Роботи з розвитку методів осадження покриттів ведуться в ННЦ ХФТІ більше 40 років у трьох відділах ІФТТМТ, одним із яких є «Відділ іонно-плазмової обробки матеріалів». Наші фахівці проводять дослідження і розробки для забезпечення створення промислових методів, обладнання і технологій осадження покриттів різного призначення з використанням вакуумно-дугового іонно-плазмового осадження покриттів. Короткий список покриттів, що осаджують у нашому відділі, включає в себе зміцнюючі, захисні та захисно-декоративні, самонесучі, антикорозійні, термостабільні, бар'єрні, антифрикційні, бактерицидні та алмазні покриття.
Для генерації плазмових потоків, використовуються вакуумно-дугові розряди. Управління параметрами і складом плазмових потоків забезпечує реалізацію процесів іонно-плазмового очищення, формування перехідних зон основа-покриття, осадження металевих і композиційних покриттів (оксидних, нітридних, карбооксідних тощо), а також дозволяє здійснювати іонну імплантацію за енергій до десятків тисяч електрон-вольт.
У нашому інституті, Ви можете отримати безпосередньо від розробників унікальні новітні технології і установки, створені для вирішення Ваших конкретних завдань, кваліфіковані рекомендації та поради щодо їх застосування. Фахівці інституту є першопрохідцями і лідерами в наступних галузях:
- створення промислових технологій і обладнання для осадження функціональних покриттів;
- синтез алмазоподібних покриттів з вакуумних дуг, що горять в парах вуглецю;
- синтез полікристалічних алмазних шарів і покриттів різного призначення з вуглецевих газових сумішей;
- розробка плазмооптичних систем фільтрації вакуумно-дугової плазми від макрочасток (крапельної фракції);
- створення протяжних систем генерації металевої плазми;
- розробка обладнання та процесів для отримання вакуумно-дуговим способом товстих (одиниці міліметрів) покриттів і деталей;
- розробка та реалізація устаткування і технологій для іонно-плазмового модифікування поверхні ядерних конструкційних матеріалів.
Відділ нараховує 2 лабораторії, у складі яких працюють: 1 член-кореспондент НАН України, 4 доктори та 8 кандидатів наук.
Результати робіт опубліковано в більш ніж 1000 друкованих роботах, з більш детальним списком яких можна ознайомитися тут.
- антикорозійний і антиерозійний захист конструкційних матеріалів, які працюють у різних умовах, у тому числі в умовах впливу високих температур;
- підвищення ресурсу роботи і якості обробки формоутворювального та ріжучого інструменту;
- створення антифрикційних покриттів на конструкційних матеріалах;
- формування виробів шляхом осадження матеріалів з плазмової або газової фази;
- створення захисно-декоративних, бактерицидних і просвітлюючих покриттів;
- створення нового класу матеріалів (у тому числі наноструктурних) у вигляді покриттів, що мають унікальні характеристики та властивості.
Вперше у світі, на базі вакуумно-дугових розрядів створено промислові технологічні процеси та обладнання для одержання зміцнюючих покриттів на ріжучий і формоутворювальний інструмент. Для забезпечення поширення методу, створено науково-технологічні основи процесів синтезу покриттів різного функціонального призначення. Результати відображено у більш ніж 10 монографіях фахівців ННЦ ХФТІ. Розробниками ННЦ ХФТІ:
1. Продано ліцензію американській фірмі «Noble Field» (пізніше Multi Arc Vacuum Systems Inc.) на пілотні технології і установку для одержання TiN покриттів. В результаті, у світі з'явився новий напрям зі створення покриттів, що бурхливо продовжує розвиватися до теперішнього часу.
2. Організовано виробництво понад 3500 установок для нанесення покриттів, здійснено розробки відповідних технологій та вдосконаленого обладнання, забезпечено навчання кадрів експлуатаційників.
3. Створено і успішно застосовано «беззносні» пари тертя на базі покриттів, що дозволило вирішити проблему живучості та точності роботи гіроскопів на газодинамічній підвісці для відповідних засобів доставки.

Булат-3
Булат-6
4. Створено й успішно реалізовано на серійних підприємствах антикорозійні покриття та відповідне обладнання, що дозволило забезпечити термін експлуатації виробів з хімічно високоактивних матеріалів від трьох до 25 років.

5. Вперше у світі, на базі плазмооптичних систем створено сепаратори металевої плазми, а до теперішнього часу розроблено такі системи з ККД ≥ 85% (коефіцієнт пропускання плазми).
Схема системи формування радіальних потоків плазми (СФРП):
1 ‑ катод; 2 - анод; 3 - магнітна котушка; 4 - підкладка;
Фотографія розряду в СФРП
Фільтр з магнітним островом
Фото розряду на виході фільтра
6. Вперше в історії ІФТТМТ, один з таких сепараторів став предметом продажу у вигляді ліцензії голландській фірмі (IHI Hauzer Techno Coating B.V.) і сам він входить до складу продаваного фірмою обладнання для нанесення покриттів на деталі автомобільних двигунів.
7. Вперше у світі, на базі вакуумно-дугових методів осадження покриттів, створено технологію та відповідне обладнання для виробництва порожніх виробів у вигляді сопел Лаваля з шарів різнорідних матеріалів, що чергуються між собою.
8. Шляхом порівняння радіаційної стійкості наноструктурних і мікрокристалічних матеріалів, експериментально підтверджено теоретичні висновки щодо підвищення радіаційної стійкості сплавів для ядерної енергетики при створенні таких матеріалів у наноструктурному стані.
Булат-МС
Готові сопла
Фото шліфа


9. На основі розробок з алмазоподібних покриттів, створено технологію і устаткування, налагоджено потокове виробництво з нанесення одно- і багатошарових алмазоподібних покриттів з твердістю до 40 ГПа на кільцеві елементи з карбіду кремнію для сухих газових ущільнень (СГУ) валів компресорів газотранспортних систем і хімічної промисловості. Згідно договору з СГУ НПФ "Грейс-інжиніринг" м. Суми за 2018 рік нанесено покриття на 40 комплектів деталей СГУ з діаметром від 120 до 225 мм. Розробку успішно впроваджено у виробництво.
10. На базі фундаментальних досліджень щодо синтезу алмазних плівок з газової фази, створено технологію, обладнання та успішно випускаються дослідні партії алмазних пластин з питомим опором не менше 1014 Ом/см і товщиною до 400 мкм. Пластини є основою для створення на базі алмазу високотемпературних і радіаційно-стійких датчиків іонізуючого випромінювання, які успішно пройшли випробування у прямому потоці електронів прискорювача.
Корпусований детектор
Координатно-чутливий детектор
11. На замовлення АТ «Турбоатом», розроблено ряд комплексних інноваційних технологій (іонне азотування + покриття в одному технологічному циклі), що дозволяють істотно підвищити ресурс (в 1,5 рази) і надійність деталей систем паророзподілу, виключити з виробництва нестабільний "дідівський" екологічно небезпечний процес пічного азотування. Розробку успішно реалізовано під час випуску 100 різних, у тому числі масивних, деталей з обробкою для діючих турбін.
Установка Пента
«Направляюча» (азотування і TiN-покриття)
«Шарнір» (азотування і MoN-покриття)
Шарнірне з'єднання: тяга з MoN, опори з TiN
Пара тертя: вісь з MoN, вкладиші з TiN
12. В інтересах АТ «Турбоатом», створено установку для комплексної обробки титанових лопаток останнього ступеня турбіни (довжина 1300 мм, вага 36 кг) для АЕС, що дозволяє позбавиться від імпорту лопаток з-за кордону.
13. На базі фундаментальних досліджень, розроблено серію високоефективних радіаційно-захисних структур, що забезпечують істотне ослаблення випромінювання (на 30 - 40%) при збереженні загальної товщини набору шарів на рівні традиційного алюмінію. Розробка підкріплена міжнародним патентом на відкриття.
Фотографія зрізу, зверху вниз: Mo, Ti, підкладка


14. З метою запобігання важких широкомасштабних аварій типу Фукусіма-1, через втрату теплоносія, у водо-водяних реакторах створено високоефективні бар'єрні покриття на цирконієвих сплавах, що запобігають контакт теплоносія з цирконієвої оболонкою і, як наслідок, відбувається розвиток паро-цирконієвої реакції з виділенням водню з ростом температури у реакторі при втраті теплоносія, як у робочих умовах, так і в аварійних ситуаціях. Проведені випробування макетів з покриттями ТВЕЛів показали високу радіаційну, корозійну і кавитаційну стійкість захисних шарів, підвищення надійності ТВЕЛів у робочих умовах, а під час аварійної ситуації, покриття не руйнуються при температурі 1100°С протягом не менш ніж 3600 с (зазвичай, ТВЕЛьна цирконієва трубка у цих умовах руйнується за 15 - 20 с), що дозволяє оперативному персоналу провести протиаварійні заходи.
Zr-1Nb без покриття, 1020°C
Zr-1Nb із покриттям, 1020°C
Э110 із покриттям, 1020°C
Zr-1Nb без покриття, 1100°C
Zr-1Nb із покриттям, 1100°C
Э110 із покриттям, 1100°C
15. У цілому, відділ має багатий досвід із розробки, виготовлення і постачання замовникам з далекого зарубіжжя, а також налагодження у них спеціалізованого обладнання відповідно до їх технічних завдань. За останні 15 - 20 років, виконано замовлення на суму ∼ 5 млн. дол. США, поставки здійснювалися в США, Вірменію, Китай, Голландію та інші країни.
Експериментальні та теоретичні науково-дослідні роботи в галузі фізики і хімії вакуумно-дугових іонно-плазмових процесів формування функціональних покриттів (захисних, зносостійких, корозійно і ерозійностійкого, трибологічних, оптичних, декоративних тощо), поверхневого модифікування матеріалів. Розробка та дослідження нових технологічних процесів і обладнання для осадження іонно-плазмових покриттів різного призначення, а також процесів модифікації поверхневих шарів матеріалів шляхом впливу на них високоенергетичних іонних потоків.
Комплексні дослідження з фізики і техніки систем вакуумно-дугових джерел сепарованої плазми та джерел на основі газових розрядів, а також процесів осадження алмазних і надтвердих покриттів на основі металів і вуглецю, включаючи: розробку та дослідження вакуумно-дугових джерел сепарованої плазми, ефективних джерел плазми на основі тліючих розрядів для осадження алмазних і алмазоподібних вуглецевих покриттів, полікристалічних алмазних покриттів, аморфних і наноструктурних зносостійких покриттів на деталі машин, інструмент та діелектрики; дослідження механізмів і оптимізація умов транспортування вакуумно-дугової плазми в магнітних полях; моделювання процесів синтезу метастабільних структур, виникнення залишкових напруг в конденсатах в умовах іонного бомбардування поверхні зростання плівки.

Заступник директора ІФТТМТ ННЦ ХФТІ з наукової роботи
Член-кореспондент НАН України
Начальник відділу «Іонно-плазмова обробка матеріалів»
Доктор технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – Матеріалознавство
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 349-10-23
e-mail: belous@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
наноструктурні антикорозійні, антиерозійні та бар'єрні покриття на виробах з цирконієвих сплавів; індиферентне до аварійних ситуацій ядерне паливо; підвищення експлуатаційних характеристик деталей та вузлів виробів енергетичного машинобудування; бактерицидні покриття медичного призначення з управлінням процесом прояву бактерицидності; вакуумно-дугові розряди в умовах низького тиску.
Заступник начальника відділу «Іонно-плазмової обробки матеріалів»
тел. +38(057) 335-63-87
e-mail: komar@kipt.kharkov.ua
Начальник лабораторії «Алмазні та алмазоподібні покриття»
Доктор фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 335-65-61, +38 067 579 34 13
e-mail: strelnitskij@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
структура та властивості надтвердих вуглецевих, нітридних та карбідних покриттів, вакуумно-дугові джерела фільтрованої плазми, технологія отримання покриттів методами CVD і PECVD, фізичні основи одержання покриттів з плазмових потоків.
Начальник лабораторії «Іонно-плазмова обробка матеріалів»
Кандидат технічних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла
Старший дослідник за спеціальністю 104 Фізика та астрономія
Лауреат премії НАН України для молодих вчених за цикл робіт «Удосконалення виробів з цирконієвого сплаву шляхом іонно-плазмового модифікування» (у співавторстві з Г.М. Толмачовою) 2014 р.
тел. +38(057) 335-64-52
e-mail: kuprin@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
розробка та дослідження вакуумно-дугових покриттів для захисту ТВЕЛьных трубок з цирконієвих сплавів від окислення на повітрі та в парах води.
Провідний науковий співробітник
Доктор фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 335-65-61, +38 067 900 95 18
e-mail: aikalinichenko@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
теоретичні дослідження у напрямах: радіаційно-акустичні ефекти в твердих тілах; процеси структуроутворення, перенесення та руйнування в твердому тілі при опроміненні іонами або нейтронами; властивості покриттів, осаджуваних плазмово-іонними методами.
Провідний науковий співробітник
Доктор фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла
Старший науковий співробітник за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла
тел. +38(057) 335-62-10, +38 067 683 05 69
e-mail: reshetnyak@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
фізичне матеріалознавство; фізичні основи PVD і CVD методів осадження функціональних покриттів; структура та властивості нанокристалічних плівок; рентгенівська дифрактометрія; рентгенівський флуоресцентний аналіз.
Старший науковий співробітник
Кандидат технічних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла
тел. +38(057) 335-66-32, +38(067) 103-94-13
e-mail: vladimir.vasyliev@ukr.net
Область наукових інтересів:
розробка високоефективних джерел фільтрованої вакуумно-дугової плазми, технології синтезу зносостійких покриттів.
Старший науковий співробітник
Кандидат фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.08 – «Фізика і хімія плазми»
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 335-66-32
e-mail: luchaninov@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
джерела низькотемпературної плазми; фізика і техніка осадження надтвердих покриттів і вивчення їх властивостей; взаємодія прискорених частинок з твердим тілом.
Старший науковий співробітник
Кандидат технічних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла
Старший дослідник за спеціальністю 104 Фізика та астрономія
Стипендіат НАН України для молодих вчених 2013 і 2017 рр.
Лауреат премії НАН України для молодих вчених за цикл робіт «Удосконалення виробів із цирконієвого сплаву шляхом іонно-плазмового модифікування» (у співавторстві з О.С. Купріним) 2014 р.
Лауреат премії НАН України для молодих вчених за кращу наукову роботу у 2018 р.
тел. +38(057) 335-62-64, +38 097 391 69 26
e-mail: tolmachovagn@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
дослідження методом наноіндентування фізико-механічних властивостей перспективних матеріалів і захисних покриттів, які можуть бути використані в різних галузях машинобудівної та атомної енергетики.
Науковий співробітник
Кандидат технічних наук за спеціальністю 05.03.07 – процеси фізико-технічної обробки
тел. +38(057) 335-64-52
e-mail: dcaksyonov@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
вакуумно-дугове осадження багатокомпонентних покриттів; розрахунок параметрів потоків макрочасток (крапельної фракції) вакуумно-дугової плазми; моделювання, оптимізація та налаштування транспортуючих властивостей криволінійних магнітоелектричних фільтрів.