Фреттинг-коррозия

Фреттинг-коррозия — коррозия при колебательном перемещении двух металлических поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды^[1]. Износ вследствие вибрации, не сопровождающийся явной коррозией (например, в неметаллических деталях или при обильной смазке металлических), именуется фреттинг-износом или просто фреттингом, а усталостное разрушение, инициированное фреттинг-коррозией — фреттинг-усталостью^[2].

Фреттинг-коррозия в шарикоподшипнике

В отличие от коррозии трения, которая происходит при свободном перемещении трущихся поверхностей, фреттинг-коррозия происходит тогда, когда значительные перемещения поверхностей невозможны, но имеют место вибрации с малой, подчас микроскопической амплитудой^[3] — от 25 нм до 2,5 мм^[2]. При бо́льших амплитудах характер разрушений принимает вид коррозии трения при однонаправленном скольжении^[2].

Такие вибрации и вызываемая ими фреттинг-коррозия наблюдаются, например, на смежных поверхностях деталей, прочно соединённых болтами^[3]. Под действием вибрации микроскопические неровности двух поверхностей отшелушиваются и неизбежно накапливаются в зазоре между деталями^[4][5]. Суммарная поверхность окисляющегося металла в зазоре непрерывно возрастает, коррозия ускоряется и на смежных поверхностях возникают красные или чёрные пятна коррозии^[4][6]. Если продукты коррозии находят выход из соединения, то оно ослабляется, если нет — оно закисает или заклинивает^[7].

Наиболее подвержены фреттинг-коррозии углеродистые и коррозионно-стойкие стали в парах трения сталь-сталь или в парах стали с оловом, алюминием и т. п. цветными металлами^[6]. Типичные места возникновения — прессовые, шлицевые, резьбовые и цанговые соединения деталей, соединения трубопроводов^[6].

Интенсивность фреттинг-коррозии возрастает по мере роста амплитуды колебаний и давления в зоне колебаний^[8], и по мере снижения относительной влажности и температуры. Наихудшее сочетание климатических условий — сухая, морозная зимняя погода, что подтверждается опытом эксплуатации^[9].

Пути предупреждения фреттинг-коррозии:

• Уменьшение амплитуды вибрации за счёт увеличения шероховатости поверхности^[10];
• Увеличение фактической площади соприкосновения за счёт покрытий из цветных металлов^[10];
• Снижение концентрации напряжений в прессовых соединениях^[10];
• Снижение трения за счёт защитных покрытий или твёрдых смазок на основе дисульфида молибдена, свинца, индия, фосфатирование поверхностей и т. п.^[10];
• выборочное повышение твёрдости одной из сопрягаемых деталей (закалка, анодирование и т. п.)^[11].