Лекция «Защитные покрытия на керамике и металлах с помощью реактивной диффузии путём погружения в порошки»

ru

Лекция профессора Элазара Гутманаса (Израильский технологический институт «Технион», Израиль) в рамках Двенадцатого заседания Международного научного совета НИТУ МИСИС

Язык: русский.

Получение защитных покрытий с помощью реактивной диффузии путём погружения в порошки (PIRAC-Powder Immersion Reaction Assisted Coating) — это экономически выгодный способ нанесения износоустойчивых и коррозионно-устойчивых покрытий, обеспечивающий химически связанные, прочные покрытия равномерной толщины на деталях сложной геометрической формы. Процесс PIRAC включает в себя реакцию поверхностных слоев детали (a) из керамики (SiC, Si3N4, B4C, BN, SiO2, AlN, графит, алмаз), выступающих в роли подложки, с химически активным металлическим порошком (Cr, Ti, Nb, Zr, V), обладающим высоким сродством, по крайней мере, с одним из компонентов подложки. или (б) из металлов и металлических сплавов — сталь, титан и его сплавы, сплавы на никелевой основе, Mo, W, в роли подложки c углеродом, азотом или другими металлами. Иногда в металлический порошок добавляют активатор (например, йод): эти два компонента при нагревании вступают в реакцию, образуя летучий йодид металла, который способствует переносу металла на поверхность подложки. Процесс PIRAC обычно проходит в контейнере из нержавеющей стали с высоким содержанием хрома, который реагирует с остаточным кислородом в контейнере, создавая высокий вакуум. В зависимости от подложки PIRAC-покрытия состоят из карбидов, нитридов, боридов металлов, интерметаллических соединений или твердых растворов. Было продемонстрировано, что в определенных условиях контейнер из стали выступает в качестве мембраны для селективной диффузии атмосферного азота, в этом случае на поверхности PIRAC-покрытий могут образовываться слои металлического нитрида или карбонитрида. На основе этого наблюдения метод PIRAC был модифицирован для PIRAC-азотирования. Нитридные PIRAC-покрытия можно охарактеризовать как «естественно выращенные», и они похожи на оксидные пленки на металлах и сплавах. Был разработан двух стадийный метод PIRAC для получения износостойких покрытий на сталях, а также на сплавах на основе никеля, молибдена и вольфрама: вначале поверхность компонентов обогащают титаном или хромом путем PIRAC-обработки в соответствующем металлическом порошке. Затем следует стадия PIRAC-азотирования или карбонизации, ведущая к образованию твердого поверхностного слоя нитрида или карбида.

PIRAC-покрытия можно сочетать с покрытиями, нанесёнными методом Физического осаждения из паровой фазы

Износостойкие PIRAC-покрытия можно наносить на медицинские имплантаты из титановых сплавов и из сплавов CoCrMo.