Применение данного способа позволяет получать на поверхности изделий из алюминиевых, магниевых, титановых и циркониевых сплавах керамические слои (покрытия) с кристаллической и аморфной структурой толщиной от нескольких микрометров до нескольких десятых долей миллиметра широкого функционального назначения. Полученные покрытия обладают целым рядом уникальных свойств. Они применяются как декоративные, гигиенические, износостойкие, коррозионностойкие, электро- и теплоизоляционные, антипригарные и др. Немаловажным является тот факт, что данные покрытия являются экологически безвредными, что подтверждено заключением медицинской экспертизы. Полученные нами материалы и изделия из них нашли применение в медицинской промышленности, в бытовой технике, в машино-, автомобиле- и приборостроении. Для проведения опытно-промышленных и промышленных работ по микродуговому оксидированию изделий в университете создана специализированная установка.

МД оксидирование изделий технического назначения

Назначение: технология предназначена для получения покрытий различного функционального назначения (износостойких, коррозионностойких, электроизоляционных, декоративных, гигиенических, антипригарных, упрочняющих и др.) с повышенными и уникальными свойствами.
Описание разработки: технология предназначена для повышения комплекса физико-механических свойств изделий и создания универсальных многофункциональных композиционных материалов из алюминия, титана, циркония, магния и сплавов на их основе с приданием им комплекса износостойких, электро- и теплоизоляционных, антипригарных, эрозионно- коррозионностойких, декоративных свойств и т.п. В целом, микродуговое оксидирование позволяет формировать на поверхности изделий керамические слои (покрытия) с кристаллической и аморфной структурой широкого функционального назначения.

Микродуговые методы формирования покрытий позволяют получать на поверхности металлов и их сплавов многофунгкциональные покрытия толщиной до 400 мкм, обладающих комплексом практически важных свойств:
- антикоррозионные покрытия, снижающие интенсивность контактной коррозии в различных агрессивных средах;
- износостойкие покрытия (обладающие микротвердостью до 2500 МПа);
- светопоглащающие покрытия (более 80%);
- светоотражающие покрытия (более 80%);
- защитные покрытия от терморазрушения (низкая теплопроводность – от 0,2
до 2 Вт/мхК);
- термостабильные покрытия (не утрачивающие своих первоначальных свойств до 900…1000°С);
- электроизоляционные покрытия (электрическое сопротивление до 6х1014 Ом, электрическая прочность до 40 кВ/мм, пробивное напряжение до 3 кВ на переменном токе и до 4 кВ на постоянном токе, удельное электросопротивление до 4х1013 Омхм;
- декоративные свойства.

Антикоррозионные и износостойкие покрытия

Изделие- Элемент запорной арматуры для химической промышленности Материал- Алюминиевый сплав АМг

Светопоглащающие и электроизоляционные покрытия

Изделие- Панель нагревательного элемента главного зеркала телескопа Т-170 Материал- Алюминиевый сплав АМц

Электроизоляционные покрытия

Изделие- Датчик давления ДСЕ-97 Материал- Алюминиевый сплав АМгЦиркониевый сплав Э110

Защитные и термостабильные покрытия

Изделие- Элементы датчиковой аппаратуры Материал- Алюминиевые, титановые и циркониевые сплавы

Термостабильные покрытия

Изделие- Стабилизатор оперенного бронебойного подкалиберного снаряда Материал- Алюминиевый сплав Амг

Износостойкие и термостабильные покрытия

Изделие- Стабилизатор оперенного бронебойного подкалиберного снаряда Материал- Алюминиевый сплав Амг

Новизна разработки: технология микродугового оксидирования защищена 9
патентами РФ, удостоена 8 дипломов Международного промышленно-экономического форума "Россия единая" 2001 -2007 годов, награждена золотыми и серебряными медалями Международного салона инноваций и инвестиций. По данному научному направлению защищено 5 кандидатских диссертаций, коллектив принимал участие в выполнении государственного оборонного заказа Министерства обороны РФ, Федеральной космической программы.

Возможности технологии микродугового оксидирования: внедрение технологии взамен существующих позволит повысить экологическую защищенность производственных объектов, уменьшить объем вредных выбросов. Существующие на настоящий момент аналоги по созданию оксидных покрытий на металлах предусматривают применение дорогостоящих электролитов на основе сильнодействующих кислот и щелочей. Предлагаемая технология позволяет использовать экологически более безопасные материалы при условии существенного сокращения энергетических, трудовых и временных затрат при проведении работ, при этом упрощается технология изготовления изделий, повышается производительность, появляется возможность увеличения одновременно нескольких характеристик. По данной технологии могут быть получены изделия, обладающие уникальным комплексом свойств и не имеющие на настоящее время аналогов.
ПГУ, в частности, кафедра "Сварочное производство и материаловедение" обладает полным спектром необходимого оборудования и оснастки для испытания, исследования и производства готовой продукции с требуемым комплексом физико-механических и эксплуатационных характеристик конкретного функционального назначения.

Наверх страницы

МД оксидирование изделий медицинского назначения

Назначение: получение материалов медицинской техники, обладающих требуемым комплексом свойств (биоинертностью, рентгенопрозрачностью, коррозионностойкостью, развитой поверхностью и т.п.).
Описание разработки: технология предназначена для повышения комплекса физико-механических свойств изделий и создания универсальных многофункциональных биосовместимых композиционных материалов на основе алюминия, титана, циркония и сплавов на их основе с приданием им комплекса требуемых свойств: износостойких, коррозионностойких, биоинертных, рентгенопрозрачных. Технология позволяет получать контактную поверхность имплантируемых конструкций с регулируемым размером пор, увеличивать до требуемой толщины оксидо-керамическое покрытие без дополнительного использования химических компонентов.

Микродуговые методы обработки материалов позволяют получать на поверхности изделий медицинской техники биосовместимые покрытия, обладающие комплексом требуемых характеристик:
- толщина оксидо-керамического слоя до 400 мкм;
- пористость (сквозная, несквозная; регулируемый размер пор по диаметру – до 200 мкм);
- развитость поверхности имплантируемых конструкций;
- химически чистое покрытие, без инородных включений;
- рентгенопрозрачность;
- декоративные свойства.

Пористое оксидное покрытие с регулируемым размером пор обеспечивает плотное соединение поверхности имплантата с супраструктурой и, как следствие, хорошее состояние мягких тканей, отсутствие зазоров между компонентами. Большой выбор супраструктуры позволит применять имплантаты в сложных клинических условиях.

Примеры изделий медицинской техники с покрытиями, полученными микродуговым оксидированием

Изделие- Элементы аппарата Илизарова Материал- Алюминиевый сплав

Изделие- Тазовый и бедренный компоненты эндопротеза. Материал- Титановый сплав

Изделие- Зажим, элемент скальпеля Материал- Титановый сплав

Изделие- Наконечник стоматологический Материал- Алюминиевый сплав

Новизна разработки: технология микродугового оксидирования изделий медицинской техники защищена 3 патентами РФ, удостоена 3 дипломов Международного промышленно-экономического форума "Россия единая" 2006, 2007 годов, первой областной выставки научно-технического творчества молодежи «Прогресс 2007», награждена золотым кубком «Ника» Международного салона инноваций и инвестиций в 2005 году. По данному научному направлению коллектив принимает участие в выполнении НИОКР по Федеральной программе (заказчик - Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере).

Возможности технологии микродугового оксидирования: существующие в настоящее время аналоги по созданию покрытий на изделиях медицинской техники малопроизводительны и предусматривают пескоструйную обработку, последующее длительное химическое травление имплантантов в кислоте (получение развитой поверхности), термическое оксидирование (получения оксидной пленки), что значительно снижает производительность и увеличивает себестоимость изделия.
Керамические слои, наносимые на зубные протезы методом микродугового оксидирования, в перспективе могут заменить дорогостоящую технологию изготовления металлокерамических конструкций. Не обнаружено методик нанесения керамических покрытий на зубные протезы с требуемой размерной точностью, прочностными характеристиками и возможностью изменять цветовую гамму в широком диапазоне.
Разработанная технология микродугового оксидирования позволяет использовать экологически безопасные материалы, существенно сократить энергетические, трудовые и временные затраты при проведении работ. По данной технологии могут быть получены изделия медицинской техники, обладающие уникальным комплексом свойств и не имеющие на настоящее время аналогов для различных областей медицины (стоматологии, травматологии и ортопедии).

Медицинский институт и кафедра "Сварочное производство и материаловедение" ПГУ обладает полным спектром необходимого оборудования и оснастки для испытания, исследования и производства готовой продукции с требуемым комплексом физико-механических и эксплуатационных характеристик конкретного функционального назначения.

Наверх страницы

Получение «интеллектуальных» материалов.

Назначение: технология предназначена для создания тонкопленочных сегнетоэлектриков на токопроводящих материалах, с помощью которых можно создавать интеллектуальные материалы, обладающие явлениями генерации и приема акустических волн и электрострикцией.

Описание разработки: распространённые на настоящий момент методы получения изделий с сегнетокерамическими структурами (механическая обработка керамики; химическое травление кристаллов; шликерная методика; электрофоретическое осаждение; химическое осаждение из растворов и паров и др.) не могут обеспечить формирование интеллектуальной поверхности, способной воспринимать, обрабатывать и генерировать сигналы на протяженных крупногабаритных изделиях сложной геометрической формы.
В связи с этим на кафедре «Сварочное производство и материаловедение» Пензенского государственного университета был разработан способ формирования сегнетокерамических покрытий с использованием специального метода.
Основным материалом для получения покрытий применяют сегнетокерамические порошки, в качестве которых обычно используют материалы из группы сегнетоэлектриков. Были проведены эксперименты на составах: цирконат-титанат свинца, титанат бария, титанат висмута, цирконат-титанат-магний-ниобат свинца и др.
В целом данное решение направлено на повышение качества сегнетоэлектрического покрытия.
Данное решение позволяет получать на различных изделиях (с широким диапазоном массогабаритных показателей и различной группы сложности геометрического профиля) сегнетокерамическое покрытие от 3 до 300 мкм. Это позволяет создавать пьезоактивную поверхность способную как принимать, так и генерировать сигналы в высоком и сверх высоком диапазоне частот.

Изделия и материалы, полученные по данной технологии, по сравнению с другими способами, обладают комплексом преимуществ:
- технология обеспечивает формирование сегнетоэлектрического покрытия на изделиях сложной геометрической формы;
- технология позволяет значительно повысить механические свойства изделия (прочность сцепления образованного сегнетоэлектрического слоя с подложкой простой геометрической формы, например пластины, в 2,5–3,0 раза выше, чем при применении технологии электрофоретического осаждения);
- отсутствуют ограничения по массогабаритным показателям изделий;
- технология не требует использования дорогостоящих тугоплавких подложек и делает возможным применение в качестве подложки материалов с низкой температурой плавления (например: алюминий, магний , висмут и их сплавы).

Технология может использоваться при изготовлении изделий бытового, военного назначения, изделий электронной техники, аэрокосмического комплекса, охранного назначения и др.
Пензенский государственный университет, в частности, кафедра "Сварочное производство и материаловедение" обладает полным спектром необходимого оборудования и оснастки для испытания, исследования и производства готовой продукции с требуемым комплексом физико-механических и эксплуатационных характеристик конкретного функционального назначения.
Научные разработки защищены патентами РФ.

Наверх страницы