Способ обработки трущихся поверхностей

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ, включающий контактирование их Ари трении с контртелом. выполненным из антифрикционного материала , в электропроводящей среде, отличающийся тем, что, с целью повыше;ния износостойкости и : долговечности трущихся поверхностей, перед или в процессе трения трущуюся поверхность подвергают анодной пассивации , а в качествеэлектропроводящей среды используют раствор минеральной кислоты, содержащей не менее 1 мл/л восстановителя, выбранного из группы, включающей формальдегид и этанол, и в состав контртела или в электропроводящую среду вводят соединение электроотрицательного металла переменной валентности в его низшей форме в количестве 0,2Ш 1,5 мае.%.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (11):

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к автои:комм свИДКТЕпьСтв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3467472/22-02 (22) 07.07.82 (46) 15.05.85. Бюл. № 18 (72) И.М.Мельниченко, M.È.Кузьменков, М.М. Близ не ц и П. В . Сысоев (71) Гомельский государственный университет (53) 621.798.8(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 378538, кл. С 25 D 5/00, 1970.

2. Ямпольский А.М.Технология оксидирования и фосфатирования металлов. Л., Лениздат, 1960, с. 28.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 687374, кл. G 01 N 3/56; 1978. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУЩИХСЯ

ПОВЕРХНОСТЕЙ, включающий контактирование их при трении с контртелом, 4(51) С 23 С 28/00 С 25 D 11/00 выполненным из антифрикционного материала, в электропроводящей среде, отличающийся тем, что, с целью повышения изноеостойкости и долговечности трущихся поверхностей, перед или в процессе трения трущуюся поверхность подвергают анодной пас сивации, а в качестве- электропроводящей среды используют раствор минеральной кислоты,. содержащей не менее 1 мл/л восстановителя, выбранно го из группы, включающей формальдегид и этанол, и в состав контртела или в электропроводящую среду вводят соединение электроотрицательного металла переменной валентности в его низшей форме в количестве 0,21,5 мас.X.

1155629

Изобретение относится к обработке трущихся поверхностей с целью повышения их износостойкости и долговечности и может быть использовано для пар трения, работающих в различных 5 агрессивных средах, а также в условиях сухого трения.

Известен способ обработки трущейся поверхности путем контактирования ее с медьсодержащим сплавом в кислой 1О среде при трении Я .

Однако известный способ характеризуется ограниченной областью применения, в частности он неприменим для пар сухого трения, металлополи- 15 мерных и других пар трения, а также ограниченным ассортиментом используемых антифрикционных материалов.

Известен способ придания поверхности повышенной коррозионной стой- 26 кости к износостойкости за счет анодной пассивации металлической поверхности )2) .

Защитные пленки, образуемые при анодной пассивации, отличаются хоро- 25 шей каррозионнай стойкостью, ио недолговечны при трении, обладают слабыми антифрнкционными и противоизносными свойствами.

Наиболее близким к изобретению яв-ЗО ляется способ обработки трущихся поверхностей, включающий контактирование их при трении с контртелом, выполненным из антифрикционного материала в электропроводящей среде. При этом в качестве электропроводящей среды используют смазки с присадками тех же металлов, из которых выполнены дополнительные вставки, находящиеся в зоне трения j3j .

46

Однако для реализации способа требуется усложнение конструктивного оформления узла трения, так как в зону трения необходима поместить электрически изолированные от пары трения45 вставки, что уменьшает область применения способа. Кроме этого, пленка, образующаяся на трущихся поверхностях из присадки и материала вставки, яв ляющегося более активным по отноше- 50 нию к материалам трущихся поверхностей, подвержена интенсивному каррознонно-механическому износу и не оказывает никакого влияния на химическую и противаизносную стойкость окисных . $5 пленок на поверхности металлического контртела, во многом определяющих износостойкость и долговечность пары трения. Данный способ непригоден для сопряжений, функционирующих в условиях сухого трения, а также при наличии в зоне трения смазок, обладающих повышенным электрическим сопротивлением.

Цель изобретения — повьш енне износостойкости и долговечности трущихся поверхностей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки трущихся поверхностей, включающему контактирование их ElpH трении с контр. телом, выполненным из антифрикционно го материала, в электропроводящей среде, перед или в процессе трения трущуюся поверхность подвергают анод. ной пассивации, а в качестве электро. проводящей среды используют раствор минеральной кислоты, содержащий не менее 1 мл/л восстановителя, выбранного из группы„ включающей фармальде. гид и этанал, и в состав контртела или в электропроводящую среду вводят соединение электроотрицательного металла переменной валентности в его низшей Ьорме в количестве 0,21,5 вес.X.

При реализации способа в результате аноднай поляризации в кислой

3 среде для области пассивации и одновременного фрикционнога взаимодействия с пленкообразующим контртелам. например фторопластоМ, способным образовывать антифрикционные износостойкие пленки на поверхности металлического контртела, вследствие фрикционного натирания происходит уплотнение пассивной пленки и дополнительной антифрикционной и износостойкой прослойки из материала пленкообразующего контртела на металлической поверхности, улучшение их адгезии к металлической подложке.и повышение их противоизносных свойств, формируется рабочая шероховатость поверхнос тей. Вследствие диспергирования в кислой среде полимера, содержащего способн.".1е днссоциировать добавки, служащие источникамн катионов электроотрицательного металла переменной валентности в его низшей форме на поверхности металла образуется допол нительньй унрочненный слой из окислов присутствующнх в полимере катионов и антифрикционнаго полимера, который обладает повышенной химической устойчивостью, противоизносными

1155629 свойствами и долговечностью по сравнению с окислами основного металла.

С целью облегчения осаждения на металлической поверхности низших окислов в кислую среду введены формальдегид или спирт, являющиеся восстановителями.

Способ осуществляют следующим образом.

Металлический элемент пары трения,10 контртело которой содержит пленкообразующий.антифрикционный полимер, наполненный добавками, служащими источниками катионов электроотрицатель. ного металла. переменной валентности 1$ в его низшей форме, одноименных или отличных от основного металла, анодно поляризуют в кислой среде, содержащей формальдегид или спирт, при потенциалах пассивной области. При 2б этом сочетаются анодная пассивация металла и образование дополнитель-, но упрочненного слоя из окислов присутствующих в полимере катионов и прослойки антифрикционного полимера. 25

Соединения, служащие источниками катионов электроотрицательного металла переменись валентности в его низшей форме, .могут также вводиться непосредственно в зону фрикционного контакта, например в электролит, а трение при дополнительной обработке осуществляют по антифрикционному пленкообразуницему контртелу, например графиту или фторопласту, при

35 этом в качестве пассивирующей электропроводящей среды используют растворы минеральных кислот, в частности растворы соляной кислоты и серной кислоты 0,1-0,5 н, а в качестве вос4О становителя в данном способе используют формальдегид. или эгиловый спирт в концентрации не менее 1 мл/л. Концентрация восстановителя выбирается исходя из условий полного восстанов- ления катионов электроотрицательных материалов.

Б качестве пленкообразующих материалов могут .быть использованы антифрикционные как полимерные, так и твердосмазочные материалы, например фторопласт графит и др.

Предельные количества вводимых в электролит или в контртело добавок (оптимальные 0,2-1,5 вес.X), служащихЫ источниками катионов электроотрицательного металла переменной валентностн, связаны с тем, что при более низких. концентрациях образующееся покрытие обладает незначительной стойкостью в уСловиях коррозионно-механического изнашивания, а при более высоких концентрациях ухудшаются физико-механические свойства получаемого покрытия и снижается долговечность пары трения. В качестве добавок могут быть использованы соединения металлов, которые улучшают коррозионную стойкость (пассивирующее действие, т.е. сами способны пассивироваться), а также антифрикционность и долговечность пары трения, в частности могут быть использованы соединения никеля, хрома и др.

Пример I. Осуществляют фрикционное взаимодействие пары электрический никель-коксофторопласт в среде 1н. серной кислоты нри скорости относительного перемещения 0,5 м/с и удельной нагрузке 5 МПа в течение

10 ч.

Пример 2. В сопряжении подшипника скольжения (электролитический никель-коксофторопласт, содержащий

1 вес.X хлористого хрома) в течение часа анодно поляризуют никель в 1 н. растворе серной кислоты, содержащем

1 мл/л концентрированного раствора о формальдегида, при 25 С и потенциале

0,8- I,2 В относительно насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения, соответствующем области пассивации никеля в таком растворе в процессе фрикционного взаимодействия, при скорости относительного перемещения

О, 18 м/с, удельной нагрузке О, 13 NOa.

У полученных образцов определяют износ по потере массы образцов-в течение 10 ч испытаний на .установке СМЦ-2 при нормальной -нагрузке 5 HIIa и скорости скольжения 0,5 м/с. Кроме того, некоторые образцы, полученные в условиях примера 1 и 2, испытывают в условиях сухого трения (примеры 3 и 4).

Пример 5. В этом, случае контртело в условиях предварительной обработки выполняют из антифрикционного пленкообразующего материала (графитa) а добавки катионов вводят не только в контртело, но и в электропроводящую. среду. -При- этом условия предварительной. обработки соответствуют-примеру 2» Испытания.проводят в условиях сухого, трения.

Пример 6. Условия-осуществления этого примера соответствуют

1155629

Коэффициент трения

ДолговечПример Износ пары трения, м2 ность, мин

О, 189

О, 172

О, 176

О, 185

О, 164

0,162

139

35!

80

106

86

81

Составитель Л.Казакова

Редактор Л.Авраменко Техред С.Легеза Корректор В.Синицкая

Заказ 3048/24 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 условиям примера 5. Однако анодную пассивацию осуществляют перед фрикци. онной обработкой.

Результаты по износостойкости, долговечности и коэффициенту трения обработанной поверхности приведены в таблице.

Если же из раствора кислоты ис- . ключить восстановитель и проводить обработку поверхности в условиях примера 2, то износ пары составляет

130 мг, а долговечность — 24 мин.

В случае уменьшения количества хлористого хрома <0,2Х вес износ пары составляет 132 мг. При использовании же известного способа и нанесенин на трущуюся поверхность цинкового покрытия определяют износ в паре с коксофторопластом как в среде

1н. серной кислоты, так и в условиях сухого трения, В результате испытаний установлено, что износ трения при испытаниях всухую составляет 104 мг, долговечность 12 мин, а коэффициент трения

0,182. Износ при испытаниях в среде

1 н. серной кислоты составляет 144 мг при коэффициенте трения 0,184.

Таким образом, из приведенных дан1 .ных видно, что способ по изобретению позволяет расширить область применения способа, повысить износостойкость, долговечность, антифрикционные свойства и ускорить прирабатываемость пар трения, используемых в условиях сухого трения, при наличии смазок и агрессивных сред. Как следует из приведенных данных, износостойкость пар сухого трения, подвергнутых дополнительной обработке, увеличивается на

i3-24Х, коэффициент трения снижается на 4-10%, а время приработки уменьшается на 30Х по отношению к соответствующим параметрам этой же паЗО ры, не подвергшейся дополнительной обработке.

Способ может найти применение в машиностроении для повышения износостойкости и долговечности пар. трения, эксплуатируемых, например, в экстремальных условиях, в вакууме, при наличии агрессивных сред, для облегчения и ускорения приработки ответственных сопряжений.