Fraunhofer-Gesellschaft

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Low Friction and Wear of Elastomers by DLC Coating

 
: Bayrak, Suleyman; Paulkowski, Dominik

Tribologie und Schmierungstechnik 67 (2020), Nr.1, S.33-37
ISSN: 0724-3472
ISSN: 0036-6218
Englisch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IFAM ()

Abstract
Sealing rubber components suffer from high friction and wear causing leakage of lubricants. Leakages by formation of flaws lead to loss of energy and pollution. Amorphous carbon (diamond-like carbon, DLC) coatings combine their higher hardness with the high flexibility of the elastomeric substrate, also called rubber, to achieve low friction and low wear. Different coating properties were regarded by varying the deposition parameters in the PECVD process. The hardness and thickness were measured in order to carve out the best match to the preassigned requirements for a durable coating. Eleven elastomers from three rubber types (EPDM, FKM and NBR), exhibiting the same value of hardness (75 Shore A), were coated. Dry friction tests with the uncoated and coated elastomers were executed in order to determine the coefficient of friction (COF) and examine the wear resistance of the material. The investigations prove a considerably low coefficient of friction of all three rubber types by using DLC coatings compared to the uncoated variants (µuncoated = 1.2 to µDLC = 0.2). The promising results drive the development of customized coatings for various materials used as seals and need to be protected against frictional damages.

 

Abdichtende Elastomerbauteile leiden an hoher Reibung und sind Verschleiß ausgesetzt, was letztendlich zu Fehlstellen und Austritt des abzudichtenden Mediums, anderweitigen Umweltbelastungen sowie Energieverlusten führt. Harte diamantartige amorphe Kohlenstoffschichten (diamond-like carbon, DLC) bewirken eine Verschleiß- und Reibungsreduzierung unter Beibehaltung typischer Elastomereigenschaften. Es wurden Parametervariationen des Beschichtungsprozesses durchgeführt. Die Nanohärte und die Schichtdicke charakterisieren die Widerstandsfähigkeit einer Schicht. Die Untersuchung erfolgt an insgesamt elf Elastomere verschiedener Hersteller aus drei Kautschuktypen (EPDM, FKM und NBR). Die Härte betrug jeweils 75 Shore A. Aus trocken laufenden Reibuntersuchungen ergaben sich Werte für Reibungskoeffizienten und Beurteilung des Verschleißverhaltens der beschichteten und unbeschichteten Elastomerplatten. Es zeigt sich, dass sich durch die Maßnahme der Beschichtung eine Reduzierung des Reibungskoeffizienten von µ unbeschichtet = 1,2 auf µDLC = 0,2 realisieren lässt. Die Ergebnisse zeigen, dass angepasste Beschichtungen für verschiedene Elastomertypen, die als Dichtmaterialien eingesetzt werden, gegen Reibverschleiß geschützt werden können.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-608775.html