В этом разделе представлена классификация покрытий по материалу. Выбор состава покрытия определяет его эксплуатационные свойства: твёрдость, износостойкость, коэффициент трения, термостойкость и химическую стойкость. Компания «Плазмацентр» предлагает более 100 типов материалов для покрытий и использует до 10 различных технологий их нанесения.
Алмазоподобные покрытия — аморфные тонкоплёночные слои, сочетающие высокую твёрдость (25–30 ГПа), химическую инертность и сверхнизкий коэффициент трения (0,05–0,08). Благодаря самосмазывающему эффекту DLC-покрытия приближены по свойствам к алмазу. Для повышения термической стабильности и химической инертности разработаны модификации с легированием кремнием, кислородом и азотом.
Свойства: сверхнизкий коэффициент трения, самосмазывание, защита от адгезионного схватывания, высокая микротвёрдость, гидрофильность, устойчивость к окислению, рабочая температура до 1200 °C.
Технологии нанесения: финишное плазменное упрочнение (ФПУ), реактивное осаждение с активацией атмосферной плазмой (APARD). APARD обеспечивает нанесение с повышенной адгезией на поверхности сложной геометрии, включая внутренние каналы.
Применение: высокоскоростные узлы трения, прецизионные механизмы, подшипники, торцовые уплотнения, поршневые пальцы, резьбовые соединения, элементы экструдеров.
Подробно
Покрытия на основе карбидов металлов обладают высокой твёрдостью (до 1200–1500 HV), износостойкостью, стойкостью к абразивному и адгезионному износу, контролируемым коэффициентом трения (0,2–0,9).
Материалы для плазменно-импульсного осаждения: WC с 6% Co — стойкость к абразивному износу; WC с 10% Co — повышенная трещиностойкость; WC-TiC-Co — термостойкость и химическая инертность; композиции с B₄C и TiB₂ для сверхвысокой твёрдости и подавления схватывания .
Технологии нанесения: газотермическое напыление (HVOF, плазменное, микроплазменное) для формирования слоёв 0,15–1,0 мм; плазменно-импульсное осаждение для покрытий 20–200 мкм с локальным нанесением.
Применение: валы, штоки, плунжеры, направляющие, ролики, зажимы, цанги, детали насосов и компрессоров.
Подробно
Нитридные и карбонитридные покрытия на основе нитридов и карбонитридов металлов (TiN, CrN, ZrN, AlTiN, TiAlN, Si₃N₄, TiCN, CrCN) обеспечивают твёрдость 1500–3500 HV, коэффициент трения 0,1–0,6, рабочую температуру до 1200 °C. Карбонитридные покрытия благодаря сочетанию карбидной и нитридной фаз повышают трещиностойкость и устойчивость к микроабразивному износу.
Свойства: высокая твёрдость и износостойкость, устойчивость к адгезионному износу, термостойкость, коррозионная стойкость, хорошая адгезия к металлическим поверхностям.
Технологии нанесения: PVD, PA-CVD, ионно-плазменное напыление, финишное плазменное упрочнение, APARD.
Применение: режущий инструмент, штампы, пресс-формы, клапанные и плунжерные пары, детали турбин и насосов, высокотемпературные поверхности.
Подробно
Покрытия на основе оксидов металлов (Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Cr₂O₃, SiO₂) обеспечивают электроизоляционные свойства, химическую инертность, жаростойкость и устойчивость к окислению. Твёрдость 800–2500 HV, рабочая температура до 1600 °C.
Технологии нанесения: газотермическое напыление, плазменно-импульсное осаждение, электроискровое легирование, ФПУ, APARD.
Применение: валы, плунжеры, электроизоляционные втулки, детали с термозащитой, медицинские изделия.
Подробно
Стеклокерамические покрытия сочетают прозрачность, химическую стойкость, термостойкость и барьерные свойства. Материалы: силикаты, алюмосиликаты, боросиликаты, SiO₂-SiC-Si₃N₄ композиции, биоактивные стеклокерамики.
Свойства: высокая химическая стойкость, низкая газопроницаемость, биосовместимость, гладкая поверхность, рабочая температура до 1200 °C.
Технологии нанесения: PVD, PA-CVD, ФПУ, APARD.
Применение: биомедицинские детали, клапаны, форсунки, подшипники скольжения, детали авиационных двигателей, микроэлектроника.
Подробно
Благодаря слоистой кристаллической структуре графитовые покрытия обеспечивают сухое смазывание и работу узлов трения без жидкой смазки. Коэффициент трения 0,05–0,15, рабочая температура до 500–3000 °C (в инертной среде). Сочетание с металлами (Ni, Cu), карбидами (WC, TiC) и оксидами (Cr₂O₃) позволяет создавать композиционные покрытия с повышенной адгезией, износостойкостью и термостойкостью.
Свойства: низкий коэффициент трения, самосмазывание, устойчивость к заеданию, работа в условиях сухого трения, устойчивость к фреттингу и циклическим нагрузкам.
Технологии нанесения: газотермическое напыление (композиционные системы), плазменно-импульсное осаждение, электроискровое легирование, плазменная цементация.
Применение: направляющие, подшипники скольжения, втулки, зажимные элементы, резьбовые соединения, уплотнения, детали атомной промышленности (радиационная стойкость и работа без смазки), механизмы с циклическими и вибрационными нагрузками.
Подробно
Аморфные покрытия не имеют выраженной кристаллической структуры, обладают высокой однородностью, плотностью и коррозионной стойкостью. Отсутствие зернограничной структуры обеспечивает залечивание дефектов поверхности, низкую шероховатость и хорошие барьерные характеристики.
Материалы: аморфные оксиды, карбиды, нитриды.
Технологии нанесения: PVD, PA-CVD, ионно-плазменное напыление, ФПУ, APARD.
Применение: барьерные покрытия, медицинские детали, электронная промышленность.
Подробно
MAX-фазные покрытия (формула Mₙ₊₁AXₙ) сочетают свойства металлов и керамики: высокую электропроводность, термостойкость, устойчивость к окислению, химическую инертность и стойкость к термоциклическим нагрузкам. M — переходный металл (Ti, Cr, V), A — Al или Si, X — углерод и/или азот.
Свойства: высокая электропроводность, низкое контактное сопротивление, коррозионная стойкость, низкая газопроницаемость, рабочая температура до 1200 °C.
Технология нанесения: реактивное осаждение с активацией атмосферной плазмой (APARD), обеспечивающее формирование тонкоплёночных покрытий на поверхностях сложной геометрии.
Применение: биполярные пластины топливных элементов PEMFC, токопроводящие элементы, водородная энергетика, коррозионностойкие токосъёмные поверхности.
Подробно
Нанокомпозитные покрытия — многокомпонентные наноструктурированные слои, сочетающие сверхвысокую твёрдость (2500–5000 HV), повышенную трещиностойкость, термостабильность и износостойкость.
Материалы: DLC, оксидно-карбидные композиты, многослойные наноструктуры.
Технологии нанесения: PVD, PA-CVD, ионно-плазменное напыление, ФПУ, APARD.
Применение: высокоскоростной инструмент, детали специальной техники, детали, работающие в экстремальных условиях трения и высоких температур.
Подробно
