Эффекты упорядочения в антифрикционных материалах с углеродосодержащими покрытиями (обзор)

Цель: характеризация применяемых для уменьшения коэффициента трения тонкослойных углеродосодержащих покрытий различных типов и состава, описание принципов их работы в узлах трибосопряжений и эффектов самоорганизации и упорядочения, влияющих на коэффициент трения и износ.Процедура и методы. Метод анализа литературных источников и классификация исследуемых покрытий по химическому составу, методам нанесения, условиям работы, классификация методов и условий трибологических испытаний, классификация методов характеризации, применяемых к изучаемым покрытиям. Термодинамический анализ фазовых диаграмм по составу углеродосодержащих покрытий.Результаты. Показано положительное значение легирования углеродных покрытий, применяемых в триботехнических задачах: требуемое уменьшение коэффициента трения и износа. Оценены преимущества и недостатки покрытий с различными типами легирующих элементов (например, металлов IV-B группы, полупроводниковых элементов, водорода) в различных смазочных средах, парах трения и условиях работы. Доказано влияние упорядочения, морфологии частиц и их возможной агрегации за счёт углеродных связей sp1 , sp2 , sp3 и их соотношений в покрытиях на трибологические показатели.Практическая значимость заключается в раскрытии механизмов влияния легирующих элементов и упорядочения частиц, молекул и агрегатов в покрытиях на коэффициент трения и свойства поверхности трения, вследствие чего возможна оптимизация состава углеродных покрытий для различных технических условий эксплуатации.

Aim. Characterization of applied in tribotechnics thin film carbon containing coatings of different types and compositions, describing of principles of their work in tribological units and effects of their self-organization and ordering, which influence on friction coefficient and wear.Methodology. Methods of analysis of literature data and classification of coatings under study in chemical composition, methods of their deposition, load conditions, classification of the methods and tribological tests conditions, classification of methods of characterization applied to coatings under study. Thermodynamical analysis of phase diagrams for carbon containing coatings on their compositions.Results. We demonstrated the positive influence of alloying of carbon coatings applying in tribotechnical tasks: a required decreasing of friction coefficient and wear. Advantages and deficiencies of coatings with different types of alloying elements (for instance, metals of IV-B group, semiconductive elements and hydrogen) in different lubricants, friction units and conditions are estimated. An influence of ordering, particle morphology and their possible aggregation at the cost of carbon bounds sp1 , sp2 , sp3 and their combinations in coatings on tribological characteristics is proven.Research implications. Practical implication of this study is an ascertainment of mechanisms of an influence of the alloying ingredients and ordering of particles, molecules and their aggregates in coatings on the friction coefficient, thereupon, optimization of contents of carbon coatings for different engineering specifications.