Ученые придумали, как повысить прочность деталей автомобилей и самолетов
Российские исследователи придумали, как можно защитить от коррозии сплавы на основе магния. Эти материалы достаточно прочные и легкие, а потому широко используются в авиа- и автомобилестроении, но при этом подвержены коррозии. Новый способ нанесения композиционного полимерного покрытия позволил сделать их намного устойчивее к разрушению. О результатах работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), исследователи рассказали в статье в журнале Journal of Magnesium and Alloys, пишет Газета.ru.
Магниевые сплавы — прочные, но при этом легкие материалы, а потому они снискали популярность у производителей авиатехники и автомобилей. Однако они не слишком долговечны: агрессивная внешняя среда (перепады температур, кислоты и щелочи и прочее) и постоянное трение деталей о детали приводят к быстрому износу. Защитить материал можно при помощи особых покрытий, но и они не спасают. Вся проблема в технологии их нанесения: высокотемпературная обработка часто вызывает появление микроскопических пор и трещин, не заметных взгляду, но критичных при попадании влаги или сильных химикатов. В результате ремонт становится ненамного реже и дешевле. Ученые ищут способы, которые позволяют снизить количество таких дефектов.
Сотрудники Института химии ДВО РАН (Владивосток) предложили новый подход к нанесению полимерсодержащих композиционных покрытий на магниевые сплавы. В качестве такого защитного вещества авторы использовали ультрадисперсный политетрафторэтилен — знакомый каждому кулинару тефлон. Технологию его получения они также разработали. Покрытие на его основе хорошо переносит низкие и высокие температуры, благодаря эластичности не потрескается, если деталь придется согнуть или появится вмятина. Политетрафторэтилен отталкивает воду и не разрушается под действием щелочей и кислот — с этим он справляется лучше, чем все применяемые синтетические материалы.
В качестве основы своего метода авторы применили плазменное электролитическое оксидирование. Его суть заключается в том, что под действием плазменных микроразрядов формируется пленка из окисленных форм металла сплава и компонентов электролита, который также добавляют к системе. Таким образом ученые нанесли керамоподобное покрытие, а затем напылили в один или несколько слоев политетрафторэтилен. Это позволило закрыть все трещинки и поры поверхности. В конце образцы высушивали в печи.
Результаты исследований показали, что дополнительное напыление полимера (чем больше слоев, тем лучше) уменьшило количество дефектов втрое в сравнении с защитной пленкой, полученной с помощью электролитического оксидирования. Вместе с тем, образцы в 27 раз дольше выдерживали трение прочными корундовыми шариками, чем магниевый сплав без покрытия.
«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.
