Разработано двухслойное покрытие, защищающее металл от коррозии и высокой температуры

Исследователи разработали технологию покрытия, которую они намерены использовать для защиты компонентов газовых турбин и установок для сжигания отходов от высокой температуры и окисления.

Верхний слой из микроразмерных полых сфер оксида алюминия, обеспечивающий термоизоляцию, в лабораторных испытаниях подтвердил экономическую выгоду по сравнению с обычными методами.

Газы не проводят тепло так, как это делают твердые частицы. В ячеистом бетоне или газобетоне используется этот эффект, который эксперты назвали «газофазной изоляцией». Тепловой барьер достигается за счет воздуха, заключенного в полостях бетона. Однако газофазная изоляция обладает большим потенциалом, чем просто поддержание тепла в наших домах. Она также может использоваться для защиты компонентов газовых турбин и установок для сжигания отходов, когда они подвергаются интенсивному теплу. Все, что требуется, это передать данный эффект покрытию всего несколько сотен микрометров толщиной.

Разница температур свыше 400 градусов Цельсия

Ученые из Фраунгоферского института химических технологий не просто сделали это, но и сделали это экономически выгодным путем. Они разработали покрытие, которое состоит из внешнего верхнего слоя из соединенных сфер оксида алюминия.

«Эти сферы являются полыми и заполнены газом», пояснил эксперт по покрытиям доктор Владислав Коларик. Когда внешняя сторона подвергается температурам свыше 1000 градусов Цельсия, эти газонаполненные сферы снижают температуры на внутренней стороне до 600 градусов по Цельсию. С момента использования газовых и паровых турбин для получения энергии камеры сгорания, установки для сжигания отходов и температурные датчики, а также реакторы в химической и нефтехимической отрасли подвергаются температурам свыше 1000 градусов Цельсия, и потому требуется надежная температурная защита.

Что самое замечательное, так это то, что термоизоляционный слой, состоящий из сфер оксида алюминия, получается на базе обычного экономического процесса. Операторам лишь необходимо произвести простейшие математические вычисления, чтобы увидеть выгоду: обычные технологии теплового барьера, большинство из которых основано на керамических материалах, стоят дорого. Процесс, разработанный учеными, изначально был создан для защиты металлических компонентов от окисления.

«Мы оптимизировали технологию так, чтобы покрытие не только сохранило защиту от окисления, но и защищало от высокой температуры», сообщил доктор Коларик.

Основной слой покрытия формируется в результаты взаимодействия частиц алюминия и металлических компонентов. Это производится методом осаждения алюминиевого порошка на поверхность металла и нагрев полученного симбиоза до определенной температуры в течение нескольких часов. В результате на поверхности компонента создается обогащенное алюминием покрытие, которое защищает против окисления под воздействием высокой температуры. Новая процедура также дополнительно сформировала верхний слой из полых сфер оксида алюминия.

«До сих пор никто не использовал эти сферы для производства дополнительного слоя покрытия: они были побочным ненужным продуктом», добавил Коларик.

Теперь ученые изменили процесс так, что могут производить оба слоя покрытия требуемой толщины. Это работает путем смешивания алюминиевых частиц с вязким жидким связующим материалом. В результате производится подобное краске или жидкому раствору вещество, которое ученые наносят или напыляют на металлический компонент.