Борирование стало в десятки раз быстрее

Борирование — процесс, не только упрочняющий поверхность стальных изделий, но и резко снижающий возможность коррозии. Однако сейчас всё сводится в основном к электролизу жидкой буры (Na₂B₄O₇). При этом одна лишь выдержка требует 4–6 часов; весь же процесс длится до 8–12 часов. Малая скорость диффузионного упрочнения препятствует широкому распространению этой технологии в промышленности. К тому же процесс излишне дорогой, так как требует высоких температур (1 000–1 200 ˚C). И если бы не особые свойства упрочнённого бором слоя и возможность экономии легирующих присадок, то о борировании можно было бы забыть.

Но сделать это не дадут технологи из Аргоннской национальной лаборатории (США), которые разработали методику сверхбыстрого борирования, длящегося, по их уверениям, всего 15 минут. Одновременно потребляется на 85% меньше энергии, а собственно технология обходится на 48% дешевле, нежели самый недорогой конкурентный процесс. За счёт чего сотворено это чудо?

Производительность новой установки для борирования — более 3 600 кг за один 15-минутный цикл. (Фото ANL.)

Изобретатели нового процесса Али Эрдемир и Осман Эриильмаз попросту «забыли» об обычном диффузионном насыщении. Их технология предусматривает не стандартный метод, при котором обрабатываемая деталь сама является катодом, а прикрепление сразу множества деталей к большому общему катоду. После включения тока в горне огромное количество бора в короткий срок прибывает к поверхности, перетекая в виде ионов от анода к катоду и по пути оседая на обрабатываемом объекте. Температура при этом составляет примерно 750 ˚C, что резко снижает энергоёмкость процесса. Более того, исследователи намерены подобрать такие элементы для борирования, которые позволят вести его при 500 ˚C и, соответственно, применить для алюминия, что резко увеличит прочностные характеристики деталей из этого металла.

Благодаря радикальному сокращению времени обработки новая установка имеет удивительную производительность, а стоимость борирования при формировании 100-микрометрового покрытия составляет всего 40 центов на килограмм веса стального изделия.

Авторы технологии верят, что теперь процесс перестанет быть нишевым, применяемым сегодня только в самых требовательных по нагрузкам областях, и промышленность возьмёт его на вооружение для упрочнения стальных поверхностей во множестве отраслей, начиная с сельского хозяйства и машиностроения и заканчивая имплантатами и бронёй.

Подготовлено по материалам Аргоннской национальной лаборатории.