Сравнительная оценка триботехнических характеристик твердосмазочных покрытий, нанесенных методом замкнутого поля несбалансированного магнетронно-ионного распыления, для различных условий функционирования

Проведена сравнительная оценка триботехнических характеристик пар трения с твердосмазочными покрытиями (ТСП) на основе МоS2, полученными методом суспензионного нанесения, типа ВНИИ НП 212 и ТСП, нанесенных методом замкнутого поля несбалансированного магнетронно-ионного распыления (closed field unbalanced magnetron sputter ion plating — CFUBMSIP), — ТСПCFUBMSIP — комбинированного состава МоS₂ + Тi, МоS₂ + Zr, МоS₂ + Cr, МоS₂ + W. Установлено, что в нормальных атмосферных условиях в режимах трения, соответствующих контактной температуре трения 157 °С, у ТСПCFUBMSIP ресурс на 42,1 % больше, а коэффициент трения в среднем в 2 раза меньше, чем у ТСП ВНИИ НП 212. Среднее значение коэффициента снижения ресурса для ТСПCFUBMSIP при переходе от нормальных атмосферных условий к воде составило 2,98. В нормальных атмосферных условиях и воде коэффициент трения ТСПCFUBMSIP находится в диапазоне 0,02…0,04, а в масляной среде — 0,03…0,08. Выявлено, что ТСПCFUBMSIP на основе МоS2 в нормальных атмосферных условиях, воде и масле практически неработоспособно.

Литература

[1] Renevier N.M., Hamphire J., Fox V.C., Witts J., Allen T., Teer D.G. Advantages of using self-lubricating, hard, wear-resistant MoS2-based coatings. Surface and Coatings Technology, 2001, 142–144, pp. 67–77, doi: 10.1016/S0257-8972(01)01108-2

[2] Хопин П.Н. Оценка долговечности пар трения с твердосмазочными покрытиями различных составов отечественного и зарубежного производства. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2018, № 1, с. 84–93, doi: 10.18698/0536-1044-2018-1-84-93

[3] Брейтуэйт Е.Р. Твердые смазочные материалы и антифрикционные покрытия. Москва, Химия, 1967. 320 с.

[4] Krick B.A., Sawyer W.G. Space Tribometers: Design for Exposed Experiments on Orbit. Tribol Letters, 2011, vol. 41, pp. 303–311, doi: 10.1007/s11249-010-9689-y

[5] Wang H., Xu B., Liu J. Micro and Nano Sulfide Solid Lubrication. Science Press Beijing and Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2012. 304 p.

[6] Miyoshi K. Solid Lubrication. Fundamentals and Applications. Characterization of Solid Surfaces. NASA Glenn Research Center, Cleveland, Ohio, Marcel Dekker Inc., New York, 2001. 400 p.

[7] Voevodin A.A., Zabinski J.S. Nanocomposite and nanostructured tribological materials for space applications. Composites Science and Technology, 2005, vol. 65, pp. 741–748, doi: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2004.10.008

[8] Дроздов Ю.Н., Юдин Е.Г., Белов А.И. Прикладная трибология (трение, износ и смазка). Москва, ЭкоПресс, 2010. 604 с.

[9] Поздняков В.В., Буяновский И.А. Эффективные методы уменьшения трения (твердые смазки). Москва, ЦНИИПИ, 1977. 52 с.

[10] Маленков М.И., Каратушин С.И., Тарасов В.М. Конструкционные и смазочные материалы космических механизмов. Санкт-Петербург, Балт. гос. техн. ун-т., 2007. 54 с.

[11] Teer D.G., Hampshire J., Fox V., Bellido-Gonzalez V. The tribological properties of MoS2/metal composite coatings deposited by closed field magnetron sputtering. Surface and Coatings Technology, 1997, vol. 94–95, pp. 572–577.

[12] Teer D.G., Hampshire J.H., Bellido V. Improvements in and relating to methods for improving the sputter desposition of metal-sulphur coatings, e.g. molybdenum disulphide coatings and to improved coatings. Patent EU 96924987.9. 1996.

[13] Renevier N.M., Fox V.C., Teer D.G., Hampshire J. Coating characteristics and tribological properties of sputter-deposited MoS2/metal composite coatings deposited by closed field unbalanced magnetron sputter ion plating. Surface and Coatings Technology, 2000, vol. 127, pp. 24–37, doi: 10.1016/S0257-8972(00)00538-7

[14] Teer D.G. Magnetron Sputter Ion Plating. UK Patent GB 2258343B, 1990.

[15] Bellido-Gonzalez V., Jones A.H.S., Hampshire J., Allen T.J., Witts J., Teer D.G., Ma K.J., Upton D. Tribological behaviour of high performance MoS2 coatings produced by magnetron sputtering. Surface and Coatings Technology, 1997, vol. 97, pp. 687–693, doi: 10.1016/S0257-8972(97)00546-X

[16] Teer D.G., Bellido-Gonzalez V., Hampshire J.H. Improvements in and relating to methods for improving the sputter deposition of metal-sulphur coatings, e.g. MoS2 coatings, and to improved coatings. Patent no. 9615137.8 UK, 1996.

[17] Zhou Hui, Zheng Jun, Wen Qing-Ping, Wan Zhi-hua, Sang Rui-Peng. The effect of Ti content on the structural and mechanical properties of MoS2-Ti composite coatings deposited by unbalanced magnetron sputtering system. Physics Procedia, 2011, vol. 18, pp. 234–239, doi: 10.1016/j.phpro.2011.06.087

[18] Renevier N.M., Hamphire J., Fox V.C., Witts J., Allen T., Teer D.G. Advantages of using self-lubricating, hard, wear-resistant MoS2-based coatings. Surface and Coatings Technology, 2001, vol. 142–144, pp. 67–77, doi: 10.1016/S0257-8972(01)01108-2

[19] Хопин П.Н., Трунова Е.А. Сравнительная оценка работоспособности пар трения с твердосмазочными покрытиями зарубежного производства при скользящем и реверсивном движениях. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2018, № 10, с. 47–55, doi: 10.18698/0536-1044-2018-10-47-55

[20] Хопин П.Н., Козлова О.В., Горбач Л.Е. Оценка долговечности пар трения с твердосмазочными покрытиями при реверсивном движении. Трение и износ, 2018, т. 39, № 6, с. 649–656.

[21] Хопин П.Н. Оценка антифрикционных характеристик пар трения с твердосмазочными покрытиями для различных условий функционирования. Трение и износ, 2015, т. 36, № 5, с. 491–498.

[22] Сентюрихина Л.Н., Рубцова З.С. Нанесение твердых смазочных покрытий, содержащих дисульфид молибдена, на поверхности трения. Москва, Химия, 1967. 12 с.

[23] Gonzalez D. Process Specification for Dry-Film Lubricant Application. PRC-8001 Rev. F. NASA, Johnson Space Center, Houston, Texas, 2019. 13 p.