Учёные из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А (СГТУ имени Гагарина Ю.А) разработали новый метод металлизации технической керамики, позволяющий наносить сверхпрочные металлические покрытия на её поверхность при низком вакууме, то есть при давлении в 250–750 раз ниже атмосферного. Процесс металлизации занимает всего несколько минут и обеспечивает сцепление металла с керамикой в 3–8 раз выше, чем при традиционных методах, при этом дополнительная высокотемпературная обработка не требуется.
Для нанесения покрытий используют тугоплавкие металлы — ниобий и молибден. Их разогревают до температуры 2300 °C, пропуская через них высокочастотный ток. Это вызывает испарение атомов металла, которые осаждаются на ненагретой керамике, формируя покрытие толщиной от единиц до двух десятков микрометров. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать параметры напыления и контролировать толщину покрытия с точностью 95%.
Предложенная технология энергоэффективна. Потребляемая мощность процесса не превышает 10 киловатт, а вакуумные насосы, необходимые для работы, значительно дешевле, чем при классических методах осаждения металлов из газовой фазы.
По словам исследователей, металлизация технической керамики применима в микроэлектронике и радиоэлектронике, где подложки из керамики используются для отвода тепла, а также в авиакосмической отрасли для нанесения покрытий на сопла ракетных двигателей и лопатки турбин. Покрытия из тугоплавких металлов способны выдерживать высокие температуры, радиационное и механическое воздействие.
Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International и поддержаны грантом Российского научного фонда. Руководитель проекта Александр Фомин отметил, что технология перспективна для промышленного внедрения и в будущем может применяться для металлизации вакуумплотной керамики, оксида бериллия, нитрида алюминия, а также титановых и других металлоизделий.
Источник: habr.com