Fraunhofer-Gesellschaft

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Tribologisches Verhalten von amorphen Kohlenstoffschichten

 
: Schultrich, B.; Bewilogua, K.

Europäische Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. -EFDS-; Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik -IST-, Braunschweig; Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik -IWS-, Dresden:
Kohlenstoffschichten - tribologische Eigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung : Am 08. Juni 2006 in Dortmund
Dresden, 2006
Workshop "Kohlenstoffschichten - tribologische Eigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung" <2006, Dortmund>
German
Conference Paper
Fraunhofer IST ()
diamantähnlicher Kohlenstoff; Diamantschicht; amorpher Kohlenstoff; hydrierter Kohlenstoff; wasserstoffdotierter-armorpher-Kohlenstoff; Härte; Reibungskoeffizient; Aufdampfen; Mischreibung; Flüssigkeitsschmierung; Luftfeuchte; Fremdatomzusatz

Abstract
Tribologische Kohlenstoffschichten können mit unterschiedlichen Eigenschaften mit verschiedenen Methoden abgeschieden werden. Da sich Diamantschichten erst um 900 Grad C abscheiden lassen, kommen sie wegen der Kohlenstofflöslichkeit der Stahlsubstrate nicht in Frage. Harte Kohlenstoffschichten lassen sich bei Temperaturen <200 Grad C als amorphe Schichten abscheiden und in den Eigenschaften weit variieren. Durch CVD-Abscheidung entstehen a-C:H-Schichten, durch PVD ta-C-Schichten (ta-C - tetraedrisch gebundener amorpher Kohlenstoff). Bei der Plasmazersetzung von Kohlenwasserstoffen entstehen Schichten mit einem gewissen Wasserstoffgehalt (a-C:H), durch Zumischung weiterer Elemente (Halb- und Nichtmetalle; karbidbildende Metalle) können Benetzungsverhalten, Eigenspannung und Zähigkeit verändert werden (Me-C:H). Allgemein zeigen Kohlenstoffschichten an Luft einen niedrigen Reibungskoeffizienten (0,1), der aber von der Luftfeuchte abhängig ist. Trockene Luft führt zu höheren Reibungskoeffizienten. Für a-C:H-Schichten ist das Einlaufverhalten stark vom Gegenkörper abhängig. Besonders niedrige Reibwerte lassen sich mit a-C:H:Si-Schichten erreichen. Im Vakuum ist das Reibverhalten vom Wasserstoffgehalt der Schicht abhängig. Die für das Gleiten in Luft verantwortliche Wasserschicht wird durch Wasserstoffendgruppen übernommen. Im geschmierten Kontakt wirken die üblichen, für Stahl/Stahl entwickelten Additive nicht. Durch Makromoleküle, die Oberflächenverbindungen eingehen (GMO - Glycerol-Mono-Oleat), kann die Gleitreibung vermindert werden. Besonders im Bereich niedriger Drehzahlen können durch a-C:H-und a-C:H:Me-Schichten deutliche Reibwertreduzierungen erreicht werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-43863.html