Оборудование, эксплуатируемое в условиях космического пространства, испытывает на себе влияние негативных факторов. Трение происходит в вакууме при экстремально высоких и низких температурах под действием радиационного излучения.
Для таких условий работы не подходит подавляющее большинство известных смазочных материалов. Применение пластичных смазок приводит к большому количеству отказов оборудования из-за невозможности предотвращения ими схватывания металлов. Смазки испаряются или замерзают, граничные пленки разрушаются.
Ученые давно отметили, что наилучшие результаты для смазывания космического оборудования показывает дисульфид молибдена. Ввиду отсутствия в космосе влаги данный смазочный материал демонстрирует очень низкий коэффициент трения – от 0,02.
Очень высокая несущая способность, стойкость к радиационному излучению, влиянию экстремально высоких и низких температур, износостойкость позволили дисульфиду молибдена стать самым распространенным смазочным материалом для узлов космического оборудования.
Испытания покрытий с дисульфидом молибдена
На основе дисульфида молибдена изготавливается особый вид смазочных материалов – антифрикционные твердосмазочные покрытия. В России они выпускаются компанией «Моденжи».
Данные материалы позволяют интегрировать порошок MoS2 (дисульфид молибдена) в поверхности трения.
После нанесения суспензии из высокодисперсных частиц твердосмазочного вещества, связующих компонентов, растворителей, функциональных добавок и полимеризации в печи или при комнатной температуре на поверхности обработанной детали образуется прочный смазочный слой.
Для определения коэффициента трения покрытий с MoS2 в условиях, характерных для космоса, а также в «нормальных» режимах работы были проведены испытания на вакуумном стенде для триботехнических испытаний.
В эксперименте участвовали покрытия на основе дисульфида молибдена под марками MODENGY 1002, MODENGY 1005, MODENGY 1006, MODENGY 1014, MODENGY 1053.
Данные материалы отличаются составом (вид используемого связующего вещества, наличие других типов твердосмазочных компонентов, помимо MoS2), уровнем эксплуатационных свойств.
На вакуумном стенде были созданы условия, которые характеризуются давлением до 10–4 Па и температурой +250 ℃.
Результаты испытания покрытий представлены на графике.
Рис. 2. Средние значения коэффициента трения в вакууме и на воздухе при температурах +250 °C и +20 °C соответственно; *по результатам одного опыта, требуются повторные испытания
Выводы
Как в экстремальных, так и в нормальных условиях эксплуатации наименьший коэффициент трения демонстрирует покрытие MODENGY 1014 на основе дисульфида молибдена и политетрафторэтилена.
Все покрытия, за исключением образца MODENGY 1002, на воздухе показывают коэффициент трения выше, чем в вакууме. Это связано с негативными влиянием влаги на MoS2.
Применение антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY позволяет значительно повысить надежность и ресурс эксплуатации техники в условиях космоса.
Испытания были проведены сотрудниками Института машиноведения Российской академии наук.
Результаты испытаний на вакуумном стенде будут использованы в проектах, связанных с космической программой и термоядерным синтезом.