close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12984

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12984
(13) C1
(19)
C 23C 14/16
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЯ
С ТРИБОТЕХНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
(21) Номер заявки: a 20080380
(22) 2008.03.28
(43) 2009.10.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Андреев Михаил Анатольевич; Маркова Людмила Владимировна; Мойсейчик Анатолий Николаевич; Тарусов Игорь Николаевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) ЦЕЕВ Н.А. и др. Материалы для узлов
сухого трения, работающих в вакууме.
Справочник. - М.: Машиностроение,
1991. - С. 30-31.
SU 1650789 A1, 1991.
SU 1668468 А1, 1991.
JP 03183775 A, 1991.
SU 1077924 A, 1984.
BY 12984 C1 2010.04.30
(57)
Способ формирования на детали покрытия с триботехническими свойствами путем
ионно-лучевого распыления мишени в вакууме, отличающийся тем, что распыляют мишень, изготовленную из спрессованного порошка металла или сплава, выбранного с учетом металла или сплава, из которого изготовлена деталь, и 25-35 мас. % порошка
дисульфида молибдена с размером частиц 50-100 нм.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам формирования твердосмазочных покрытий путем нанесения вакуумных покрытий методом ионно-лучевого
распыления в вакууме композиционных мишеней, и может быть использовано для нанесения твердосмазочных покрытий на детали машин и механизмов, работающие в узлах
трения и износа.
Известны способы формирования твердосмазочных покрытий на поверхностях трения деталей методом натирания твердосмазочными материалами, такими как графит,
дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, а также другие способы нанесения этих
же материалов - электролитное осаждение, термохимический метод, термодиффузионная обработка [1].
Недостатком этих способов нанесения твердосмазочных покрытий является необходимость периодического их обновления, поскольку мягкий слой покрытия при работе машин и механизмов с поверхности деталей со временем удаляется. Для обновления
покрытия требуется разборка механизма, что зачастую затруднено условиями его эксплуатации или абсолютно исключено при его эксплуатации в условиях космического пространства и т.д.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ формирования
функциональных покрытий методом ионно-лучевого распыления мишеней из твердосмазочного материала [2].
BY 12984 C1 2010.04.30
Недостатком данного способа формирования является формирование покрытия из
твердого смазочного материала, обладающего мягкой слоистой структурой, которое недолговечно и требует периодического обновления.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости и ресурса
эксплуатации деталей, работающих в узлах трения и износа, за счет формирования твердосмазочного покрытия с низким коэффициентом трения, получаемого в процессе его нанесения методом ионно-лучевого распыления.
Это достигается тем, что в известном способе формирования на детали покрытия с
триботехническими свойствами путем ионно-лучевого распыления мишени в вакууме, отличающемся тем, что распыляют мишень, изготовленную из спрессованного порошка металла или сплава, выбранного с учетом металла или сплава, из которого изготовлена
деталь, и 25-35 мас. % порошка дисульфида молибдена с размером частиц 50-100 нм.
Добавление дисульфида молибдена в металлическую мишень для распыления позволяет получить твердосмазочное покрытие, в котором твердосмазочный материал (в данном случае дисульфид молибдена) "упакован" в металлическую матрицу. Такой подход к
формированию твердосмазочного покрытия позволяет получить покрытие с достаточно
высокой износостойкостью при обеспечении высоких триботехнических характеристик.
Порошок металла или сплава для матрицы мишени выбирается с учетом материала, из которого изготовлена деталь, подлежащая обработке. Например, если деталь изготовлена из
титанового сплава, то основу порошковой мишени составляет титан или его сплав и т.п.
Таким образом, реализуется высокая адгезия твердосмазочного покрытия к поверхности
детали, что обеспечивает ее длительную эксплуатацию.
Сущность способа поясняется примером.
Для выделения влияния добавки дисульфида молибдена в мишень для распыления на
триботехнические характеристики покрытий были проведены эксперименты по измерению микромеханических характеристик покрытий, сформированных из мишеней с добавками MoS2, а также были определены коэффициенты трения.
Все измерения микротвердости покрытий проводили на микротвердомере "Micromet
II" с использованием наконечника Кнупа при нагрузке на индентор, равной 0,02 Н.
Высоту неровностей определяли с помощью профилографа-профилометра 252 при
вертикальном увеличении × 100000.
Морфологию поверхности и ширину треков износа изучали с применением сканирующего электронного микроскопа.
Результаты испытаний покрытий, сформированных на основе никеля и титана, представлены в табл. 1 и табл. 2
Таблица 1
Результаты испытаний никелевых покрытий
Ширина треСостав по- Микротверд. по- Высота неСпособ
ка износа, Коэфф. трения
крытия
крытия, МПа ровностей, Ra
мкм
Ni + 20 %
5500
20-24
420-460
0,28-0,30
MoS2
Ni + 25 %
Предлагаемый
5400
21-25
400-440
0,23-0,26
MoS2
Ni + 35 %
Предлагаемый
5300
22-25
370-420
0,17-0,18
MoS2
Ni + 40 %
5200
23-26
360-400
0,17-0,19
MoS2
0,04-0,3 в заИзвестный
MoS2
2800
110-120
740-820
висимости от
условий
2
BY 12984 C1 2010.04.30
Таблица 2
Результаты испытаний титановых покрытий
Высота не- Ширина треСостав по- Микротверд. поСпособ
ровностей,
ка износа, Коэфф. трения
крытия
крытия, МПа
Ra
мкм
Ti + 20 %
4870
22-25
440-480
0,23-0,27
MoS2
Ti + 25 %
Предлагаемый
5100
20-23
420-460
0,23-0,26
MoS2
Ti + 35 %
Предлагаемый
5870
19-21
400-440
0,18-0,2
MoS2
Ti + 40 %
5920
20-22
390-430
0,19-0,22
MoS2
0,04-0,3 в завиИзвестный
MoS2
2800
95-105
640-760
симости от условий
Как видно из табл. 1 и 2, предлагаемый способ формирования покрытий со специальными триботехническими свойствами, путем введения в мишень для распыления дисульфида молибдена, позволяет повысить триботехнические характеристики покрытий
следующим образом:
для покрытий, сформированных на основе никеля:
в 1,9-2 раза повысить микротвердость;
в 2 раза повысить износостойкость;
в 5-5,5 раза уменьшить шероховатость;
на 40 % снизить коэффициент трения и повысить его стабильность,
для покрытий, сформированных на основе титана:
в 2-2,5 раза повысить микротвердость;
в 2 раза повысить износостойкость;
в 5 раз уменьшить шероховатость;
на 20-25 % снизить коэффициент трения и повысить его стабильность.
Введение дисульфида молибдена в мишень для распыления в количестве менее
25 мас. % не дает явно выраженного увеличения эксплуатационных свойств ионнолучевых покрытий.
Увеличение концентрации дисульфида молибдена в мишени для распыления свыше
35 мас. % не приводит к существенному повышению триботехнических характеристик
покрытий. Это объясняется тем, что при увеличении концентрации дисульфида молибдена свыше 35 % не наблюдается существенного увеличения твердости, износостойкости и
шероховатости.
Исходя из этого, оптимальным вариантом для формирования покрытий со специальными триботехническими свойствами является содержание дисульфида молибдена в мишени для распыления в количестве 25-35 мас. %.
Частицы дисульфида молибдена выбраны размером 50-100 нм для того, чтобы они более равномерно распределялись между частицами металла. Это необходимо для получения более однородной структуры мишени. Связано это с тем, что чем более однородная
структура мишени, тем более однородным получается структура формируемого покрытия.
Источники информации:
1. Богданович П.Н., Прушак В.Я. Трение и износ в машинах: Учеб. для вузов. - Минск:
Вышэйшая школа, 1999. - С. 123-127.
3
BY 12984 C1 2010.04.30
2. Цеев Н.А., Козелкин В.В., Гуров А.А. Материалы для узлов сухого трения, работающие в вакууме: Справочник / Под общ. ред. В.В. Козелкина. - М.: Машиностроение,
1991. - С. 31.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
84 Кб
Теги
by12984, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа