Когда говорят про стойкость к насылеобразованию, многие сразу думают про тефлоновые покрытия или дорогие импортные решения. Но в реальности всё сложнее – например, для оборудования в цементной промышленности или металлургии нужны материалы, которые выдержат не просто трение, а конкретно налипание мелкодисперсных частиц при высоких температурах. И здесь уже одного тефлона мало.
Мы в ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии с 2024 года занимаемся разработками для сложных условий, и первое, с чем столкнулись – клиенты часто переплачивают за 'раскрученные' бренды, хотя по факту те же задачи решаются нашими керамическими композитами. Например, для циклонов-разгрузителей в производстве удобрений важна не просто гладкость поверхности, а микроструктура, которая меняет физику процесса налипания.
Был случай на одном из химических комбинатов – поставили импортные пластины с 'антиадгезионным' покрытием, а через три месяца началось отслоение. Разбирались, оказалось, проблема в коэффициенте теплового расширения – при резких перепадах от 200°C до 20°C основа и покрытие работали вразнос. Пришлось переделывать с нашими оксидными керамиками, где матрица сразу проектировалась под термоциклирование.
Кстати, часто путают стойкость к абразивному износу и именно к налипанию – это принципиально разные механизмы. В первом случае важна твёрдость, во втором – энергия поверхности и её стабильность. Иногда добавление всего 2-3% дисперсных модификаторов в керамику даёт прорывной эффект по стойкости к налипанию отложений, хотя сама твёрдость даже немного снижается.
Если брать наши огнеупоры для сталелитейной промышленности, там кроме температуры до 1600°C есть ещё фактор шлаковой коррозии. И вот здесь классические решения с высоким содержанием Al2O3 могут давать обратный эффект – шлак не стекает, а образует плотную корку. Приходится балансировать между химической стойкостью и тем самым настылеобразованием.
Для пищевой промышленности, кстати, свои нюансы – там кроме температуры важна гигиеничность и возможность частой мойки. Наши композиты на основе циркониевой керамики показали себя неплохо в линиях по производству сгущёнки, где раньше каждые две недели останавливали оборудование на чистку от карамелизированных отложений.
Важный момент, который часто упускают – влияние вибрации. Например, в виброгрохотах угольных обогатительных фабрик обычные покрытия отслаиваются за месяц, даже если химически устойчивы. Пришлось разрабатывать системы многослойного нанесения с демпфирующими прослойками – решение неочевидное, но эффективное.
Когда мы только начинали производство специальных керамических изделий в 2024, думали, что главное – добиться минимальной пористости. Но оказалось, что для борьбы с налипанием иногда нужна контролируемая микроструктура с определённым распределением пор – чтобы создать капиллярный эффект, препятствующий адгезии.
Сейчас экспериментируем с градиентными материалами – где со стороны рабочей поверхности плотная керамика, а ближе к основе постепенно увеличивается металлическая фаза для лучшего сцепления с металлоконструкцией. Особенно актуально для быстроизнашиваемых узлов в горнодобывающем оборудовании.
Интересный эффект заметили при испытаниях в условиях попеременного увлажнения – некоторые наши материалы показывали аномально низкое настылеобразование именно при циклическом изменении влажности. Видимо, срабатывает эффект 'дыхания' поверхностного слоя – но это ещё требует изучения.
Один из первых наших проектов – разработка футеровки для сушильных барабанов в производстве минеральных удобрений. Сделали по классической схеме, но не учли электростатику – мелкодисперсная пыль налипала так, что через месяц производительность упала на 40%. Пришлось вносить токопроводящие добавки и менять геометрию элементов.
А вот для цементных печей оказалось важным не столько само покрытие, сколько способ его крепления – если остаются зазоры, туда набивается материал, и начинается разрушение по краям. Сейчас отрабатываем технологию бесшовной футеровки с компенсаторами теплового расширения.
На сайте https://www.xinkexin.ru мы как раз начали выкладывать технические отчёты по таким случаям – не рекламные, а именно разборы с цифрами и графиками. Потому что в нашей работе мелочи решают – тот же угол атаки газового потока или форма завихрителей может свести на нет все преимущества материала.
Сейчас активно смотрим в сторону гибридных решений – где керамическая матрица армируется металлическими волокнами, но не для прочности, а для управления теплопроводностью. В некоторых процессах именно локальный перегрев вызывает интенсивное налипание.
Ещё одно направление – функционализация поверхности не за счёт покрытий, а за счёт модификации поверхностного слоя лазерной обработкой. Получается монолитная структура без границы раздела фаз – очень перспективно для агрессивных сред, где покрытия неизбежно отслаиваются.
Но есть и принципиальные ограничения – например, для сверхвысоких температур (выше 1800°C) наши текущие разработки ещё нестабильны. Или для сред с высоким содержанием фтора – там вообще нужен другой класс материалов. Но это уже задачи для следующих этапов исследований.
В целом, если оценивать рынок поставщиков решений по стойкости к налипанию отложений, то главный тренд – переход от универсальных решений к кастомизированным под конкретный технологический процесс. И здесь как раз преимущество у компаний, которые ведут собственные разработки, как наше ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии – потому что готовые решения из каталога работают только в идеальных условиях, которых в реальной промышленности почти не бывает.
