RU2139456C1 - Method of forming anticorrosive and anti-wear coats on friction surfaces of friction pair members - Google Patents
Method of forming anticorrosive and anti-wear coats on friction surfaces of friction pair members Download PDFInfo
- Publication number
- RU2139456C1 RU2139456C1 RU98113581A RU98113581A RU2139456C1 RU 2139456 C1 RU2139456 C1 RU 2139456C1 RU 98113581 A RU98113581 A RU 98113581A RU 98113581 A RU98113581 A RU 98113581A RU 2139456 C1 RU2139456 C1 RU 2139456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- friction
- forming solution
- elements
- epilame
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости деталей. The invention relates to mechanical engineering and can be used to reduce the coefficient of friction and increase the wear resistance of parts.
Известно, что проблема износостойкости и минимизации коэффициента трения различных элементов пар трения является актуальной на протяжении всех этапов развития машиностроения и приборостроения. Особенно важной является данная проблема для космического машиностроения, вакуумного приборостроения, пневматического инструмента, для производства посуды и литьевых форм в пищевой и медицинской промышленности и для других областей техники, где недопустимо применение жидкой смазки и где механизмы должны работать в широком диапазоне температур. It is known that the problem of wear resistance and minimization of the coefficient of friction of various elements of friction pairs is relevant throughout all stages of development of mechanical engineering and instrument making. This problem is especially important for space engineering, vacuum instrumentation, pneumatic tools, for the manufacture of dishes and injection molds in the food and medical industries, and for other areas of technology where the use of liquid lubricants is unacceptable and where the mechanisms must operate in a wide temperature range.
Для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости элементов пар трения помимо жидкой смазки применяют различные покрытия. Например, в статье: Гарбара И. И., Киселя А.С., Рябинина Н.А., Сапгира Е.В. "Природа и механизмы действия эпиламов при трении. Влияние эпиламирования на структуру и поверхностную энергию металла", ж. Трение и Износ, N 5, том 11, 1990 г., стр. 792, а также в статье: Потехи В.Л., Рогачева А.В. и Напреева И.С. "Теоретико-экспериментальная оценка оптимальных условий эксплуатации эпиламированных трибосопряжений машин", ж. Трение и Износ, N 6, том 17, 1996 г. приводятся сведения о технологии нанесения антифрикционного покрытия методом эпиламирования. Для эпиламирования поверхности приготавливают раствор перфторполиэфиркислоты в хладоне 113. Процесс эпиламирования может осуществляться:
- окунанием с последующей сушкой на воздухе,
- окунанием с последующим термостатированием при температуре 100-150oC, в течение 1-1,5 часа,
- кипячением при температуре 47,7oC в течение 0,5-1 часа с последующей сушкой на воздухе.In order to reduce the coefficient of friction and increase the wear resistance of elements of friction pairs, in addition to liquid lubricants, various coatings are used. For example, in the article: Garbara I.I., Kisel A.S., Ryabinina N.A., Sapgira E.V. "The nature and mechanisms of action of epilams during friction. The effect of epilamation on the structure and surface energy of a metal," g. Friction and Wear, N 5, Volume 11, 1990, p. 792, and also in the article: Funs V.L., Rogacheva A.V. and Napreeva I.S. "Theoretical and experimental evaluation of optimal operating conditions for epilated tribo-conjugation machines", g. Friction and Depreciation, N 6, Volume 17, 1996, provides information on the technology for applying an antifriction coating by epilating. To epilate the surface, a solution of perfluoropolyether acid in Freon 113 is prepared. The epilamation process can be carried out:
- dipping followed by drying in air,
- dipping, followed by temperature control at a temperature of 100-150 o C, for 1-1.5 hours,
- boiling at a temperature of 47.7 o C for 0.5-1 hours, followed by drying in air.
Кроме того, в патенте РФ на изобретение N 2061020 от 27.05.96 г. предлагается эпиламирование осуществлять путем введения эфиров перфторполиоксиалкиленкарбоновых кислот в смазочные масла. Во всех указанных способах нанесение эпилама осуществляется непосредственно на ровную поверхность элементов пар трения, что не позволяет увеличивать количество эпилама на единицу площади. In addition, in the RF patent for invention N 2061020 dated 05/27/96, epilation is proposed to be carried out by introducing perfluoropolyoxyalkylene carboxylic acid esters into lubricating oils. In all these methods, the deposition of epilam is carried out directly on a flat surface of the elements of friction pairs, which does not allow to increase the amount of epilam per unit area.
Процесс эпиламирования состоит в прививании молекул эпилама к поверхности, в результате чего образуется равномерная пленка толщиной 3-6 нм. Эта пленка обеспечивает снижение коэффициента трения на 20-25% и благодаря этому повышение износостойкости трущихся пар. The process of epilating consists in grafting epilam molecules to the surface, as a result of which a uniform film 3-6 nm thick is formed. This film provides a reduction in the coefficient of friction by 20-25% and thereby increase the wear resistance of rubbing pairs.
В патенте РФ на изобретение N 2059121, кл. F 16 C 33/14 от 30.03.93 г. с целью повышения износостойкости предложено размещать между трущимися поверхностями элементов пар трения смесь абразивоподобного порошка в составе, мас. %:
Природный серпентин - 0,5-40,0
Сера - 0,1-5,0
Поверхностно-активное вещество - 1,0-40,0
Органическое связующее - Остальное
путем механического перемешивания в органическом связующем и последующей технологической приработкой с помощью дополнительного технологического элемента с большей твердостью.In the patent of the Russian Federation for the invention N 2059121, class. F 16 C 33/14 dated 03/30/93, in order to increase the wear resistance, it was proposed to place a mixture of abrasive-like powder in the composition between the rubbing surfaces of the elements of friction pairs, wt. %:
Natural serpentine - 0.5-40.0
Sulfur - 0.1-5.0
Surfactant - 1.0-40.0
Organic Binder - Else
by mechanical mixing in an organic binder and subsequent technological break-in using an additional technological element with greater hardness.
Действительно, введение между трущимися поверхностями фторорганического соединения в виде молекул эпилама позволяет снизить коэффициент трения на 20-25%. Indeed, the introduction between the rubbing surfaces of an organofluorine compound in the form of epilame molecules can reduce the friction coefficient by 20-25%.
Действительно также, что смесь абразивоподобного порошка, введенная между трущимися поверхностями, увеличивает износостойкость благодаря высокой твердости и прочности частиц порошка. It is also true that the mixture of abrasive-like powder introduced between the rubbing surfaces increases the wear resistance due to the high hardness and strength of the powder particles.
Однако указанные способы обладают рядом недостатков:
1. Срок службы указанной выше пленки эпилама ограничен из-за незначительного количества прививаемых молекул на единицу площади поверхности.However, these methods have several disadvantages:
1. The life of the above epilame film is limited due to the small number of grafted molecules per unit surface area.
2. Данное покрытие не обеспечивает упрочнение приповерхностного слоя элементов пар трения. 2. This coating does not provide hardening of the surface layer of friction pair elements.
3. Введение между трущимися поверхностями смеси абразивоподобного порошка не обеспечивает существенного снижения коэффициента трения. 3. The introduction between the rubbing surfaces of the mixture of abrasive-like powder does not provide a significant reduction in the coefficient of friction.
4. Предложенный в патенте РФ на изобретение N 2059121 способ введения указанной выше смеси является трудоемким, нетехнологичным, трудно дозируемым и трудноконтролируемым по количеству введенной смеси. 4. The method of introducing the above mixture proposed in the RF patent for invention N 2059121 is laborious, non-technological, difficult to dose and difficult to control by the amount of the mixture introduced.
5. Предложенный в патенте РФ на изобретение N 2061020 от 27.05.96 г. способ эпиламирования вообще не может быть использован в элементах пар трения без жидкой смазки. 5. The epilating method proposed in the RF patent for the invention N 2061020 dated 05/27/96 cannot be used at all in friction pair elements without liquid lubrication.
6. Указанные способы не обеспечивают одновременного повышения прочности и износостойкости приповерхностного слоя и снижения коэффициента трения элементов пар. 6. These methods do not provide a simultaneous increase in the strength and wear resistance of the surface layer and a decrease in the coefficient of friction of the elements of the pairs.
Задачей предлагаемого способа является:
1) обеспечение дальнейшего понижения коэффициента трения элементов пар трения и сохранение этого свойства в течение длительного времени в отсутствие жидкой смазки,
2) повышение износостойкости и прочности приповерхностного слоя элементов пар,
3) совмещение указанных свойств в одном покрытии,
4) обеспечение высокой технологичности, низкой трудоемкости формирования покрытия, обеспечение возможности точного дозирования компонент покрытия и их контроля.The objective of the proposed method is:
1) providing a further decrease in the coefficient of friction of the elements of the friction pairs and maintaining this property for a long time in the absence of liquid lubricant,
2) increasing the wear resistance and strength of the surface layer of steam elements,
3) the combination of these properties in one coating,
4) ensuring high manufacturability, low labor input of coating formation, providing the possibility of accurate dosing of coating components and their control.
Для решения поставленной задачи в способе формирования антифрикционных и противоизносных покрытий на трущихся поверхностях, включающем нанесение пленки эпилама, предварительно на трущиеся поверхности элементов пар трения наносят стекловидную пленку двуокиси кремния из пленкообразующего раствора путем гидролитической поликонденсации полимерных эфиров ортокремниевой кислоты в присутствии органического растворителя и кислого катализатора окунанием в раствор, центрифугированием или пульверизацией и последующей термообработки на воздухе при температуре детали 350-650oC в течение 1-5 минут.To solve the problem in a method of forming anti-friction and anti-wear coatings on rubbing surfaces, including applying an epilame film, a glassy silicon dioxide film from a film-forming solution is first applied to the rubbing surfaces of the elements of friction pairs by hydrolytic polycondensation of polymeric orthosilicic acid esters in the presence of an organic solvent and an acid catalyst into the solution by centrifugation or pulverization and subsequent heat treatment on air at a temperature of the part 350-650 o C for 1-5 minutes.
Кроме того, в пленкообразующий раствор вводят компоненты в виде растворимых соединений (солей, щелочей, кислот) хрома, ванадия, никеля, молибдена, вольфрама, титана, магния, марганца, висмута, циркония, меди, железа, цинка, кобальта, бора, фосфора, кальция, редкоземельных элементов в пропорциях, обеспечивающих содержание окислов данных металлов в количестве от нуля до 25 мас.% каждого и до 50 мас.% суммарно в сформированной пленке. In addition, components in the form of soluble compounds (salts, alkalis, acids) of chromium, vanadium, nickel, molybdenum, tungsten, titanium, magnesium, manganese, bismuth, zirconium, copper, iron, zinc, cobalt, boron, phosphorus are introduced into the film-forming solution. , calcium, rare-earth elements in proportions that provide the content of oxides of these metals in an amount of from zero to 25 wt.% each and up to 50 wt.% in total in the formed film.
Кроме того, в пленкообразующий раствор вводят мелкодисперсионный абразивоподобный порошок алмаза, корунда, серы, окислов: алюминия, хрома, кремния, железа, магния со средним диаметром частиц до 1,0 мкм в зависимости от толщины стекловидной пленки с содержанием каждого компонента от нуля до 25 мас.% и суммарным содержанием до 50 мас.% в сформированной пленке. Кроме того, нанесение пленки эпилама производят при воздействии ультразвуковых колебаний. In addition, finely dispersed abrasive-like powder of diamond, corundum, sulfur, oxides: aluminum, chromium, silicon, iron, magnesium with an average particle diameter of up to 1.0 μm depending on the thickness of the glassy film with the content of each component from zero to 25 is introduced into the film-forming solution wt.% and a total content of up to 50 wt.% in the formed film. In addition, the deposition of the epilame film is carried out under the influence of ultrasonic vibrations.
Кроме того, стекловидную пленку наносят из пленкообразующего раствора на основе гидролизующихся соединений: Ti(OCH3)4; Ge(OC2H5)4; Sn(OC2H5)4; Zr(OC2H5)4; Al(ОС2H5)3; Sb(ОС2H5)3; V(OC4H9)3; Th(NO3)4; Bi(NO3)2; WCl6 в отдельности или в сочетании с ТЭС или друг с другом.In addition, a glassy film is applied from a film-forming solution based on hydrolyzable compounds: Ti (OCH 3 ) 4 ; Ge (OC 2 H 5 ) 4 ; Sn (OC 2 H 5 ) 4 ; Zr (OC 2 H 5 ) 4 ; Al (OS 2 H 5 ) 3 ; Sb (OS 2 H 5 ) 3 ; V (OC 4 H 9 ) 3 ; Th (NO 3 ) 4 ; Bi (NO 3 ) 2 ; WCl 6 alone or in combination with a TPP or with each other.
Введение операции нанесения стекловидной пленки обеспечивает резкое увеличение площади поверхности для эпиламирования, а следовательно, увеличение общего количества нанесенного эпилама и повышение срока службы покрытия. The introduction of the operation of applying a glassy film provides a sharp increase in the surface area for epilating, and consequently, an increase in the total amount of applied epilam and an increase in the service life of the coating.
Введение в пленкообразующий раствор легирующих добавок позволяет увеличить износостойкость элементов пар трения благодаря термокомпрессионной диффузии введенных металлов. The introduction of alloying additives into the film-forming solution allows one to increase the wear resistance of the elements of friction pairs due to the thermocompression diffusion of the introduced metals.
Введение в пленкообразующий раствор мелкодисперсного абразивоподобного порошка обеспечивает повышение твердости и износостойкости поверхности элементов пар трения. The introduction into the film-forming solution of finely divided abrasive-like powder provides an increase in the hardness and wear resistance of the surface of the elements of the friction pairs.
Нанесение пленки эпилама при воздействии ультразвуковых колебаний обеспечивает эффективное внедрение молекул эпилама в поры стекловидной пленки. The application of the epilame film under the influence of ultrasonic vibrations ensures the effective incorporation of epilam molecules into the pores of the vitreous film.
Применение гидролизующихся соединений на основе различных металлов позволяет получать стекловидные пленки с различными значениями температурных коэффициентов расширения, соответствующими материалу элементов пар трения. The use of hydrolyzable compounds based on various metals makes it possible to obtain glassy films with different values of temperature expansion coefficients corresponding to the material of friction pair elements.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На поверхностях элементов пар трения предварительно формируется стекловидная пленка двуокиси кремния, содержащая поры со средним диаметром 1-100 нм и поверхностной плотностью 105 - 1010 см-2. Пленка формируется по методике, изложенной в книге "Тонкие неорганические пленки в микроэлектронике", Изд. Наука, Ленинград, 1972 г. , (один из авторов этой книги Новиков В.В. является автором предлагаемого способа). Но в этой книге нанесение пленок двуокиси кремния описано для технологических целей при изготовлении кремниевых полупроводниковых приборов. В книге Суйковской Н.В. "Химические методы получения тонких прозрачных пленок". Изд. Химия, 1971 г. также изложена методика нанесения стекловидных пленок двуокиси кремния, но только для целей просветления оптических деталей. В качестве источника двуокиси кремния используется тетраэтиловый эфир ортокремниевой кислоты (ТЭС). Предварительно приготавливается пленкообразующий раствор на основе ТЭС с органическим растворителем, водой и кислым катализатором. Образование пленок двуокиси кремния сопровождается двумя главными процессами: частичным гидролизом и конденсацией молекул мономера с образованием кремнийорганических полимерных эфиров и последующей термической деструкцией (разрушением) полимерных эфиров с выделением двуокиси кремния. Нанесение раствора на детали может осуществляться центрифугированием, пульверизацией или окунанием. Термообработка проводится при температуре детали 350-650oC в течение 1-5 мин на воздухе. При необходимости может быть нанесено несколько слоев пленки по описанной технологии. Суммарная толщина сформированной пленки может варьироваться от 0,1 до 30 мкм. Поры в стекловидной пленке двуокиси кремния образуются в результате удаления летучих компонентов растворителя и полимерных эфиров. Диаметр пор и их плотность регулируются содержанием растворителя, режимом термообработки и другими технологическими параметрами. В результате формируется высокоразвитая поверхность покрытия со сложной лабиринтной формой. На полученную высокоразвитую поверхность наносят молекулы эпилама, которые заполняют не только наружную поверхность, но и внедряются в поры, увеличивая тем самым в 10-20 раз количество молекул на единицу площади покрытия. При этом прочность сцепления привитых молекул эфира тем выше, чем рельефнее сформированная поверхность пленки. Следовательно, можно ожидать дальнейшее снижение коэффициента трения элементов пар. При этом общая длительность процесса износа покрытия возрастает, т. к. по мере удаления (износа) поверхностных слоев покрытия в работу вступают все новые молекулы эпилама, находящиеся в порах.The proposed method is as follows. On the surfaces of the elements of friction pairs, a glassy silicon dioxide film is preliminarily formed, containing pores with an average diameter of 1-100 nm and a surface density of 10 5 - 10 10 cm -2 . The film is formed according to the method described in the book "Thin inorganic films in microelectronics", Ed. Science, Leningrad, 1972, (one of the authors of this book VV Novikov is the author of the proposed method). But in this book, the deposition of silicon dioxide films is described for technological purposes in the manufacture of silicon semiconductor devices. In the book of Suykovskaya N.V. "Chemical methods for producing thin transparent films." Ed. Chemistry, 1971 also sets out a method for applying glassy films of silicon dioxide, but only for the purpose of clearing optical parts. Orthosilicic acid tetraethyl ether (TPP) is used as a source of silicon dioxide. A film-forming solution based on TPP with an organic solvent, water and an acid catalyst is preliminarily prepared. The formation of silicon dioxide films is accompanied by two main processes: partial hydrolysis and condensation of the monomer molecules with the formation of organosilicon polymer esters and subsequent thermal destruction (destruction) of polymer esters with the release of silicon dioxide. The application of the solution to the parts can be carried out by centrifugation, pulverization or dipping. Heat treatment is carried out at a temperature of the part 350-650 o C for 1-5 minutes in air. If necessary, several layers of film can be applied according to the described technology. The total thickness of the formed film can vary from 0.1 to 30 microns. Pores in the vitreous film of silicon dioxide are formed as a result of the removal of volatile components of the solvent and polymer esters. The pore diameter and density are controlled by solvent content, heat treatment mode and other technological parameters. As a result, a highly developed coating surface with a complex labyrinth shape is formed. Epilame molecules are applied to the obtained highly developed surface, which fill not only the outer surface, but also penetrate the pores, thereby increasing the number of molecules per unit area of the coating by 10-20 times. Moreover, the adhesion strength of the grafted ether molecules is higher, the more reliably the formed film surface. Therefore, a further decrease in the coefficient of friction of the elements of the pairs can be expected. In this case, the total duration of the process of coating wear increases, because with the removal (wear) of the surface layers of the coating, more and more new epilame molecules located in the pores come into operation.
Кроме пленкообразующих растворов на основе ТЭС могут быть приготовлены аналогичным образом растворы на основе легко гидролизующихся соединений: Ti(OCH3)4; Ge(OC2H5)4; Sn(OC2H5)4; Zr(OC2H5)4; Al(OC2H5)3; Sb(OC2H5)3; V(OC4H9)3; Th(NO3)4; Bi(NO3)2; WCl6 и др. Могут быть также применены смеси продуктов гидролиза указанных соединений друг с другом и с ТЭС. Таким образом, открывается возможность выбора разнообразных материалов пленки в зависимости от требуемых физико-механических свойств элементов пар трения, в том числе коэффициента термического расширения.In addition to film-forming solutions based on TPPs, solutions based on easily hydrolyzable compounds can be prepared in a similar way: Ti (OCH 3 ) 4 ; Ge (OC 2 H 5 ) 4 ; Sn (OC 2 H 5 ) 4 ; Zr (OC 2 H 5 ) 4 ; Al (OC 2 H 5 ) 3 ; Sb (OC 2 H 5 ) 3 ; V (OC 4 H 9 ) 3 ; Th (NO 3 ) 4 ; Bi (NO 3 ) 2 ; WCl 6 and others. Mixtures of hydrolysis products of these compounds with each other and with thermal power plants can also be used. Thus, it becomes possible to choose a variety of film materials depending on the required physical and mechanical properties of the elements of the friction pairs, including the coefficient of thermal expansion.
Для интенсификации внедрения молекул эпилама в поры стекловидной пленки процесс эпиламирования целесообразно проводить при воздействии ультразвуковых колебаний путем погружения деталей в ультразвуковую ванну с кипящим раствором эпилама. In order to intensify the incorporation of epilam molecules into the pores of the vitreous film, the epilamation process is expediently carried out under the influence of ultrasonic vibrations by immersing parts in an ultrasonic bath with a boiling epilam solution.
Известно, что в сильнонагруженных сочленениях элементов пар трения в "пятнах" соприкосновения трущихся поверхностей происходит локальный нагрев до температуры в несколько сотен градусов Цельсия (см., например, "Физический энциклопедический словарь", Москва, 1966 г., статья "Трение"). Следовательно, если в стекловидную пленку в процессе ее формирования ввести компоненты, являющиеся источником легирующей примеси для диффузии в приповерхностный слой детали с целью придания противоизносных свойств, то в указанных выше "пятнах" в процессе приработки и эксплуатации будет происходить так называемая термокомпрессионная диффузия. Таким образом, подбирая необходимый набор легирующих элементов, можно повысить прочностные и противоизносные характеристики деталей. It is known that in heavily loaded joints of elements of friction pairs in the “spots” of contact of rubbing surfaces, local heating occurs to a temperature of several hundred degrees Celsius (see, for example, “Physical Encyclopedic Dictionary”, Moscow, 1966, article “Friction”). Therefore, if in the process of its formation, components are introduced into the vitreous film that are the source of the dopant for diffusion into the surface layer of the part in order to impart anti-wear properties, the so-called thermocompression diffusion will occur in the above “spots” during the running-in and operation. Thus, choosing the necessary set of alloying elements, it is possible to increase the strength and anti-wear characteristics of parts.
Для достижения указанных целей в пленкообразующий раствор вводят компоненты в виде растворимых соединений (солей, щелочей или кислот) хрома, ванадия, никеля, молибдена, вольфрама, титана, цинка, магния, марганца, висмута, кобальта, меди, железа, циркония, бора, фосфора, кальция, редкоземельных элементов в пропорциях, обеспечивающих содержание окислов данных металлов в количестве от нуля до 25 мас.% каждого и до 50 мас.% суммарно в сформированной многокомпонентной стекловидной пленке. Впервые подобная технология была предложена в авторских свидетельствах СССР N 297705 от 21 августа 1968 г., N 323808 от 27 июля 1970 г., N 791120 от 10 июля 1979 г., N 1074318 от 9 июля 1982 г., N 1267997 от 30 декабря 1984 г., N 275909 от 30 марта 1987 г., а также в книге "Тонкие неорганические пленки в микроэлектронике" Изд. Наука, Ленинград, 1972 г., (один из авторов указанных авторских свидетельств и книги Новиков В.В. является автором предлагаемого способа). Но в этих авторских свидетельствах и в книге нанесение многокомпонентных стекловидных пленок описано для получения источников диффузанта при изготовлении p-n-переходов в полупроводниковых приборах и интегральных схемах. Технология нанесения и термообработки таких пленок такая же, как и при формировании пленки двуокиси кремния. В структуре пленки будут наблюдаться поры ориентировочно с теми же параметрами, что в пленке двуокиси кремния. Поэтому в сформированную многокомпонентную пленку внедряют молекулы эпилама по описанной выше технологии. Следует отметить, что сформированные на поверхности элементов пар трения стекловидные пленки двуокиси кремния и многокомпонентные стекловидные пленки являются не только средством для крепления молекул эпилама или источником легирующих элементов, но и сами обладают высокой износостойкостью. To achieve these goals, components in the form of soluble compounds (salts, alkalis or acids) of chromium, vanadium, nickel, molybdenum, tungsten, titanium, zinc, magnesium, manganese, bismuth, cobalt, copper, iron, zirconium, boron, are introduced into the film-forming solution, phosphorus, calcium, rare earth elements in proportions that provide the content of oxides of these metals in an amount of from zero to 25 wt.% each and up to 50 wt.% in total in the formed multicomponent glassy film. For the first time, such a technology was proposed in the USSR copyright certificates N 297705 of August 21, 1968, N 323808 of July 27, 1970, N 791120 of July 10, 1979, N 1074318 of July 9, 1982, N 1267997 of December 30 1984, N 275909 of March 30, 1987, and also in the book "Thin inorganic films in microelectronics" Ed. Science, Leningrad, 1972, (one of the authors of these copyright certificates and books Novikov VV is the author of the proposed method). But in these copyright certificates and in the book, the application of multicomponent glassy films is described to obtain diffusant sources in the manufacture of pn junctions in semiconductor devices and integrated circuits. The technology for applying and heat treating such films is the same as for the formation of a film of silicon dioxide. In the structure of the film, pores will be observed approximately with the same parameters as in the film of silicon dioxide. Therefore, epilam molecules are introduced into the formed multicomponent film according to the technology described above. It should be noted that the glassy films of silicon dioxide and multicomponent glassy films formed on the surface of the elements of friction pairs are not only a means for attaching epilam molecules or a source of alloying elements, but they themselves also have high wear resistance.
С целью дальнейшего повышения прочности и износостойкости в предлагаемом способе предусматривается введение в пленкообразующий раствор мелкодисперсного абразивоподобного порошка: алмаза, корунда, серы, окислов: кремния, магния, железа, хрома, алюминия. Средний диаметр частиц до 1,0 мкм, содержание каждого вида порошка от нуля до 25 мас.%, а суммарное содержание порошка в сформированной пленке составляет до 50 мас.%. В отличие от патента РФ на изобретение N 2059121, кл. F 16 C 33/14 от 30.03.93 г., в котором абразивоподобный порошок механически наносится на поверхность элементов пар трения, в предлагаемом способе частицы порошка прочно, на молекулярном уровне закреплены стекловидной связкой. Указанный абразивоподобный порошок при слабых и умеренных нагрузках обеспечивает высокую износостойкость элементов пар трения, а в сильнонагруженных сочленениях, кроме того, является источником легирующей примеси при термокомпрессионной диффузии в пятнах соприкосновения. In order to further increase the strength and wear resistance, the proposed method provides for the introduction into the film-forming solution of finely divided abrasive-like powder: diamond, corundum, sulfur, oxides: silicon, magnesium, iron, chromium, aluminum. The average particle diameter is up to 1.0 μm, the content of each type of powder is from zero to 25 wt.%, And the total powder content in the formed film is up to 50 wt.%. In contrast to the RF patent for the invention N 2059121, class. F 16 C 33/14 dated 03/30/93, in which the abrasive-like powder is mechanically applied to the surface of the elements of friction pairs, in the proposed method, the powder particles are firmly fixed at the molecular level by a glassy bond. The specified abrasive-like powder at low and moderate loads provides high wear resistance of the elements of friction pairs, and in heavily loaded joints, in addition, it is a source of dopant during thermal compression diffusion in the contact spots.
Следует также отметить, что многолетний опыт применения стекловидных пленок в технологии микроэлектроники показал возможность точного дозирования и контроля содержания компонент как в пленкообразующем растворе, так и в сформированной стекловидной пленке. It should also be noted that many years of experience in the use of glassy films in microelectronics technology have shown the possibility of accurate dosing and control of the content of components in both the film-forming solution and the formed glassy film.
Таким образом, путем предварительного (перед нанесением эпилама) формирования стекловидной пленки, содержащей поры, а также путем введения в эту пленку легирующих компонент и мелкодисперсионного абразивоподобного порошка, а также путем нанесения молекул эпилама при ультразвуковом воздействии, решена задача обеспечения низкого коэффициента трения в течение длительного времени в отсутствие жидкой смазки, повышения износостойкости и прочности приповерхностного слоя элементов пар трения, совмещения указанных свойств в одном слое, обеспечения высокой технологичности и низкой трудоемкости формирования покрытия, точного дозирования и контроля компонент покрытия. Thus, by preliminary (before applying the epilam) the formation of a glassy film containing pores, and also by introducing alloying components and finely dispersed abrasive-like powder into this film, as well as by applying epilam molecules under ultrasonic treatment, the problem of ensuring a low coefficient of friction for a long time time in the absence of liquid lubrication, increase the wear resistance and strength of the surface layer of the elements of friction pairs, combining these properties in one layer, echeniya high processability and low complexity of forming the coating, precise metering and control component of the coating.
Способ обеспечил:
- сохранение антифрикционных свойств трущихся поверхностей в течение длительного времени;
- повышение износостойкости и сохранение этого свойства в течение длительного времени благодаря термокомпрессионной диффузии легирующих металлов в приповерхностный слой элементов пар трения, а также благодаря прочному закреплению абразивоподобного порошка стекловидной связкой;
- совмещение указанных свойств в одном покрытии;
- повышение технологичности формируемого покрытия и снижение трудоемкости, обеспечение возможности точного дозирования и контроля.The method provided:
- preservation of the antifriction properties of rubbing surfaces for a long time;
- increased wear resistance and the preservation of this property for a long time due to the thermocompression diffusion of alloying metals into the surface layer of friction pair elements, as well as due to the strong fixing of the abrasive-like powder by a glassy bond;
- combination of these properties in one coating;
- improving the manufacturability of the formed coating and reducing the complexity, providing the possibility of accurate dosing and control.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98113581A RU2139456C1 (en) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Method of forming anticorrosive and anti-wear coats on friction surfaces of friction pair members |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98113581A RU2139456C1 (en) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Method of forming anticorrosive and anti-wear coats on friction surfaces of friction pair members |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2139456C1 true RU2139456C1 (en) | 1999-10-10 |
Family
ID=20208478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98113581A RU2139456C1 (en) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Method of forming anticorrosive and anti-wear coats on friction surfaces of friction pair members |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2139456C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006093427A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-08 | Zakrytoe Aktsionyernoe Obshchestvo 'tsentr Novykh Zashchitnykh Tekhnologiy' | Method for producing polymer antifriction coating |
-
1998
- 1998-07-10 RU RU98113581A patent/RU2139456C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Суйковский Н.В. Химические методы получения тонких прозрачных пленок. - М.: Химия, 1971. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006093427A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-08 | Zakrytoe Aktsionyernoe Obshchestvo 'tsentr Novykh Zashchitnykh Tekhnologiy' | Method for producing polymer antifriction coating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Briscoe et al. | The friction and wear of poly (tetrafluoroethylene)-poly (etheretherketone) composites: An initial appraisal of the optimum composition | |
| Grosjean et al. | Hardness, friction and wear characteristics of nickel-SiC electroless composite deposits | |
| US5262241A (en) | Surface coated products | |
| Theiler et al. | Friction and wear of PTFE composites at cryogenic temperatures | |
| CN109667835B (en) | Self-lubricating oil-retaining bearing impregnated with gel lubricant and preparation method thereof | |
| US6815400B2 (en) | Method for forming solid film lubricant | |
| Gheisari et al. | Three-body abrasive wear of hard coatings: Effects of hardness and roughness | |
| Fusaro et al. | Lubricating characteristics of polyimide bonded graphite fluoride and polyimide thin films | |
| US5783308A (en) | Ceramic reinforced fluoropolymer | |
| Li et al. | Effect of different lubricants on microstructural and tribological properties of TC21 titanium alloy against Si3N4 under fretting–reciprocating sliding | |
| Zeng | Superlow friction and diffusion behaviors of a steel-related system in the presence of nano lubricant additive in PFPE oil | |
| Gardos | Self-lubricating composites for extreme environment applications | |
| Kanda et al. | The possibility of both low friction and low leakage by surface texture of mechanical seals in blood | |
| RU2139456C1 (en) | Method of forming anticorrosive and anti-wear coats on friction surfaces of friction pair members | |
| Mushtaq et al. | Tribological characterization of Fe-Cu-Sn alloy with graphite as solid lubricant | |
| Mu et al. | One‐pot synthesis and tribological properties of oil‐containing self‐lubricating polyurethane materials | |
| CN105505543B (en) | A kind of constraint lubricating composition composite material and preparation method certainly | |
| US5351786A (en) | High temperature lubrication for metal and ceramic bearings | |
| US7258926B2 (en) | Solid lubricant and sliding members | |
| Zhang et al. | Friction and wear characteristics of metal sulfides and graphite‐filled PTFE composites under dry and oil‐lubricated conditions | |
| Rigas et al. | Tribological Behavior of High-Strength Aluminum Alloys in Combination with Dry Lubricants at High Forming Temperatures | |
| Drozdov et al. | Hard carbon coatings and boundary lubrication of steel parts | |
| Goyal et al. | Study on microhardness, dynamic mechanical, and tribological properties of PEEK/Al2O3 composites | |
| JP6615646B2 (en) | Dry lubricating coating composition, dry lubricating coating | |
| Yu et al. | Tribological behaviors of MoAlB ceramic in artificial seawater |