Исследование триботехнических характеристик покрытий дискретной структуры в условиях вакуума
https://doi.org/10.32864/0202-4977-2025-46-5-458-466
Аннотация
В работе представлены результаты исследования в вакууме триботехнических характеристик упрочняющих дискретных покрытий, а также композиционных покрытий на их основе, с добавлением слоя твёрдосмазочного покрытия. Предметом исследования являются дискретные покрытия на основе тонких плёнок TiBN, которые формировали методом магнетронного распыления с осаждением потока материала через фоторезистивные маски различной геометрической конфигурации и с использованием технологии взрывной фотолитографии. Композиционные покрытия формировали магнетронным осаждением на дискретное TiBN-покрытие слоя твёрдосмазочного покрытия MoS2. В работе оценивали влияние геометрических параметров дискретной структуры (характерный размер дискретных элементов, сплошность покрытия и толщина) на износостойкость и коэффициент трения (КТ), а также особенности разрушения рассматриваемых покрытий при трении в условиях вакуума при высокой нагрузке.
В качестве подложек под покрытия использовали пластинки из листовой стали 12Х18Н10Т. Трибометрические испытания образцов с покрытиями проводили на высоковакуумном стенде по схеме
«сфера—плоскость» с использованием тензометрической измерительной системы. Для анализа морфологических особенностей следов разрушения на дорожках трения применяли растровую электронную микроскопию. В работе использовали дискретные покрытия TiBN с характерным размером дискретных элементов от 460 мкм до 805 мкм и значениями сплошности от 0,25 до 0,7; покрытия имели толщину в диапазоне от 0,88 мкм до 2,11 мкм.
Результаты работы свидетельствуют о существенном влиянии параметров дискретной структуры покрытия на триботехнические характеристики. Образцы с дискретами диаметром 700 мкм, толщиной 1 мкм и сплошностью 0,6 демонстрировали наилучшую износостойкость и более стабильный КТ. Использование твёрдосмазочного слоя MoS2 существенно снижает КТ до 0,03—0,07 и стабилизирует его при длительной работе в вакууме.
Предложенные покрытия могут использоваться для повышения ресурса компонентов вакуумной и космической техники.
Ключевые слова
Об авторах
А. И. БеликовРоссия
2-я Бауманская ул., 5, г. Москва 107005
М. А. Братченко
Россия
2-я Бауманская ул., 5, г. Москва 107005
А. И. Илларионов
Россия
2-я Бауманская ул., 5, г. Москва 107005
С. Д. Карпухин
Россия
2-я Бауманская ул., 5, г. Москва 107005
Список литературы
1. Marian M., Berman D., Rota A., Jackson R.L., and Rosenkranz A. Layered 2D Nanomaterials to Tailor Friction and Wear in Machine Elements – A Review // Advanced Materials Interfaces. — 2022 (9), no. 3, 2101622. https://doi.org/10.1002/admi.202101622
2. Serles P., Gaber K., Pajovic S., Colas G., and Filleter T. High Temperature Microtribological Studies of MoS2 Lubrication for Low Earth Orbit // Lubricants. — 2020 (8), no. 4, 49, https://doi.org/10.3390/lubricants8040049.
3. Беликов А.И., Данилов М.А., Петров В.В., Седых Н.С. Исследование влияния дискретной структуры на трибологические свойства антифрикционных упрочняющих композитных покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2017, № 12, 562—567
4. Сорока Е.Б. PVD-покрытия дискретного типа на режущем инструменте // Металлообработка. — 2010, № 2, 20—23
5. Qipeng H., Xiaoliang S., Yawen X., Kaipeng Z., and Chaohua W. Recent Progress on Surface Texturing and Solid Lubricants in Tribology: Designs, Properties, and Mechanisms // Materials Today Communications. — 2023 (35), 105854. ISSN 2352-4928
Рецензия
Для цитирования:
Беликов А.И., Братченко М.А., Илларионов А.И., Карпухин С.Д. Исследование триботехнических характеристик покрытий дискретной структуры в условиях вакуума. Трение и и износ. 2025;46(5):458-466. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2025-46-5-458-466
For citation:
Belikov A.I., Bratchenko M.A., Illarionov A.I., Karpukhin S.D. Study of the Tribological Characteristics of Discrete Structure Coatings under Vacuum Conditions. Title in english. 2025;46(5):458-466. (In Russ.) https://doi.org/10.32864/0202-4977-2025-46-5-458-466
JATS XML