Жабрев В.А.

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Принципиальным решением вопроса в разработке новых материалов является создание функциональных покрытий. Покрытие представляет собой слой или пленку материала, отличного по химическому составу от материала основы (подложки) и несущего на себе функцию, не характерную для материала основы.

Таким образом, создание композиции из подложки и покрытия является перспективным направлением неорганического материаловедения: сохраняя функциональные свойства подложки, композиция приобретает новые функциональные свойства, благодаря покрытию.

В данном сообщении речь пойдет о температуроустойчивых функциональных неорганических покрытиях, т.е покрытиях, работающих при температурах более 500°С. Каждый исследователь, работающий в области покрытий, оперирует в трехмерном пространстве: «свойство покрытия - состав покрытия - метод нанесения». Исходя из тех функций, которые необходимо придать материалу подложки, выбирается состав покрытия и метод его формирования.

Эксплуатационная надежность композиции « подложка - покрытие» обеспечивается сочетанием физико-механических и физико-химических свойств составных частей. Температуроустойчивые функциональные покрытия формируются при высоких температурах и для выбора оптимальных температурно-временных режимов формирования необходимо знать кинетику и механизм химических реакций при высоких температурах.

В течение многих лет Институт химии силикатов РАН разрабатывает температуроустойчивые покрытия, основу которых составляет стекловидная матрица.

В этом случае стекловидная матрица, смачивая поверхность защищаемого материала, служит защитным барьером доступа агрессивных агентов. При этом реализуются два подхода: либо за счет химических взаимодействий в оксидном расплаве формируются определенные химические соединения, либо стекломатрица образуется в результате окисления исходных компонентов покрытия.

В первом случае основу составляют так называемые реакционно связанные покрытия. В боратный или силикатный расплав вводится некоторое количество неорганического восстановителя, изделие из титана, железа или их сплавов помещается в реакционный расплав и за счет химических реакций в поверхностном слое металла синтезируются интерметаллидные слои (бориды, силициды и алюминиды).Такие покрытия защищают металл от высокотемпературной газовой коррозии вплоть до 900°С.

Во втором случае при окислении композиции, например, борид циркония - карбид кремния образуется цирконоборосиликатная матрица, которая препятствует доступу агрессивного агента к защищаемому материалу. Такие покрытия используются для защиты углеграфитовых материалов.

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья