Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II (Санкт-Петербург, Россия)

А. П. Петкова, д.т.н., профессор, apetkova@inbox.ru
Е. А. Косарева, заведующий лабораторией кафедры материаловедения и технологии художественных изделий, Kosareva_EA@pers.spmi.ru
В. В. Штерцер, аспирант, st.valeriaa@yandex.ru

ООО «Титан Технолоджи Пайплайн» (Санкт-Петербург, Россия)
В. А. Алхимова, ведущий специалист отдела по работе с несоответствиями, alhimova.victoria@yandex.ru

Статья посвящена разработке термостойких пленочных покрытий для лазерной маркировки металлических изделий, подвергающихся воздействию повышенных температур до 1100 °С, когда применение керамических и полимерных покрытий оказывается ограниченным. Целью исследования являлось обоснование состава термостойких лазерочувствительных композиционных покрытий на основе кремнийорганических эмалей Certa для формирования контрастных и стабильных QR-кодов на стальных шильдах. В качестве подложек использовались коррозионно- и жаростойкие стали 12Х17, 08Х18Н10Т и 15Х25Т, поверхность которых предварительно обрабатывалась волоконным лазером для повышения адгезии. Базовая полиорганосилоксановая матрица была модифицирована фотоинициаторами на основе оксидов фосфина (TPO, Irgacure 819), реактивными акрилатными разбавителями (TPGDA), углеродными нанотрубками, а также нанодисперсными частицами SiC, h-BN и TiO2 (для белых составов). Отверждение осуществлялось комбинированным УФ- и ИК-нагревом, а термостойкость и работоспособность маркировки оценивалась по потере толщины покрытия, адгезионной прочности и сохранению считываемости QR-кодов после выдержки при 1100–1200 °С. Показано, что оптимизированные составы композиций черного и белого цвета с содержанием порошковых нанодобавок формируют каркас, обеспечивающий минимальную деградацию покрытия и сохранение контраста маркировки. Разработанные фотоотверждаемые термостойкие пленочные материалы могут применяться для высокотемпературной идентификации изделий в металлургической, энергетической и машиностроительной отраслях.

1. Pryakhin E. I., Zhdanov E. Yu., Sharapova D. M., Dranov A. Yu. Application of composite film materials for marking engineering products. Chernye Metally. 2024. No. 9. pp. 93–98.
2. Pryakhin E. I., Ligachev A. E., Kolobov Y. R. et al. Assessment of the Thermal Effect on the Surface of Metal Structural Materials on the Stability of Laser-Induced Codes Readability. In Materials Science Forum. 2021. Vol. 1040, pp. 47–54. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1040.47
3. Pryakhin E. I., Troshina E. Yu. Comparative analysis of the quality of marking of polymer and organosilicon films when processed with a fiber nanosecond laser. Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii. 2023. No. 7 (145). pp. 39–48.
4. Vologzhanina S. A., Khuznakhmetov R. M., Amyaga J. V. et al. Influence of laser exposure on the processes occurring in a surface layer of austenitic steel products. CIS Iron and Steel Review. 2025. Vol. 30. pp. 52–58.
5. Shakhnazarov K. Yu., Rafikov A. R. Influence of hardening heat treatment modes on the crack development resistance of 5Kh2SMF die steel. Frontier Materials & Technologies. 2025. No. 2. pp. 13–28. DOI: 10.18323/2782–4039–2025–2–72–0
6. Zhukovsky Yu. L., Beloglazov I. I., Klebanov D. A., Temkin I. O. Editor’s note: Digital transformation in the management of processes and equipment of fuel and energy complex and mineral resources companies. Zapiski Gornogo instituta. 2025. Vol. 275. pp. 3–4.
7. Zeng X.,Long Z., Ziyong L. et al. Preparation and Characterization of Co-CuCoMnOx Solar Selective Absorption Coatings. Coatings. 2025. Vol. 15. No.. 5. pp. 547. DOI: 10.3390/coatings15050547
8. Garten L. M. et al. Phase formation of manganese oxide thin films using pulsed laser deposition. Materials Advances. 2021. Vol. 2. No. 1. pp. 303–309. DOI: 10.1039/D0MA00417K
9. Flamini C.,Ciccioli A., Traverso P. et al. Laser–induced evaporation, reactivity and deposition of ZrO2, CeO2, V2O5 and mixed Ce–V oxides. Applied surface science. 2000. Vol. 168. No. 1–4. pp. 104–107. DOI: 10.1016/S0169–4332(00)00609–7
10. Fan Y., Li K. Achieving optimal Ti content via interfacial reaction layer characteristics of diamond/Cu–Sn–Ti composites. Ceramics International. 2024. Vol. 50. No. 13. pp. 24894–24900. DOI: 10.1016/j.ceramint.2024.04.131
11. Joseph N. et al. Ultra–low–temperature cofired ceramic substrates with low residual carbon for next–generation microwave applications. ACS applied materials & interfaces. 2019. Vol. 11. No. 26. pp. 23798–23807.
12. Amiaga J. V., Ramos–Velazquez A., Gorny S. G.et al. Groove formation on metal substrates by nanosecond laser removal of melted material. Metally. 2021. Vol. 11 (12), pp. 20–26. DOI: 10.3390/met11122026
13. Pryakhin E. I., Pribytkova D. A. The influence of the quality of surface preparation of pipes for heating network on their corrosion resistance during operation in underground conditions. Chernye Metally. 2023. No. 11. pp. 97–102.
14. Razakova R. V., Turusov R. A. Thermoelastic parameters of layered composites. Nauchnotekhnicheskie vedomosti SPbGPU. Fiziko-matematicheskie nauki. 2023. Vol. 16. No. 1. pp. 140–151. DOI: 10.18721/ JPM.16112
15. Petkova A. P., Shtertser V. V., Kosareva E. A. Composite laser-sensitive heat-resistant marking media for operation at temperatures up to 1200 °C. Design. Materials. Technologies. 2025. No. 1 (77). pp. 186–195. DOI: 10.46418/1990–8997_2025_1(77)186_195
16. Carvalho C. E. R. et al. High temperature oxidation behavior of AISI 304 and AISI 430 stainless steels. Materials Research. 2006. Vol. 9. pp. 393–397. DOI: 10.1590/S1516–14392006000400009
17. Maksarov V. V., Efimova M. V. Methodology of automated magnetic abrasive machining of aircraft parts in the mining transportation complex. Russian Mining Industry. 2025. No. S1. pp. 62–67. DOI: 10.30686/1609–9192–2025–1S–62–67
18. Duval A., Houizot P., Rouxel T. Elaboration, structure, and mechanical properties of oxynitride glasses. Journal of the American Ceramic Society. 2023. Vol. 106. No. 3. pp. 1611–1637. DOI: 10.1111/jace.18824
19. Lu P. et al. Preparation and properties of multiphase composite enhanced functional organosilicon nanocoatings. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2024. Vol. 165. pp. 105717. DOI: 10.1016/j.jtice.2024.105717
20. Neelova O. V. et al. A Composition Based on Linear–Ladder Siloxane Block Copolymer to Obtain Protective Coatings with High Physical and Chemical Properties. Polymer Science, Series D. 2023. Vol. 16. No. 2. pp. 345–352.
21. Sivenkov A. V., Konchus D. A., Gareev D. V., Pryakhin E. I. Application of Cr–Ni coatings by chemical-thermal treatment from of low-melting metal solutions. Chernye Metally. 2024. No. 12. pp. 101–106.
22. Chemical Product Safety Data Sheet. RPB No. 49248846.20.59736. Anti-corrosion heatresistant enamel “Certa”, “Certa R”. Technical Conditions (TU) 2312-001-49248846-2000.
Association “Non-profit Partnership “Coordination and Information Center of the CIS Member States for the Convergence of Regulatory Practices”. Moscow, 2021. 20 p.
23. Kulikov I. V., Savelyev A. A. Photoinitiators in curing systems: modern approaches. Polimernye materialy. 2021. No. 4. pp. 45–52.
24. Frigione M., Rodríguez–Prieto A. Can accelerated aging procedures predict the long term behavior of polymers exposed to different environments? Polymers. 2021. Vol. 13. No. 16. pp. 2688. DOI: 10.3390/polym13162688
25. Ouchi M. Construction methodologies and sequence–oriented properties of sequence–controlled oligomers/polymers generated via radical polymerization. Polymer Journal. 2021. Vol. 53. No. 2. pp. 239–248. DOI: 10.1038/s41428–020–00405–7
26. Yang K. H. et al. Physico–chemical properties and cytotoxicity of gelatin methacryloyl crosslinked with nanoparticle photoinitiator. Journal of Materials Research. 2024. Vol. 39. No. 13. pp. 1852–1861. DOI: 10.1557/s43578–024–01369–7
27. Yin J. et al. 2, 4, 6–Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (TPO) analog: a non–cytotoxic type–I photoinitiator for free radical photopolymerization. Green Chemistry. 2025. Vol. 27. No. 5. pp. 1451–1461. DOI: 10.1039/d4gc04127e
28. Zakeri M. S. S., Levänen E. A., Vippola M. Comprehensive review of the photopolymerization of ceramic resins used in stereolithography. Additive Manufacturing. 2020. Vol. 35. p. 10117. DOI: 10.1016/j.addma.2020.101177 
29. Patel T. Soybean oil–derived acrylate/methacrylate ether for high resolution additive manufacturing (3d printing) technology. ACS Applied Polymer Materials. 2024. Vol. 6 (20). pp.12886−12896. DOI: 10.1021/acsapm.4c02568
30. Vipych G. Handbook of UV Coating Technology. 2nd edition. Toronto: ChemTec Publishing, 2019. 320 p.
31. Çakır M., Akın E. Nanocomposites obtained from various acrylate resins with DPGDA reactive diluent filled with fumed silica particles produced by using a DLP/LCD–type 3D printer. Journal of Innovative Engineering and Natural Science. 2024. Vol. 4. No. 2. pp. 672–683. DOI: 10.61112/jiens.1482541
32. Zair L. et al. Temperature Controlled Mechanical Reinforcement of Polyacrylate Films Containing Nematic Liquid Crystals. Polymers. 2022. Vol. 14. No. 22. pp. 5024. DOI: 10.3390/polym14225024
33. Choi Y. M. et al. Effect of particle size on the mechanical properties of TiO2–epoxy nanocomposites. Materials. 2021. Vol. 14. No. 11. pp. 2866. DOI: 10.3390/ma14112866
34. Zhang D., Huang Y., Wang Y. Bonding performances of epoxy coatings reinforced by carbon nanotubes (CNTs) on mild steel substrate with different surface roughness. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2021. Vol. 147. pp. 106479. DOI: 10.1016/j.compositesa.2021.106479
35. Strano M. S. et al. Electronic structure control of single–walled carbon nanotube functionalization. Science. 2003. Vol. 301. No. 5639. pp. 1519–1522. DOI: 10.1126/science.1087691
36. Arya R. K. et al. Glassy polymers – Diffusion, sorption, ageing and applications. Coatings. 2021. Vol. 11. No. 9. p. 1049. DOI: 10.3390/coatings11091049
37. Luo X. et al. Light Mediated Polymerization Catalyzed by Carbon Nanomaterials. Angewandte Chemie International Edition. 2024. Vol. 63. No. 18. e202316431. DOI: 10.1002/anie.202316431