15:39 2021年12月09日
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随着时间的推移,海水和摩擦等侵蚀性环境因素甚至会破坏非常耐用的不锈钢产品。国立研究型技术大学MISIS(NUST MISIS)的科学家们与捷克共和国的同行一起,提出了一种保护钢表面的方法。文章作者认为,他们的新涂层可以显著增加对海洋和沿海基础设施的保护,并降低事故和设备故障的风险。

海洋产业、造船和沿海基础设施建设使用大量机械,这些机械在与盐水接触的过程中都会受到磨损。例如,泵、螺杆、绞盘、闸阀。据专家介绍,许多此类部件由耐腐蚀钢材制成,其成分中除了铁以外还含有铬、镍或钼等元素。研究结果发表在Wear杂志上。

然而,专家解释说,这种保护有一个缺点。耐腐蚀性是由钢件表面一层非常薄的薄膜(仅有几纳米)提供的,这层薄膜是独立形成的,就像铝制品上的氧化铝薄膜一样。如果部件受到摩擦,薄膜就会被损坏。因此,需要对其进行保护,同时增加其硬度。

© 照片 : 国立研究型技术大学MISIS
钢材锈蚀

科学家们开发出一种涂层,可以满足所有必要的要求并可以保护薄膜:完美的附着力(涂层对部件的附着力强)、高硬度和相当的厚度。它是固定在金属层中的钽-锆碳化物颗粒。当没有摩擦时,碳化物对耐磨性几乎没有影响,而当有摩擦时,它们对薄膜进行机械保护。据专家介绍,增加材料表层的硬度往往比改进部件本身更经济,也更有效。

"想象一个抽水泵。绝大部分此类设备是由于轴在密封区的腐蚀磨损而损坏的。之后,水进入驱动电机进而发生故障。所开发的涡轮轴部分的硬涂层可以极大地提高整个泵的寿命。关键表面的保护总是比赋予整个部件出色的性能更经济。后者有时甚至是不可能的。"NUST MIS粉末冶金和功能涂层系高级研究员康斯坦丁·库普佐夫评论道。

为了涂上保护涂层,科学家们使用了类似于焊接过程的电火花合金化方法。这种方法虽早已为人所知,但 NUST MISIS 专家建议在真空中进行加工。这提供了抗氧化保护并显著提高了涂层的质量。研究人员指出,该技术受到两项专利的保护。

© 照片 : 国立研究型技术大学MISIS
侵蚀性环境中锈蚀的钢材

未来,科学家计划使涂层具有防水性,并排除金属表面与腐蚀性环境的接触。这将使我们更好地选择最坚硬的耐磨损保护配方,并将有助于解决极地纬度地区结冰的问题。

"正在开发的涂层,其主要目的是用于海洋和沿海基础设施。然而,这些涂层也可以应用于其他领域,如城市经济和交通领域,在这些领域,除冰剂引起的磨损和腐蚀也是一个严重的问题。库普佐夫说:"防止腐蚀和磨损与安全间接相关,因为它降低了因设备故障而发生各种事故的风险。"

这项工作是在俄罗斯科学基金会"开发旨在保护海洋和沿海基础设施免受腐蚀、磨蚀和穴蚀损耗的固体疏水涂层 "项目框架内进行的。

关键词
科学家, 环境, 不锈钢
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