Diamantartige Kohlenstoffschichten steigern die Effizienz

Abstract

Steigende Energiepreise sowie zunehmende Folgen des Klimawandels aufgrund der Emission von Treibhausgasen haben die Notwendigkeit zum Energiesparen in den letzten Jahren verstärkt in das öffentliche Bewusstsein gerückt. Für den Einsatz als reibungsmindernde Beschichtung eignen sich insbesondere kohlenstoffbasierte Beschichtungen, die auch DLC‐Schichten genannt werden (DLC = diamond‐like carbon). Dabei sind vor allem wasserstofffreie DLC‐Beschichtungen, die als ta‐C‐Schichten bezeichnet werden, von Interesse, da diese im Vergleich zu Standard‐DLC‐Schichten eine nochmals deutlich gesteigerte Härte und damit Verschleißfestigkeit aufweisen. Zudem zeichnen sich diese Schichten in Kombination mit speziellen Schmierstoffen durch einen teilweise extrem niedrigen Reibungskoeffizienten aus. Die Erzeugung von ta‐C‐Beschichtungen erfolgt aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften mit PVD‐Verfahren. So lassen sie sich mit einem lasergesteuerten gepulsten Bogenverfahren, dem sogenannten Laser‐Arc‐Verfahren, herstellen. Dieses zeichnet sich durch eine vergleichsweise hohe Beschichtungsrate sowie eine gute Langzeitstabilität aus und eignet sich daher auch für einen Einsatz in der industriellen Produktion.

Positive Effect of Periodic Micropatterns on Compression Ring Friction

“…The coating was ≈10 μm thick and deposited through the filtered Laser‐Arc physical vapor deposition (PVD) process. [ 4 ] The layer contained ≈31% of sp 3 hybridized carbon exhibiting a Young's modulus of 300 GPa and a surface hardness of 3000 HV. A synthetic engine oil, based on the “BMW Longlife‐14 FE+” specification, was used as lubricant.…”

“…[2,3] It is subjected to harsh tribological conditions at the fired top dead center (FTDC) caused by high temperatures, severe stress, and starved lubrication conditions. Industrialized surface functionalization techniques such as diamondlike carbon (DLC) coatings [4,5] and direct laser interference patterning (DLIP) [6,7] offer improved frictional properties. Furthermore, the combination of these techniques could raise synergistic effects.…”