ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 620.186
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-2-98-106
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы).Усовершенствование современной техники выдвигает новые и более высокие требования к физико-механическим свойствам полимерных композиционных материалов, широко применяемых в узлах трибосопряжения. Это обуславливает актуальность задачи создания новых полимерных топокомпозитов триботехнического назначения с высокими физико-механическими и триботехническими свойствами. Однако получение металлизированных покрытий на основе политетрафторэтилена(ПТФЭ) требует изучения физических явлений и процессов, сопровождающих то или иное энергетическое воздействие на полимерный материал. Основной задачей является исследование особенностей структурно-фазовых изменений поверхностного и приповерхностного слоев, а также изучение особенностей эволюции морфологии и состава наноструктурированного топокомпозита на основе ПТФЭ при ионно-плазменном и лазерном воздействиях. Используемые методы. Для решения данной задачи применяется поверхностная модификация полимерной матрицы молибденом методом магнетронного распыления с последующим лазерным воздействием. Новизна. Впервые исследованы структурно-фазовые и морфологические аспекты при формировании топокомпозитов на основе ПТФЭ при различных условиях лазерного воздействия. Установлено, что в результате лазерного воздействия на пленку молибдена наблюдается изменение соотношения концентраций элементного состава поверхности, что приводит к уменьшению отношения атомарных концентраций молибдена к кислороду. Анализ химического состава пленки молибдена показал наличие металлического молибдена, а также наличие оксида молибдена (II) и оксида молибдена (III). Выявлено, что при увеличении плотности энергии лазерного воздействия растет доля высшего оксида молибдена MoO3 на поверхности. Результат. Проведены исследования эволюции морфологии поверхности и изменения структурно-фазового состоянии приповерхностных слоёв. Установлены эффекты лазерного воздействия, связанные с образованием частиц кристаллического строения. Практическая значимость. Наличие оксидов молибдена в составе покрытия является положительным фактором, способствующим повышению антифрикционных свойств и работоспособности металлополимерной трибосистемы.
Ключевые слова
политетрафторэтилен, морфология, структурно-фазовое состояние, наноструктурные топокомпозиты, ионно-плазменное напыление, лазерная имплантация.
Для цитирования
Особенности структурно-фазовых и морфологических изменений поверхности топокомпозита на основе политетрафторэтилена при ионно-плазменном и лазерном воздействии / Теплоухов А.А., Полещенко К.Н., Несов С.Н., Семенюк Н.А., Серопян Г.М., Сычев С.А., Ласица А.М., Чуранкин В.Г.// Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №2. С. 98–106.https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-2-98-106
1. Новый наноматериал: металлосодержащий политетрафторэтилен / М.С. Коробов, Г.Ю. Юрков, А.В. Козинкин и др. // Неорганические материалы. 2004. Т. 40, № 1. С. 31–40.
2. Механохимические методы получения композитных материалов металл-керамика-политетрафтор-эти- лен/ О.И. Ломовский, А.А. Политов, Д.В. Дудина и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2004. №12. С. 619–626.
3. Машков Ю.К., Кропотин О.В., Чемисенко О.В. Разработка и исследование полимерного нанокомпозита для металлополимерных узлов трения // Омский научный вестник. 2014. Т. 133 (3). С. 64–66.
4. Лапуть О.А., Курзина И.А., Пухова И.В. Модификация поверхности поливинилового спирта и политетрафторэтилена методом ионной имплантации // Материалы и технологии новых поколений в современном материаловедении: сборник трудов международной конференции, 9–11 июня 2016 г. Томск: Изд-во ТПУ, 2016. С. 250–256.
5. Исследование структурообразования в политетрафторэтилене, наполненном алюминием, после взрывного прессования / Н.А. Адаменко, А.В. Казуров, Д.В. Савин и др. // Материаловедение. 2021. №4. С. 26–32.
6. Пухова И.В. Модификация поверхности ПТФЭ ионно-лучевым воздействием // Сборник докладов XIV Международной школы-семинара «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (ЭДС – 2016) 12–17 сентября 2016 г. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2016. С.141.
7. Effects of ion- and electron-beam treatment on surface physicochemical properties of polytetrafluoroethylene / I.V. Vasenina [et. al] // Surface and coatings technology. 2018. V. 334. Pp. 134–141.
8. Особенности структурообразования наноразмерных покрытий политетрафторэтилена при осажденнии из газовой фазы / А.А. Рогачев, А.П. Лучников, М.А. Ярмоленко и др. // Наноматериалы и наноструктуры - XXI век. 2015. №1. С. 29–40.
9. Получение слоисто-армированного нанокомпозита на основе политетрафторэтилена методами лазерной абляции и ионно-плазменного модифицирования / Машков Ю.К., Полещенко К.Н., Еремин Е.Н. и др.// Упрочняющие технологии и покрытия. 2020. Т. 16, №12(192). С. 531–538.
10. Бондарев А.В., Кирюханцев-Корнеев Ф.В., Штанский Д.В. Твердые износостойкие покрытия TiAlSiCN/MoSeC с низким коэффициентом трения при комнатной и повышенных температурах // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2013. № 4. С. 60–67.
11. Oshikawa K., Nagai M., Omi S. Characterization of Molybdenum Carbides for Methane Reforming by TPR, XRD, and XPS // J. Phys. Chem. B. 2001. Vol. 105. Pp. 9124–9131.