Специалисты российских железных дорог всегда славились своим инновационным и рачительным подходом к вопросам обеспечения длительной бесперебойной эксплуатации железнодорожной техники и верхнего строения пути. Так, еще в конце ХХ века многие вагоноремонтные и тепловозоремнотные предприятия были оснащены пакетом технологий газопорошковой и электродуговой наплавки, наплавки под флюсом. Однако новейшие технологии газотермического напыления, лазерной наплавки наноструктурных покрытий из металлов, сплавов, металлокерамики и керамики пока не нашли широкого применения на российских железных дорогах. В данной статье авторы попытались обобщить опыт применения таких покрытий в других отраслях народного хозяйства, предложить пути внедрения новых технологий.

ЗАО «Плакарт» — крупнейшее в РФ и СНГ предприятие, специализирующееся на методах инженерии поверхностей с помощью газотермического напыления и лазерной наплавки наноструктурных покрытий. В арсенале компании весь спектр технологий газотермического и газодинамического напыления, лазерной, плазменной и газопорошковой наплавки, механической и термохимической обработки. 300 сотрудников компании работают в 6 производственных цехах, расположенных в Европейской части РФ и Западной Сибири. Дочерняя компания ЗАО «Плакарт» — ООО «ТСЗП» — специализируется в области НИОКР. Будучи резидентом кластера энерго-эффективности фонда «Сколково», ООО «ТСЗП» разрабатывает новые технологии нанесения покрытий для ОПК, энергетики, металлургии и транспорта. В компании работает 2 лауреата премии Правительства РФ, 2 доктора и 11 кандидатов наук, разработки защищены 40 патентами на изобретения и полезные модели. ООО «Плакарт-Инжиниринг» занимается внедрением сквозных технологических процессов в производственные цепочки инновационных предприятий.

Приведем несколько наиболее успешных разработок компании, уже применяемых в различных отраслях промышленности и имеющих серьезные перспективы в железнодорожном транспорте.

Износостойкие покрытия. Разработанные ООО «ТСЗП» рецептуры и технологии нанесения твердосплавных покрытий с пропитками с успехом используются в стойках шасси летательных аппаратов, гидравлических штоках и штоках компрессоров, как замена экологически вредного и подверженного подпленочной коррозии гальванического хромирования (рис. 1).

Результаты сравнительных коррозионных испытаний в камере соляного тумана ASTM-B117

Применение таких покрытий может принести пользу в качестве покрытий для штоков гидравлики тяжелонагруженных агрегатов, спецтехники (рис.2).

Штока гтдроцилиндра ковша эксковатора для проведения ремонтных работ с нанесением износостойкого покрытия

Термобарьерные покрытия из оксидной керамики с успехом при-меняются как для защиты деталей горячего тракта в авиационной про-мышленности, так и для защиты поршней двигателей внутреннего сгорания (рис. 3).

Термобарьерное покрытие основе Zr02-Y2O3 для защиты термонагруженных лопаток ГТД

Износостойкие электроизоляционные покрытия из оксидной керамики при толщине в 100 -500 мкм обеспечивают эффективную электроизоляцию в сложнейших условиях бурения на нефть, в общем машиностроении (рис. 4).

Износостойкое изоляционное покрытие на основе AI203 для защиты резьбовой поверхности геофизического датчика

Электропроводные покрытия позволяют исключать электрохимическую коррозию в местах электрического контакта разнородных металлов, снижать потери энергии, устранять помехи в сигналах телеметрических систем за счет исключения образования оксидной пленки (рис. 5).

Электропроводное покрытие на основе cu для исключения электрохимичесткой коррозии на контактах ЛЭП разнородных материалов

Металлические изоляционные и протекторные покрытия для защиты от коррозии емкостей и контейнеров. ЗАО «Плакарт» разработан и внедрен широкий спектр металлических покрытий для защиты от коррозии внутренних и наружных покрытий емкостей и контейнеров, в том числе контактирующих с агрессивными жидкостями. Покрытия СПРАМЕТ на базе алюминия, цинка, цинк-алюминия, алюминия-магния обладают великолепными протекторными свойствами, аттестованы для длительного контакта с нефтепродуктами ГОСНИИГА. Покрытия из сплавов железа, никеля, кобальта, такие как инконель, монель, хастелой позволяют обеспечить долгосрочную защиту от коррозии в присутствии солей, кислот и щелочей.

Осваивается аддитивное производство с использованием лазерной наплавки, лазерного сплавления — путь к созданию деталей с недостижимой традиционными методами геометрией, совершенно особым качеством, который в настоящее время развивается в мировой промышленности (рис. 6).

Ремонтные покрытия. Газотермическое напыление позволяет наносить покрытия при температуре детали, не превышающей 120 °С. Это даёт возможность исключить изменения структуры металла, сохранить механические и служебные свойства, и в то же время восстановить геометрические размеры изделия, придать ему дополнительные свойства.

Антикоррозионные покрытия верхнего строения пути. Особенно остро проблема коррозии стоит для оборудования путевой автоматизации и телемеханики (АТ). Контейнеры с оборудованием, семафоры, расположенные вдоль пути, подвергаются воздействию вандалов и вылетающих камней, повреждающих лакокрасочный слой, воздействию атмосферных осадков и прочих неблагоприятных факторов. Вода, попадающая под слой краски в местах повреждений, вызывает подпленочную коррозию, ведущую к дальнейшему отслоению лакокрасочного покрытия, сквозную коррозию металлических контейнеров, особенно в местах сварных швов и присоединения разнородных металлов. Применение гальванического и горячего цинкования металла дает лишь ограниченный эффект из-за коррозионных проблем, возникающих в местах сварки, а так же из-за очень тонкого слоя цинка, быстро расходуемого в процессе эксплуатации. Холодное же цинкование по сути ничем не отличается от прочих лакокрасочных систем, поскольку частицы цинка в такой системе полностью изолированы и не контактируют с металлом. С ростом ресурса средств АТ перечисленные негативные факторы приводят к тому, что ресурс работы устройств АТ ограничивается ресурсом работы контейнера.

Наноструктурированные металлические протекторные покрытия позволяют исправить эту ситуацию, существенно увеличивая стойкость к коррозии металлоизделий, включая контейнеры и крепеж. Основными свойствами наноструктурированных металлических покрытий являются:

-Высокая по сравнению с лакокрасочными покрытиями твердость (не менее 100 HV) — предотвращающая повреждение покрытия как вандалами, так и случайными факторами;

-Высокая адгезия (не менее 30 МПа ) — предотвращающая отслоение покрытия;

-Стойкость к коррозии — на поверхности покрытия уже через несколько часов после нанесения образуется оксидная пленка, предотвращающая коррозию покрытия;

-Протекторные свойства — при глубоком, вплоть до основного металла, повреждении покрытия — оно, покрытие, защищает металл электрохимически, затягивая поврежденное место и предотвращаю развитие коррозии;

-Поверхностная пористость и шероховатость покрытия делает его идеальным праймером для нанесения любых лакокрасочных покрытий (ЛКП) (срок службы ЛКП, нане-сенных на металлическое покрытие, превышает срок службы ЛКП, нанесенных на черный металл, в 3-4 раза);

-Вариабельность толщины позволяет обеспечить именно ту стойкость покрытия (в годах или де-сятилетиях), которая необходима для эксплуатации в заданной окружающей среде;

Наноструктурированные металлические покрытия наносятся с помощью довольно распространенного оборудования газотермического напыления. Удобство и гибкость технологии позволяет наносить покрытия как на месте производства оборудования в технологическом потоке, так и непосредственно на месте эксплуатации оборудования. Простота предлагаемого решения позволяет сохранить стоимость металлического покрытия в 2-3 стоимости окраски, что становится экономически выгодным уже на третьем-четвертом году эксплуатации.

Ученые ООО «ТСЗП» постоянно разрабатывают новые технологии, покрытия, инженеры ООО «Плакарт-инжиниринг» внедряют их в производство, а специалисты ЗАО «Плакарт» готовы выполнить работы по нанесению покрытий, изготовить изделия с покрытиями, либо поставить оборудование для напыления и наплавки наноструктурных покрытий.

 

Виталий ГЕРАСЬКИН, ЗАО «Плакарт»;

Евгений ФЕДОТОВ, ООО «Плакарт-Инжиниринг»;

Динар ИШМУХАМЕТОВ, ООО «Технологические

системы защитных покрытий»