Исследования осуществляются
ООО «НПЦ «Технологии минеральных покрытий» при грантовой поддержке Фонда «Сколково»

Отрасли применения

Причина низкого ресурса лопаток и других элементов конструкций турбин, в значительной степени связана с повреждениями, вызванными эрозионным износом, которые появляются при эксплуатации турбин в виде трещин, являющихся следствием концентрации напряжений, вызванных каплеударной эрозией. Изнашивание входных и выходных кромок рабочих лопаток, вследствие эрозионного воздействия парового потока, появление недопустимых дефектов на рабочих лопатках (трещины, точечные и линейные сквозные промывы и пр.) приводят к необходимости замены рабочих лопаток, то есть к дополнительным затратам.

В последние годы на рынок защитных покрытий была выведена технология комбинированных минеральных покрытий MICOTECH , разработанная в НПЦ «Технология минеральных покрытий», которая лишена многих недостатков известных технологий, а параметры износостойкости, коррозионной стойкости, антифрикционные свойства, особенно для работы в агрессивной среде, значительно превосходят лучшие результаты, созданные традиционными способами. Технология позволяет создавать износостойкие минеральные покрытия на металлических деталях больших размеров без изменения их геометрии; не требует специальных ванн, печей, вакуумируемого пространства; в процессе формирования покрытия не происходит перегрев детали, что исключает поводки; является финишной операцией, не требующей изменения чертежей.

Совокупность физических процессов технологии создаёт возможность повышения износостойкости деталей пар трения от 3 до 10 (до 50 раз) раз по сравнению с традиционными методами, позволяет деталям с минеральным покрытием работать при температуре до 1300 С, морской воде, сероводороде, абразивной среде, больших термоциклических нагрузках. Технология осуществляет защиту от изнашивания деталей эксплуатируемых механических систем любого назначения, повышает их ресурс и снижает энергопотребление за счёт максимального устранения механических потерь в машинах и механизмах.

Минеральные покрытия MICOTECH ® были созданы на металлических деталях, которые успешно функционируют в составе спецтехники ВМФ России, плавучей атомной электростанции «Академик Ломоносов», Камчатской (Мутновской) геотермальной станции, ТЭЦ ОАО «Мосэнерго».

Учитывая принципиальную возможность повышения износостойкости и антикоррозионной стойкости свойств металлических деталей, работающих в экстремальных условиях эксплуатации рабочих лопаток турбин (агрессивная воздушная среда, вода, масло, повышенная температура) некоторые предприятия уже используют технологию MICOTECH ® для повышения ресурса рабочих лопаток турбин.

Сущность технологического процесса состоит во внедрении нанокомпозитных материалов в кристаллическую решетку металла. При совокупности использования ультрадисперсных минеральных порошков и воздействия ультразвукового индентора, формируется нанокомпозитная структура поверхности, имеющая упорядоченные фрагменты по составу и размерности, достигается контролируемое, в зависимости от назначения, изменение механических характеристик материала нанокомпозитного покрытия и основного материала детали.

Технология формирования минерального покрытия заключается в процессе нанесения минерального слоя на поверхность детали с помощью ультразвуковой установки, с одновременным пластическим деформированием поверхностных слоев при помощи шариковых или роликовых накаток, а также процессов, охраняемых в режиме ноу-хау. Использование напрессовки (приложение давления) создает эффект объемного сжатия основного металла и минерала в зоне пластической деформации, и, как следствие этого, упрочнение объема поверхностного слоя. Технология может включать электродуговой массоперенос микрочастиц металла для создания твердосплавной подушки.

В результате в поверхностном слое формируются наноструктурные композиты, имеющие прогнозируемые свойства (антифрикционные, износостойкие, противозадирные) из-за уменьшения среднего размера кристаллитов и уплотнения материала основы.

Базовая технология служит основой для дальнейшей разработки маршрутных и рабочих технологий для различных поверхностей, деталей различной массы и размеров для энергетического машиностроения.

Литература:

  1. Kislov S.V., Kislov V.G., Balasch P.V., Skazochkin A.V., Bondarenko G.G. and Tikhonov A.N. Wear resistance of a metal surface modified with minerals / Materials Science and Engineering, / IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 110 (2016). Электронный доступ: [http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/110/1/012096/pdf]
  2. Кислов С.В., Кислов В.Г., Сказочкин А.В., Бондаренко Г.Г., Тихонов А.Н. Эффективные минеральные покрытия для упрочнения поверхности металлических материалов/ Металлы, 2015, № 4, с.56-63.
  3. Балаш П.В., Кислов С.В., Сказочкин А.В. Малое инновационное предприятие: возможности развития технологии и масштабирования бизнеса, журнал «Инновации», 2015, № 12, с.95-105.

Виды покрытий