Способ обработки трущихся поверхностей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ СПУБЛИН 11/00 8/О 51) С ЕТ А"1 У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ вторСКОМУ свмдЕТЕпь(71) Гомельский государственный университет(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 378538, кл, С 25 0 5/00, 1970.2. Ямпольский А.М.Технология оксидирования и фосфатирования металлов. Л., Лениздат, 1960, с. 28.3. Авторское свидетельство СССР В 687374, кл. С 01 И 3/56; 1978. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ, включающий контактирование их при трении с контртелом,выполненным из антифрикционного материала, в электропроводящей среде,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения изноеостойкости идолговечности трущихся поверхностей,перед или в процессе трения трущуюсяповерхность подвергают анодной пассивации, а в качестве. электропроводящей среды используют раствор минеральной кислоты,. содержащей не менее 1 мл/л восстановителя, выбранного из группы, включающей формальдегид и этанол, и в состав контртелаили в электропроводящую среду вводятсоединение электроотрицательного металла переменной валентности в егонизшей форме в количестве 0,21,5 мас,Х.Изобретение относится к обработке трущихся поверхностей с целью повышения их износостойкости и долговеч" ности 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 10 среде при трении Я .Однако известный способ характеризуется ограниченной областью применения, в частности он неприменим для пар сухого трения, металлополи мерных и других пар трения, а также ограниченным ассортиментом используемых антифрикционных материалов,Известен способ придания поверхности повышенной коррозионной стой кости к износостойкости за счет анодной пассивации металлической поверхности 2 .Защитные пленки, образуемые при анодной пассивации, отличаются хоро шей коррозионной стойкостью, но недолговечны при трении, обладают слабыми антифрнкционными и противоизнос. ными свойствами.Наиболее близким к изобретению яв-З 0 ляется способ обработки трущихся по" верхностей, 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, находящи. еся в зоне трения Э.46Однако для реализации способа требуется усложнение конструктивного оформления узла трения, так как в зону трения необходимо поместить электрически изолированные от пары трения 45 вставки, что уменьшает область применения способа. Кроме этого, пленка, образующаяся на трущихся поверхностях из присадки и материала вставки, являющегося более активным по отноше нию к материалам трущихся поверхностей, подвержена интенсивному коррознонно-механическому износу и не оказывает никакого влияния на химическую и противоизносную стойкость окисных . 55 пленок на поверхности металлического контртела, во многом определяющих износостойкость и долговечность пары трения. Данный способ непригоден длясопряжений, функционирующих в условиях сухого трения, а также при наличиив зоне трения смазок, обладающих повышенным электрическим сопротивлением,Цель изобретения. - повышение износостойкости и долговечности трущихсяповерхностей.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу обработки трущихся поверхностей, включающему контактирование их при трении с контр. телом, выполненным из антифрикционного материала, в электропроводящейсреде, перед или в процессе трениятрущуюся поверхность подвергают анодной пассивации, а в качестве электропроводящей среды используют растворминеральной кислоты, содержащий неменее 1 мл/л восстановителя, выбранного из группы включающей формальдегид и этанол, и в состав контртелаили в электропроводящую среду вводятсоединение электроотрицательного металла переменной валентности в егонизшей Ьорме в количестве 0,21,5 вес.Х,При реализации способа в результате аноднай поляризации в кислойсреде для области пассивации и одновременного Фрикционного взаимодействия с пленкообразующим контртелом,например фторопластоМ, способным образовывать антифрикционные износостойкие пленки на поверхности металлического контртела, вследствиефрикционного натирания происходит уплотнение пассивной пленки и дополнительной антифрикционной и износостойкой прослойки из материала пленкообразующего контртела на металлическойповерхности, улучшение их адгезии кметаллической подложке и повышениеих противоизносных свойств, формируется рабочая шероховатость поверхностей. Вследствие диспергирования вкислой среде полимера, содержащегоспособные днссоциировать добавки,служащие источникамн катионов электроотрицательного металла переменнойвалентности в его низшей форме наповерхности металла образуется дополнительный унрочненный слой из окислов присутствующнх в полимере катионов и антифрикционного полимера,который обладает повышенной химической устойчивостью, противоизноснымисвойствами 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 15 в его низшей Форме, одноименных или отличных от основного металла, анод- но поляризуют в кислой среде, содержащей Формальдегид или спирт, при потенциалах пассивной области, При 20 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, атрение при дополнительной обработке осуществляют по антифрикционному пленкообразукщему контртелу, например графиту или фторопласту, при35 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 вос 4 О 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.В 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.7), служащих 55 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 получаемогопокрытия и снижается долговечностьпары трения. В качестве добавок могутбыть использованы соединения металлов, которые улучшают коррозионнуюстойкость (пассивирующее действие,т.е, сами способны пассивироваться),а также антифрикционность и долговеч.ность пары трения, в частности могутбыть использованы соединения никеля,хрома и др,П р и м е р 1. Осуществляют фрик.ционное взаимодействие пары электрический никель-коксофторопласт в среде 1 н. серной кислоты при скоростиотносительного перемещения 0,5 м/си удельной нагрузке 5 МПа в течение10 ч.П р и м е р 2. В сопряжении подшипника скольжения (электролитическийникель-коксофторопласт, содержащий1 вес.7 хлористого хрома) в течениечаса анодно поляризуют никель в 1 н,растворе серной кислоты, содержащем1 мл/л концентрированного раствораоФормальдегида, при 25 С и потенциале0,8-1,2 В относительно насыщенногохлорсеребряного электрода сравнения,соответствующем области пассивацииникеля в таком растворе в процессефрикционного взаимодействия, при скорости относительного перемещенияО, 18 м/с, удельной нагрузке О, 13 %1 а.У полученных образцов определяют износ по потере массы образцов в течение 10 ч испытаний на .установке СМЦ при нормальной .нагрузке 5 МПа 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).П р и м е р 5. В этом, случаеконтртело в условиях предварительнойобработки выполняют из антифрикционного пленкообразующего материала(графита), а добавки катионов вводятне только в контртело, но и в электропроводящую. среду. -При- этом условия предварительной обработки соответствуют примеру 2 Испытания.проводят в условиях сухого, трения.П р и м е р 6, Условия осуществления этого примера соответствуютЗаказ 3048/24 Тираж 900 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 условиям примера 5. Однако аноднуюпассивацию осуществляют перед фрикционной обработкой,Результаты по износостойкости,долговечности и коэффициенту тренияобработанной поверхности приведеныв таблице. Если же из раствора кислоты ис- .ключить восстановитель и проводитьобработку поверхности в условияхпримера 2, то износ пары составляет130 мг, а долговечность - 24 мин.В случае уменьшения количествахлористого хрома 0,2% вес износ па.ры составляет 132 мг, При использовании же известного способа и нанесенин на трущуюся поверхность цинкового покрытия определяют износ впаре с коксофторопластом как в среде5 1 н. серной кислоты, так и в условиях сухого трения,В результате испытаний установлено, что износ трения при испытанияхвсухую составляет 104 мг, долговечность 12 мин, а коэффициент трения0,182. Износ при испытаниях в среде1 н. серной кислоты составляет 144 мгпри коэффициенте трения 0,184.Таким образом, из приведенных дан 1 .ных видно, что способ по изобретениюпозволяет расширить область применения способа, повысить износостойкость,долговечность, антифрикционные свойства и ускорить прирабатываемость партрения, используемых в условиях сухого трения, при наличии смазок и агрессивных сред. Как следует из приведенных данных, износостойкость парсухого трения, подвергнутых дополнительной обработке, увеличивается на13-24%, коэффициент трения снижается на 4-10%, а время приработкиуменьшается на 30% по отношению к соответствующим параметрам этой же паЗО ры, не подвергшейся дополнительнойобработке.Способ может найти применение вмашиностроении для повышения износостойкости и долговечности пар. трения,З 1 эксплуатируемых, например, в экстремальных условиях, в вакууме, при наличии агрессивных сред, для облегчения и ускорения приработки ответственных сопряжений.