Безызносное трение стали по стеклу в органических жидкостях и воде

Рассмотрено безызносное трение стальных шариков ШХ-15 (ШХ) по поверхности ампул из кварцевого стекла (КС) и боросиликатного стекла (БС) в органических жидкостях и воде. Показано, что нельзя точно предсказать, какой материал будет изнашиваться быстрее: твёрдый или мягкий, шарик или подложка. Самая высокая корреляция износа сопряжённых поверхностей трения обнаружена для шариков и суммарного износа рабочих тел (r » 1). В группе стеклянных шариков шарики изнашиваются чаще (в 19 опытах из 21), чем в группе стальных шариков (в 5 опытах из 9). Безызносное трение чаще наблюдается в сопряжённых парах БС/ШХ (в 5 случаях), чем в парах КС/ШХ (в 1 случае). Сопряжённые поверхности, содержащие только одни концевые SiOH-группы, не обеспечивают безызносное граничное трение. Полезность работы заключается в том, что результаты исследований безызносного трения, полученные для сопряжённой пары ШХ/H₂O, могут найти практическое применение для создания подшипников и крупных суставов человека.

1. Гаркунов Д.Н., Крагельский И.В. Эффект безызносности // Открытие СССР № 41 от 11 ноября 1956 г.

2. Духовской Е.А., Онищенко В.С., Понома-рев А.Н., Силин А.А., Тальрозе В.Л. Явление аномально низкого трения в вакууме // Откры-тие СССР № 121 от 16 сентября 1969 г.

3. Кужаров А.С. Концепция безызносности в со-временной трибологии // Известия вузов. Севе-ро-Кавказский регион. Технические науки. — 2014, № 2, 23—30

4. Малышев В.Н., Пичугин С.Д. Исследование изменений трущихся поверхностей в условиях эффекта безызносности // Современные науко-емкие технологии. — 2019, № 10-2, 273—279. https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=37736

5. Da Cruz M.G.A., Budnyak T.M., Rodri-gues B.V.M., Budnyk S., and Slabon A. Biocoat-ings and Additives as Promising Candidates for Ul-tralow Friction Systems // Green Chemistry Letters and Reviews. — 2021 (14), no. 2, 358—381. DOI: 10.1080/17518253.2021.1921286

6. Мышкин Н.К., Григорьев А.Я. Зеленая трибо-логия и устойчивое развитие // XIV Междуна-родная научно-техническая конференция «Три-бология — машиностроению», посвященная 100-летию со дня рождения А.П. Семёнова. Сборник трудов конференции. 12—14 октября 2022 года. — 2022, 229—230

7. Roberts E.W. Ultralow Friction Films of MoS2 for Space Applications // Thin Solid Films. — 1989 (181), no. 1—2, 461—473. https://doi.org/10.1016/0040-6090(89)90515-4Get rights and content

8. Erdemir A., Bindal C., and Fenske G.R. For-mation of Ultralow Friction Surface Films on Boron Carbide // Appl. Phys. Lett. — 1996 (68), 1637—1639. https://doi.org/10.1063/1.115676

9. Erdemir A., Halter M., and Fenske G.R. Prepara-tion of Ultralow-Friction Surface Films on Vanadi-um Diboride // Wear — 1997 (205), nos. 1-2, 236—239. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(96)07508-4

10. Zum Gahr K.-H. and Voelker K. Friction and Wear of SiC Fiber-Reinforced Borosilicate Glass Mated to Steel // Wear. — 1999 (225–229), 885—895. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(99)00054-X

11. Kano M., Yasuda Y., Okamoto Y., and Ma-buchi Y. Ultralow Friction of DLC in Presence of Glycerol Mono-Oleate (GMO) // Tribology Let-ters. — 2005 (18), no. 2, 245—251. DOI: 10.1007/s 11249-004-2749-4

12. Joly-Pottuz L., Dassenoy F., Belin M., Vacher B., Martin J.M., and Fleischer N. Ultralow-Friction and Wear Properties of IF-WS2 under Boundary Lubrication // Tribology Letters. — 2005 (18), no. 4, 477—485. DOI: 10.1007/sl 1249-005-3607-8

13. De Barros Bouchet M.I., Matta C., Le-Mogne Th., et all. Superlubricity Mechanism of Diamond-Like Carbon with Glycerol // J. Phys.: Conf. Ser. — 2007 (89), 012003. doi:10.1088/1742-6596/89/1/012003

14. Makowski S., Schaller F., Weihnacht V., Englberger G., and Becker M. Tribochemical In-duced Wear and Ultra-low Friction of Superhard ta-C Coatings // Wear. — 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2017.08.015

15. Maksimkin A.V., Danilov V.D., Senatov F.S., Olifirov L.K., and Kaloshkin S.D., Wear Perfor-mance of Bulk Oriented Nanocomposites UHMWPE/FMWCNT and Metal-Polymer Compo-site Sliding Bearings // Wear. — 2017. https://doi.Org/10.1016/j.wear.2017.09.025

16. Stoyanov P., Merz R., Stricker M., Kopnarski M., and Dienwiebel M. Achieving Ultra-Low Friction with Diamond/Metal Systems in Extreme Envi-ronments // Materials. — 2021 (14), 3791. https://doi.org/10.3390/ma14143791

17. Ferreira V., Yoshimura N.H., and Sinatora A. Ul-tra-Low Friction Coefficient in Alumina-Silicon Ni-tride Pair Lubricated with Water // Wear. — 2012 (296), 656—659. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2012.07.030

18. Barthel A.J. and Kim S.H. Surface Chemistry De-pendence of Water Adsorption on Solid Substrates in Humid Ambient and Humidity Effects on Wear of Copper and Glass Surfaces // Tribology - Mate-rials, Surfaces & Interfaces. — 2013 (7), no. 2, 63—68. DOI: 10.1179/1751584X13Y.0000000026

19. He H., Qian L., Pantano C.G., and Kim S.H. Ef-fects of Humidity and Counter-Surface on Tri-bochemical Wear of Soda-Lime-Silica Glass // Wear. — 2015 (342–343), 100—106. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2015.08.016

20. Konicek A.R., Grierson D.S., Gilbert P.U.P.A., et all. Origin of Ultralow Friction and Wear in Ul-trananocrystalline Diamond // PRL — 2008 (100), 235502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.235502

21. Ma L.R., Zhang C.H., and Liu S.H. Progress in Ex-perimental Study of Aqueous Lubrication // Chin. Sci. Bull. — 2012 (57), 2062—2069. doi: 10.1007/s11434-012-5031-4

22. Chen Zhe, He Xin, Xiao Chen, and Kim S.H. Ef-fect of Humidity on Friction and Wear — A Critical Review // Lubricants. — 2018 (6), 74. doi:10.3390/lubricants6030074

23. Hod O., Meyer E., Zheng Q., and Urbakh M. Structural Superlubricity and Ultralow Friction Across the Length Scales // Nature. — 2018 (563), 485—492

24. Reid E.E. Organic Chemistry of Bivalent Sulfur. — N.Y.: Chemical Publishing Co. — 1958 (I), 66

25. Reid E.E. Organic Chemistry of Bivalent Sulfur. — N.Y.: Chemical Publishing Co. — 1960 (III), 396

26. Воронков М.Г. Новый лабораторный метод получения абсолютированного спирта // Изв. Латв. ССР. Сер. химическая. — 1963, № 2, 236. РЖХим. — 1964, 2Ж73

27. https://worldofmaterials.ru/spravochnik/novye-razrabotki/119-opticheskoe-kvartsevoe-steklo

28. https://pcgroup.ru/blog/steklo-simax-po-standartu-iso-3585

29. https://rustaste.ru/tverdost-stali-po-moosu.html

30. Nakayama K. Triboemission, Tribochemical Reac-tion, and Friction and Wear in Ceramics under Var-ious n-Butane Gas Pressures // Tribol. Int. — 1996 (29), no. 5, 385—393. https://doi.org/10.1016/0301-679X(95)00077-H

31. Li H., Xu T., Wang Ch., Chen J., Zhou H., and Liu H. Friction-Induced Physical and Chemical In-teractions Among Diamond-Like // Diamond & Re-lated Materials. — 2006 (15), 1228—1234. doi:10.1016/j.diamond.2005.09.038

32. Мидлтон М.Р. Анализ статистических данных Microsoft Excel для Office XP. — М.: Бином. Ла-боратория знаний. — 2005