Ekologiczne, lekkie i mocne stopy metali
Każdy samolot regularnie unosi wysoko w powietrze ogromny ciężar, na który składa się znaczna masa własna samolotu oraz ciężar pasażerów i towarów. Aby dostarczyć ładunek do celu, samoloty przemierzają tysiące kilometrów, przezwyciężając siłę tarcia i opór powietrza. Nie może zatem dziwić, że transport lotniczy ma znaczny udział w emisjach dwutlenku węgla generowanych przez spalanie paliw. Wiele stalowych elementów konstrukcyjnych i części silników w samolotach można by skutecznie zastąpić lekkimi częściami na bazie stopów aluminium lub magnezu. Niestety, metale te są szczególnie narażone na korozję, a ich powlekanie i zabezpieczanie wymaga specjalnego przetwarzania, często z użyciem toksycznych chemikaliów, który stosowanie zostało zabronione lub ściśle ograniczone. Rozwiązanie tego problemu może stanowić proces utleniania elektrochemicznego, którego zbadaniem zajął się finansowany ze środków UE projekt "Corrosion protective coating on light alloys by micro-arc oxidation" (CO-PROCLAM). Plazmowe utlenianie elektrolityczne (PEO), zwane też utlenianiem mikrołukowym (MAO), to bardzo obiecujący i przyjazny dla środowiska proces wykonywania szczelnych powłok i utwardzania elementów metalowych. Metoda PEO wykorzystuje wysokie napięcia do generowania wyładowań plazmy, które wywołują zmiany struktury powierzchniowej elementu i pozwalają uzyskiwać wielofunkcyjne powłoki ceramiczne. Badacze zmieniali parametry robocze, mierzyli właściwości fizyczne mikrowyładowań i charakteryzowali wynikowe powłoki z użyciem zaawansowanych metod. Wykorzystując opatentowany proces Ceratronic, naukowcy zastosowali plazmowe utlenianie elektrolityczne do stopów aluminiowych i magnezowych. Analizowano skład elektrolitu, parametry elektryczne, czas obróbki, konfigurację elektrod i temperaturę elektrolitu. Wpływ na ceramiczną powłokę wierzchnią określono między innymi z użyciem skaningowej mikroskopii elektronowej i dyfrakcji rentgenowskiej. Próbki poddano też działaniu standardowego w aeronautyce aerozolu solnego o odczynie obojętnym, aby zbadać odporność na korozję. Przebieg wyładowań mikrołukowych badano z użyciem optycznej spektroskopii emisyjnej i szybkich kamer wideo. Badacze pracujący w ramach projektu CO-PROCLAM uzyskali cenny wgląd w przebieg procesu plazmowego utleniania elektrolitycznego. Jego optymalizacja umożliwi wykonywanie na lekkich stopach aluminiowych i magnezowych opłacalnych, ekologicznych, trwałych i odpornych na korozję powłok dla przemysłu lotniczego. Opracowany proces eliminuje większość szkodliwych chemikaliów używanych przy anodowaniu, a szersze stosowanie lekkich stopów przełoży się na mniejsze zużycie paliwa i niższe poziomy emisji. Oznacza to korzyści zarówno dla przemysłu lotniczego, jak i dla środowiska.
Słowa kluczowe
Samoloty, lekkie materiały, korozja, stopy lekkie, utlenianie mikrołukowe
