ИСТИНА

В современные смазочные масла для обеспечения снижения энергетических потерь на трение и снижения интенсивности изнашивания контактирующих деталей узлов трения машин и механизмов вводят химически активные присадки, которые, разлагаясь при высоких нагрузках и температурах, выделяют химически активные элементы (серу, хлор, фосфор и т.д.), приводят к образованию на поверхностях трения модифицирванные слои продуктов их реакции с материалом поверхностей трения. Однако, эти продукты могут оказывать негативное влияние на экологию и привести к повышенному коррозионно- механическому изнашиванию деталей узлов трения. На основании анализа современных представлений о механизме граничной смазки адсорбционным слоем и результатов предварительных исследований, завершившихся разработкой нами первых вариантов монокристаллических углеродных (МКУ) покрытий-ориентантов (ПО), которые образуют на поверхностях трения прочные высокоориентированные слои первоначально инактивных молекул смазочной среды, подобно тому, как такой слой образуют поверхностно-активные молекулы авторы взялись за решение задачи разработки научных основ создания твѐрдых МКУ ПО для повышения смазочной способности масел, не прибегая к химически активным присадкам или, по крайней мере, ограничивая их количество. Для решения этой задачи исследовано влияние на эффективность смазочного действия масел таких факторов, как состав ПО (и в частности, влияние легирования покрытий такими элементами, как вольфрам, молибден и кремний), их физико- механические свойства, их изнашивающая способность, а также уровень их влияния на смазочные среды различной природы. Создана компьютерная модель трибологической системы "материал – покрытие-ориентант – смазочная среда", позволяющая установить связь между структурой и составом покрытия и требуемым уровнем смазочной способности конкретного масла, смазывающего конкретный узел трения, работающим при конкретном уровне нагружения. Расчѐт частичных атомных зарядов для исследуемых поверхностей проводился с использованием значений их удельной поверхностной энергии или метода ab initio для ограниченного числа атомов. При расчетах влияния упрочняющих легирующих примесей на МКУ нами использовались элементарные ячейки размером 4х4х4, достаточного размера для изучения влияния легирующих примесей переходных металлов (W, Si, Mo, Co) на ориентационные свойства смазочного материала. Возможность проведения таких расчетов говорит о функциональности программного обеспечения для обеспечения моделирования наноструктурированых покрытий. Таким образом, мы пришли к более полному описанию процесса исследования покрытий на основе монокристаллического углерода, легированного металлическими примесями и формирования граничного смазочного слоя из жидкой смазочной среды, содержащей трибоактивный адсорбирующийся компонент. Плѐнки МКУ получали с использованием вакуумных ионно-плазменных технологий методом импульсной конденсации углеродной плазмы в сочетании с дополнительным облучением ионами Ar+. Физико-механические свойства поверхностей исследуемых образцов оценивали с помощью измерительного комплекса CSM Micro Indentation Tester MHTX S/N 01-2476. Исследования с помощью рентгеновского фотоэлектронного спектрометра PHI VersaProbe II 5500 показали, что полученные по этой методике покрытия имеют толщины в пределах 0,6…1,2 мкм, а также установили их состав и распределение легирующих компонентов по глубине МКУ покрытия. Оценку влияния ПО на смазочную способность масел проводили на машинах трения КТ-2 и ВП-1, разработанных в ИМАШ РАН, и на вибротрибометре UMT-3MT производства фирмы CETR применительно к двум базовым жидкостям – полиальфаолефиновому маслу ПАО-4 и нормальному тетрадекану, к которым в качестве присадок добавляли по 1%(масс.) олеиновой кислоты (ОК), диалкилдитиофосфата цинка (присадка ДФ-11) и дитиокарбамата молибдена (МоДТК) соответственно. Эксперименты показали, что серосодержащие присадки ДФ-11 и МоДТК при трении стали по покрытиям, легированным как W, так и Mo, снижают коэффициент трения до 0,05 – 0,08, в то время как коэффициенты трения стали по нелегированному МКУ покрытию и покрытию, легированному Si, составляют 0,15 и более во всех сравниваемых средах, причѐм в этих случаях используются относительно низкие содержания химически активных присадок в маслах Прямых корреляций между полученными коэффициентами трения и физико-механическими свойствами покрытий получено не было. Эффекты снижения коэффициента трения вследствие введения в смазочную среду добавок ПАВ и нанесения на поверхности трения покрытий-ориентантов не суммируются.