RU52956U1 - DIAMOND-LIKE ANTIFRICTION COATING - Google Patents
DIAMOND-LIKE ANTIFRICTION COATING Download PDFInfo
- Publication number
- RU52956U1 RU52956U1 RU2005130908/22U RU2005130908U RU52956U1 RU 52956 U1 RU52956 U1 RU 52956U1 RU 2005130908/22 U RU2005130908/22 U RU 2005130908/22U RU 2005130908 U RU2005130908 U RU 2005130908U RU 52956 U1 RU52956 U1 RU 52956U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- lubricant
- friction
- substrate
- carbon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области машиностроения, и может быть использовано для создания поверхностей трения, в частности, подшипников скольжения и качения. Антифрикционное покрытие содержит алмазоподобную монокристаллическую пленку 1 (Фиг.1), скрепленную с основой 2 посредством подложки 3. В качестве материала основы 2 используется, например, сталь, а в качестве подложки 3, например, нитрид титана. Основа 2 представляет собой, например, обойму или вкладыш подшипника. Пленка 1 имеет монокристаллическую структуру, в которой интеркалированны атомы азота (на рисунке не обозначены). Композиционная структура способна к активному взаимодействию с молекулами граничного слоя смазки 4, что приводит к структурной упорядоченности и формированию гомеотропно ориентированного эпитропно-жидкокристаллического слоя смазки.The invention relates to the field of mechanical engineering, and can be used to create friction surfaces, in particular, sliding and rolling bearings. The anti-friction coating contains a diamond-like single-crystal film 1 (FIG. 1), bonded to the substrate 2 by means of a substrate 3. For example, steel is used as the substrate material 2 and, for example, titanium nitride as the substrate 3. The base 2 is, for example, a cage or bearing shell. Film 1 has a single-crystal structure in which nitrogen atoms are intercalated (not shown in the figure). The compositional structure is capable of active interaction with the molecules of the boundary layer of the lubricant 4, which leads to structural ordering and the formation of a homeotropically oriented epitropic-liquid crystal lubricant layer.
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к области машиностроения, и может быть использована для создания поверхностей трения, в частности, подшипников скольжения и качения.The utility model relates to the field of mechanical engineering, and can be used to create friction surfaces, in particular, sliding and rolling bearings.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известно, что проблема увеличения износостойкости и уменьшения коэффициента трения является одной из наиболее актуальных задач в машиностроении. Указанная проблема решается путем различной (конструкционной или технологической) модификации трущихся поверхностей.It is known that the problem of increasing wear resistance and reducing the coefficient of friction is one of the most urgent tasks in mechanical engineering. This problem is solved by various (structural or technological) modifications of rubbing surfaces.
Известна конструкция вкладыша подшипника скольжения, состоящая из стальной подложки, на которую методами центробежного или кокильного литья наносится слой оловяннисто-свинцовистой бронзы или баббита (ОСТ 24.067.40-84). Вкладыш коренных и шатунных подшипников дизелей и газовых двигателей. А.В.Вентцель. Прогрессивная технология изготовления вкладышей подшипников (ЛДНТП Л. 1967)A known design of a plain bearing shell, consisting of a steel substrate, onto which a layer of tin-lead bronze or babbitt is applied by centrifugal or chill casting (OST 24.067.40-84). Insert of radical and connecting rod bearings of diesel engines and gas engines. A.V. Wentzel. Progressive manufacturing technology for bearing shells (LDNTP L. 1967)
Известен, способ получения поверхности трения (А.св. СССР N 1684549), заключающийся в создании на металлической поверхности регулярно расположенных углублений и внесения в них твердосмазочного материала вакуумным ионно-плазменным методом, при котором после нанесения твердосмазочного материала последний подвергают пластическому деформированию до перехода в пластическое состояние и до ориентации кристаллитов твердосмазочного материала базисными плоскостями скольжения параллельно поверхности трения.A known method for producing a friction surface (A. St. USSR N 1684549), which consists in creating regularly located recesses on a metal surface and introducing solid lubricant into them using a vacuum ion-plasma method, in which, after applying the solid lubricant, the latter is subjected to plastic deformation before transition to the plastic state, and until the crystallites of the solid lubricant are oriented with the basic sliding planes parallel to the friction surface.
Известен также способ формирования антифрикционной поверхности трения в парах трения (патент РФ N2093718), при котором на поверхности трения выполняют канавки глубиной 0,1-1000 мкм, при этом канавки заполняют антифрикционным материалом, содержащим интерметаллиды цветных металлов, армированные ультрамелкодисперсными алмазами.There is also known a method of forming an antifriction friction surface in friction pairs (RF patent N2093718), in which grooves 0.1-1000 μm deep are made on the friction surface, while the grooves are filled with antifriction material containing non-ferrous intermetallic compounds reinforced with ultrafine diamonds.
Известен также способ получения антифрикционного покрытия на тонкостенных стальных вкладышах опор скольжения (патент РФ N2076960), включающий нанесение смеси порошков и термического соединения смеси порошков с поверхностью вкладыша методом послойного газотермического напыления с последующей электроконтактной обработкой роликом слоев напыляемого металла.There is also a known method of producing an anti-friction coating on thin-walled steel liners of sliding bearings (RF patent N2076960), comprising applying a mixture of powders and thermally bonding a mixture of powders with the surface of the liner by gas-thermal spraying followed by electric contact roller treatment of the layers of the sprayed metal.
Известно покрытие на основе алмазоподобного материала с аморфной структурой, который содержит включения алмазной фазы и представляет собой чистый углерод (заявка РФ N96110601).A coating based on a diamond-like material with an amorphous structure is known, which contains inclusions of the diamond phase and is pure carbon (RF application N96110601).
Известно также многослойное износостойкое покрытие (патент РФ N2061090) с высокой адгезией между основным материалом и покрытием, причем, перед нанесением слоев покрытия дополнительно наносят металлический подслой из циркония.Also known is a multilayer wear-resistant coating (RF patent N2061090) with high adhesion between the base material and the coating, moreover, before applying the coating layers, a zirconium metal sublayer is additionally applied.
Известен также подшипник скольжения на основе углерода (патент РФ N2006706), содержащий цилиндрическую втулку, закрепленную в опорном кольце, причем, одна из сопрягаемых деталей выполнена металлической, а опорное кольцо выполнено из углеродного композиционного материала с наполнителем в виде прошитого углеродной нитью пакета углеродной ткани.A carbon-based sliding bearing (RF patent N2006706) is also known, which contains a cylindrical sleeve fixed in a support ring, moreover, one of the mating parts is made of metal, and the support ring is made of a carbon composite material with a filler in the form of a package of carbon fabric stitched with carbon thread.
Известен также подшипник качения (заявка РФ N2000109596), содержащий внутреннее и наружное кольцо и тела качения, при этом на тела качения и/или на дорожку качения нанесено покрытие из алмазоподобного углерода в смеси с металлом, содержащее чередующиеся слои.Also known is a rolling bearing (RF application N2000109596) containing an inner and an outer ring and a rolling body, while the rolling bodies and / or the raceway are coated with diamond-like carbon in a mixture with metal containing alternating layers.
Известен подшипник скольжения (Европатент ЕР N1070207), содержащий слой из серебра или серебряного сплава и покрытие, выполненное порошковой формовкой из спеченного карбида кремния и содержащее кристаллический графитовый слой на поверхности и слой из алмазных частиц.Known sliding bearing (Europatent EP N1070207), containing a layer of silver or silver alloy and a coating made by powder molding of sintered silicon carbide and containing a crystalline graphite layer on the surface and a layer of diamond particles.
Известен также способ формирования антифрикционных и противоизносных покрытий на трущихся поверхностях элементов пар трения (патент РФ N2139456), включающий нанесение слоя эпилама из растворов на основе перфторполиоксиалкиленкарбоновых кислот, при котором на трущиеся поверхности элементов пар трения наносят стекловидную пленку двуокиси кремния.There is also a known method of forming anti-friction and anti-wear coatings on the friction surfaces of friction pair elements (RF patent N2139456), comprising applying an epilam layer from solutions based on perfluoropolyoxyalkylene carboxylic acids, in which a glassy silicon dioxide film is applied to the friction surfaces of the friction pair elements.
Известно также антифрикционное покрытие (патент РФ N2057973), содержащее стальное основание с нанесенным на него антифрикционным слоем из порошка бронзы методом плазменного напыления.An anti-friction coating is also known (RF patent N2057973) containing a steel base with an anti-friction layer of bronze powder deposited on it by plasma spraying.
Известен роликовый подшипник (патент США N6234679), в котором одна из обойм или ролики снабжены поверхностным покрытием, содержащим наружный углеродный азотированный слой и подложку, расположенную между наружным слоем и основанием. Подложка содержит нитрид бораKnown roller bearing (US patent N6234679), in which one of the cages or rollers are provided with a surface coating containing an outer carbon nitrided layer and a substrate located between the outer layer and the base. The substrate contains boron nitride
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является антифрикционное покрытие, содержащее пленку, скрепленную с основой и взаимодействующую со смазкой, отличающееся тем, что пленка выполнена с монокристаллической структурой, в которой расположены адсорбционные центры, при этом адсорбционные центры связаны с химическими группами элементов, взаимодействующих, как между собой, так и с молекулами смазки, что приводит к структурной упорядоченности и формированию энитропного жидкокристаллического слоя смазки (прототип Патент РФ №2230238).Closest to the claimed technical solution is an antifriction coating containing a film bonded to a base and interacting with a lubricant, characterized in that the film is made with a single crystal structure in which adsorption centers are located, while the adsorption centers are associated with chemical groups of elements interacting as between each other and with lubricant molecules, which leads to structural ordering and the formation of a nitropic liquid crystal layer of lubricant (prototype RF Patent 2230238).
Недостатками известных покрытий являются:The disadvantages of the known coatings are:
- недостаточно высокая износостойкость;- insufficiently high wear resistance;
- высокие коэффициенты трения;- high coefficients of friction;
- недостаточная задиростойкость;- insufficient scoring resistance;
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Целью полезной модели является повышение износостойкости и задиростойкости покрытия.The purpose of the utility model is to increase the wear and tear resistance of the coating.
Указанная цель достигается тем, что в алмазоподобном антифрикционном покрытии, представляющем собой монокристаллическую пленку, пленка выполнена из углерода с интеркалированными в него атомами азота.This goal is achieved by the fact that in a diamond-like antifriction coating, which is a single-crystal film, the film is made of carbon with nitrogen atoms intercalated into it.
Указанная цель достигается также тем, что структура пленки формирует гомеотропный тип ориентации эпитропного жидкокристаллического граничного слоя смазки.This goal is also achieved by the fact that the film structure forms a homeotropic type of orientation of the epitropic liquid crystal boundary layer of the lubricant.
Указанная цель достигается также тем, что граничная смазка представляет собой высокоупорядоченную углеводородную композицию.This goal is also achieved by the fact that the boundary lubrication is a highly ordered hydrocarbon composition.
Указанная цель достигается также тем, что пленка скреплена с основой.This goal is also achieved by the fact that the film is bonded to the base.
Указанная цель достигается также тем, что пленка скреплена с основой посредством подложки, расположенной между основой и пленкой.This goal is also achieved by the fact that the film is bonded to the substrate by means of a substrate located between the substrate and the film.
Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1, 2 показано антифрикционное покрытие, взаимодействующее со смазкой.The claimed technical solution is illustrated by drawings, where figure 1, 2 shows an antifriction coating that interacts with the lubricant.
Антифрикционное покрытие содержит алмазоподобную монокристаллическую пленку 1 (Фиг.1), скрепленную с основой 2 посредством подложки 3. В качестве материала основы 2 используется, например, сталь, а в качестве подложки 3, например, нитрид титана. Основа 2 представляет собой, например, обойму или вкладыш подшипника. Пленка 1 имеет монокристаллическую структуру, в которой интеркалированны атомы азота (на рисунке не обозначены). Композиционная структура способна к активному взаимодействию с молекулами граничного слоя смазки 4, что приводит к структурной упорядоченности и формированию гомеотропно ориентированного эпитропно-жидкокристаллического (ЭЖК) слоя смазки. В качестве смазки используют, например, вазелиновое масло + 0,1% стеариновой или 1% олеиновой кислоты.The anti-friction coating contains a diamond-like single-crystal film 1 (FIG. 1), bonded to the substrate 2 by means of a substrate 3. For example, steel is used as the substrate material 2 and, for example, titanium nitride as the substrate 3. The base 2 is, for example, a cage or bearing shell. Film 1 has a single-crystal structure in which nitrogen atoms are intercalated (not shown in the figure). The compositional structure is capable of active interaction with the molecules of the boundary layer of lubricant 4, which leads to structural ordering and the formation of a homeotropically oriented epitropic-liquid crystal (ELC) lubricant layer. As a lubricant, for example, liquid paraffin + 0.1% stearic or 1% oleic acid is used.
Антифрикционное покрытие содержит также монокристаллическую пленку 1 (Фиг.2), скрепленную напрямую с основой 2. В качестве материала основы 2 используется, например, кремнийорганический полимер.The antifriction coating also contains a single-crystal film 1 (Figure 2), bonded directly to the base 2. As the material of the base 2, for example, an organosilicon polymer is used.
Варианты осуществления полезной моделиUtility Model Embodiments
Одной из актуальных задач трибологии является обеспечение заданной величины коэффициента трения в трибосопряжениях - от минимально возможного в подшипниках (для уменьшения энергетических затрат) до достаточно высокого и устойчивого для вариаторов, фрикционных муфт и т.д.One of the urgent tasks of tribology is to provide a given value of the coefficient of friction in tribojunctions - from the minimum possible in bearings (to reduce energy costs) to a sufficiently high and stable one for variators, friction clutches, etc.
Модификация поверхностных слоев контактирующих деталей с помощью высоких технологий инженерии поверхности, в частности, нанотехнологии, может рассматриваться в качестве одного из перспективных путей решения этой задачи. Действительно, современные нанотехнологий позволяют формировать покрытия с уникальным сочетанием свойств, принципиально отличающихся от материалов, обработанных традиционными методами. В таблице 1 приведены некоторые методы получения наноматериалов.Modification of the surface layers of contacting parts using high-tech surface engineering, in particular, nanotechnology, can be considered as one of the promising ways to solve this problem. Indeed, modern nanotechnology makes it possible to form coatings with a unique combination of properties fundamentally different from materials processed by traditional methods. Table 1 shows some methods for producing nanomaterials.
высокие статистические и динамические давления при обычных и высоких температурахGlater method (gas-phase deposition and compaction); electric discharge sintering; hot working with pressure;
high statistical and dynamic pressures at ordinary and high temperatures
Одним из эффективных методов модификации поверхности является нанесение покрытий (покрытий-ориентантов), обеспечивающих необходимую гомеотропную ориентацию и структурную упорядоченность (ЭЖК-структуру) граничного слоя смазки, и, соответственно, повышение смазочной способности масел, так как структура пленки поверхности ориентатнта 1 (Фиг.1) создает себе подобную молекулярную структуру в граничном слое смазки 4.One of the effective methods of surface modification is the application of coatings (orienting coatings), which provide the necessary homeotropic orientation and structural order (ELC structure) of the boundary lubricant layer, and, accordingly, increase the lubricity of oils, since the film structure of the surface is oriented 1 (Fig. 1) creates a similar molecular structure in the boundary layer of lubricant 4.
Для обеспечения высокой структурной упорядоченности ЭЖК граничного слоя смазки создано антифрикционное пленочное углеродное покрытие-ориентант, имеющее монокристаллическую структуру. Пленку 1 (Фиг.1) получают, например, методом импульсной конденсации углеродной плазмы в сочетании с дополнительным облучением ионами Аr или методом нанотехнологической молекулярной сборки и скрепляют с подложкой 3, которая нанесена на основу 2. Пленка 1 имеет хорошую адгезию и может быть нанесена на различного типа подложки (металлы, диэлектрики, керамика и др.). При работе машин и механизмов в режиме граничного трения между трущимися парами с покрытиями-ориентантами формируются молекулярные эпитропные жидкокристаллические слои в граничных слоях молекул смазки 4, нормально ориентированные к поверхности трения. Межмолекулярное анизотропное ввзаимодействие происходит как между поверхностью пленки 1 с молекулами смазки 4, так и молекул смазки 4 в самом смазочном материале. У предлагаемого антифрикционного покрытия образуется структурно-упорядоченный ЭЖК слой смазки у трущихся поверхностей. Взаимодействие с поверхностью пленки 1 приводит к большей температурной стабильности гомеотропной структуры ЭЖК слоя смазки, за счет повышения толщины и степени структурной упорядоченности граничного слоя смазки. Ортогональная ориентация молекул смазки 4 в граничном слое смазки способствует обеспечению несущей способности смазочного слоя, снижению коэффициента трения и интенсивности изнашивания.To ensure high structural ordering of the ELC of the boundary layer of the lubricant, an antifriction film-oriented carbon coating-orientant with a single-crystal structure was created. Film 1 (FIG. 1) is obtained, for example, by pulsed condensation of carbon plasma in combination with additional irradiation with Ar ions or by nanotechnological molecular assembly and fastened to a substrate 3, which is supported on a base 2. Film 1 has good adhesion and can be applied to various types of substrates (metals, dielectrics, ceramics, etc.). When machines and mechanisms are operating in the boundary-friction regime between rubbing pairs with orienting coatings, molecular epitropic liquid-crystalline layers are formed in the boundary layers of lubricant molecules 4, normally oriented to the friction surface. Intermolecular anisotropic interaction occurs both between the surface of the film 1 with the molecules of lubricant 4 and the molecules of lubricant 4 in the lubricant itself. The proposed anti-friction coating forms a structurally ordered ELC layer of lubricant at the rubbing surfaces. The interaction with the surface of the film 1 leads to greater temperature stability of the homeotropic structure of the ELC lubricant layer, by increasing the thickness and degree of structural ordering of the boundary layer of the lubricant. The orthogonal orientation of the lubricant molecules 4 in the boundary layer of the lubricant helps to ensure the bearing capacity of the lubricant layer, to reduce the friction coefficient and wear rate.
Антифрикционное покрытие изготавливается также прямым нанесением монокристаллической углеродной пленки 1 (Фиг.2) на основу 2, например, кремнийорганический полимер. Пленка 1 может интеркаллироваться атомами азота (N).The antifriction coating is also made by direct application of a single-crystal carbon film 1 (FIG. 2) onto a base 2, for example, an organosilicon polymer. Film 1 can be intercalated by nitrogen (N) atoms.
Совместное действие покрытий на обеих контактирующих поверхностях приводит к увеличению толщины граничных слоев эпитропной жидкокристаллической системы и повышению степени ориентационной упорядоченности в ней.The combined effect of coatings on both contacting surfaces leads to an increase in the thickness of the boundary layers of the epitropic liquid crystal system and an increase in the degree of orientational ordering in it.
Были исследованы трибологические свойства монокристаллических углеродных покрытий. Экспериментально подтверждено, что легирование азотом покрытий на стальных образцах обеспечивает повышение их антифрикционных свойств при различных контактных нагрузках как при трении без смазочного материала, так и в модельных смазочных средах. Для сравнения приведены данные испытаний стальных образцов без покрытия и стальных образцов с углеродными покрытиями.The tribological properties of single-crystal carbon coatings were investigated. It was experimentally confirmed that nitrogen doping of coatings on steel samples provides an increase in their antifriction properties under various contact loads both during friction without a lubricant and in model lubricating media. For comparison, test data for uncoated steel samples and carbon-coated steel samples are given.
При интеркалировании углеродных покрытий азотом атомами азота на поверхности образуются дополнительные адсорбционные центры. Наличие подобных центров также может оказывать влияние на уровень ориентации молекул смазочного материала в граничном смазочном слое.When carbon coatings are intercalated with nitrogen by nitrogen atoms, additional adsorption centers are formed on the surface. The presence of such centers can also affect the orientation level of the lubricant molecules in the boundary lubricant layer.
Исследование влияния легирования азотом углеродных покрытий на их антифрикционные свойства при трении без смазочного материала и в модельных смазочных средах проводили на машине трения ДС-3, реализующей трение неподвижного шарика диаметром 12,7 мм по вращающемуся с частотой 0,33 мин-1 диску диаметром 60 мм, установленному на вертикальном валу в масляной ванне.The effect of nitrogen doping of carbon coatings on their antifriction properties during friction without lubricant and in model lubricating media was studied using a DS-3 friction machine that realizes friction of a stationary ball with a diameter of 12.7 mm along a disk 60 with a diameter of 0.33 min -1 mm mounted on a vertical shaft in an oil bath.
Нагружение узла трения производили грузами, устанавливаемыми на рычаге непосредственно над держателем шарика. Нагрузки варьировали в интервале 0,4-12,4 Н. Продолжительность испытания при каждой нагрузке - 30 с. В процессе испытания регистрировали момент трения.The friction unit was loaded with loads mounted on a lever directly above the ball holder. The loads varied in the range of 0.4-12.4 N. The duration of the test at each load was 30 s. During the test, the moment of friction was recorded.
Шарики и диски изготавливались из шарикоподшипниковой стали ШХ-15 (0,98% С; 1,57% Cr; Fe - остальное), закаленной и отпущенной до твердости 6,8-7,2 ГПа. Рабочие поверхности дисков шлифовали и полировали до значения параметра шероховатости Ra=0,07-0,09 мкм. На поверхности дисков наносили углеродные покрытия толщиной 3 мкм со структурой двух типов: аморфной и монокристаллической. Покрытия с монокристаллической структурой были легированы азотом в концентрации от 1 до 7%.Balls and discs were made of ball-bearing steel ШХ-15 (0.98% С; 1.57% Cr; Fe - the rest), hardened and tempered to a hardness of 6.8-7.2 GPa. The working surfaces of the disks were ground and polished to a roughness parameter R a = 0.07-0.09 μm. Carbon coatings with a thickness of 3 μm were applied to the surface of the disks with a structure of two types: amorphous and single-crystal. Coatings with a single crystal structure were doped with nitrogen at a concentration of 1 to 7%.
Аморфные углеродные покрытия получены при импульсной конденсации (т=400 мкс, υ=3 Гц) углеродной плазмы (ρ=1013 см-3, степень ионизации 95%). Монокристаллические пленки двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода также получены методом импульсной конденсации углеродной плазмы, но в отличие от аморфных - в среде азота с дополнительным облучением ионами Ar+. Твердость углеродных пленок, измеренная пирамидой Викерса методом наноиндентирования, составляла 60-70 ГПа. Оба типа углеродных покрытий имеют хорошую адгезию к подложке; случаев отслаивания не наблюдалось.Amorphous carbon coatings were obtained by pulsed condensation (m = 400 μs, υ = 3 Hz) of a carbon plasma (ρ = 10 13 cm -3 , ionization degree 95%). Single-crystal films of two-dimensionally ordered linear chain carbon were also obtained by the method of pulsed condensation of carbon plasma, but unlike amorphous films in a nitrogen medium with additional irradiation with Ar + ions. The hardness of carbon films, measured by the Vickers pyramid by nanoindentation, was 60-70 GPa. Both types of carbon coatings have good adhesion to the substrate; peeling cases were not observed.
В качестве смазочных материалов при экспериментах использовали модельные среды: инактивное масло вазелиновое медицинское (плотность - 0,873 г/см3; средняя молекулярная масса - 430; вязкость при 200 С - 140 мм2/c; кислотное число - 0 КОН на 1 г) и это же инактивное масло с поверхностно-активными присадками: олеиновой кислотой (концентрация 1%) и стеариновой кислотой (концентрация 0,1%).Model media were used as lubricants in the experiments: medical vaseline inactive oil (density - 0.873 g / cm 3 ; average molecular weight - 430; viscosity at 200 C - 140 mm 2 / s; acid number - 0 KOH per 1 g) and the same inactive oil with surface-active additives: oleic acid (concentration 1%) and stearic acid (concentration 0.1%).
Результаты выполненных экспериментальных исследований подтвердили данные о том, что монокристаллические углеродные покрытия обеспечивают снижение коэффициента трения стальных образцов как по сравнению с аналогичными образцами без покрытия, так и со стальными образцами с аморфным углеродным покрытием. Эта закономерность имеет место для условий трения при смазке инактивным маслом, а также при смазке инактивным маслом с поверхностно-активными присадками в рассматриваемом интервале нагрузок.The results of the experimental studies confirmed the data that single-crystal carbon coatings provide a decrease in the coefficient of friction of steel samples both in comparison with similar uncoated samples and with steel samples with an amorphous carbon coating. This pattern holds for friction conditions when lubricated with inactive oil, as well as when lubricated with inactive oil with surface-active additives in the considered load interval.
Доказано, что легирование монокристаллического углеродного покрытия атомами азота обеспечивает заметное снижение коэффициента трения для условий смазывания модельными композициями и для условий трения без смазочного материала. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что механизм снижения трения при испытаниях со смазкой в диапазоне исследуемых нагрузок связан в основном с тем, что при легировании азотом углеродных покрытий сохраняется и даже усиливается ориентационный эффект монокристаллических покрытий на молекулы граничного слоя Механизм снижения коэффициента трения при увеличении содержания азота в покрытии при трении без смазки может быть объяснен тем, что в процессе испытаний возможна частичная графитизация монокристаллического углерода. Этот процесс связан с тем, что азот присутствует на поверхности углеродного покрытия, главным образом, в виде групп типа C-N-0H, что может способствовать трибопревращениям sp1 - связей, характерных для линейно-цепочечного углерода, в sp2 - связи, характерные для графита. Указанные превращения могут вызывать снижение трения за счет за счет характерного для графита эффекта самосмазывания.Выполненные исследования позволяют сделать вывод, что легирование монокристаллических углеродных покрытий атомами азота усиливает ориентационный эффект покрытия и способствует дальнейшему повышению смазочной способности масел.It is proved that doping of a single-crystal carbon coating with nitrogen atoms provides a noticeable decrease in the friction coefficient for lubrication conditions by model compositions and for friction conditions without lubricant. An analysis of the data obtained allows us to conclude that the mechanism of reducing friction during tests with a lubricant in the range of the studied loads is mainly due to the fact that when nitrogen is doped with carbon coatings, the orientational effect of single-crystal coatings on the boundary layer molecules is retained and even enhanced. nitrogen in the coating during friction without lubrication can be explained by the fact that during the test process partial graphitization of single-crystal carbon is possible. This process is related to the fact that nitrogen is present on the surface of the carbon coating, mainly in the form of groups of the CN-0H type, which can contribute to the triboconversion of sp 1 bonds typical of linear chain carbon, and sp 2 bonds typical of graphite . The indicated transformations can cause a decrease in friction due to the self-lubrication characteristic of graphite. The performed studies suggest that doping of single-crystal carbon coatings with nitrogen atoms enhances the orientational effect of the coating and further enhances the lubricity of the oils.
Под граничным слоем смазки понимается слой молекул смазки 4, который находится в режиме граничного трения и способен к структурной ориентации и формированию упорядоченного ЭЖК слоя. В качестве материала покрытия могут использоваться пленки с монокристаллической структурой с пористостью не выше 6 ангстрем.A boundary lubricant layer is understood to mean a layer of lubricant molecules 4, which is in the boundary friction mode and is capable of structural orientation and the formation of an ordered ELC layer. As a coating material, films with a single crystal structure with a porosity of not higher than 6 angstroms can be used.
В качестве основы могут использоваться, например, сталь и другие конструкционные материалы.As the basis can be used, for example, steel and other structural materials.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
При анализе технического решения на соответствие критерию «новизна» выявлено, что часть признаков заявленной совокупности является новой, следовательно, полезная модель соответствует критерию «новизна».When analyzing the technical solution for compliance with the criterion of "novelty", it was revealed that part of the features of the claimed population is new, therefore, the utility model meets the criterion of "novelty".
Кроме того, посредством предлагаемого устройства достигнут результат, удовлетворяющий давно существующим потребностям (снижение трения, повышение эксплуатационных характеристик - повышение износостойкости, задиростойкости и т.п.).In addition, by means of the proposed device, a result was achieved that meets long-standing needs (reduction of friction, increase of operational characteristics - increase of wear resistance, scoring resistance, etc.).
Техническое решение может использоваться в машиностроении, может быть тиражировано и, следовательно, соответствует критерию «промышленная применимость».The technical solution can be used in mechanical engineering, can be replicated and, therefore, meets the criterion of "industrial applicability".
Достоинства заявляемого технического решения заключаются в создании оптимальных микроструктур, наилучшим образом удовлетворяющих условиям работы антифрикционных покрытий и позволяющая им достигнуть высоких триботехнических параметров.The advantages of the proposed technical solution lies in the creation of optimal microstructures that best suit the working conditions of antifriction coatings and allow them to achieve high tribological parameters.
Предложенное покрытие имеет следующие преимущества:The proposed coating has the following advantages:
- Увеличивается износостойкость и задиростойкость;- Increases wear resistance and scoring resistance;
- Уменьшается коэффициент трения;- Friction coefficient decreases;
Заявляемое техническое решение можно использовать также в приборостроении, в медицине, а также в тех областях техники, где имеет место граничное трение.The claimed technical solution can also be used in instrumentation, medicine, and also in those areas of technology where boundary friction takes place.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005130908/22U RU52956U1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | DIAMOND-LIKE ANTIFRICTION COATING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005130908/22U RU52956U1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | DIAMOND-LIKE ANTIFRICTION COATING |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU52956U1 true RU52956U1 (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=36656137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005130908/22U RU52956U1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | DIAMOND-LIKE ANTIFRICTION COATING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU52956U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641557C2 (en) * | 2013-12-10 | 2018-01-18 | Иглбургманн Джермани Гмбх Унд Ко. Кг | Structural element of bearing with internal diamond coating |
| RU2741972C2 (en) * | 2017-08-08 | 2021-02-01 | Виктор Юрьевич Прохоров | Method of sliding bearing manufacturing |
-
2005
- 2005-10-05 RU RU2005130908/22U patent/RU52956U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641557C2 (en) * | 2013-12-10 | 2018-01-18 | Иглбургманн Джермани Гмбх Унд Ко. Кг | Structural element of bearing with internal diamond coating |
| RU2741972C2 (en) * | 2017-08-08 | 2021-02-01 | Виктор Юрьевич Прохоров | Method of sliding bearing manufacturing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang | A review of tribological properties for boron carbide ceramics | |
| KR101201653B1 (en) | Wear-resistant coating and method for producing the same | |
| Erdemir et al. | Friction and wear performance of ion-beam-deposited diamond-like carbon films on steel substrates | |
| CN101126417B (en) | Self-lubricating sliding bearing material | |
| Xing et al. | Effect of regular surface textures generated by laser on tribological behavior of Si3N4/TiC ceramic | |
| US4946747A (en) | Machine element and method of making | |
| US5364248A (en) | Sliding member, a method for producing same, and usages of same | |
| EP1290239B1 (en) | Bearing with amorphous boron carbide coating | |
| Zhang | Tribology of SiC ceramics under lubrication: Features, developments, and perspectives | |
| EP2264217B1 (en) | Corrosion-resistant coating | |
| US20200239802A1 (en) | Nano-additives enabled advanced lubricants | |
| US7014367B2 (en) | Oil-impregnated sintered sliding bearing | |
| RU52956U1 (en) | DIAMOND-LIKE ANTIFRICTION COATING | |
| RU2230238C1 (en) | Anti-friction coat | |
| RU32217U1 (en) | Anti-friction coating | |
| JP3738750B2 (en) | Wear-resistant sliding member | |
| JP2000257697A (en) | High surface pressure resisting gear and manufacture therefor | |
| CN110629107A (en) | Radial spherical plain bearing based on structure enabling material and preparation method | |
| JP4487530B2 (en) | Roller bearing cage and manufacturing method thereof | |
| Sjöström et al. | Diamond-like carbon coatings in rolling contacts | |
| CN1245582C (en) | Sintered slide bearing for construction equipment | |
| JP5620860B2 (en) | Rolling bearing | |
| JP2000204437A (en) | Sliding member, its production and rotary compressor | |
| Su et al. | A tribological investigation of physical vapour deposition TiN coatings paired with surface treated steels for machine element applications | |
| JP3629300B2 (en) | Rolling / sliding parts and rollers for cam followers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20101006 |