Російські вчені розробили спосіб захисту від корозії магнієвих сплавів — перспективних і затребуваних в промисловості матеріалів. Для цього на їх поверхню нанесли композиційне полімерсодержащее покриття. Така процедура збільшила стійкість сплавів до корозії і зносу до 27 разів. Результати дослідження, підтриманого грантом російського наукового фонду (рнф), опубліковані в журналі journal of magnesium and alloys.
Магнієві сплави широко використовуються в різних галузях промисловості, в тому числі для створення деталей автомобілів і літаків. Такі матеріали дуже легкі і досить міцні, але в той же час мають істотні недоліки: вони швидко піддаються корозії і зносу. Через це термін служби техніки зменшується, і часто потрібно дорогий ремонт або заміна деталей. Щоб захистити матеріали, вчені розробляють покриття, які не дають навколишньому агресивному середовищу пошкоджувати деталі і конструкції з магнієвих сплавів, а також запобігають їх корозію. Зазвичай подібні покриття наносяться під впливом високих температур. Такий вплив часто призводить до появи в оброблюваному матеріалі дефектів: пор і мікротріщин. Тому при довготривалому впливі агресивного середовища ці покриття не можуть повністю захистити деталі машин від корозії.
Вчені ізотдела електрохімічних систем і процесів модифікації поверхні інституту хімії дво ран (владивосток) розробили новий метод нанесення захисних композиційних полімервмісних покриттів на магнієві сплави, який дозволяє створити поверхневі структури, практично не мають дефектів. В якості одного з матеріалів вчені взяли ультрадисперсний політетрафторетилен, спосіб отримання якого теж розробили в інституті хімії дво ран. Цей полімерний матеріал використовується в побуті в якості антипригарного покриття для посуду. Він морозо – і жаростійкий, еластичний і добре відштовхує воду. Крім того, за хімічною стійкістю даний полімер перевершує всі відомі синтетичні матеріали: він не руйнується при впливі лугів і кислот.
Вчені нанесли композиційне покриття на зразки з магнієвих сплавів абсолютно новим способом: з використанням методу плазмового електролітичного оксидування (пео) і подальшого напилення полімеру. Спочатку на поверхню сплаву нанесли керамікоподобное пео-покриття, в пори і на поверхню якого потім рівномірно розпорошили ультрадисперсний порошок політетрафторетилену. Далі зразок висушили в печі при температурі 300°с.
Покриття, отримані таким способом, мали в три рази менше дефектів в порівнянні з матеріалами, отриманими методом пео, оскільки полімер в цьому випадку проникає в пори і тріщини, закриваючи їх. Завдяки композиційному покриттю зразки магнію більш стійкі до корозії в порівнянні з необробленими матеріалами. Додатково посилити захисні властивості шару вдалося за допомогою його багаторазового нанесення.
Щоб перевірити зносостійкість покриттів, зразки зазнали тривалим тертям. Виявилося, що сплави з композиційним покриттям втрачали цілісність (зношувалися) в 27 разів повільніше, ніж матеріали з покриттям, нанесеним базовим пео-методом.
«переваги нашого підходу-простота технології, можливість автоматизації і дешевизна. Він дозволить вирішити проблему корозії і зносу, а отже, дозволить піти від необхідності частих і дорогих замін деталей з магнієвих сплавів», — розповідає керівник проекту по гранту рнф константіне надараіа, кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник лабораторії композиційних покриттів біомедичного призначення інституту хімії дво ран.
Малюнок 1. Схема напилення фторполімерсодержащего покриття. Джерело: mashtalyar et al. / journal of magnesium and alloys, 2021.
Малюнок 2. Структура зразків (а) з базовим пео-покриттям, (b) з одношаровим композиційним покриттям, (с) з двошаровим композиційним покриттям, (d) з тришаровим композиційним покриттям. Джерело: mashtalyar et al. / journal of magnesium and alloys, 2021.
06.10.2021
