В соответствии со «Стратегическими направлениями развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» по направлению №17 «Комплексная антикоррозионная защита, упрочняющие, износостойкие защитные и теплозащитные покрытия» реализуется комплексная проблема 17.2 «Шликерные, газодинамические и комбинированные покрытия для деталей из углеродистых сталей, в том числе высокопрочных».

Создан новый класс гальванических покрытий, получаемых в электролитах, содержащих наноразмерные частицы оксидов и карбидов переходных металлов, – кластерные покрытия. Такие покрытия, благодаря наноструктурированному строению, приобрели более высокий уровень свойств: отсутствие пористости, адгезию, скорость осаждения, микротвердость, износостойкость.

По своим характеристикам кластерные гальванические покрытия выгодно отличаются от своих традиционных аналогов.

Разработаны процессы осаждения пиролитических карбидохромовых и алюминиевых покрытий путем термического разложения хромсодержащих и алюмосодержащих органических соединений в вакуумных реакционных камерах. Помимо высоких защитных и функциональных свойств, пиролитические покрытия не приводят к наводороживанию покрываемого материала.

КЛАСТЕРНОЕ ХРОМИРОВАНИЕ

      

В 2005 году технология кластерного хромирования удостоена золотой медали на всемирной выставке изобретений в Женеве

Беспористое износостойкое хромовое покрытие, получаемое в электролитах, содержащих наночастицы оксида алюминия, предназначено для повышения ресурса стальных деталей узлов трения и защиты их от коррозии.

Кластерное хромовое покрытие обеспечивает:

• исключение операции шлифования;
• увеличение износостойкости;
• исключение течи по хрому;
• высокую адгезию.

КЛАСТЕРНОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ

      

Беспористое никелевое покрытие предназначено для защиты от коррозии и износа стальных деталей.

Кластерное никелевое покрытие обеспечивает:

• высокую адгезию с основой без дополнительного подслоя;
• износостойкость, сравнимую с традиционными хромовыми покрытиями;
• отсутствие сквозных пор в покрытии при толщине покрытия 15 мкм и выше.

КЛАСТЕРНОЕ ЦИНКОВАНИЕ

Кластерные покрытия на основе цинка (Zn–Ni, Zn–Co) предназначены для защиты от коррозии стальных деталей и обеспечивают:

• повышение скорости осаждения в 3–4 раза;
• увеличение микротвердости в 1,5–2 раза;
• повышение защитных свойств в 1,5–2 раза.

      

КЛАСТЕРНОЕ «ТРЕХВАЛЕНТНОЕ» ХРОМИРОВАНИЕ

Беспористое кластерное хромовое покрытие, полученное в электролите, содержащем трехвалентные соли хрома и наночастицы ZrO₂, предназначено для повышения ресурса деталей узлов трения. Технологический процесс обеспечивает:

• снижение класса экологической опасности процесса хромирования с первого на второй;
• повышение микротвердости в 1,5 раза;
• увеличение скорости осаждения в 2 раза.

      

Сформировано новое научное направление «Кластерные покрытия», в рамках которого создан ряд кластерных гальванических покрытий со свойствами, значительно превышающими свойства традиционных покрытий. Свойства разработанных кластерных покрытий в сравнении со свойствами стандартных аналогов приведены в таблице.

Свойства стандартных и разработанных покрытий*

* В числителе – свойства стандартных аналогов, в знаменателе – свойства разработанных покрытий.

ПИРОЛИТИЧЕСКОЕ АЛЮМИНИЕВОЕ ПОКРЫТИЕ

Пиролитическое алюминиевое покрытие (ПАП), осаждаемое путем термического разложения алюмосодержащих органических жидкостей в вакуумном реакторе, предназначено для защиты стальных деталей от коррозии и сравнимо с гальваническими кадмиевыми и цинковыми покрытиями.

Преимущества ПАП:

• процесс пиролитического алюминирования не наводороживает подложку;
• возможность осаждения на сложнопрофилированные детали, в том числе с отверстиями, каналами и т. д.