Нанопокрытия для металлических изделий: 
невидимая поддержка

Нанопокрытия для металлических изделий совершили настоящую революцию в металлообработке и в изготовлении деталей. Эти ультратонкие слои разных материалов имеют толщину от нескольких нанометров до нескольких сотен нанометров. Для сравнения: они почти в 1000 раз тоньше человеческого волоса. Однако, будучи абсолютно незаметными, намного улучшают свойства металлоизделий: повышают их твердость, износостойкость, сопротивляемость коррозии и другие характеристики. К важнейшим плюсам нанопокрытий относятся: 

• многофункциональность. Одна такая микроскопическая “оболочка” может придать материалу сразу несколько новых свойств. Например, сделать его одновременно водоотталкивающим и устойчивым к царапинам;
• экономия ресурсов. Благодаря малой толщине нанопокрытия позволяют рационально использовать дорогостоящие материалы при сохранении высоких эксплуатационных характеристик;
• энергоэффективность. Некоторые нанопокрытия могут улучшить теплопроводность или электропроводность материалов, что ведет к повышению “экономичности” устройств и механизмов;
• увеличение срока службы изделий. Защитные свойства нанопокрытий значительно продлевают срок их эксплуатации;
• новые возможности. Нанопокрытия металлических изделий открывают путь к созданию материалов с уникальными свойствами, которых нельзя достигнуть традиционными методами;
• конкурентные преимущества продукции. Производители предлагают потребителям продукцию с улучшенными характеристиками и намного опережают другие предприятия. 
  
  

Принципы работы нанопокрытий

Функциональность покрытий объясняется явлениями на уровне атомов. В первую очередь это так называемый наноразмерный эффект. В мельчайшем масштабе (1-100 нм) нанопокрытия металлов проявляют свойства, отличные от их макроскопических аналогов. Это связано с увеличением соотношения площади поверхности к объему и с квантовыми эффектами.

Наблюдается и такое явление, как межфазное взаимодействие. Нанопокрытия создают новую границу раздела между основным материалом и окружающей средой. На ней происходят сложные физико-химические процессы, определяющие свойства всего изделия. Покрытия могут изменять и кристаллическую структуру поверхности материала, влияя на его механические, электрические и оптические свойства. Более того, они способны создавать барьеры для диффузии атомов и молекул, защищая материал от коррозии и окисления.

В наномасштабе электронная структура материалов может существенно меняться, что влияет на их электрические и магнитные свойства. В очень тонких слоях нанопокрытий деталей могут проявляться эффекты, влияющие на оптические и электронные свойства материала. А некоторые нанопокрытия даже способны к самоорганизации на молекулярном уровне: они самостоятельно формируют упорядоченные структуры с уникальными свойствами.

В более частных случаях наночастицы в покрытиях могут проявлять высокую каталитическую активность, наделять изделия водоотталкивающими свойствами (так называемый “эффект лотоса”) и особым образом взаимодействовать со светом, создавая эффект плазмонного резонанса.

Виды нанопокрытий и их свойства

Мир нанопокрытий для металлических изделий очень разнообразен. В нем живут и рядовые “участники”, и обладающие специфическими свойствами. Перечислим основные разновидности и их характеристики:   

• алмазоподобные углеродные (DLC). Отличаются высокой твердостью, износостойкостью, низким коэффициентом трения и химической инертностью;
• нанокерамические. Термостойки, устойчивы к коррозии и окислению, обладают отличными электроизоляционными свойствами; 
• нанокомпозитные. Сочетают свойства разных материалов, очень прочны, эластичны;
• самоочищающиеся, с водоотталиквающими способностями;
• антибактериальные. Содержат наночастицы серебра или меди, подавляют рост бактерий;
• термобарьерные. Их особенности - низкая теплопроводность и высокая термостойкость;
• оптические. Наделяют изделия антибликовым эффектом, обеспечивают селективное пропускание света;
• электропроводящие прозрачные - на основе оксида индия-олова. Сочетают прозрачность и электропроводность;
• магнитные. Их конек - улучшенные магнитные свойства.

К редким, но востребованным нанопокрытиям металлических изделий относятся суперконденсаторные, повышающие удельную емкость изделий. Их используют в накопителях энергии и в электромобилях. Отметим и биосовместимые “оболочки” для металла, улучшающие интеграцию с живыми тканями. Они применяются для изготовления имплантатов.  

Как наносят нанопокрытия?

Процесс нанесения нанопокрытий состоит из нескольких этапов. Подготовительный включает очистку от загрязнений и оксидов, обезжиривание и активацию поверхности (например, методом плазменной обработки). Нанопокрытия металлов формируются методами осаждения. Оно может быть:

• физическим из газовой фазы (PVD). В этом случае происходят термическое испарение, магнетронное распыление и дуговое осаждение материала. Процесс протекает в вакууме. Материал покрытия переводится в газообразное состояние и осаждается на поверхность изделия;
• химическим из газовой фазы (CVD). Основано на химических реакциях в газовой фазе, приводящих к осаждению материала на поверхность. Может быть термическим и плазмоусиленным; 
• электрохимическим (гальваническое осаждение, электрофорез). Для осаждения наночастиц из раствора на поверхность металла используется электрический ток.

Применяют для нанопокрытия деталей и золь-гель метод - технологию получения материалов, в том числе нанопокрытий, основанную на переходе коллоидной системы из жидкого состояния (золя) в твердое (гель). Она помогает создавать оксидные и гибридные нанослои. Процесс состоит из трех этапов: формирования коллоидного раствора (золя) из исходных веществ, превращения золя в гель путем полимеризации, а затем удаления растворителя и формирования твердого материала. Он позволяет получать покрытия с контролируемой структурой. 

Выбор конкретного метода и параметров процесса зависит от типа наносимого покрытия, от материала и формы изделия, от требуемых свойств покрытия и от экономических факторов.

Сферы использования нанопокрытий

Металлоизделия с нанопокрытиями “проникли” практически во все сферы нашей деятельности и жизни. В машиностроении они формируют защиту для двигателей, снижающую трение и износ, коррозионностойкие покрытия для кузовных деталей. В аэрокосмической промышленности ценятся их термобарьерные и антиобледенительные функции. В электронике и оптике - электропроводность и антибликовость, в медицине - биосовместимость с тканями и органами человека, а также антибактериальность. 

Строительство и архитектура оценили практичность самоочищающихся фасадов. В военном деле используются покрытия, снижающие радиолокационную заметность. А ювелирной промышленности нравится декоративный эффект, который могут подарить нанотехнологии.       
Свойства нанопокрытия металлических изделий обязательно оцените и вы. Для этого достаточно оформить заявку на услугу и выбрать одно из профильных предприятий, которые ее оказывают. Обращайтесь!  

Тип услуги			Стоимость, руб./кв.м
Нанесение нанопокрытия на сталь			от 1500
Нанесение нанопокрытия на алюминий			от 1800
Нанесение нанопокрытия на медь			от 2000
Нанесение нанопокрытия на инструмент			от 1800
Нанесение нанопокрытия на детали машин			от 2000
Нанесение нанопокрытия на кузов автомобиля			от 1500
Нанесение нанопокрытия на крышу			от 1200
Нанесение нанопокрытия с эффектом "хамелеон"			от 2500
Нанесение нанопокрытия с эффектом "металлик"			от 2000