На основе проведенного исследования можно предложить следу-
ющую модель. В режиме СНТ частичная десорбция водорода (мо-
лекулярного и в форме метана) с тонкого поверхностного слоя (не-
сколько нанометров) покрытия приводит к тому, что образующиеся
на поверхности трения свободные связи углерода не залечиваются из-
за недостатка свободного водорода и вступают во взаимодействие со
свободными связями на поверхности пленки переноса. В результате
этого возрастает адгезия между покрытием и пленкой переноса, что
приводит к адгезионному износу. Этот процесс требует б ´oльших за-
трат энергии, чем в режиме СНТ, поэтому сила трения возрастает.
Образование локальных дефектов и перенос материала вследствие ад-
гезионного износа увеличивают шероховатость поверхности, что спо-
собствует дальнейшему увеличению силы трения вследствие механи-
ческой составляющей. Благодаря интенсивной деформации материала
в зоне трения значительная часть несвязанного водорода десорбирует-
ся. Также значительно интенсифицируются трибохимические реакции
из-за увеличения дефектности структуры, что приводит к повышению
скорости образования и десорбции метана.
Выводы.
В результате параллельного измерения силы трения, пол-
ного и парциальных давлений газов при трении a-C:H в сверхвысоком
вакууме были обнаружены четыре основных этапа, отличающихся ре-
жимами трения и трибодесорбции. На первом этапе происходит прира-
ботка, коэффициент трения снижается до достижения значения сверх-
низкого трения (менее 0,01), трибодесорбция не наблюдается. На вто-
ром этапе трение остается на сверхнизком уровне и продолжает далее
снижаться до значений порядка 0,001. . . 0,003, трибодесорбция также
не наблюдается. На третьем этапе происходит быстрый рост коэффи-
циента трения до значений 0,55. . . 0,6, что сопровождается появлени-
ем пиков сигналов масс-спектрометра на массовых числах 12. . . 16. На
четвертом этапе происходит стабилизация коэффициента трения и ин-
тенсивности трибодесорции. Прекращение режима СНТ наблюдается
для покрытий с меньшим содержанием водорода и б ´oльшим содержа-
нием графитной фракции. Статистический анализ масс-спектрограмм
показал, что десорбирующиеся газы состоят из водорода и метана,
соотношение между которыми составляло 1:6,4. Показано, что де-
сорбция молекулярного водорода происходит в основном вследствие
выделения несвязанного водорода, содержащегося в деформирован-
ном материале в зоне трения, а образование метана происходит в ре-
зультате трибохимических реакций между радикалами СН и СН
2
с
несвязанным водородом.
Работа выполнена при финансовой поддержке посольства Фран-
ции в Москве, региона Рон-Альп Франции, программы Мари Кюри УС
(грант VIF-CT-2006-022067) и международного центра передачи тех-
нологий при МГТУ им. Н.Э. Баумана.
62 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2008. № 3
