Сегодня ведущие мировые предприятия, специализирующиеся на выпуске имплантатов для травматологии и ортопедии, внутрисосудистых имплантатов, дентальных имплантатов из титановых сплавов и имеющие современное высокотехнологичное оборудование, вынуждены использовать устаревшие, затратные и экологически небезопасные методы полирования и очистки поверхности, основанные на электрохимической обработке в растворах токсичных кислот.
Альтернативой традиционному электрохимическому полированию изделий медицинского назначения из титановых сплавов в растворах вредных кислот является использование метода электролитно-плазменного полирования с применением электролитов на основе солей. Его предложили ученые и инженеры Научно-технологического парка БНТУ «Политехник».
Коллектив научно-исследовательского сектора перспективных технологий под руководством кандидата технических наук Александра Королёва предложил инновационное решение по использованию технологии электролитно-плазменного полирования. Разработанный метод при производстве имплантатов из титановых сплавов внесет существенный вклад в решение проблемы создания экологически безопасных, малозатратных и эффективных технологий финишной обработки изделий.
В данной отрасли сформировался повышенный спрос на новые технологии, которые позволят заменить неэкологичный и высокозатратный процесс электрохимического полирования. Стимулирующим фактором использования оборудования и технологии электролитно-плазменного полирования изделий из титановых сплавов является тенденция сокращения электрохимических производств в странах ЕС и США ввиду их высокой токсичности. Размещение оборудования и внедрение технологии электролитно-плазменного полирования вместо используемого электрохимического полирования в растворе токсичных кислот на любых предприятиях, выпускающих изделия из титановых сплавов, позволит повысить экономическую эффективность процесса финишной обработки. Это даст экономию до 40% текущих затрат на расходные материалы, необходимые для процесса финишной обработки поверхности изделий даже с учетом более высоких расходов на электроэнергию для процесса электролитно-плазменного полирования.
В настоящее время ряд организаций-изготовителей из Франции, Израиля, Китая и Индии проявили заинтересованность в использовании технологии электролитно-плазменного полирования в качестве финишной обработки изделий медицинского назначения из титановых сплавов. Результаты проекта уже внедрены в организациях Республики Беларусь.
В настоящее время основное назначение разработки — полирование медицинских изделий, однако есть возможность репликации результатов проекта и адаптации технологии для предприятий, производящих другие виды изделий из титановых сплавов: турбинные лопатки авиационных двигателей из титановых сплавов, ультразвуковые волноводные системы и другое.
Ожидаемая выручка от реализации оборудования и технологии составит многие миллионы долларов США в год.
Одним из важнейших аспектов предлагаемой разработки является высокая экологическая чистота по сравнению с применяемыми в мировой практике методами элетрохимического полирования. Электролитно-плазменное полирование выполняется в электролитах на основе водных растворов солей. Воздух рабочей зоны не загрязняется ядовитыми веществами. Продукты, образуемые при обработке, не представляют опасности для окружающей среды: отработанный электролит легко нейтрализуется.
Коллектив авторов имеет большой опыт в области разработки и исследования технологических процессов обработки различных материалов с использованием электролитов, исследования явлений, сопровождающих процессы обработки в электролитах, исследования влияния обработки в электролитах на структуру и свойства поверхности.
Ранее коллективом научно-исследовательского сектора перспективных технологий Научно-технического парка БНТУ «Политехник» были разработаны и исследованы процессы импульсной электрохимической обработки для полирования материалов и изделий медицинского, конструкционного и электротехнического назначения с применением импульсов миллисекундного диапазона.
Перспективной областью применения метода МАП является финишная обработка (модификация) поверхностей циркониевых труб — оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Эффективная работа атомных реакторов и их безопасность непосредственно зависят от качества изготовления циркониевых компонентов тепловыделяющих сборок, в том числе тепловыделяющих элементов (твэлов). Эксплуатация твэлов в водяном теплоносителе при высоких значениях температуры и давления приводит к коррозии и наводороживанию их оболочек, что ограничивает эксплуатационный ресурс этих изделий. Качество обработки поверхности оболочек твэлов в значительной мере определяет уровень их эксплуатационных свойств — сопротивление коррозии, износу, тепловому и механическому разрушению. Авария на японском атомном реакторе «Фукусима» в 2011 году, произошедшая вследствие внезапной потери теплоносителя, поставила задачу существенного повышения коррозионной стойкости и прочности оболочек тепловыделяющих элементов. В настоящее время финишная обработка оболочек осуществляется традиционными методами (шлифование абразивными лентами, травление во фтористоводородных растворах), исчерпавшими свой технологический ресурс.
Над этими перспективными технологиями сегодня, под руководством Александра Королёва, трудятся такие талантливые ученые, инженеры и аспиранты как Паршуто А.Э., Будницкий А.Э., Сорока Е.В., Янович В.А.
Кроме этого, на основе метода электролитно-плазменной обработки ими разработаны технологии формообразования изделий. Исследованы явления, сопровождающие процессы обработки в электролитах, исследовано влияние характеристик процессов обработки на структуру и свойства поверхности и формируемых покрытий. По указанным разработкам коллективом авторов уже получено 16 патентов и опубликовано 45 научных статей.
