Перспективные твердосмазочные покрытия для применения в условиях нормальной атмосферы и вакуума

Выявлены узлы трения космических летательных аппаратов, в которых использованы твердосмазочные покрытия. Анализ литературных данных трибологических испытаний твердосмазочных покрытий на основе МоS2 различных зарубежных производителей Movic, Surftech, Hohman, Teer-Ti, CSEM-Ti и CSEM-AI показал, что наибольший ресурс в условиях сухой и влажной атмосферы при удовлетворительных антифрикционных свойствах обеспечивают пары трения с покрытием CSEM-Ti. Ресурс такого твердосмазочного покрытия, нанесенного методом несбалансированного вакуумно-ионного напыления (CFUBMSIP), для нормальных атмосферных условий больше в 10 раз, чем у аналогичного отечественного ВНИИ НП 212 суспензионного нанесения. Коэффициенты трения твердосмазочных покрытий на основе МоS2 различных производителей в условиях сухого азота (0,01…0,07) существенно ниже, чем в условиях трения на воздухе (0,04…0,12). Установлено, что относительный износ покрытия на базе MоS2 + TiN, нанесенного методом CFUBMSIP, с включением твердой фазы нитрида титана в среднем в 1000 раз меньше, чем у комбинированных твердосмазочных покрытий на основе МоS2, полученных аналогичным методом с различными металлическими наполнителями и путем суспензионного или магнетронного напыления.
EDN: UEZWSP, https://elibrary/uezwsp

Литература

[1] Hilton M.R., Fleischauer P.D. Applications of solid lubricant films in spacecraft. Report TR-92(2935)-6. The Aerospace Corporation, 1994. 22 p.

[2] Hilton M.R., Fleischauer P.D. Lubricants for high-vacuum applications. ASM, 1992. 150 p.

[3] Kannel J.W., Lowry J.A., Dufrane K.F. Lubricant selection manual. Report NASA-CR-184363. NASA Marshall Space Flight Center, 1991. 45 p.

[4] Fleischauer P.D., Hilton M.R., Bauer R. Effects of microstructure and adhesion on performance of sputter-deposited MoS2 solid lubricant coatings. Report TOR-0090(5064)-2. The Aerospace Corporation, 1990. 27 p.

[5] Christi R.I., Barnett G.C. Sputtered MoS2 lubrication system for spacecraft gimbal bearings. Lub. Eng., vol. 34, no. 8, p. 437.

[6] Covino C.P. Parts coatings to improve machine performance. Mod. Packa, 1975, no. 9, pp. 60–62.

[7] Covino C.P. Hard coat plus solid lube fights wear problems. Metal Prog., 1975, no. 6, pp. 69–70.

[8] Buckle D.H. Tribological systems as applied to aircraft engines. Report NASA-TM-86965. NASA Lewis Research Center, 1985. 22 p.

[9] Sherbiney M.A., Halling J. Friction and wear of ion-plated soft metallic films. Wear, 1977, vol. 45, no. 2, pp. 211–220, doi: https://doi.org/10.1016/0043-1648(77)90075-8

[10] Thomas A., Todd M.L., Garnham A.L. Current status of lead lubrication of ball bearings. Proc. Second Space Tribology Workshop. ESTL, 1980, pp. 101–110.

[11] Todd M.J., Bentall R.H. Lead film lubrication in vacuum. Proc. 2nd Int. Conf. on Solid Lubrication, ASLE SP-6, 1984, pp. 148–157.

[12] Renevier N.M., Hamphire J., Fox V.C. et al. Advantages of using self-lubricating, hard, wear-resistant MoS2-based coatings. Surf. Coat. Technol., 2001, vol. 142–144, pp. 67–77, doi: https://doi.org/10.1016/S0257-8972(01)01108-2

[13] Маленков М.И., Каратушин С.И., Тарасов В.М. Конструкционные и смазочные материалы космических механизмов. Санкт-Петербург, БГТУ, 2007. 54 с.

[14] Хопин П.Н., Сильченко О.Б. Сравнительная оценка триботехнических характеристик твердосмазочных покрытий, нанесенных методом замкнутого поля несбалансированного магнетронно-ионного распыления, для различных условий функционирования. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 1, с. 54–65, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2021-1-54-65

[15] Spassov V., Hoogerwerf A. Hard self-lubricating nanocomposite PVD coatings for space and terrestrial applications. 5th ESA Round Table on Micro/Nano Technologies for Space. CSEM Swiss Center for Electronics and Microtechnology, 2005. 28 p.

[16] Fusaro R.L., Siebert M. Comparison of several different sputtered molybdenum disulfide coatings for use in space applications. Proc. 36th Aerospace Mechanisms Symp., 2000, pp. 305–318.

[17] Хопин П.Н. Методика и результаты оценки эксплуатационных характеристик пар трения с твердосмазочными покрытиями для различных условий функционирования. Трение и износ, 2012, т. 33, № 1, с. 23–31.

[18] Хопин П.Н. Термокорреляционный подход к оценке работоспособности пар трения с твердосмазочными покрытиями для условий нормальной атмосферы. Трибология — машиностроению. Тез. докл. ХI межд. науч.-тех. конф. Москва, ИМАШ, 2016, с. 254–255.

[19] Хопин П.Н., Попов О.В., Комаров В.А. Экспериментальная оценка работоспособности пар трения с твердосмазочными покрытиями в зависимости от температурного фактора. Трение и износ, 1985, т. 6, № 6, с. 1109–1116.

[20] Teer D.G., Hampshire J., Fox V. et al. The tribological properties of MoS2/metal composite coatings deposited by closed field magnetron sputtering. Surf. Coat. Technol., 1997, vol. 94–95, pp. 572–577, doi: https://doi.org/10.1016/S0257-8972(97)00498-2

[21] 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. EU Patent EU 96924987.9,1996.

[22] Renevier N.M., Fox V.C., Teer D.G. et al. Coating characteristics and tribological properties of sputter-deposited MoS2/metal composite coatings deposited by closed field unbalanced magnetron sputter ion plating. Surf. Coat. Technol., 2000, vol. 127, no. 1, pp. 24–37, doi: https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00538-7

[23] Miyoshi K. Solid lubrication. Fundamentals and applications. CRC Press, 2001. 414 p.

[24] Miyoshi K., Iwaki M., Gotoh K., et al. Friction and wear properties of selected solid lubricating films. Glenn Research Center, 1999. 30 p.