Учёные из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А. разработали инновационный метод металлизации технической керамики, который позволяет формировать сверхпрочные металлические покрытия при низком вакууме. Давление в процессе составляет всего 1/250-1/750 от атмосферного, а весь цикл металлизации занимает считанные минуты. При этом прочность сцепления металла с керамикой достигает значений в 3-8 раз выше, чем у традиционных технологий, и не требует последующей термообработки.
Для нанесения покрытия используются тугоплавкие металлы — ниобий и молибден. Их нагревают до 2300 °C при помощи высокочастотного тока. В результате атомы металла испаряются и осаждаются на холодной поверхности керамики, формируя равномерный слой толщиной от нескольких микрометров до двух десятков.
Исследователи также разработали математическую модель, которая с точностью до 95% прогнозирует параметры процесса и позволяет контролировать толщину покрытия.
Главное преимущество метода — его энергоэффективность. Потребляемая мощность не превышает 10 кВт, а используемые вакуумные насосы заметно дешевле оборудования, применяемого при классическом газофазном осаждении металлов. Это делает технологию более доступной для промышленного применения.
По словам авторов разработки, метод металлизации может найти применение в ряде высокотехнологичных отраслей:
• микроэлектроника и радиоэлектроника — для создания керамических подложек с улучшенными теплопроводящими свойствами;
• авиакосмическая отрасль — для защиты сопел ракетных двигателей и лопаток турбин;
• энергетика и атомная промышленность — благодаря высокой устойчивости покрытий к температурам, радиации и механическим нагрузкам.
Руководитель проекта Александр Фомин отметил, что технология перспективна для промышленного внедрения и в будущем может использоваться для металлизации вакуумплотной керамики, оксида бериллия, нитрида алюминия, а также титановых и других металлоизделий.
Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International. Работа получила поддержку Российского научного фонда, что подчёркивает её значимость для развития отечественной науки и промышленности.