Científicos de la Universidad Politécnica Nacional de Investigación de Perm (PNRPU) han desarrollado una tecnología para aplicar un recubrimiento ultrarresistente basado en un compuesto de circonio, aluminio y nitrógeno (ZrAlN). El material es varias veces más duro que el acero, tiene un bajo coeficiente de fricción y soporta una carga de más de 7 kg a altas temperaturas.
Los taladros, fresas, brocas y cortadores de las máquinas de perforación operan en condiciones extremas: altas velocidades, fricción y ambientes agresivos los inutilizan rápidamente. Los recubrimientos tradicionales basados en nitruro de titanio ya no soportan las cargas de los equipos modernos. Los científicos de Perm han encontrado una manera de hacer que la protección de las herramientas sea varias veces más efectiva.
Durante los experimentos, los especialistas determinaron cómo la presión del gas en la cámara y el contenido de nitrógeno afectan la calidad del recubrimiento terminado. El mejor resultado se obtuvo con la pulverización a bajo contenido de nitrógeno (10%): dicho recubrimiento contenía una cantidad récord de aluminio, tenía una microdureza de casi 24 GPa y un bajo coeficiente de fricción. Al mismo tiempo, la resistencia de la adhesión a la herramienta fue máxima.
Como explicó Anna Kameneva, profesora del Departamento de Tecnologías Innovadoras de Ingeniería Mecánica de PNRPU, para perforar el recubrimiento hasta la base, se requirió una fuerza de más de 70 Newtons, lo que equivale a una carga de 7 kg, enfocada en la punta de una aguja de diamante. Bajo alta carga, el recubrimiento no se desprendió, sino que solo se desgastó. Con un exceso de nitrógeno (40%), el compuesto, por el contrario, resultó frágil y se agrietó.
El costo de aplicar el nuevo recubrimiento es ligeramente más caro que el nitruro de titanio tradicional, pero sus características permiten que la herramienta dure más, requiera menos reemplazos y funcione más rápido. Para las empresas industriales, esto significa una reducción en los costos de herramientas y un aumento en los volúmenes de producción. La tecnología también es prometedora para la construcción de motores de aviación y turbinas, donde las piezas operan en condiciones de temperaturas y cargas extremas.
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