НАНОРАЗМЕРНОЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПОКРЫТИЕ НА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, ПОЛУЧЕННОЕ ЛАЗЕРНОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ

НОВЫЕ
МАТЕРИАЛЫ

Попова Мария

Касьянова Дарья

Мясникова Ольга

Бекишев Иван

Подкопаев Станислав

Новичкова Екатерина

Самсонова Анна

Владимир Душик

Руководитель проекта

Галина Редькина

Руководитель проекта

НАША КОМАНДА

ПРОБЛЕМА КОРРОЗИИ СТАЛИ

Любая сталь, включая нержавеющую, подвержена коррозионному разрушению. По оценкам ежегодно до 20% выплавляемого в мире металла теряется из-за коррозии. В целом экономические потери от коррозии составляют до 3–4% ВВП в большинстве стран.

Мы разработали многофункциональное покрытие, формируемое в результате двухстадийной обработки: лазерного текстурирования поверхности и последующей модификации в растворе органического ингибитора коррозии — октилтриэтоксисилана (ОТЭС). Полученное покрытие обладает высокими противокоррозионными, супергидрофобными, антиобледенительными и самоочищающимися свойствами.

Tesla CYBERTRUCK с инновационным покрытием

Питтинговая (от англ. pit - яма) коррозия на нержавеющей стали

Игра "Коррозия"

Преимущества ОТЭС по сравнению с другими ингибиторами коррозии

Экологическая безопасность

Небольшой расход

Низкая стоимость

Низкая токсичность для человека

ЦЕЛЬ ПРОЕКТА

ЗАДАЧИ ПРОЕКТА

Получить многофункциональное покрытие на нержавеющей стали, обладающее противокоррозионными свойствами в хлоридном растворе, а также супергидрофобными, антиобледенительными и самоочищающимися свойствами.

Исследовать состав, структуру и морфологию поверхности нержавеющей
стали на различных этапах её модификации.

Определить супергидрофобные свойства поверхности нержавеющей стали с полученным защитным покрытием.

Определить противокоррозионную эффективность полученного покрытия на нержавеющей стали в хлоридном растворе.

Оценить самоочищающиеся и антиобледенительные свойства полученного
покрытия на нержавеющей стали.

Второй этап

Четвёртый этап

Пятый этап

Затем исследовали состав, структуру и морфологию поверхности
стали на различных этапах её модификации.

Оценили самоочищающиеся свойства поверхности нержавеющей стали с полученным покрытием.

Исследовали противокоррозионную эффективность наноразмерного многофункционального покрытия на нержавеющей стали в 3,5% NaCl.

На первом этапе мы провели обработку образцов нержавеющей стали лазером и водно-этанольным раствором ОТЭС.

Первый этап

Далее мы оценили смачивающие свойства поверхности нержавеющей стали на
различных этапах её модификации.

Третий этап

Наша работа

6. Результаты исследования самоочищающихся свойств поверхности

Доказано, что полученное наноразмерное покрытие значительно тормозит скорость коррозии нержавеющей стали (защитный эффект составил 96,4%), в том числе повышает ее питтингостойкость, в коррозионно-агрессивном 3,5 % растворе NaCl .

5. Поляризационные кривые стали AISI 304 в 3,5% растворе NaCl

Обработка стали лазером с последующей выдержкой в растворе ОТЭС придает ей супергидрофобные свойства
(Q_с = 161±1°). Оценка деградации полученного защитного покрытия ускоренным методом в 3,5% NaCl показала, что оно сохраняет супергидрофобные свойства (Q > 150°) в течение
7 суток.

4. Результаты измерения статического краевого угла (Q_с) капли дистиллированной воды на поверхности стали

без обработки

с лазерной обработкой

Методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) показано, что морфология поверхности стали после лазерной обработки обладает полимодальной шероховатостью на микро- наноуровне.

3. СЭМ изображения поверхности стали до и после лазерной обработки

Структурная диаграмма Шеффлера, показывает, что сталь AISI 304 относится к аустенитно-мартенситно-ферритному классу.

2. Структурная диаграмма Шеффлера

Согласно результатам рентгеновской дифрактометрии после лазерной обработки на поверхности стали AISI 304 помимо присутствующих изначально альфа- и гамма-Fe появляется магнетит Fe₃O₄.