Для исследования были взяты образцы из CoCrMo, с нанесенным на них покрытием из (Аl, Ti)N. Толщина нанесенных пористых покрытий была соответственно 3, 7 и 10 мкм. В качестве вращающегося контртела использовался цилиндрический образец (ролик) из подшипниковой стали марки ШХ-15, диаметром 10 мм. Выбранный твёрдый смазочный материал - наноразмерный порошкообразный дисе-ленид вольфрама пластинчатой формы с размерами частиц 60х5нм. В процессе испытаний вращающийся стальной образец своей плоской частью прижимался к плоскости зажатого в струбцине образца. Струбцина, зафиксированная на подшипниковом узле, с помощью тросика и тензобалки в процессе опыта удерживалась от поворота, сообщаемого подвижным роликом. С тензобалки на компьютер передавались данные о моменте трения и действующей нагрузке. В процессе всех опытов нагрузка на пару трения составляла 334Н, а частота вращения вала, в котором был зажат стальной ролик, составляла 500 об/мин. На основании проведённого исследования установлено, что покрытия (Аl,Ti)N толщиной 3,7 и 10 мкм на CoCrMo способствуют снижению момента трения верчения на 18, 40 и 67% (в три раза) соответственно, относительно подложки. При использовании на фрикционном контакте порошка из наночастиц диселенида вольфрама 60х5 нм момент трения верчения относительно покрытия (Аl,Ti)N толщиной 3 мкм снижается в 6,5 раз. При использовании на фрикционном контакте порошка из наночастиц диселенида вольфрама 60х5 нм момент трения верчения относительно покрытия (Аl,Ti)N толщиной 7 мкм снижается в 18 раз. При использовании на фрикционном контакте порошка из наночастиц диселенида вольфрама 60х5нм момент трения верчения относительно покрытия (Аl,Ti)N толщиной 10мкм снижается в 6 раз. Зависимость момента трения верчения от толщины покрытия при использовании диселенида вольфрама хорошо согласуется с зависимостью коэффициента трения от толщины металлических плёнок по Боудену и Тейбору.
The samples of CoCrMocoated with (Al, Ti)N were taken for the study. The thickness of the applied porous coatings was 3, 7 and 10 microns, respectively. A cylindricalsample (roller) with a diameter of 10mm made ofball bearing steel SKh-15was usedas a rotating counterface. Nanoscale powdered plate-like tungsten diselenide with particles sizes of 60x5nm was selectedas solid lubricant. During the tests, a rotating steel samplewaspressedby its flat sideto the surface of the fixed in the clamp sample. During the experiment,the clamp fixed on the bearing assembly by means of thecable and the strain gaugewas grippedto prevent rotation imparted by the moving roller. Obtained data of friction torque and actual loadwere transmitted tothe computer by means of the strain gauge. During all the experiments, the load on the friction pair was 334N and shaft speed, in which steel roller was clamped,was 500 r/min. Basedon the conducted study, it was found that the (Al, Ti)Ncoatings,whose thickness is 3.7micronsand 10 microns, on the CoCrMo substrate help reduce spinning friction torqueon the substrateby 18, 40 and 67% (three times), respectively. When usingthe powder from tungsten diselenide nanoparticles of 60x5nm in sizeon the frictional contact, the spinning friction torque on the (Al, Ti)Ncoating with thickness of 3micronsreducesby 6.5 times. When usingthe powder from tungsten diselenide nanoparticles of 60x5nm in size onthe frictional contact,the spinning friction torque on the (Al, Ti)Ncoating with thickness of 7micronsreduces by18 times. When usingthe powder from tungsten diselenide nanoparticles of 60x5nm in size on the frictional contact, the spinning friction torque on the (Al, Ti)N coating with thickness of 10 micronsreduces by6 times. The dependence of spinning friction torque on the coating thickness when using tungsten diselenide is in good agreement with the dependence of the friction factor on the thickness of metal filmsaccording to Bowden and Tabor.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.