Антифрикционное покрытие

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания поверхностей трения, в частности подшипников скольжения и качения. Описано антифрикционное покрытие, содержащее углеводородный смазочный слой и легированную вольфрамом наноструктурированную монокристаллическую углеродную пленку толщиной 10-7-10-9 м, адсорбционные центры которой регулярно расположены как на поверхности пленки, так и в ее объеме. Технический результат - повышение задиростойкости и снижение коэффициента трения покрытия. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания поверхностей трения, в частности подшипников скольжения и качения.

Известно антифрикционное покрытие, содержащее углеводородный смазочный слой, нанесенный на монокристаллическую углеродную пленку, включающую адсорбционные центры (см. Патент РФ №2230238, кл. F16C 33/04, 2002 г.).

Углеродную пленку получают методом импульсной конденсации углеродной плазмы в сочетании с дополнительным облучением ионами аргона или методом нанотехнологической молекулярной сборки. При этом адсорбционные центры располагаются как на поверхности пленки, так и в ее объеме.

При работе машин и механизмов в режиме граничного трения между трущимися парами с покрытиями данного типа формируются молекулярные эпитропные жидкокристаллические слои в граничных слоях молекул смазки, нормально ориентированные к поверхности трения. Структурная упорядоченность граничного слоя смазки повышает смазочную способность масел, так как структура пленки создает себе подобную молекулярную структуру в граничном слое смазки.

Тем не менее антифрикционные показатели данного покрытия остаются неудовлетворительными.

Техническим результатом является повышение задиростойкости и снижение коэффициента трения покрытия.

Указанный результат достигается за счет того, что антифрикционное покрытие содержит углеводородный смазочный слой, нанесенный на легированную вольфрамом монокристаллическую углеродную пленку, включающую адсорбционные центры, которые располагаются регулярно как на поверхности пленки, так и в ее объеме. При этом данное покрытие содержит легированную вольфрамом монокристаллическую наноструктурированную линейно-цепочечную углеродную пленку толщиной 10-7-10-9 м.

Улучшение антифрикционных свойств покрытия достигается как за счет его легирования вольфрамом, так и за счет регулярного расположения адсорбционных центров, как на поверхности пленки, так и в ее объеме, а также их связи с поверхностью наноструктурированного линейно-цепочечного покрытия.

Наличие регулярно упорядоченных адсорбционных центров в новом материале позволяет усилить ориентационные свойства углеродной наноструктурированной пленки.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На рис.1 показано антифрикционное покрытие на твердой основе в разрезе.

На рис.2 показана схема вакуумной установки для получения углеродных антифрикционных покрытий нового поколения.

Антифрикционное покрытие (рис.1) на основе 1 из стали 45 содержит смазочный слой 2, легированную вольфрамом наноструктурированную монокристаллическую углеродную пленку 3 толщиной 10-7-10-9 м, включающую адсорбционные центры, которые регулярно располагаются как на поверхности пленки, так и в ее объеме 4. В качестве смазочного материала могут использоваться практически все виды углеводородных смазок, а в качестве основы кроме стали 45 могут использоваться и другие конструкционные материалы.

Антифрикционное покрытие изготавливают с использованием вакуумной установки (рис.2), которая состоит из вакуумной камеры 5, термостола 6, источника 7 ионов инертного газа - аргона, импульсного генератора 8 углеродной плазмы, источника 9 легирующего газа и генератора плазмы 10 с вольфрамом.

Для нанесения пленки в вакуумную камеру 5 (рис.2) на термостол 6 помещают основу 1. Далее камеру вакуумируют до 10-7-10-9 мм рт. столба, а затем очищают и активируют поверхность основы при помощи источника 7 ионов аргона, при этом основу охлаждают или нагревают при помощи термостола. Затем наносят монокристаллическую углеродную пленку 3, одновременно используя источник вольфрамовой плазмы 10 и импульсный генератора 8 углеродной плазмы, плотностью от 2×1014 - 1×1015 см-3. Толщину покрытия и процесс его структурирования регулируют путем изменения давления в вакуумной камере, угла наклона термостола, частоты импульсов генератора плазмы и температуры основы.

Для формирования наноструктурированной монокристаллической пленки используют источник легирующего газа 9 и генератор плазмы 10 с вольфрамом. Импульсные генераторы плазмы 8, 10 и источник легирующего газа 9 работают по времени синхронизировано относительно друг друга - совместно или попеременно. Адсорбционные центры 4, регулярно расположенные внутри и на поверхности углеродной пленки, формируют из химических элементов из ряда: (O), (H), (N), (OH), (NHx), (OOH) и др., содержащихся в вакуумной камере остаточных газов.

Параметры процесса подбирают путем периодического исследования структуры и толщины углеродной пленки на различных образцах с использованием электронной спектроскопии. При этом отбирают образцы с наноструктурированной углеродной монокристаллической пленкой толщиной от 10-7 до 10-9 и линейно-цепочечной структурой.

Затем вне вакуумной камеры на наноструктурированную пленку наносят углеводородный смазочный слой 2 на основе вазелинового масла с добавкой 1% олеиновой кислоты.

Для сравнения в аналогичных условиях и с использованием аналогичных материалов готовят монокристаллическую углеродную пленку согласно прототипу.

Результаты трибометрических испытаний пар трения образцов с наноструктурированной монокристаллической углеродной пленкой по стали 45 и образцов с монокристаллической углеродной пленкой по стали 45 при различных скоростях скольжения представлены в таблице 1.

Как следует из приведенной таблицы, наименьшие величины коэффициента трения в исследованном диапазоне режимов испытания отмечаются у пары трения образцов с наноструктурированной монокристаллической углеродной пленкой толщиной 10-7-10-9 и стали 45.

Испытания проводились до возникновения заедания, характеризующегося резким возрастанием коэффициента трения. Это явление отмечалось у пары трения образец (прототип) с монокристаллической углеродной пленкой - сталь 45 (1500 об/мин, 44-я минута испытания). При испытании пары образец с наноструктурированной монокристаллической углеродной пленкой - сталь 45 заедание в указанном диапазоне режимов испытания не имело места.

Достоинства заявляемого технического решения заключаются в создании оптимальных микроструктур, наилучшим образом удовлетворяющих условиям работы антифрикционных покрытий и позволяющая им достигнуть высоких триботехнических параметров.

Изобретение можно использовать в машиностроении, приборостроении, а также в тех областях техники, где имеет место граничное трение

Антифрикционное покрытие, содержащее углеводородный смазочный слой, нанесенный на монокристаллическую углеродную пленку, включающую адсорбционные центры, отличающееся тем, что содержит легированную вольфрамом монокристаллическую наноструктурированную линейно-цепочечную углеродную пленку толщиной 10-7-10-9 м, адсорбционные центры которой регулярно расположены как внутри, так и на поверхности углеродной пленки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для изготовления намоткой слоистых армированных изделий из полимерных композиций и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок с низким коэффициентом трения, не требующих смазки, для рычажной тормозной системы рельсового транспорта, например пассажирского и грузового.

Изобретение относится к технологии изготовления слоистых изделий намоткой и может быть использовано для изготовления подшипника скольжения. Способ включает нанесение полимерной композиции на внутреннюю цилиндрическую часть и фланец в виде покрытия путем заполнения зазора между фланцем и шаблоном намоткой слоями пропитанного полимерной композицией жгута с последующей опрессовкой и отверждением полимерной композиции, удаление шаблона и механическую обработку покрытия.

Изобретение относится к устройствам для изготовления намоткой слоистых армированных изделий из полимерных композиций и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения.

Изобретение относится к устройству для изготовления намоткой слоистых армированных изделий из полимерных композиций и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к опорам скольжения, и может быть использовано в подшипниках скольжения с вкладышами из металлокерамики. Подшипник скольжения содержит корпус с антифрикционным вкладышем, выполненным из металлокерамики.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может быть использовано для обработки подшипниковых шеек валов, контактирующих с вкладышами подшипников скольжения.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию поверхностей вкладышей подшипников скольжения.
Изобретение относится к элементу скольжения, применяемого, например, в качестве подшипника скольжения в двигателях внутреннего сгорания, подшипника скольжения коленчатых валов, поршневого кольца или юбки поршня.

Изобретение относится, в общем, к коррозиестойким втулкам, которые могут применяться в автомобильной промышленности, в частности для петель дверей, капотов и моторного отсека, сидений, рулевых колонок, маховиков, подшипников вала системы уравновешивания и т.п., а также в других отрослях промышленностяи Втулка содержит: несущий нагрузку подслой (102), имеющий первую основную поверхность, вторую основную поверхность и кромки; слой скольжения (110), связанный с первой поверхностью; коррозиестойкий слой (114), связанный со второй поверхностью и проходящий таким образом, чтобы закрывать кромки несущего нагрузку подслоя (102).

Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в ракетно-космической, авиационной, нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности, в железнодорожном, автомобильном транспорте и других областях промышленности. Подшипник скольжения, включающий корпус, устанавливаемый на цапфу вала или ось непосредственно или через вкладыш или втулку, в котором по крайней мере одна поверхность скольжения имеет наноструктурное антифрикционное покрытие на основе карбонитрида титана. Антифрикционное функционально-градиентное покрытие состоит из порошка карбонитрида титана, легированного кремнием, с фракциями нанодиапазона от 10 до 24 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,3 мкм и микронного уровня - от 1 до 5 мкм при следующем содержании фракций, мас. %: нанодиапазона - от 8 до 10, субмикронного уровня - от 50 до 60, микронного уровня - от 30 до 42. Технический результат изобретения - комплексное улучшение физико-механических и эксплуатационных характеристик подшипника за счет высокой твердости до 45-48 ГПа, среднего модуля упругости до 500 ГПа, адгезии к подложке (с максимальной критической нагрузкой до 50 Н), максимального снижения коэффициента трения от 0,01 до 0,015, повышения износостойкости, твердости, термической стабильности, жаропрочности, при одновременном повышении пластичности и прочности карбонитрида титана (TiCN) путем его наноструктурирования и легирования кремнием.

Изобретение относится к отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции для формирования самосмазывающейся прокладки. Отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция для самосмазывающейся прокладки включает: (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, описываемое формулой (1): в которой «X» представляет группу, которая содержит акрилоильную группу и состоит только из С, Н и О, а «Y» и «Z» представляют группы, каждая из которых состоит только из С, Н и О, и политетрафторэтиленовую смолу в качестве твердого смазочного материала, причем (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, содержится в количестве от 20% по весу до 90% по весу, и политетрафторэтиленовая смола содержится в количестве от 10% по весу до 50% по весу относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции. Заявлен также узел скольжения, включающий самосмазывающуюся прокладку, и способ изготовления для получения узла скольжения. Технический результат - создание полимерной композиции для формирования самосмазывающейся прокладки, имеющий низкий коэффициент трения, высокую износостойкость, высокую допустимую нагрузку, высокие термостойкость, маслостойкость, при этом допускается возможность корректирования размера, достигается упрощение при изготовлении. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил., 6 табл., 24 пр.

Изобретение предназначено для опор гребных валов судовых валопроводов. Подшипник скольжения содержит корпус (1), имеющий разъем и состоящий из двух половин - верхней и нижней, и вкладыш, выполненный составным из силовых слоистых и твердосмазочных сегментов (2, 3), обработанных по внутреннему диаметру в один размер. Сегменты антифрикционного набора чередуются в следующем порядке: внизу по центру располагается твердосмазочный сегмент (3) - пластина из материала, например, АНИТА-40, а в соседних рядах справа и слева от нижнего центрального ряда в центральной части располагаются силовые слоистые сегменты (2) - плиты из материала, например, ФУТ, а по бокам от него в одном ряду - твердосмазочные сегменты (3) - пластины из материала, например, АНИТА-40, более короткие по длине, затем при размещении набора вкладыша в нижней половине корпуса подшипника также через ряд вправо и влево от нижнего центрального ряда также располагаются в одном ряду твердосмазочные сегменты (3) - пластины из материала, например, АНИТА-40, а с торцов - слоистые сегменты (2) - плиты из материала, например, ФУТ. Технический результат: повышение надежности опор гребных валов, увеличение несущей способности, улучшение виброакустических характеристик. 2 ил.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию вкладышей подшипников скольжения. Способ включает нанесение на поверхность вкладышей электроэрозионного покрытия из мягкого материала в виде меди, или оловянной бронзы, или олова методом электроэрозионного легирования, который осуществляют сначала с энергий импульса 0,1-0,5 Дж, а затем с энергией импульса 0,01-0,05 Дж. На полученное покрытие наносят электроэрозионное покрытие из оловянно-сурьмяного баббита, после чего выполняют электроэрозионное легирование графитовым электродом сначала с энергией импульса 0,2-0,4 Дж, а затем с энергией импульса 0,05-0,15 Дж. Изобретение позволяет получить на поверхности вкладышей подшипников скольжения антифрикционное баббитовое покрытие, обеспечивающее повышение качества вкладышей, их несущую и нагрузочную способность, а также надежность и долговечность. 3 з.п. ф-лы, 28 ил., 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к машиностроению, например к гидротурбиностроению, судостроению, в частности к узлам трения гидромашин, гребных валов, работающих при высоких нагрузках: больших удельных давлениях, скоростях скольжения без смазки и в водной среде. Вкладыш выполнен из армированного волокном эпоксидного пластика с заформованной в него системой фторопластовых элементов (4), удаленные от поверхности трения части которых заделаны в эпоксидном пластике под углом к поверхности трения и охватывают равномерно всю поверхность трения. В армированном пластике в средней части по высоте элементов (4) между фторопластовыми элементами параллельно оси вкладыша размещены z-образные металлические планки (7), так что удаленная от поверхности трения часть высоты элементов (4) заделана между полками планок (7) с обеспечением изгиба элементов (4) в кольцевом направлении. Также заявлен способ изготовления вкладыша подшипника скольжения методом намотки с предварительной укладкой на оправку гладкой стороной антифрикционного слоя в виде фторопластовой пластины с выступающими элементами, намотки силового слоя (3) из волокнистого эпоксидного пластика, опрессовки, термообработки и механической обработки заготовки. После намотки части толщины силового слоя (3) на всей поверхности вкладыша между элементами (4) укладывают в осевом направлении планки (7), полки которых располагают параллельно оси вкладыша и продолжают кольцевую намотку до расчетной толщины вкладыша с последующей опрессовкой, термообработкой и отверждением пластика. Технический результат: повышение нагрузочной способности (PV-фактор, где Р - давление контакта, V - скорость скольжения) и надежности вкладыша при высоких скоростях движения за счет обеспечения теплоотвода из зоны трения и надежного формования в пластике системы элементов из фторопласта. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в опорных узлах валов и осей механизмов и машин. Подшипник скольжения содержит укрепленный на цапфе (1) вала (2), установленной в опорном корпусе (3), антифрикционный вкладыш в виде винтовой спирали из нити (4) круглого сечения, плотно уложенной на поверхности цапфы (1) и зафиксированной своими концами на торцах этой цапфы (1). Радиус цапфы (1) выполнен меньшим радиуса вала (2) на величину радиуса нити (4). Участки (5) вала (2) на границах с цапфой (1) выполнены с наклоном относительно оси вала (2), с углом наклона, равным углу (α) наклона витков спирали, и плотно прилегают к крайним виткам спирали. Участки поверхности цапфы (1) на границах с прилегающими к ним участками поверхности (5) вала (2) сопряжены с ними по радиусу нити 4 спирали, а крайние витки нити (4) спирали плотно прилегают к поверхностям этих сопряжений. Технический результат: повышение надежности подшипника скольжения путем обеспечения жесткости его вкладыша.2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в опорных узлах валов и осей механизмов и машин. Подшипник скольжения содержит укрепленный на цапфе (1) вала (2), установленной в опорном корпусе (3), антифрикционный вкладыш в виде винтовой спирали, из нити (4) круглого сечения, витки которой прилегают друг к другу и плотно уложены на поверхности цапфы (1), а концы спирали зафиксированы на торцах этой цапфы (1). Поверхность цапфы (1) снабжена гребнями (5), заполняющими зазоры между соседними витками (4) спирали и поверхностью цапфы (1). Со стороны торцов вкладыша на валу (2) расположены кольцевые уширения (7), радиус которых больше радиуса вала на величину радиуса витков (4) спирали. Уширения (7) плотно примыкают к торцевым виткам (4) спирали, с перекрытием зазоров между этими витками и поверхностью цапфы (1). Технический результат: повышение надежности подшипника скольжения путем обеспечения жесткости его вкладыша. 2 ил.

Изобретение направлено на дальнейшее совершенствование в области подшипников жидкостного трения, а более конкретно, на подшипники, используемые для поддержания с возможностью вращения шейки прокатного валка прокатного стана. Подшипник содержит вращающуюся втулку с наружной поверхностью, вкладыш, содержащий опорный блок (40) с по существу цилиндрической опорной поверхностью с низким коэффициентом трения, при этом наружная поверхность вращающейся втулки опирается с возможностью вращения на масляную пленку на опорной поверхности с низким коэффициентом трения, и множество масляных каналов, продолжающихся через вкладыш для подачи масла под давлением между наружной поверхностью вращающейся втулки и вкладышем для создания масляной пленки. Опорная поверхность образована множеством деформированных стержней (42). Каждый из множества стержней (42) расположен внутри отверстия (44) в опорном блоке (40), так чтобы в последующем производственном процессе тепловая деформация стержней (42) приводила к образованию по существу цилиндрической опорной поверхности. Указанный производственный процесс включает: введение полимерных стержней (42) в высверленные отверстия (44) опорного блока (40), нагревание полимерных стержней до температуры, приводящей к некоторой пластичности, введение пары по существу полуцилиндрических пресс-форм во вкладыш и приложение снаружи силы, посредством гидроцилиндра с внешним приводом, к пресс-формам в направлении опорного блока (40) для деформации нагретых полимерных стержней (42) в по существу цилиндрическую опорную поверхность. Технический результат: улучшение эксплуатационных характеристик. 16 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к технической области сочленений кольцевого, поворотного или скользящего типа с приспособлениями, пригодными для выполнения функции резервуара для смазки с целью увеличения промежутков времени, в которые необходимо выполнять смазывание. Направляющее устройство в форме кольца (1) для установки компонента (2) с обеспечением трения и возможностью сочленения и/или скольжения. Кольцо (1) или компонент (2) содержит приспособления (3-4-5) для подачи смазки в зону трения через заданные промежутки времени. Отверстие кольца (1) содержит приспособления (1а), пригодные для выполнения функции резервуара для смазки. Отверстие кольца (1) содержит канавки, соединяющие каждое из приспособлений (1а) и выполненные с возможностью приведения приспособлений (3-4-5) для подачи смазки в сообщение со всеми приспособлениями (1а), при этом указанные канавки расположены по спирали. Технический результат: обеспечение возможности дополнительной подачи в приспособления, выполняющие функцию резервуара для смазки и находящиеся под нагрузкой, без необходимости в демонтаже различных компонентов всего сочленения. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки. Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта выполнена из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе литьевого термопластичного полифениленсульфида, содержащего в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70. Внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,5 до 100 нм, а их длина от 0,5 до 77 мкм. В качестве литьевого термопластичного полифениленсульфида основы композиционного полимерного антифрикционного материала используют полифениленсульфид Fortron или Tecatron, при следующем количественном содержании компонентов, мас. %: углеродное волокно - 9,2-42,8; углеродные нанотрубки - 0,02-0,74; полифениленсульфид - остальное до 100%. Технический результат: повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта за счет значительного снижения интенсивности линейного изнашивания рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х, снижение коэффициента трения, сохранение уровня стабильности коэффициента трения при трении по материалу контртела стали 40Х, сохранение на заданном уровне разрушающего напряжения при растяжении, сохранение ударной вязкости по Шарпи на образцах без надреза при одновременном сохранении заданного предела прочности при сжатии. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания поверхностей трения, в частности подшипников скольжения и качения. Описано антифрикционное покрытие, содержащее углеводородный смазочный слой и легированную вольфрамом наноструктурированную монокристаллическую углеродную пленку толщиной 10-7-10-9 м, адсорбционные центры которой регулярно расположены как на поверхности пленки, так и в ее объеме. Технический результат - повышение задиростойкости и снижение коэффициента трения покрытия. 2 ил., 1 табл.

Наверх