Российские и чешские ученые разработали многокомпонентное покрытие Fe-Cr-Ni-Co-Cu (железо-хром-никель-кобальт-медь), способное обезопасить металлоконструкции от коррозии и воздействия бактерий. Изобретение позволит увеличить срок эксплуатации промышленного оборудования. Исследование опубликовано в журнале Surface and Coatings Technology.
Больше всего коррозии подвержены металлоконструкции морской, аэрокосмической, автомобильной и биомедицинской отраслей. Чтобы увеличить срок службы материалов, ученые разрабатывают специальные высокоэнтропийные сплавы (ВЭС). Их химический состав аналогичен нержавеющим сталям, но обладает лучшими коррозионными свойствами. ВЭС состоят как минимум из пяти элементов, поэтому исследователям не так просто изучить их детально. Перед российскими и чешскими учеными решили разработать и протестировать соединение Fe-Cr-Ni-Co-Cu.
Чтобы плотно и однородно нанести соединение на оборудование, исследователи использовали метод электроискрового напыления в вакууме. При слишком большом содержании меди (Cu) в сплаве могли ухудшиться его коррозионные свойства, поэтому ученые подобрали определенное процентное соотношение элементов. Они ввели максимальное количество меди для обеспечения антибактериальных свойств и в то же время предотвратили выпадение фаз на основе меди.
Эксперименты проводились на берегу Черного моря. Инструменты, покрытые Fe-Cr-Ni-Co-Cu, погрузили в соленую воду на 21 день. После исследователи их извлекли и промыли дистиллированной водой, но коррозионного воздействия не обнаружили. Эксперимент показал, что высокоэнтропийное покрытие железо-хром-никель-кобальт-медь не уступает стали по потенциалу, исключает образование дефектов на металле, улучшает коррозионные и значительно повышает антибактериальные свойства.
По словам Александра Шевейко, научного сотрудника Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (НУЦ СВС) НИТУ МИСиС, методика электроискрового покрытия, которая использовалась в случае с Fe-Cr-Ni-Co-Cu, уже активно применяется в отечественной промышленности. Если дополнить ее полученным высокоэнтропийным соединением, то появятся износостойкие и коррозионностойкие конструкционные материалы. Они пригодятся для хранения энергии и водорода, катализа, имплантатов и медицинского оборудования, а также очистки промышленных сточных вод.
Автор: Анастасия Косановская.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
