Работы по развитию методов осаждения покрытий ведутся в ННЦ ХФТИ более 40 лет в трёх отделах ИФТТМТ, одним из которых является «Отдел ионно-плазменной обработки материалов». Наши специалисты проводят исследования и разработки в обеспечение создания промышленных методов, оборудования и технологий осаждения покрытий различного назначения с использованием вакуумно-дугового ионно-плазменного осаждения покрытий. Краткий список осаждаемых в нашем отделе покрытий включает упрочняющие, защитные и защитно-декоративные, самонесущие, антикоррозионные, термостабильные, барьерные, антифрикционные, бактерицидные и алмазные покрытия.
Для генерации плазменных потоков используются сильноточные вакуумно-дуговые разряды. Управление параметрами и составом плазменных потоков обеспечивает реализацию процессов ионно-плазменной очистки, формирования переходных зон основа-покрытие, осаждение металлических и композиционных покрытий (оксидных, нитридных, карбооксидных и др.), а также позволяет осуществлять ионную имплантацию при энергиях до десятков тысяч электрон-вольт.
В нашем институте Вы можете получить непосредственно от разработчиков уникальные новейшие технологии и установки, созданные для решения Ваших конкретных задач, квалифицированные рекомендации и советы по их применению. Специалисты института являются первопроходцами и лидерами в следующих областях:
– создание промышленных технологий и оборудования для осаждения функциональных покрытий;
– синтез алмазоподобных покрытий из вакуумных дуг, горящих в парах углерода;
– синтез поликристаллических алмазных слоёв и покрытий различного назначения из углеродосодержащих газовых смесей;
– разработка плазмооптических систем фильтрации вакуумно-дуговой плазмы от макрочастиц (капельной фракции);
– создание протяжённых систем генерации металлической плазмы;
– разработка оборудования и процессов для получения вакуумно-дуговым способом толстых (единицы миллиметров) покрытий и деталей;
– разработка и реализация оборудования и технологий для ионно-плазменного модифицирования поверхности ядерных конструкционных материалов.
Отдел насчитывает 3 лаборатории, в составе которых работают 1 член-корреспондент НАН Украины, 4 доктора и 8 кандидатов наук.
Результаты работ опубликованы в более чем 1000 печатных работах, с более детальным списком можно ознакомиться здесь.
– антикоррозионная и антиэрозионная защита конструкционных материалов, работающих в различных условиях, в том числе в условиях воздействия высоких температур;
– повышение ресурса работы и качества обработки формообразующего и режущего инструмента;
– создание антифрикционных покрытий на конструкционных материалах;
– формирование изделий путём осаждения материалов из плазменной или газовой фазы;
– создание защитно-декоративных, бактерицидных и просветляющих покрытий;
– создание нового класса материалов (в том числе наноструктурных) в виде покрытий, обладающих уникальными характеристиками и свойствами.
Впервые в мире на базе вакуумно-дуговых разрядов созданы промышленные технологические процессы и оборудование для получения упрочняющих покрытий на режущий и формообразующий инструмент. В обеспечение распространения метода созданы научно-технологические основы процессов синтеза покрытий различного функционального назначения. Результаты отражены более чем в 10 монографиях специалистов ННЦ ХФТИ. Разработчиками ННЦ ХФТИ:
1. Продана лицензия американской фирме «Noble Field» (позднее Multi Arc Vacuum Systems Inc.) на пилотные технологии и установку для получения TiN покрытий. В результате в мире появилось новое «покрывальческое» направление, бурно развивающееся до настоящего времени.
2. В СССР организовано производство более 3500 установок для нанесения покрытий, осуществлены разработки соответствующих технологий и усовершенствованного оборудования, обеспечено обучение кадров эксплуатационников.
3. Созданы и успешно применены «безызносные» пары трения на базе покрытий, что позволило решить проблему живучести и точности работы гироскопов на газодинамической подвеске для соответствующих средств доставки.
4. Созданы и успешно реализованы на серийных предприятиях антикоррозионные покрытия и соответствующее оборудование, что позволило обеспечить срок эксплуатации изделий из химически высокоактивных материалов от трёх до 25 лет.
5. Впервые в мире на базе плазмооптических систем созданы сепараторы металлической плазмы, а к настоящему времени разработаны такие системы с КПД ≥ 85% (коэффициент пропускания плазмы).
6. Впервые в истории ИФТТМТ один из таких сепараторов стал предметом продажи в виде лицензии голландской фирме (IHI Hauzer Techno Coating B.V.) и сам он входит в состав продаваемого фирмой оборудования для нанесения покрытий на детали автомобильных двигателей.
7. Впервые в мире на базе вакуумно-дуговых методов осаждения покрытий созданы технология и соответствующее оборудование для производства полых изделий в виде сопел Лаваля из чередующихся слоёв разнородных методов.
8. Путём сравнения радиационной стойкости наноструктурных и микрокристаллических материалов экспериментально подтверждены теоретические выводы о повышении радиационной стойкости сплавов для ядерной энергетики при создании таких материалов в наноструктурном состоянии.
9. На основе разработок по алмазоподобным покрытиям созданы технология и оборудование, налажено поточное производство по нанесению одно- и многослойных алмазоподобных покрытий с твёрдостью до 40 ГПа на кольцевые элементы из карбида кремния для сухих газовых уплотнений (СГУ) валов компрессоров газотранспортных систем и химической промышленности. По договору с изготовлением СГУ НПФ "Грейс-инжиниринг" г. Сумы за 2018 год нанесено покрытие на 40 комплектов деталей СГУ с диаметром от 120 до 225 мм. Разработка успешно внедрена в производство.
10. На базе фундаментальных исследований по синтезу алмазных плёнок из газовой фазы созданы технология, оборудование и успешно выпускаются опытные партии алмазных пластин с удельным сопротивлением не менее 1014 Ом/см и толщиной до 400 мкм. Пластины служат основой для создания на базе алмаза высокотемпературных и радиационно-стойких датчиков ионизирующего излучения, успешно прошедших испытания в прямом потоке электронов ускорителя.
11. По заказу АО «Турбоатом» разработан ряд комплексных инновационных технологий (ионное азотирование + покрытия в одном технологическом цикле), позволяющих существенно повысить ресурс (в 1,5 раза) и надёжность деталей систем парораспределения, исключить из производства нестабильный "дедовский" экологически опасный процесс печного азотирования. Разработка успешно реализована при выпуске 100 различных, в том числе массивных деталей с обработкой для действующих турбин.
12. В интересах АО «Турбоатом» создана установка для комплексной обработки титановых лопаток последней ступени турбины (длина 1300 мм, вес 36 кг) для АЭС, что позволяет избавится от импорта лопаток из-за рубежа.
13. На базе фундаментальных исследований разработана серия высокоэффективных радиационно-защитных структур, обеспечивающих существенное ослабление излучения (на 30 – 40%) при сохранении общей толщины набора слоёв на уровне традиционного алюминия. Разработка подкреплена международным патентом на открытие.
14. С целью предотвращения тяжёлых широкомасштабных аварий типа Фукусима–1 при потере теплоносителя в водо-водяных реакторах созданы высокоэффективные барьерные покрытия на циркониевых сплавах, предотвращающие контакт теплоносителя с циркониевой оболочкой и как следствие – развитие паро-циркониевой реакции с выделением водорода с ростом температуры в реакторе при потере теплоносителя, как в рабочих условиях, так и в аварийных ситуациях. Проведённые испытания макетов с покрытиями ТВЭЛов показали высокую радиационную, коррозионную и кавитационную стойкость защитных слоёв, повышение надёжности ТВЭЛов в рабочих условиях, а при аварийной ситуации покрытия не разрушаются при температуре 1100°С в течение не менее 3600 с (обычно ТВЭЛьная циркониевая трубка, в этих условиях разрушается за 15 – 20 с), что позволяет оперативному персоналу провести противоаварийные мероприятия.
15. В целом отдел имеет богатый опыт разработки, изготовления и поставки заказчикам из дальнего зарубежья и наладки у них специализированного оборудования в соответствии с их техническими заданиями. За последние 15 – 20 лет выполнены заказы на сумму ∼ 5 млн. долл. США, поставки осуществлялись в США, Армению, Китай, Голландию и другие страны.
Экспериментальные и теоретические научно-исследовательских работы в области физики и химии вакуумно-дуговых ионно-плазменных процессов формирования функциональных покрытий (защитных, износостойких, коррозионно- и эрозионностойких, трибологических, оптических, декоративных и др.), поверхностного модифицирования материалов. Разработка и исследование новых технологических процессов и оборудования для осаждения ионно-плазменных покрытий различного назначения а также процессов модификации поверхностных слоёв материалов путём воздействия на них высокоэнергетичных ионных потоков.
Комплексные исследования по физике и технике систем вакуумно-дуговых источников сепарированной плазмы и источников на основе газовых разрядов, а также процессов осаждения алмазных и сверхтвёрдых покрытий на основе металлов и углерода, включая: разработку и исследование вакуумно-дуговых источников сепарированной плазмы, эффективных источников плазмы на основе тлеющих разрядов для осаждения алмазных и алмазоподобных углеродных покрытий, поликристаллических алмазных покрытий, аморфных и наноструктурных износостойких покрытий на детали машин, инструмент и диэлектрики; исследование механизмов и оптимизация условий транспортировки вакуумно-дуговой плазмы в магнитных полях; моделирование процессов синтеза метастабильных структур, возникновения остаточных напряжений в конденсатах в условиях ионной бомбардировки поверхности роста плёнки.
Л.П. САБЛЕВ
кандидат физико-математических наук
«Разработка и исследование электродуговых плазменных испарителей металлов и их применение в сорбционных высоковакуумных насосах и установках вакуумной металлизации»
1978 г.
А.А. АНДРЕЕВ
кандидат технических наук
«Разработка способа и оборудования для нанесения покрытий путём конденсации металлической плазмы в вакууме»
1979 г.
В.М. ХОРОШИХ
кандидат физико-математических наук
«Исследование процессов синтеза нитридов при конденсации потоков плазмы вакуумной дуги в атмосфере реактивного газа»
1980 г.
В.Е. СТРЕЛЬНИЦКИЙ
кандидат физико-математических наук
«Исследование алмазоподобных форм углерода и получение покрытий на их основе при конденсации плазмы в вакууме»
1980 г.
В.М. ЛУНЁВ
кандидат технических наук
«Исследование и разработка метода повышения работоспособности инструментов из сверхтвёрдых материалов с помощью вакуумно-плазменной металлизации»
1982 г.
В.Г. БРЕНЬ
кандидат физико-математических наук
«Исследование плазмооптических методов управления потоками плазмы вакуумной дуги»
1982 г.
В.Д. ОВЧАРЕНКО
кандидат физико-математических наук
«Плазма вакуумно-дугового разряда и состояние азота в процессе образования азотосодержащих покрытий»
1987 г.
Г.И. НОСОВ
кандидат технических наук
«Влияние ионного облучения на структуру и коррозионные свойства материалов»
2001 г.
В.А. БЕЛОУС
доктор технических наук
«Ионно-плазменное модифицирование поверхности конструкционных материалов»
2002 г.
В.М. ХОРОШИХ
доктор физико-математических наук
«Стационарный дуговой разряд низкого давления в системах плазменной обработки поверхностей»
2002 г.
В.Е. СТРЕЛЬНИЦКИЙ
доктор физико-математических наук
«Процессы синтеза и физические свойства высокотвёрдых углеродных покрытий»
2003 г.
А.А. АНДРЕЕВ
доктор технических наук
«Физико-технические основы дуплексного вакуумно-дугового упрочнения поверхностей»
2009 г.
А.И. КАЛИНИЧЕНКО
доктор физико-математических наук
«Радиационно-акустические эффекты при взаимодействии частиц проникающих излучений с твёрдым телом»
2011 г.
В.А. СТОЛБОВОЙ
кандидат технических наук
«Структура и физико-механические свойства вакуумно-дуговых наноструктурных Ti–N и Mo–N покрытий»
2012 г.
В.В. ВАСИЛЬЕВ
кандидат технических наук
«Структура и свойства покрытий Ti–N, Ti–Al–N, Ti–Al–Y–N, осаждённых из высокопроизводительного источника фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы»
2016 г.
Д.С. АКСЁНОВ
кандидат технических наук
«Повышение функциональных характеристик плазменных фильтров для осаждения многокомпонентных покрытий»
2016 г.
Г.Н. ТОЛМАЧЁВА
кандидат технических наук
«Структура и механические свойства ионно-плазменных наноструктур на основе TiN с добавками Zr, Si, Al»
2017 г.
А.С. КУПРИН
кандидат технических наук
«Физико-технологические основы синтеза защитных вакуумно-дуговых покрытий на циркониевых элементах для АЭС»
2018 г.
Е.Н. РЕШЕТНЯК
доктор физико-математических наук
«Структура и свойства упрочняющих нанокристаллических покрытий на основе нитридов металлов, осаждённых из фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы»
2018 г.
Заместитель директора ИФТТМТ по научной работе
Начальник отдела
Член-корреспондент НАН Украины
Доктор технических наук по специальности 05.02.01 - «Материаловедение»
Старший научный сотрудник
тел. +38(057) 349-10-23
факс. +38(057) 349-10-23
e-mail: belous@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
наноструктурные антикоррозионные, антиэрозионные и барьерные покрытия на изделиях из циркониевых сплавов; индифферентное к аварийным ситуациям ядерное топливо; повышение эксплуатационных характеристик деталей и узлов изделий энергетического машиностроения; бактерицидные покрытия медицинского назначения с управлением процессом проявления бактерицидности; вакуумно-дуговые разряды в условиях низкого давления.
Заместитель начальника отдела
тел. +38(057) 335-63-87
e-mail: komar@kipt.kharkov.ua
Начальник лаборатории «Алмазные и алмазоподобные покрытия»
Доктор физико-математических наук по специальности 01.04.07 - «Физика твёрдого тела»
Старший научный сотрудник
Лауреат Государственной премии СССР 1987 г.
тел. +38(057) 335-65-61, +38(067) 579-34-13
e-mail: strelnitskij@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
структура и свойства сверхтвёрдых углеродных, нитридных и карбидных покрытий, вакуумно-дуговые источники фильтрованной плазмы, технология получения покрытий методами CVD и PECVD, физические основы получения покрытий из плазменных потоков.
Исполняющий обязанности начальника лаборатории «Разработка низкотемпературных ионно-плазменных процессов и оборудования», научный сотрудник
Кандидат технических наук по специальности 01.04.07 - «Физика твёрдого тела»
Лауреат премии НАН Украины для молодых учёных за цикл работ «Усовершенствование изделий из циркониевого сплава путём ионно-плазменного модифицирования» (в соавторстве с Г.Н. Толмачёвой) 2014 г.
тел. +38(057) 335-64-52
e-mail: kuprin@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
разработка и исследование вакуумно-дуговых покрытий для защиты ТВЭЛьных трубок из циркониевых сплавов от окисления на воздухе и в парах воды.
Ведущий научный сотрудник
Доктор физико-математических наук по специальности 01.04.07 - «Физика твёрдого тела»
Старший научный сотрудник
Вторая премия Министерства высшего и среднего образования УССР 1987 г. за монографию «Введение в радиационную акустику», авторы: И.И. Залюбовский, А.И. Калиниченко, В.Т. Лазурик
тел. +38(057) 335-65-61, +38(067) 900-95-18
e-mail: aikalinichenko@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
теоретические исследования в следующих направлениях: радиационно-акустические эффекты в твёрдых телах; процессы структурообразования, переноса и разрушения в твёрдом теле при облучении ионами или нейтронами; свойства покрытий, осаждаемых плазменно-ионными методами.
Старший научный сотрудник
Доктор физико-математических наук по специальности 01.04.07 - «Физика твёрдого тела»
Старший научный сотрудник
тел. +38(057) 335-62-10, +38(067) 683-05-69
e-mail: reshetnyak@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
физическое материаловедение; физические основы PVD и CVD методов осаждения функциональных покрытий; структура и свойства нанокристаллических плёнок; рентгеновская дифрактометрия; рентгеновский флуоресцентный анализ.
Старший научный сотрудник
Кандидат технических наук по специальности 01.04.07 - «Физика твёрдого тела»
тел. +38(057) 335-66-32, +38(067) 103-94-13
e-mail: vladimir.vasyliev@ukr.net
Область научных интересов:
разработка высокоэффективных источников фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы, технологии синтеза износостойких покрытий.
Старший научный сотрудник
Кандидат физико-математических наук по специальности 01.04.08 - «Физика и химия плазмы»
Старший научный сотрудник
тел. +38(057) 335-66-32
e-mail: luchaninov@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
источники низкотемпературной плазмы; физика и техника осаждения сверхтвёрдых покрытий и изучение их свойств; взаимодействие ускоренных частиц с твёрдым телом.
Старший научный сотрудник
Кандидат физико-математических наук по специальности 01.04.08 - «Физика плазмы»
Старший научный сотрудник
тел. +38(057) 335-64-52
Область научных интересов:
разработка и реализация комплексных процессов ионно-плазменного азотирования с последующим вакуумно-дуговым осаждением защитных покрытий на стальные детали и изделия.
Старший научный сотрудник
Кандидат физико-математических наук по специальности 01.04.08 - «Физика и химия плазмы»
Старший научный сотрудник
тел. +38(057) 335-64-52
e-mail: ovd@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
исследование процессов формирования микро- и нанокристаллических поверхностных функциональных слоёв путём ионно-плазменной обработки поверхности конструкционных материалов для использования в атомной энергетике и промышленности. Осаждение покрытий на циркониевые трубки для повышения их срока службы и предотвращения катастрофических аварий на существующих и перспективных реакторах.
Старший научный сотрудник
Кандидат технических наук по специальности 01.04.07 - «Физика твёрдого тела»
Стипендиат НАН Украины для молодых учёных 2013 и 2017 гг.
Лауреат премии НАН Украины для молодых учёных за цикл работ «Усовершенствование изделий из циркониевого сплава путём ионно-плазменного модифицирования» (в соавторстве с А.С. Куприным) 2014г.
Лауреат премии НАН Украины для молодых учёных за лучшую научную работу в 2018 г.
тел. +38(057) 335-62-64, +38(097) 391-69-26
e-mail: tolmachovagn@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
исследование методом наноиндентирования физико-механических свойств перспективных материалов и защитных покрытий, которые могут быть использованы в различных областях машиностроительной и атомной энергетики.
Научный сотрудник
Кандидат технических наук по специальности 05.03.07 - «Процессы физико-технической обработки»
тел. +38(057) 335-64-52
e-mail: dcaksyonov@kipt.kharkov.ua
Область научных интересов:
вакуумно-дуговое осаждение многокомпонентных покрытий; расчёт параметров потоков макрочастиц (капельной фракции) вакуумно-дуговой плазмы; моделирование, оптимизация и настройка транспортирующих свойств криволинейных магнитоэлектрических фильтров.