Ученые НИТУ МИСИС в сотрудничестве с СГТУ имени Ю. А. Гагарина создали стеклокерамическое покрытие для металлических поверхностей, которое продлевает срок службы металла в несколько раз. Защитная эмаль придает металлу высокую стойкость к агрессивным химическим средам, абразивному износу и воздействию повышенных температур. Применение данного покрытия позволяет существенно продлить сроки службы металлических изделий, сократить простои и расходы на ремонт и замену изношенного оборудования. Более того, использование в составе разработки промышленных отходов снижает нагрузку на экологию, повышая степень вовлеченности металлургических процессов в системы производств замкнутого цикла. Промышленным партнером исследования выступило ПАО «Северсталь». Результаты экспериментов опубликованы в международном научном журнале Coatings.
Учитывая тренд на глобальный переход к возобновляемому сырью, ученые в качестве основного сырья для защитного покрытия использовали доменный шлак, один из наиболее распространенных видов крупнотоннажных отходов металлургических производств. Разработка найдет применение в различных отраслях промышленности, в том числе для футеровки (облицовки внутренней поверхности) трубопроводов, каналов и фурнитуры оборудования для транспортировки высокоабразивных сред в горнодобывающей и горно-обогатительной промышленности, на предприятиях энергетики и химической промышленности. Кроме того можно отметить большие перспективы по применению разработанных покрытий для защиты от коррозии электрохимического оборудования, ванн электролизеров, очистных систем.
Стеклокерамика выделяется среди прочих защитных покрытий для промышленного и инженерного применения наиболее выдающимися показателями химической и абразивной стойкости, термостойкости, а также доступной и экономически эффективной технологией нанесения.
«Мы экспериментально подтвердили, что на основе таких промышленных отходов как доменный шлак, зола-унос и продукты очистки шлама никелирования, при заданных условиях спекания формируется стеклокерамический композит, включающий пироксеноподобные структуры, обеспечивающие исключительно высокие показатели устойчивости к абразивному износу и отличную химическую стойкость», — объясняет Игорь Бурмистров, д.т.н., ведущий эксперт кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС.
Помимо придания необходимых функциональных свойств, таких как стойкость к истиранию и коррозии, стеклокерамические покрытия в целом также обеспечивают хорошую адгезию, бездефектную поверхность и огнеупорность. Замкнутая пористая структура покрытий способствует низкой теплопроводности и высокой термостойкости, в то время как пироксеноподобные кристаллы обеспечивают высокую механическую прочность и химическую стойкость. Полученные дешевые и эффективные защитные покрытия можно использовать при температурах до 1100°C в агрессивной среде и под действием абразивных частиц.
Для покрытия образцов более крупного масштаба необходимо разработать специальное технологические приемы и оптимизировать параметры. Эта задача, а также более детальное изучение механических и других эксплуатационных свойств будет решаться в последующих исследованиях с учетом требований потенциальных заказчиков.
