Нанопокрытие – новый этап в развитии функциональных покрытий. Оно наносится методом газотермического напыления. Использование нанопокрытий позволяет значительно снизить коэффициент трения при сохранении износостойкости, повысить вязкость покрытий при сохранении антикоррозионных свойств и увеличения температуры эксплуатации на 50°C. Все это особо актуально в области машиностроения. В процессе создания нанопокрытия мы не стали снижать толщину покрытия, ведь большинство машиностроительных задач решается при соответствующей величине в десятки и сотни микрон.
Для создания нанопокрытий используются наноструктурированные материалы, суспензии, золь-гнели. В покрытия внедряются специальные добавки, которые модифицируют их структуру и обеспечивают получение необходимых свойств. Работа по разработке нанопокрытий ведется в опытном режиме, однако покрытия уже широко используются в нефтедобывающей и аэрокосмической отрасли, а также в атомной промышленности. Работы выполняются молодыми учеными-практиками на собственном оборудовании. Команда наших специалистов с интересом проводит опытно-конструкторские и научно-исследовательские мероприятия. В результате разработан способ нанесения покрытий, структура которых целиком или частично формируется из наночастиц.
За счет изменения температуры и варьирования скорости газовой струи, взаимодействующей с частицами материала можно добиться оптимального уровня адгезионных и когезионных характеристик, а также обеспечить более высокую плотность покрытий. Преимуществом высокоростного напыления является возможность создания тонких, но в тоже время прочных наноструктурированных покрытий.
При нанесении нанопокрытий методом газотермического напыления с применением нанодисперсионных частиц или их агломератов (порошки, прутки и др.) возникают следующие проблемы: необходимо создание специального дозатора наночастиц; возможность сплавления частиц в случае использования палазменного или электродугового метода напыления;
высокая стоимость материалов.
Немаловажной проблемой, с которой можно столкнуться при нанесении покрытий с использованием нанопорошков, прутков и др., является возможность потери агломератами наночастиц своей структуры. Большинство зарубежных вариантов нанесения нанопокрытий основано на использовании плазменного напыления суспензии, так как энергии плазы достаточно для того чтобы растворитель испарился. В тоже время проблема потери наноструктуры остается актуальной.
Для нанесения наноструктурированных покрытий специалисты применяют разработанную ими установку и технологию с использованием коммерчески доступного оборудования для высокоскоростного газотермического напыления. Технология заключается в высокоскоростном газопламенном покрытии материала, когда напыление подается в камеру сгорания вместе с топливом в виде суспензии или раствора.
При создании данной методики использовались исследования, проводимые специалистами по авиационным газотурбинным двигателям, относительно термодинамики и химических процессов, происходящих с частицами исходного раствора наноматериалов при их попадании в высокоскоростной тракт сверхзвуковой газовой струи. Основным отличием от существующих систем подачи низкого давления является подача в камеру сгорания исходного раствора, смешанного с топливом под большим (до 15 Бар) давлением. Устройство и способ нанесения наноструктурированных покрытий защищены патентами.