История развития коррозионных исследований металлов в ИФХЭ РАН. Фторидный процесс получения защитных покрытий на основе вольфрама и его соединений

Представлена научно-историческая реконструкция становления и развития отечественной школы химического осаждения вольфрама из газовой фазы, формировавшейся в Институте физической химии АН СССР с 1950-х гг. по настоящее время. Показаны предпосылки возникновения работ, роль ключевых исследователей, эволюция теоретических представлений о механизме процесса, технологические достижения и промышленное распространение разработанных покрытий. Особое внимание уделено фторидному методу восстановления WF₆ водородом, созданию высокотемпературных покрытий, исследованию структурно-механических свойств, развитию газофазного легирования и синтеза карбидных и многослойных композитных материалов на основе вольфрама. Приведены результаты исследований физикохимических свойств и защитных характеристик покрытий, формируемых газофазным методом, получившим дальнейшее развитие в начале XXI века.

1. А.И. Красовский, Р.К. Чужко, В.Р. Трегулов и О.А. Балаховский, Фторидный процесс получения вольфрама: Физико-химические основы. Свойства металла; Москва: Наука, 1981, 260 с.

2. Ю.Н. Голованов, А.И. Красовский, Р.К. Чужко Р.К. и др., В кн.: Жаростойкие и теплостойкие покрытия. Л.: Наука, 1969, с.330–336

3. Ю.В. Лахоткин и В.Л. Гончаров, Равновесная адсорбция фторидов из газовой фазы на монокристаллах вольфрама, Коррозия: материалы, защита, 2007, № 5, 1–7.

4. Yu.V. Lakhotkin, Chemical mechanisms of tungsten CVD, Proceedings of the Twelfth European Conference on Chemical Vapour Deposition, Barcelona, 1999, Spain, Vol. 9, Pr8. doi: 10.1051/jp4:1999830

5. V.V. Dushik, N.V. Rozhanskii and R.K. Zalavutdinov, IR Study of the Transformation of WF6 on a W Substrate, J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech., 2019, 13, no. 5, 919–924. doi: 10.1134/S1027451019050264

6. М.Б. Маландин, Ю.В. Лахоткин, В.П. Кузьмин и др. Термодинамические и кинетические факторы химического осаждения тугоплавких металлов 5-7 групп из газовой фазы их летучих фторидов и водорода, М., 1987, 10 с. Деп. в ВИНИТИ. 10.09.1987, № 6639

7. Yu.V. Lakhotkin, Thermodynamic Aspects of CVD Crystallization of Refractory Metals and Their Alloys. (Chapter in the monograph). In book: Thermodynamics - Interaction Studies, Solids, Liquids and Gases, ISBN 978-953-307-563-1, edited by Juan Carlos Moreno-Pirajan. Rijeka, Croatia. InTech, 2011. P. 403-420.

8. Ю.В. Лахоткин и А.И. Красовский, Вольфрам-рениевые покрытия, М.: Наука, 1989, 158 с.

9. В.Л. Гончаров, Физико-химические основы низкотемпературного осаждения карбидов вольфрама и их композиций из летучих фторидов при пониженных давлениях: Дис. канд. хим. наук, М., 2010, 147 с.

10. В.В. Душик, Формирование наноструктурированных карбидовольфрамовых слоев, стойких к коррозионному воздействию: автореф. дис. канд. хим. наук наук: 05.17.03, М., 2012, 24 с.

11. А.А. Шапоренков, Формирование износостойких антикоррозионных покрытий на основе метастабильных фаз вольфрама методом химического осаждения из газовой фазы: Дис. канд. хим. наук: – М., 2024, 120 с.

12. V.V. Dushik, N.V. Rozhanskii, V.O. Lifshits, T.V. Rybkina and V.P. Kuzmin, The formation of tungsten and tungsten carbides by CVD synthesis and the proposed mechanism of chemical transformations and crystallization processes, Mater. Lett., 2018, 228, 164–167. doi: 10.1016/j.matlet.2018.06.003

13. Ю.В. Лахоткин, В.П. Кузьмин, В.В. Душик и Т.В. Рыбкина, Новый низкотемпературный метод нанесения твердых наноструктуированных покрытий на изделия сложной формы, Упрочняющие технологии и покрытия, 2013, № 6, 9–15.

14. Y.V. Lakhotkin, V.V. Dushik, V.P. Kuz’min and N.V. Rozhanskii, Nanostructured hard coatings: the key to safe operation of equipment in extreme conditions, Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2015, 51, no. 7, 1165–1169. doi: 10.1134/S2070205115070114

15. V.V. Dushik, Y.V. Lakhotkin, V.P. Kuzmin and N.V. Rozhanskii, The corrosion behavior of hard w–c system chemical vapor deposition layers in HCl and H2S aqueous solutions, Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2016, 52, no. 7, 1153–1156. doi: 10.1134/S2070205116070042

16. V.V. Dushik, Y.V. Lakhotkin, V.P. Kuzmin, T.V. Rybkina, N.V. Rozhanskii and B.A. Rychkov, The corrosion and electrochemical behavior of tungsten-based cvd coatings in alkaline aqueous solutions, Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2018, 54, no. 7. 1315–1319. doi: 10.1134/S2070205118070092

17. V.V. Dushik, G.V. Redkina, N.V. Rozhanskii, T.V. Rybkina, V.P. Kuzmin, A.A. Shaporenkov and A.G. Avanesyan, Mechanical properties and corrosion resistance of hard β-W based CVD coatings in aqueous NaCl solution, Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2019, 55, no. 7, 1341–1344. doi: 10.1134/S2070205119070037

18. V.V. Dushik, G.V. Redkina, N.V. Rozhanskii, T.V. Rybkina, A.A. Shaporenkov and V.E. Maschenko, Corrosion and electrochemical behavior of β-W CVD coatings in NaCl solution, Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2020, 56, no. 7, 1321–1324. doi: 10.1134/S2070205120070059

19. V.V. Dushik, E.A. Ruban, A.A. Shaporenkov, A.B. Drovosekov, N.V. Rozhanskii and N.A. Shapagina, Mechanical properties and corrosion-electrochemical behavior of multilayer coatings of the Ni-P and W-C systems obtained by chemical-catalytic metallization and chemical vapor deposition. Part 1: Structure and mechanical properties of coatings, Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2022, 58, no. 7, 76–81. doi: 10.31044/1813-7016-2021-0-12-15-21

20. В. В. Душик, К.С. Левдикова, А.А. Шапоренков, В.М. Крутских, Т.В. Рыбкина и Н.А. Гладких, Механические свойства и коррозионно-электрохимическое поведение многослойных покрытий системы Ni-P и W-C, получаемых методами химико-каталитической металлизации и химического газофазного осаждения. Часть 2: Коррозионно-электрохимическое поведение покрытий, Коррозия: материалы, защита, 2022, № 2, 43–46. doi: 10.31044/1813–7016–2022–0–2–43–48

21. В.В. Душик, А.А. Шапоренков и Н.А. Шапагина, Перспективные антикоррозионные покрытия на основе вольфрама, его сплавов и соединений, Коррозия: защита материалов и методы исследований, 2023, Т. 1, № 1, 80–123.

22. А.А. Шапоренков, Е.А. Рубан и В.В. Душик, Коррозионное поведение защитных CVD покрытий на основе метастабильных фаз вольфрама в растворе соляной кислоты и сероводорода, Коррозия: защита материалов и методы исследований, 2024, Т. 2, № 4, 45–58. doi: 10.61852/2949-3412-2024-2-4-45-58

23. В.В. Душик, Е.С. Абрамова, Н.А. Шапагина и А. В. Сафонов, Оценка коррозионных свойств вольфрамового покрытия контейнеров для РАО, нанесенного газофазным методом, Радиоактивные отходы, 2024, Т. 27, № 2, 50–58. doi: 10.25283/2587-9707-2024-2-50-58

24. А.В. Тюньков, В.В. Душик и Е.А. Рубан, Ингибирование коррозии вольфрама катамином АБ в нейтральной водной среде, Коррозия: защита материалов и методы исследований, 2025, Т. 3, № 3, 130–137. doi: 10.61852/2949-3412-2025-33-130-137

25. U.S. Rykalina, A.M. Semiletov, V.V. Dushik and Yu.I. Kuznetsov, Hydrophobization of tungsten carbide coatings, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2025, 14, no. 2, 980–994. doi: 10.17675/2305-6894-2025-14-2-28

26. А.А. Писарев, Г.М. Тарасюк, Т.В. Степанова, В.В. Душик и А.А. Шапоренков, Способ создания приёмной пластины дивертора токамака: пат. RU 2792661 C1., 2023.

27. P.Y. Piskarev, R.V. Rulev, I.V. Mazul, A.V. Krasilnikov, A.A. Pisarev, B.V. Kuteev, M.S. Kolesnik, V.V. Dushik, S.V. Bobrov, N.V. Montak, A.A. Rybikov and T.N. Bukatin, Coatings on a First Wall Plasma-Facing surface: Analysis and high heat Flux Testing on the Tsefey-M E-Beam Facility, Physics of Atomic Nuclei, 2024, 87, no. S1, S118–S128. doi: 10.1134/S1063778824130076

28. N.A. Shapagina, A.V. Shapagin, V.V. Dushik, A.A. Shaporenkov, U.V. Nikulova, V.Yu. Stepanenko, V.V. Matveev and A.L. Klyuev, Methods of formation of protective inhibited polymer films on tungsten, Int. J. Mol. Sci., 2023, 24, no. 19, 14412. doi: 10.3390/ijms241914412

29. Патент RU 2744336 C1, Водная суспензия, содержащая органосилан, ингибитор коррозии и промотор поликонденсации, и способ получения защитных пленок на поверхности вольфрама и покрытий на его основе из водной суспензии, содержащей органосилан, ингибитор коррозии и промотор поликонденсации, Н.А. Гладких, В.В. Душик, А.А. Шапоренков, А.В. Шапагин, Ю.Б. Макарычев, А.В. Гордеев и А.И. Маршаков, (Ru), Опубликовано: 05.03.2021