Раскалённый ниобий и молибден превращают керамику в материал будущего

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.

Суть технологии

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.

Энергоэффективность и простота

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.

Потенциальные области 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.

Научная база и поддержка

Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International. Работа получила поддержку Российского научного фонда, что подчёркивает её значимость для развития отечественной науки и промышленности.