فناوران یکی از شرکتهای دانشبنیان موفق به بومیسازی و توسعه فناوری پوششدهی سرامیکی نانوساختار در شرایط خلأ شدند و این فناوری نانومقیاس روی قطعات صنعتی حساس، توانسته است مقاومت پرههای توربین گازی را در برابر فرسایش ناشی از ذرات غبار از ۱۳۳ ساعت به ۲۰۰۰ ساعت افزایش دهد و بازدهی قالبهای آلومینیومی را از ۳۰۰ کیلوگرم به ۳۲۰۰ کیلوگرم برساند.
به گزارش سیناپرس، صنایع مادر کشور از جمله نفت، گاز، نیروگاهها، خودروسازی و صنایع هوایی همواره با چالشهای بزرگی همچون سایش، خوردگی شدید و فرسایش زودهنگام تجهیزات گرانقیمت دستوپنجره نرم میکنند. ورود ذرات آلاینده، اعمال فشارهای مکانیکی سنگین و حضور در محیطهای شیمیایی مخرب، از عواملی هستند که طول عمر ابزارها و قطعات حساس را بهشدت کاهش داده و هزینههای هنگفتی را بابت تعمیر، نگهداری و توقف خطوط تولید به اقتصاد صنعتی کشور تحمیل میکنند.
در همین راستا یکی از شرکتهای دانشبنیان با تکیه بر فناوریهای پیشرفته مهندسی سطح و نانوپوششها توانسته است راهکارهای تحولآفرینی را برای حل این بحران صنعتی به مرحله تجاریسازی و بهرهبرداری برساند. حسن علمخواه، مدیر این شرکت با ارائه گزارشی جامع از عملکرد و دستاوردهای فنی این شرکت دانشبنیان، به تشریح چگونگی ارتقای طول عمر قطعات و افزایش بهرهوری صنایع کلیدی کشور پرداخت.
علمخواه با بررسی یکی از پیچیدهترین مسائل فنی در توربینهای گازی نیروگاهی و پالایشگاهی، گفت: یکی از مشکلات اساسی در کارکرد توربینهای گازی، ورود ذرات غبار معلق به درون بخشهای داخلی دستگاه است. اگرچه فیلترهای ورودی نقش مهمی در مهار این ذرات ایفا میکنند، اما ذرات میکرومکانیکی ریزتر از ۱۰ میکرون توانایی عبور از سیستم فیلتراسیون را دارند. این ذرات میکرونی پس از ورود به توربین، با سرعت بالا به پرهها برخورد کرده و به مرور زمان موجب فرسایش، ساییدگی و افت شدید کارایی توربین میشوند.
وی با مقایسه دقیق عملکرد پرههای پوششدادهشده با فناوری نانو در برابر نمونههای سنتی، تصریح کرد: در شرایط عملیاتی یکسان، پرههای توربین معمولی با پوششهای استاندارد تنها پس از ۱۳۳ ساعت کارکرد دچار خوردگی و آسیبهای جدی سطحی میشوند. این در حالی است که پوششهای نانومقیاس توسعهیافته در مجموعه ما توانستهاند از این پرهها تا ۲۰۰۰ ساعت کارکرد مداوم محافظت کنند. این یعنی ما موفق شدهایم طول عمر عملیاتی و مقاومت پرهها را بیش از ۱۵ برابر ارتقاء دهیم.
علمخواه به نمونه ملموس دیگری از کارآمدی این فناوری در صنایع تولیدی اشاره کرد و صنعت تولید آلومینیوم و پروفیل را مورد توجه قرار داد و توضیح داد: قالبهای آلومینیومی که در فرآیندهای کشش و تولید پروفیل زیر فشارهای فوقالعاده بالا قرار میگیرند، دچار سایش شدید میشوند. در حالت عادی و بدون استفاده از فناوری نانوپوشش، یک قالب معمولی آلومینیومی حداکثر توان تولید حدود ۳۰۰ کیلوگرم پروفیل را پیش از تخریب و از دست دادن ابعاد دقیق دارا است. با اعمال پوششهای سرامیکی نانوساختار بر روی این قالبها، میزان خروجی و تولید مفید هر قالب به ۳۲۰۰ کیلوگرم رسیده است. این دستاورد به معنای افزایش بیش از ۱۰ برابری کارایی قالب و رشد سه برابری راندمان کلی در فرآیند تولید پروفیل آلومینیوم است که تأثیر مستقیمی بر کاهش هزینههای تمامشده قطعات دارد.
وی به تشریح دقیق فرآیند مهندسی و دانش فنی بهکاررفته در ساخت این پوششها پرداخت و یادآور شد: این فناوری پیشرفته بهطور ویژه برای قطعات و ابزارهایی طراحی شده است که قابلیت قرارگیری در محفظه خلأ (Vacuum Chamber) را دارند. فرآیند کار به این صورت است که ابتدا قطعات صنعتی طی مراحل دقیق شیمیایی شستوشو داده شده و از هرگونه آلودگی و چربی پاکسازی میشوند و سپس درون دستگاه لایهنشانی قرار میگیرند.
به نقل از ستاد نانو،مدیر این شرکت دانشبنیان اضافه کرد: در اتمسفر کنترلشده و خلأ درون دستگاه، فلزات سخت و مقاوم مانند تیتانیوم یا کبالت تبخیر شده و در محیط معلق میشوند. سپس با تزریق گازهای واکنشپذیر نظیر نیتروژن، ترکیبات سرامیکی بسیار سختی تشکیل شده و به صورت لایههای آلیاژی نانوساختار روی سطح قطعه مینشینند. با ایجاد تنوع در لایهها و ترکیب دقیق گازها و فلزات، میزان چسبندگی و ضریب محافظت سطح به حد حداکثری میرسد.
علمخواه با اشاره به جزئیات آزمایشگاهی و معیارهای کیفی این پوششها، گفت: از نظر مشخصات مکانیکی، سختی پوششهای سرامیکی ما به بالای ۲۰۰۰ ویکرز میرسد که این میزان، بیش از ۶ برابر سختی زیرلایههای فلزی معمولی است. همچنین در آزمونهای استانداردی مانند تست پاشش نمک (Salt Spray) جهت ارزیابی مقاومت به خوردگی، این پوششها توانستهاند پایداری خود را تا ۷۰۰ ساعت حفظ کنند که رکوردی بسیار برجسته در مهندسی سطح محسوب میشود.