Триботехнические характеристики покрытий Ni–B и Ni–P при трении в среде биоразлагаемого масла

Исследована структура, фазовый состав и триботехнические характеристики покрытий Ni–2,8B и Ni–8,8P при трении в биоразлагаемом жидком смазочном материале на основе рапсового масла. Показано, что в исходном состоянии осаждённые покрытия Ni–B и Ni–P имеют структуру внедрено-замещённого твёрдого раствора бора/фосфора в никелевой матричной фазе, содержащей большое количество дефектов кристаллической решётки. Установлено, что отжиг покрытий Ni–2,8B и Ni–8,8P при 280 °C и 420 °C, соответственно, приводит к распаду пересыщенного твёрдого раствора атомов бора и фосфора в матричной никелевой фазе с выделением упрочняющих интерметаллидных соединений Ni₃B и Ni₃P. Выделение упрочняющих фаз при отжиге покрытий Ni–2,8B и Ni–8,8P сопровождается возрастанием их микротвердости до 1020 HV 0,05 и 870 HV 0,05, соответственно. Показано, что отожжённые покрытия никель–бор и никель–фосфор характеризуются высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения при фрикционном взаимодействии в среде биоразлагаемого жидкого смазочного материала. Наиболее высокие триботехнические характеристики достигаются в случае использования отожжённого покрытия Ni–2,8B. Установлено, что в процессе трения регистрируется возрастание микротвердости и физического уширения дифракционных линий матричного твёрдого раствора никелевых покрытий, что свидетельствует о генерировании дислокаций в их поверхностных слоях. Интенсивность линейного изнашивания никелевых покрытий соответствует 9 классу износостойкости материалов пар трения. Установлено, что модифицирующая плёнка Au–Co, нанесённая на поверхность никелевых покрытий, не оказывает существенного влияния на износостойкость покрытий при высоких удельных нагрузках триботехнических испытаний.

1. Евдокимов А.Ю., Фукс И.Г., Любинин И.А. Смазочные материалы в техносфере и биосфере: экологический аспект. — Киев: Атика-Н. — 2012

2. Жорник В.И., Ивахник Запольский А.В., А.В. Современные тенденции в создании экологически безопасных биоразлагаемых смазочных материалов // Актуальные вопросы машиноведения. — 2023, № 12, 313—319

3. Krishnaveni K., Sankara Narayanan T.S.N., and Seshadri S.K. Electroless Ni-B Coating: Preparation and Evaluation of Hardness and Wear Resistance // Surface and Coatings Technology. — 2005 (190), 115—121

4. Xuetao Yuan, Dongbai Sun, Hongying Yu, and Huimin Meng. Structure and Mechanical Properties of Ni–P Electrodeposited Coatings // Applied Surface Science. — 2009 (255), 3613—3617

5. Звягинцева А.В. Взаимосвязь структуры и свойств гальванических никелевых покрытий, легированных бором в изделиях электронной техники // Гальванотехника и обработка поверхности. — 2007 (15), № 1, 16—22

6. Tsybulskaya L.S., Perevoznikov S.S., Shendyukov V.S., Kukareko V.A., Grigorchik A.N., Kushnerov A.V., and Lafargue Perez Francisco. Structure and Properties of Electrochemically Deposited Nickel–Boron Coatings Modified with Protective Gold–Cobalt Film // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. — 2025 (61), no. 3, 641—648

7. Скопинцев В.Д., Винокуров Е.Г. Теоретические и прикладные аспекты автокаталитического формирования покрытий на основе сплава никель-фосфор. — М.: ВИНИТИ РАН; РХТУ им. Д.И. Менделеева. — 2018, 73—83

8. Запольский А.В., Жорник В.И. Экологически безопасный жидкий смазочный материал для пильных цепей на основе комбинированной дисперсионной среды // Механика машин, механизмов и материалов. — 2023, № 1(62), 63—71

9. Караваев М.Г., Кукареко В.А. Автоматизированный трибометр с возвратно-поступательным движением // В сб. мат. межд. научно-технич. конф. «Надежность машин и технических систем». — Минск, 16-17 окт. — 2001 (1), 37—39

10. Хрущов М.М., Беркович Е.С. Определение износа деталей машин методом искусственных баз. — М.: Изд-во Академии наук СССР. — 1959

11. Mehrer H. Diffusion in Solids. — Springer. — 2007

12. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электроннооптический анализ. — М.: МИСИС. — 1994

13. Frank F.C. and Turnbull D. Mechanism of Diffusion of Copper in Germanium // Phys. Rev. — 1956 (104), 617—618

14. Кононов А.Г., Кукареко В.А., Тарасевич И.Ю., Цыбульская Л.С., Шендюков В.С. Структурное состояние и дюрометрические характеристики покрытий Ni-B, подвергнутых низкотемпературному отжигу // Актуальные вопросы машиноведения: cб. науч. тр. — Минск: Объедин. ин-т машиностроения НАН Беларуси. — 2016, № 5, 377—381

15. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др.; под общей редакцией А.В. Чичинадзе. — М.: Машиностроение. — 2003