Учёные Университета МИСиС доказали эффективность новых покрытий на основе карбида тантала, которые помогут в создании более прочного и надёжного промышленного оборудования в нефтегазовом секторе.
Исследователи сравнили два метода нанесения покрытий: магнетронное напыление (МН) и электроискровое легирование (ЭИЛ). Оба метода характеризуются высокой эффективностью. Применение магнетронного распыления для нанесения покрытий Ta–Zr–Si–B–C обеспечивает высокую чистоту и качество покрытий. Этот метод позволяет обрабатывать изделия сложной формы при сохранении их габаритов и не требует дополнительной постобработки, что особенно важно для деталей запорной арматуры. В свою очередь, метод электроискрового легирования позволил получить многокомпонентные покрытия TaC–Fe–Cr–Mo–Ni толщиной 50 мкм, характеризующиеся повышенной адгезионной прочностью.
«Одна из основных проблем производства — износ. Поэтому для увеличения срока службы деталей, работающих в условиях воздействия трения и различных видов износа, достаточно упрочнить их поверхность твердыми нанокомпозитными покрытиями путем магнетронного напыления и электроискрового легирования с помощью специально разработанных электродных материалов и катодов-мишеней. Разработанные покрытия могут быть рекомендованы для защиты узлов и агрегатов нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий, насосов в гидросистемах, сельскохозяйственных машин, объектов морской инфраструктуры и так далее», — поведал доктор технических наук, заведующий лабораторией «In situ диагностика структурных превращений» НУЦ СВС МИСИС-ИСМАН Филипп Кирюханцев-Корнеев.
Результаты исследования свидетельствуют о том, что оптимальные концентрация карбида тантала, структура материала, толщина и однородность покрытия, а также наиболее эффективные режимы поверхностной обработки обеспечивают лучшую износостойкость в реальных условиях эксплуатации объектов нефтегазовой инфраструктуры. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда.
По словам младшего научного сотрудника лаборатории «In situ диагностика структурных превращений» НУЦ СВС МИСИС-ИСМАН, кандидата технических наук Марии Фатыховой, нанесение покрытий на стальные элементы запорной арматуры увеличивает их срок службы до 70 процентов по сравнению с изделиями без покрытия. Производственные испытания проводились в ООО «Предприятие «Сенсор» под руководством доктора технических наук Виктора Кузнецова.
Новые покрытия на основе карбида тантала, разработанные исследователями вуза под руководством заведующего кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий, директора Научно-учебного центра СВС МИСИС-ИСМАН, доктора технических наук, профессора Евгения Левашова, будут востребованы в тяжелой индустрии – например, нефтегазовой промышленности, машиностроении, металлургии. Как отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова: их применение может значительно повысить износостойкость оборудования.
По сообщению пресс-службы НИТУ МИСиС