ta-C (tetraedrischer wasserstofffreier amorpher Kohlenstoff)-Schichten weisen aufgrund der Eigenschaft der Superlubrizität ein hohes Potenzial für besonders reibungsarme Kontakte mit neuen Schmierstoffen auf, wobei aktuelle Forschungsschwerpunkte, insbesondere Nachhaltigkeit und Energieeffizienz, profitieren können. In dieser Arbeit wurde ein Tribosystem einer Hochdruck-Dieselkraftstoffpumpe vorgestellt, welches bei Anwesenheit von Biodiesel besonders niedrige Reibwerte erzielt. Die vielversprechenden Ergebnisse werden demnächst in Baugruppentests überprüft. Weitere Untersuchungen von ta-C-Schichten im Verbrennungsmotor an Kolbengruppe und Ventiltrieb sind in Vorbereitung. Anhand molekulardynamischer Simulation wurden grundlegende Vorgänge im tribologischen Kontakt, wie beispielsweise die Veränderung des Hybridisierungszustandes, dargestellt. Der Einfluss gebundener Oberflächenatome durch einen Schmierstoff wird im Vergleich mit einem im Vakuum trocken laufenden System deutlich. Zusammen mit weiteren tribologischen Modellversuchen dienen zukünftige Simulationen der Untersuchung der Reibungs- und Verschleißvorgänge bei Superlubrizität. Ein Konzept für die Beschreibung der metallhaltigen Kohlenstoffschichten wird ebenfalls erarbeitet. Dafür wurden bereits erste Parametersätze für das System Kohlenstoff/Wasserstoff/Nickel aufgestellt. Ein weiteres konkretes Anwendungsgebiet für die im Projekt vom Partner IAP (Institut für Angewandte Physik) bereits entwickelten metallhaltigen Kohlenstoffschichten ist die Beschichtung von drehbelasteten Teilen wie Schrauben, die gerade für die Verarbeitung unter Reinraumbedingungen besonderen Anforderungen zur Abriebsbeständigkeit unterliegen. Diese Verwertung soll in einem flankierenden Industrieprojekt parallel zur Optimierung von Motorkomponenten umgesetzt werden.
Neue kohlenstoffbasierte Schichten mit extrem niedriger Reibung
Novel carbon-based coatings with super-low friction potential
2012
13 Seiten, 7 Bilder, 2 Tabellen, 15 Quellen
Conference paper
German
Schicht (Belag) , amorpher Kohlenstoff , Gleitschicht , Reibung-Schmierung-Verschleiß , Gleitreibung , Trockenreibung , Reibungskoeffizient , Verschleißfestigkeit , Härte , Elastizitätsmodul , Oberflächenbeschaffenheit , Nanotechnik , Modellsimulation , Molekulardynamik , Hochdruckpumpe , Biodiesel , Automobilindustrie , Elektronenmikroskopie , Forschungsprojekt , Forschungskooperation , Tagungsbericht
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