Повышение износостойкости

Эксперименты показли, что имплантированные азотом поверхности из этого сплава без смазки изнашиваются почти в 1000 раз медленнее, чем неимплантированные; при этом трение также снижается до одной трети обычного уровня. Внедренные в процессе имплантации ионы азота способствуют образованию поверхностного слоя оксида, который, по-видимому, действует как смазка, препятствующая микроскопическим разрушениям, имеющим место при трении поверхностей друг о друга.

В других случаях повышение износостойкости является результатом изменения фазового состава вещества. Когда специалисты Национальной лаборатории в Сандии (шт. Нью- Мексико) и Военно-морской исследовательской лаборатории обработали нержавеющую сталь пучками ионов углерода и титана, создав на поверхности сплав, содержащий 20% каждого элемента, поверхностный слой стали утратил кристаллическую структуру и стал аморфным, или стеклообразным. Такую фазу стали нельзя получить никаким другим методом. Коэффициент трения стали снизился вдвое, а ее износостойкость возросла почти в 10 раз.

Имплантационные процессы, снижающие трение и износ металлов, являются предметом пристального внимания специалистов различных областей промышленности. Их интересует возможность повышения этим методом прочностных характеристик таких деталей, как подшипники реактивных двигателей и гироскопов, прецизионные инструменты, долговечность которых имеет решающее значение с точки зрения возможности сокращения брака при изготовлении дорогостоящих изделий или снижения потерь, связанных с остановкой производства при их замене. Исследователи в США, Великобритании и в других странах обнаружили, что имплантация ионов азота в 2—5 раз продлевает срок службы металлообрабатывающих штампов, изготовленных из стали и легированного кобальтом карбида вольфрама. Прецизионные штампы для формовки

пластмасс изнашиваются за счет абразивного действия волокон и минеральных частиц, используемых в качестве наполнителей пластмасс; долговечность этих штампов после ионной имплантации повышается почти в 10 раз.

В хирургии имплантация благотворно влияет на качество протезов тазобедренных суставов, изготовленных из титанового сплава. Их долговечность имеет особо важное значение. Металлическая шаровая опора, двигающаяся в полиэтиленовом стакане, в среде тканевой жидкости быстро разрушается. Исследования показали, что имплантация азота замедляет износ сплава, контактирующего с полиэтиленом, почти в 1000 раз.