Российские ученые разработали новый метод нанесения сверхтвердых покрытий из карбида титана на рабочие поверхности металлических инструментов. Исследователи экспериментально установили, что при определенных условиях можно повысить твердость как чистых металлов, так и углеродсодержащих сплавов. Статья с описанием открытия была опубликована в журнале Composite Structures.
Защитные покрытия на основе титана широко используются в производстве медицинских приборов, детекторов электромагнитного излучения и микроэлектроники. Такие покрытия продлевают срок службы приборов и повышают их биосовместимость.
Как правило, для нанесения такого покрытия титан нагревают в вакууме до температуры 1200-1250°C, в процессе чего он переходит в газообразное состояние и в таком виде наносится на поверхность изделия. Однако в ходе этого процесса часто образуются трещины, что снижает качество изделия.
Исследователи из Саратовского государственного технического университета имени Ю.А. Гагарина предложили наносить покрытие методом индукционно-термического вакуумного напыления. На металл наносится покрытие, предварительно нагревается с помощью индуктора, который бесконтактно и импульсно генерирует в образце вихревой ток.
Титановый материал для покрытия также предварительно нагревался в вакууме до температуры испарения. Затем вся система охлаждалась до температуры, при которой формировался защитный слой. В этом случае углерод проникает на поверхность из стали и образует с титаном карбиды, которые придают изделию особую твердость. Концентрация карбидов также зависит от времени нанесения пленки; оптимальное содержание углерода составляет от 42% до 46%, если обработка длится десять минут.
Технология, по мнению разработчиков, будет особенно востребована при производстве инструментов, требующих особой прочности и износостойкости, например, сменных режущих пластин для токарных и фрезерных станков.
