Алмазоподобные покрытия для узлов трения космических изделий

При разработке материалов для подвижных сопряжений и узлов трения, работающих в открытом космическом пространстве, особое значение имеет износостойкость пар трения при коэффициентах трения от 0,05 до 0,1. Величины коэффициентов трения определяют нагрев сопряжений и мощности приводов. Износостойкость регламентирует сроки службы узлов трения. Выбор алмазоподобных покрытий в качестве одного из элементов пары трения определяет высокую износостойкость сопряжения при работе с твёрдосмазочными покрытиями вследствие высокой их химической инертности и отсутствия переноса вещества с твёрдосмазочного покрытия на алмазоподобное покрытие. В настоящей работе приведены результаты испытаний алмазоподобных покрытий при трении по твёрдосмазочному покрытию ЭОНИТ-3 и испытаниях на воздухе и в вакууме до 10^–6 мм. рт. ст. по схеме вал—втулка в диапазоне температур от –50 ℃ до +50 ℃. Алмазоподобное монокристаллическое покрытие толщиной 20 мкм наносилось на вал из закалённой стали ШХ-15; покрытие ЭОНИТ-3 толщи-ной 15 мкм нанесено на стальную втулку. Испытания проводились при нормальной нагрузке 100 Н; частота вращения вала — 200 об /мин; скорость скольжения — 0,12 м/с; продолжительность испытаний 1 час. Измерялись коэффициенты трения и износ твёрдосмазочного покрытия. Износ алмазоподобных покрытий не обнаружен. Износ твёрдосмазочного покрытия составлял от 1,065×10^–8 мм³/м до 3,195×10^–8 мм³/м при температурах от –50 ℃ до +50 ℃ на воздухе и в вакууме 10^–6 мм. рт. ст.

1. Броновец М.А. Покрытия триботехнического назначения для открытого космоса // Трение и износ. — 2023 (44), № 6, 544—550

2. Броновец М.А. Триботехнические характеристики твёрдых смазочных покрытий // Трение и износ. — 2023 (44), № 4, 335—342

3. Дерягин Б.В., Спицын Б.В. Химическая кристаллизация алмаза // Рост кристаллов. — Ереван: Ереванский госуниверситет. — 1977 (12), 28—32

4. Spitsyn B.V., Bouilov L.L., and Deryaguin B.V. Vapor Growth of Diamond on Diamond and Other Surfaces // Crystal Growth. — 1981 (52), 219—221

5. Donnet C. and Erdemir A. Diamond-Like Carbon Films: A Historical Overview // Tribology of Diamond Like Carbon Films. Fundamentals and Applications / ed. by С. Donnet and A. Erdemir. — NY: Springer. — 2008, 1—13

6. Bewilogua K. and Hofmann D. History of Diamond-Like Carbon Films – from First Experiments to Worldwide Applications // Surface and Coatings Technology. — 2014 (242), 214—225

7. Tyagi Ankit, Walia R.S., Murtaza Qasim, et al. A Critical Review of Diamond Like Carbon Coating for Wear Resistance Applications // International Journal of Refractory Metals&Hard Materials. — 2019 (78), 107—122

8. Georgakilas V., Perman J.A., Tucek J., and Zboril R. Broad Family of Carbon Nanoallotropes: Classification, Chemistry and Applications of Fullereness, Carbon Dots, Nanotubes, Graphene, Nanodiamonds and Combined Superstructures // Chemical Reviews. — 2015 (115), no. 11, 4744—4822

9. Vetter J. 60 Years of DLC Coatings: Historical Highlights and Technical Review of Cathodic Arc Processes to Synthesize Various DLC Types, and Their Evolution for Industrial Applications // Surface and Coatings Technology. — 2014 (257), 213—240

10. Gayathri S., Kumar N., Krishnan R., Ravindran T.R, Amirthapandian S., Dash S., Tyagi A.K., and Sridharan M. Influence of Transition Metal Doping on the Tribological Properties of Pulsed Laser Deposited DLC Films // Ceramics International. — 2015 (41), no. 1, Part B, 1797—1805

11. Erdemir A. and Fryilmaz O. On the Intrinsic and Extrinsic Hydrogen Lubrication Mechanism of Various Carbon Films: An Imaging TOF-SIMS Study // World Tribology Congress 2009. Kyoto, Japan, September 6-11. — 2009, 431, K-223

12. Левченко В.А., Буяновский И.А., Самусенко В.Д. Исследование алмазоподобного монокристаллического углеродного покрытия для трибологического применения // Трение и износ. — 2021 (42), № 6, 725—732

13. Шкалей И.В., Муравьёва Т.И., Мезрин А.М., Торская Е.В. Связь морфологии и химического состава поверхности легированных алмазоподобных покрытий с коэффициентом трения // Трение и износ. — 2021 (42), № 6, 670—680