Сравнительная оценка работоспособности твердосмазочных покрытий для функционирования в условиях вакуума

Проведены трибологические испытания по схеме шарик — диск твердосмазочных покрытий (ТСП), нанесенных магнетронным методом, на приборе TriboLAB, входящем в состав многофункционального оборудования EuTEF ESA европейской космической лаборатории Columbus международной космической станции. Определенные по результатам испытаний средний ресурс (11 915 мин) и коэффициент трения (0,03) пар трения с ТСП состава MoSx — WC превосходят аналогичные параметры, полученные при наземных испытаниях, на 61,4 и 44,4 % соответственно. Анализ результатов испытаний пар трения на вакуумной модели TriboLab в наземных условиях показал, что у ТСП состава MoSx — WC средний ресурс (3068 мин) больше на 38 %, а коэффициент трения (0,054) на 48 %, чем у с ТСП на основе MoS2 без примесей. Сравнительная оценка ресурса пар трения с ТСП на основе МоS₂, полученных в условиях вакуума разными методами напыления, выявила, что наибольший ресурс (10 000 мин) имеет ТСП на основе МоS₂ высокочастотного метода напыления толщиной 0,2 мкм при поверхностной температуре трения 34,6 °С и коэффициенте трения 0,04.
EDN: EFESEI, https://elibrary/efesei

Литература

[1] Богачев В.А., Маркачев Н.А., Петров Ю.А. и др. Износостойкие и антифрикционные материалы и покрытия, применяемые в узлах трения элементов конструкций космических аппаратов производства АО «НПО Лавочкина. Труды МАИ, 2023, № 132. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=176841

[2] Lince J.R. Effective application of solid lubricants in spacecraft mechanisms. Lubricants, 2020, vol. 8, no. 7, art. 74, doi: https://doi.org/10.3390/lubricants8070074

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

[4] 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

[5] Lince J.R., Fleischauer P.D. Solid lubricants. In: Space vehicle mechanisms. Wiley, 1998, pp. 172–188.

[6] Christi R.I., Barnett G.C. Sputtered MoS2 lubrication system for spacecraft gimbal bearings. Lub. Eng., 1978, vol. 34, no. 8, pp. 437–443.

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

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

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

[10] Hilton M.R., Fleischauer P.D. Applications of solid lubricant films in spacecraft. Surf. Coat. Technol., 1992, vol. 54–55, part 2, pp. 435–441, doi: https://doi.org/10.1016/S0257-8972(07)80062-4

[11] Hiraoka N. Wear life of bonded MoS2 film lubricant. In: Tribology of machine elements. Intech Open, 2021, doi: https://doi.org/10.5772/intechopen.99802

[12] 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.

[13] Brizuela M., García-Luis A., Oñate J.I. et al. TRIBOLAB: An experiment on space tribology. Proc. ESMATS, 2009. URL: https://esmats.eu/esmatspapers/pastpapers/pdfs/2009/brizuela.pdf

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

[15] 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

[16] 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.

[17] Miyoshi K. Solid lubrication. Fundamentals and applications. Marcel Dekker, 2001. 399 p.

[18] Ярош В.М., Моишеев А.А., Броновец М.А. Исследование материалов на трение и износ в открытом космическом пространстве на орбите вокруг Луны. Трение и износ, 2003, т. 24, № 6, с. 626–635.

[19] Хопин П.Н. Анализ испытаний пар трения с твердосмазочными покрытиями в наземно-космических условиях и прогнозирование трибологических характеристик. Трение и износ, 2018, т. 39, № 2, с. 175–183.

[20] Хопин П.Н., Гриб В.В. Термокорреляционая оценка ресурса сопряжений с твердосмазочными покрытиями на основе МОS2, нанесенными магнетронным и другими методами, в условиях вакуума. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 7, с. 72–80, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2021-7-72-80

[21] Spalvins T. Lubrication with sputtered mos2 films. NASA TM X- 67832. Lewis Research Center. Cleveland, Ohio. 1971.