Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывают технологию получения тонких пленок алмаза и кубического нитрида бора (эльбора) из смеси газов для создания покрытия для режущих инструментов нового поколения, сообщает пресс-служба универститета.

Инструменты для обработки металлических сплавов, керамики, углепластика часто защищают алмазным покрытием. Эффективное при обработке этих материалов, оно разрушается при работе с железом и сталью, так как при высокой температуре углерод вступает в реакцию с этими металлами и разрушается.

Исследователи предложили использовать для покрытия другой материал, также являющийся одним из самых твердых — кубический нитрид бора, (СBN), или эльбор. Это сверхтвердый материал, который по твердости почти не уступает алмазу и при этом обладает высокой температурной устойчивостью: заметное окисление поверхности эльбора начинается с 1000—1200 °C, в отличие от 600—700 °C у алмаза. Другим важным свойством эльбора является его высокая химическая стойкость: он не реагирует с кислотами и щелочами, инертен практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов, в том числе к железу, являющемуся основой всех сталей (в то время как алмаз хорошо растворяется в железе, что и является причиной интенсивного износа алмазных кругов при шлифовании сталей). Эльбор был впервые получен в 1957 году Робертом Венторфом, в СССР был впервые синтезирован в Институте физики высоких давлений Академии наук под руководством академика Л.Ф.Верещагина. Наноматериал на основе кристаллического эльбора был синтезирован в 2013 году группой американских и китайских физиков из университета Яньшаня в городе Циньхуандао (Китай).

Томские ученые предположили, что для получения нанопленки на основе алмаза и эльбора можно будет разработать технологию, аналогичную методу получения покрытия из газа при помощи плазмы. В вузе разработана технология осаждения алмазов из смеси метана и водорода. Как полагают исследователи, эльбор также можно получить из газа: источником вещества будет служить диборан - химическое соединение водорода и бора. Таким образом, ученые смогут покрывать твердосплавный инструмент тонкими пленками, которые во много раз увеличат его прочность.

«Пока кубический нитрид бора в виде поликристаллического покрытия синтезировать не может никто. Мы хотим использовать близость кристаллической решетки этого вещества с алмазом. Такое сходство позволит на кристаллах алмазов выращивать кристаллы кубического нитрида бора. Наше покрытие, соединяющее свойства алмазного и нитридного покрытия, будет применимо для большинства металлов»,— цитируются в сообщении пояснения инженера лаборатории №1 Института физики высоких технологий ТПУ Степана Линника.