к основе близкой к прочности основы. Технология доказала свою эффективность для создания износостойких, высокотвердых, антифрикционных, коррозионностойких покрытий и высокоактивных материалов для катодного восстановления водорода:

Антифрикционные покрытия

Антифрикционные свойства при высоких контактных нагрузках возникают за счет изменения химического и фазового состава поверхности сталей, подвергнутой насыщению графитом и дисульфидом молибдена MoS2 высокоскоростной лазерной обработкой наносекундными импульсами. Методами ПЭМ, СЭМ, РФЭС и рентгеновской дифракции показано, что особенности микроструктуры поверхности связанны с высоким содержанием углерода (до 20 мас. %) и MoS2, сформированной в условиях высокоскоростной кристаллизации и воздействием на расплав лазерно-индуцированной плазмы графита. Показано значительное уменьшение контактного сопротивления обработанных поверхностей, а также коэффициента трения при статических и динамических нагрузках, как в условиях смазки, так и в режиме сухого трения.


Оптическое изображение поверхности после лазерной обработки:
темные области соответствуют включениям графита и MoS2

СЭМ-изображение поверхности стали после лазерной обработки, полученное при совмещенной
обработке изображений во вторичных и обратно рассеянных электронов (фазовый контраст):
поверхностные включения графита.

Покрытие имеет яркий зеркальный блеск, низкую шероховатость и высокую прочность за счет возникновения химической связи с основой материала за счет формирования градиентного по химическому составу состояния:


Покрытия на основе твердого сплава

Наши экспериментальные результаты показали возможность получения покрытий из твердых сплавов WC-Co методом высокоскоростного лазерного спекания. Покрытия обладают сопоставимыми свойствами с компактным сплавом WC-10%Co по сопротивлению абразивному износу. Микротвердость покрытия составляет 21 ГПа, однако покрытия обладают пористостью, минимальное достигнутое значение которой составляет 15%. Достижение таких показателей стало возможным благодаря тщательному подбору режимов лазерной генерации, при которых происходит формирование градиентных по химическому составу и свойствам слоев с высокой прочностью сцепления к основе. Наличие остаточной пористости не позволит использовать данные покрытия для режущих инструментов, однако технология чрезвычайно эффективна для деталей, работающих в условиях абразивного износа, при высоких давлениях и ударных нагрузках. Результаты исследований могут быть применены для покрытий деталей, работающих под давлением (резьбонакатные головки, пуансоны, контактные поверхности и т.д.).

СЭМ-изображение поверхности после нанесения первого слоя твердосплавного покрытия.

Антикоррозионные покрытия / защитные покрытия от коррозии и питтинга

Установлено, что поверхностные слои, полученные лазерным синтезом, приводят к повышению коррозионной стойкости углеродистых и нержавеющих сталей. Наиболее вероятный механизм повышения коррозионной стойкости заключается в образовании метастабильных структур, которые и сообщают поверхности материала изначальные пассивационные свойства и высокую стойкость к образованию питтингов.

Наноструктурные покрытия и материалы для получения водорода электролизом водных растворов щелочей (катализ водорода)

Лазерная обработка порошкообразных материалов системы Fe-Ni-C с содержанием Ni 20масс.% приводит к созданию на металлической подложке спеченного слоя с тем же содержанием компонентов и с сохранением наноразмерности поверхностных структур. Наличие метастабильных наноразмерных структур приводит к повышению активности таких материалов в реакции катодного выделения водорода. На этой основе возможно создание материалов, катодная активность которых значительно выше никеля, самого активного в этом отношении металла из группы железа.