Алмазоподобные покрытия DLC на российском рынке 2011

Инновации, №6(13) ноября , 2011

 

Компания ООО «Специальные технологии» была создана на базе Уральского отделения Российской Академии Наук (Екатеринбург) и исследовательского центра одного крупного предприятия, специализирующегося на производстве полимеров, при активном взаимодействии с несколькими предприятиями бывшего ВПК. Главной за дачей предприятия изначально предполагалось внедрение в реальное производство наилучших разработок российских ученых.

 

Руководитель предприятия — Беляев Виталий Степанович, доктор химических наук, вышедший из академической среды (УрО РАН, Екатеринбург), долгое время вместе с коллегами из Академии Наук работал в венчурных зарубежных компаниях (ITAC Ltd., Shinko Pantec, Nagataseiki (Япония), Samsung Heavy Industry,Samsung Electronics (Южная Корея)),пытающихся внедрить в своих странах перспективные научные разработки.Подавляющее большинство этих разработок они почерпнули из России. В частности технология нанесения алмазоподобных покрытий была разработана в институте физики металлов УрО РАН.

Сотрудники, работающие в настоящее время в нашей компании, ранее внедрили в компании Samsung Electronics алмазоподобные покрытия видеоголовок, известные в России, как технология Diamond Head в видеомагнитофонах фирмы Samsung. Затем эта технология этими же сотрудниками была внедрена и усовершенствована в течение пяти лет в Японии в компаниях ITAC Ltd. и Nagataseiki (провинция Ниигата). Опыт работы в таких компаниях привел нас к твердому убеждению, что Россия — это страна с самым высоким интеллектуальным потенциалом, который дол жен быть востребован, прежде всего, в своей стране, а потом, возможно, и в виде экспорта реализованных продуктов за рубежом. Начиная с 2002 г., компания ООО «Специальные технологии» с огромным трудом пробивает себе дорогу в реальном рынке Российской Федерации, внедряя действительно новые передовые технологии. Трудная задача внедрения всего новогопривела к тому, что первые три года борясь за выживание, мы опирались на поддержку руководства института электрохимии УрО РАН (директором которого в то время был Хохлов В.А.), базируясь на его площадях. Лишь по мере продвижения продуктов на рынке и появления собственных средств спустя четыре года мы смогли приобрести и освоить собственные производственные и офисные площади, на которых и разместили оборудование по на несению алмазоподобных покрытий, не уступающее оборудованию, которое было поставлено в Японию.

Технология нанесения алмазоподобных покрытий (или в английской аббревиатуре DLCR , что означает Diamond Like Coating) сводится к плазменному распылению графита в вакуумной камере и осаждению ионов углерода с большой энергией на изделия, например металлообрабатывающий инструмент. В результате такого напыления углерода образуется аморфное покрытие, состоящее из атомов углерода, как с алмазными, так и с графитоподобными связями. Такие аморфные покрытия можно получать в широкой области темпера тур, вплоть до комнатной, на различных материалах: металлах, керамике, стек ле, пластических материалах.

Высокое содержание атомов угле рода с алмазными связями в присутствии графитоподобных связей, приводит к появлению уникальных характеристик алмазоподобных покрытий, таких как: высокая твердость, сравнимая с чистым алмазом; низкий коэффициент трения, характерный для графита; высокая износоустойчивость; химическая инертность; биосовместимость с живыми тканями; экологическая чистота.

Процесс напыления подобных покрытий по своей сути относится к области нанотехнологий, поскольку толщина покрытий варьируется от ангстрем и нанометров до нескольких микрон. Разработанное многослойное покрытие сложного состава, толщи ной несколько нанометров и заканчивающееся чистым алмазоподобным покрытием, оказалось в состоянии выдерживать колоссальные механические нагрузки, выпадаю щиенанего в процессе эксплуатации. Именно это позволило нам решить самую сложную проблему, характерную для алмазоподобных покрытий, — проблему хорошей адгезии высокопрочного по крытия к любым поверхностям, в том числе к высоколегированным металлическим сплавам, характерным для инструментальных марок сталей. Так алмазоподобное покрытие, нанесенное на металлообрабатывающий инструмент, способно увеличивать срок его службы в несколько раз — от 2 до 20 в зависимости от типа обрабатываемого материала.

Особую свою эффективность наноалмазное покрытие показало в случае нанесения его на инструмент, которым обрабатывают вязкие металлы, такие как медь, алюминий и их сплавы.

Особую свою эффективность покрытие показало в случае нанесения его на инструмент, которым обрабатывают вязкие металлы, такие как медь, алюминий и их сплавы. Те, кому приходилось в бытовых условиях сверлить отверстия небольшого диаметра в чистом алюминии или меди знают, насколько это сложно. Вяжущий, застревающий в канавках сверла металл буквально не позволя ет сделать отверстие в нем. Сверло либо крутится на одном месте, либо, хуже того, ломается, оставляя кусок сверла в металле, который потом практически невозможно вытащить. В результате либо приходится сверлить новое отверстие по соседству, либо выбрасывать изделие, начиная работы фактически заново. В металлообрабатывающей промышленности ситуацию пытаются исправить, применяя особые сверла с переменными диаметрами, а также особые смазывающие охлаждающие жид кости (СОЖ). Но даже в этом случае операции по обработке высоковязких цветных металлов остаются особо технологически сложными. При использовании инструмента, на который нанесено алмазоподобное покрытие, благодаря его скользкости, сравнимой с графитом, а так же высокой прочности, сравнимой с алмазом, не происходит застревание металла в канавках режущего инструмента даже при отсутствии СОЖ. В результате инст румент слу жит в десятки раз дольше, не соз давая при этом проблем техноло гам. Мы убедились в этом, проводя реальные тес ты на различных предприятиях, как в Японии, так и в Рос сии на ряде предприятий оборонной промышленности. К примеру, компа ния Mitsubishi Carbide начала широко продавать металлорежущий инстру мент с DLCR покры тием, напыляя его по российской технологии в вышеу помянутой компании Nagata seiki. В настоящее время мы производим напыление алмазоподобных покрытий в промышленных масштабах. Также мы готовы проводить пробное бесплатное напыление первых образцов для заинтересованных предприятий.