Влияние режимов ионно-плазменного напыления на структуру и свойства износостойких покрытий

среднее
2,024 
3,58 
11,83 
13,83 
403 
11 
Таблица 4.8 - Физико-механические показатели исходной резины (для Мо с разной толщиной) 
№ образ-
ца 
Толщина, 
мм 
Условное напряже-
ние при 100% удли-
нении, МПа 
Условное напря-
жение при 300% 
удлинении, МПа 
Условная проч-
ность при рас-
тяжении, МПа 
Относительное 
удлинение при 
разрыве, (%) 
Относительная 
остаточная де-
формация, (%) 
1 
1,802 
3,79 
10,43 
12,49 
424 
8 
2 
1,878 
3,69 
10,30 
12,42 
425 
10 
3 
1,781 
3,52 
10,01 
12,36 
436 
10 
4 
1,859 
3,67 
10,26 
12,62 
443 
12 
5 
1,846 
3,85 
10,49 
12,59 
423 
10 
среднее 
1,833 
3,70 
10,30 
12,49 
430 
10
1 
1,82 
2,9 
9,09 
12,35 
548 
12 
2 
1,792 
2,96 
9,27 
13,12 
593 
12 
3 
1,781 
3,52 
10,01 
12,36 
436 
10 
4 
1,907 
2,81 
8,75 
12,47 
591 
12 
5 
1,864 
2,9 
9,12 
12,42 
560 
8 
среднее
1,833 
2,89 
9,06 
12,57 
573 
11 
ср.2-х пл. 
1,833 
3,30 
9,68 
12,53 
502 
11 

---

138 
Таблица 4.9 - Физико-механические показатели резины с покрытием молибдена, толщиной 38 нм 
№ образ-
ца 
Толщина, 
мм 
Условное напряже-
ние при 100% удли-
нении, МПа 
Условное напря-
жение при 300% 
удлинении, МПа 
Условная 
прочность при 
растяжении, 
МПа 
Относительное 
удлинение при 
разрыве, (%) 
Относительная 
остаточная де-
формация, (%) 
1 
1,735 
4,13 
13,01 
15,03 
426 
8 
2 
2,006 
3,95 
13,05 
14,63 
376 
8 
3 
2,071 
4,26 
13,01 
14,68 
385 
10 
4 
2,192 
4,17 
12,87 
14,27 
366 
10 
среднее 
2,001 
4,13 
12,98 
14,65 
388 
9
1 
2,180 
3,43 
12,24 
13,67 
362 
4 
2 
1,820 
4,24 
12,93 
14,81 
398 
2 
3 
1,920 
4,20 
12,87 
14,67 
395 
4 
4 
1,847 
4,18 
13,21 
14,94 
398 
4 
среднее 
1,942 
4,01 
12,81 
14,52 
388 
4
1 
1,920 
3,25 
10,07 
12,29 
443 
10 
2 
1,917 
3,20 
10,06 
13,26 
529 
12 
3 
1,965 
3,48 
10,38 
13,21 
503 
12 
4 
1,921 
3,27 
10,20 
13,86 
577 
14 
среднее 
1,931 
3,30 
10,18 
13,16 
513 
 12 

---

139 
Таблица 4.10 - Физико-механические показатели резины с покрытием молибдена, толщиной 81 нм 
№ образ-
ца 
Толщина, 
мм 
Условное напряже-
ние при 100% удли-
нении, МПа 
Условное напря-
жение при 300% 
удлинении, МПа 
Условная проч-
ность при рас-
тяжении, МПа 
Относительное 
удлинение при 
разрыве, (%) 
Относительная 
остаточная де-
формация, (%) 
1 
1,795 
3,29 
10,35 
13,56 
537 
10 
2 
1,932 
3,33 
10,35 
13,71 
566 
10 
3 
2,162 
3,08 
9,81 
13,12 
554 
12 
среднее 
1,963 
3,23 
10,17 
13,46 
552 
11
Таблица 4.11 - Физико-механические показатели резины с покрытием молибдена, толщиной 126 нм 
№ образ-
ца 
Толщина, 
мм 
Условное напряже-
ние при 100% удли-
нении, МПа 
Условное напря-
жение при 300% 
удлинении, МПа 
Условная проч-
ность при рас-
тяжении, МПа 
Относительное 
удлинение при 
разрыве, (%) 
Относительная 
остаточная де-
формация, (%) 
1 
1,874 
3,40 
10,18 
13,22 
525 
10 
2 
1,911 
3,52 
10,33 
13,69 
559 
10 
3 
1,818 
3,23 
10,14 
13,31 
532 
10 
4 
1,785 
3,34 
10,10 
13,55 
580 
10 
среднее 
1,847 
3,37 
10,19 
13,45 
549 
10
Таблица 4.12 - Физико-механические показатели резины с покрытием молибдена, толщиной 173 нм 
№ образ-
ца 
Толщина, 
мм 
Условное напряже-
ние при 100% удли-
нении, МПа 
Условное напря-
жение при 300% 
удлинении, МПа 
Условная проч-
ность при рас-
тяжении, МПа 
Относительное 
удлинение при 
разрыве, (%) 
Относительная 
остаточная де-
формация, (%) 
1 
2,018 
3,29 
10,05 
13,22 
546 
8 
2 
1,946 
3,29 
9,95 
13,29 
570 
10 
3 
1,696 
3,20 
9,95 
13,37 
574 
10 
среднее 
1,886 
3,26 
9,98 
13,29 
563 
 9 

---

140 
Таблица 4.13-Усредненные физико-механические показатели исходной резины и с покрытием молибдена,
толщиной 38 нм 
Образцы ис-
ходные и с Мо 
при толщине 
Толщина, мм 
Условное 
напряжение 
при 100% 
удлинении, 
МПа 
Условное 
напряжение 
при 300% 
удлинении, 
МПа 
Условная 
прочность при 
растяжении, 
МПа 
Относительное 
удлинение при 
разрыве, (%) 
Относительная 
остаточная де-
формация, (%) 
исходные 
2,024 
3,58 
11,83 
13,83 
403 
11 
38 нм 
2,001 
4,13 
12,98 
14,65 
388 
9 
38 нм 
1,942 
4,01 
12,81 
14,52 
388 
4 
Таблица 4.14 - Усредненные физико-механические показатели исходной резины и с покрытием молибдена 
Образцы 
исходные 
и с Мо при 
толщине 
Толщина, 
мм 
Условное напряже-
ние при 100% удли-
нении, МПа 
Условное напря-
жение при 300% 
удлинении, МПа 
Условная 
прочность при 
растяжении, 
МПа 
Относительное 
удлинение при 
разрыве, (%) 
Относительная 
остаточная де-
формация, (%) 
исходные 
1,833 
3,30 
9,68 
12,53 
502 
11 
38 нм 
1,931 
3,30 
10,18 
13,16 
513 
12 
80 нм 
1,963 
3,23 
10,17 
13,46 
552 
11 
126 нм 
1,847 
3,37 
10,19 
13,45 
549 
10 
173 нм 
1,886 
3,26 
9,98 
13,29 
563 
9 

---

141 
4.2.2 Определение деформационных свойств при многократном рас-
тяжении 
В процессе эксплуатации ряд резиновых изделий работает в условиях 
многократных деформаций растяжения, сжатия, сдвига и т.д. При работе в ди-
намических условиях в материале протекают химические и физические процес-
сы, в результате которых ухудшаются эксплуатационные свойства изделий. 
Под воздействием повторяющихся деформаций наблюдается утомление мате-
риала или динамическая усталость. Сопротивление резины утомлению обычно 
выражается числом циклов деформации, необходимых для разрушения образца. 
Максимальное напряжение в цикле деформаций, соответствующее разрушению 
в условиях многократных деформаций – динамической долговечностью. 
Определение усталостной выносливости при многократном растяжении 
проводили по ГОСТ 261-79 [7], сущность метода которого заключается в мно-
гократном растяжении образцов до разрушения при знакопостоянном цикле 
статистических и циклических деформаций и определении числа циклов до 
разрушения образцов. Показателем испытаний на многократное растяжение яв-
ляется динамическая выносливость N, которую рассчитывали по формуле (2.9). 
Статистическая деформация для испытания образцов была задана 150 %, об-
разцы подвержены динамике до полного разрушения. Результаты испытаний 
на усталостную выносливость представлены в таблице 4.15. 
Таблица 4.15 - Результаты испытаний исходной резины и с покрытием 
молибдена на усталостную выносливость 
№ образца Исходные 
Модифицированные Мо при температуре напыления 
80 °C, толщина покрытия 173 нм, мощностью 
100 Вт 
150 Вт 
количество циклов до разрушения 
1 
44500 
43250 
27000 
2 
29500 
30000 
28500 
3 
43250 
29500 
45750 
4 
60750 
мин. 
29500 
29500 
27000 
макс. 
60750 
43250 
45750 
среднее 
44500 
34250 
33750 

---

142 
Анализируя данные можно сказать, что эти величины одного порядка и 
находятся практически на одном уровне. Нанесение покрытия на поверхность 
резины не оказало значительного влияния на деформационные свойства резины 
в условиях многократного растяжения, в частности по показателю динамиче-
ская выносливость. 
 
4.3
Экспериментальные исследования масло-, термо- хладостойко-
сти и других свойств образцов и изделий 
4.3.1 Определение стойкости к воздействию активных агрессивных 
сред 
Под модификацией понимают направленное воздействие (химическое, фи-
зическое или механическое), которое производится с целью изменения свойств 
эластомера в желаемом направлении. Многие резиновые изделия эксплуатиру-
ются в контакте с водой, маслами, растворителями и различными агрессивными 
жидкостями. Хорошее смачивание является непременным условием протекания 
химической реакции между полимером и средой; чем хуже смачивание, тем более 
стоек полимер при той же реакционной способности. При модификации резин 
методом
ионно-плазменного напыления модификатор проникает только в по-
верхностный слой, где равномерно распределяясь, создает эффективный за-
щитный слой, предотвращающий различного рода процессы деструкции. По-
крытие из сплошного металлического слоя снижает смачиваемость поверхно-
сти маслом. Проведены исследования по стойкости к агрессивным маслам для 
получения РТИ, позволяющие снизить степень набухания, где важным эксплуа-
тационным параметром резины является ее стойкость к воздействию жидких 
агрессивных сред.
Испытания на стойкость к маслам проводили в соответствии с ГОСТ 9.030-
74 [8]. Сущность метода испытания заключается в том, что образцы в ненапря-
женном состоянии подвергают воздействию сред при заданных температуре и 
продолжительности и определяют их стойкость к указанному воздействию

---

143 
по изменению массы. Для изучения воздействия в качестве агрессивных сред 
использовали следующие масла: Т-46, Б-3В, МВП, Л-02-40 и МС-20П. Испыта-
ния проводили при комнатной температуре (23±2)
о
С в течение 24 часов. На 
вулканизованные резиновые пластинки толщиной (2,0±0,2) мм с одной стороны 
наносили покрытие из металлов молибдена, тантала и вольфрама, толщиной 38 
нм. Результаты испытаний на стойкость к воздействию жидких агрессивных 
сред представлены в работе [159], в таблице 4.15 для исходной резины и с по-
крытиями тугоплавкими металлами. Усредненные значения вседены в таблице 
4.16 и на диаграмме (рис. 4.7). Изменение массы образца (
ΔМ
) в % вычисляли 
по формуле (2.10). 
Таблица 4.16 - Результаты испытаний воздействия активных агрессивных 
сред на исходную резину и с покрытиями 
Агрессивная среда 
Образцы исходные и модифицированные ме-
таллами; результаты испытаний, %