Développement d'une méthode de synthèse du titane

Des scientifiques de l'Université fédérale de l'Oural (UrFU) et de l'Institut d'électrophysique de la branche de l'Oural de l'Académie des sciences de Russie ont mis au point une méthode de synthèse de revêtements nanocomposites à quatre composants. Il est utilisé pour protéger les moteurs à turbine à gaz, dans la construction d'avions et de machines, pour le travail des métaux et en biomédecine. La nouvelle approche ne nécessite pas de températures élevées, d'équipements ou de matériaux supplémentaires, et permet d'obtenir des revêtements avec les caractéristiques requises.Les résultats expérimentaux et la description de la méthodeont été publiés dans la revue Membranes.

Les revêtements nanocomposites à base de titane, de silicium, de carbone et d'azote sont prometteurs pour une utilisation en tant que revêtements protecteurs résistants à l'usure en raison de leur ensemble unique de propriétés. Aujourd'hui, de tels revêtements à quatre composants sont synthétisés en utilisant un certain nombre de méthodes physiques et chimiques, mais ils présentent des inconvénients. Et les scientifiques ont proposé la méthode de décomposition chimique par plasma, qui donne les meilleurs résultats dans l'obtention des revêtements finaux.

"Par rapport à la méthode à l'arc sous vide, l'avantage est l'absence de microgouttelettes qui dégradent la qualité des revêtements. Contrairement à la pulvérisation magnétron, notre méthode offre des taux de dépôt plus élevés, une densité de flux ionique élevée nécessaire pour former des revêtements denses et de haute qualité. Si vous la comparez à la méthode chimique, l'avantage est l'utilisation de composants respectueux de l'environnement et de la santé, abordables et peu coûteux. et les propriétés des revêtements obtenus, ce qui permet d'obtenir des films avec les caractéristiques requises », explique Andrey Menshakov, chercheur à l'UrFU et à la branche Ural du RAS.

La nouvelle méthode est relativement facile à mettre en oeuvre : seul un dispositif à décharge gazeuse avec une cathode creuse et une anode active est utilisé pour créer un milieu actif multicomposant. Cette méthode de dépôt ne nécessite pas d'installations et de systèmes d'ionisation et de filtration séparés car le flux de métal évaporé ne contient pas de gouttelettes perturbant la structure du revêtement.

« La structure nanocomposite d'un tel revêtement est généralement une matrice amorphe dans laquelle sont incrustés des nanocristaux. Pour obtenir des revêtements nanocomposites multicomposants, nous utilisons des précurseurs organosiliciés, des liquides volatils peu toxiques contenant des liaisons silicium-carbone et silicium-azote qui participent aux réactions conduisant à la formation de la structure finale. par flux d'électrons à partir du plasma. Ainsi, nous créons un environnement vapeur-gaz actif constitué des produits de décomposition des molécules d'organosilicium et de la vapeur de titane, et les composants de ce mélange forment un revêtement sur la surface traitée », explique Menshakov.

Les chercheurs notent que les entreprises, qui disposent de la technologie de production nécessaire, créent désormais des installations pour l'application de tels revêtements protecteurs pour diverses entreprises. L'utilisation de la nouvelle méthode peut améliorer l'efficacité énergétique des installations existantes, ainsi que la qualité des films obtenus. Lors de la détermination des exigences spécifiques pour l'obtention de revêtements, par exemple sur des produits médicaux ou des outils de coupe, il est nécessaire de sélectionner individuellement les conditions de synthèse qui aideront à obtenir des revêtements avec les caractéristiques nécessaires. Aujourd'hui, les scientifiques travaillent sur cette tâche même de synthèse de revêtements avec les propriétés mécaniques et physico-chimiques requises.

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web de l'Université fédérale de l'Oural