Отчет о научно-исследовательской работе Исследование процессов трибокоррозии, гидроабразивного и кавитационного износа функционально-градиентных покрытий для защиты сталей и титановых сплавов в морской воде (промежуточный этап 2)

Второй год реализации проекта был посвящён завершению работ в системе TaC-Cr-Mo-Ni и созданию функционально-градиентных покрытий на титановой и стальной подложках с верхним DLC слоем. Работы в системе TaC-Cr-Mo-Ni велись с целью придания базовому составу, разработанному на первом этапе, антибактериальных свойств с тем, чтобы обеспечить защиту от образования биологической плёнки на поверхности таких покрытий, формирование которой приводит к микробиологической коррозии и дальнейшему обрастанию в условиях морской воды. Было испытано 2 типа покрытий, дополнительно легированных серебром и медью: TaC-Cr-Mo,Ni-Ag и TaC-Cr-Mo,Ni-Cu. Помимо этого, введение легирующих элементов было реализовано двумя способами: (i) введение Ag и Cu в состав базового электрода, а также (ii) ионная имплантация Ag и Cu в поверхность базового покрытия. Установлено, что легирование покрытий Ag и Cu позволило существенно улучшить трибологические, коррозионные и трибокоррозионные свойства покрытий при испытаниях в искусственной морской воде. Наиболее яркие результаты продемонстрировало покрытие с Ag. При трибокоррозионных испытаниях удалось снизить коэффициент трения до 0,2, а падение электрохимического потенциала до -100 мВ; при этом наблюдалось быстрое восстановление пассивной плёнки. Помимо этого, покрытие с Ag обладало самой высокой износостойкостью и стойкостью к ультразвуковой кавитации, а также характеризовалось высокой коррозионной стойкостью. Все образцы покрытий обладали бактерицидным эффектом по сравнению с контролем, тем не менее, для базового покрытия и покрытия с Ag эффект более выраженный. Были получены функционально-градиентные покрытия DLC/TaC-Cr-MoNi на стали 30Х13 и DLC/TiMoC на титановой подложке. Помимо этого, DLC слой был дополнительно легирован Ti и Mo. Данные мероприятия позволили придать гидрофобные свойства поверхности ЭИЛ покрытий (краевой угол смачивания >100°). Помимо этого, удалось существенно повысить трибокоррозионные свойства покрытий: двухслойные покрытия характеризовалась низким коэффициентом трения в искусственной морской воде (0,1) и низким падением потенциала при трибокоррозионных испытаниях, достигавшем -100 мВ. Для сравнения электрохимический потенциал ЭИЛ покрытия TiMoC во время трения находился на уровне -800 мВ, что соответствует чистому титану без пассивной плёнки.