Nanocomposite tribological coatings for aerospace applications

Voevodin, Andrey A.; O’Neill, J.P.; Zabinski, J.S.

doi:10.1016/s0257-8972(99)00228-5

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“…Voevodin et al approached the problem with a multiphase WC/DLC/WS 2 nanocomposite [11]; they were able to keep the friction coefficient below 0.15 for several cycles of alternating nitrogen and moist air. However, the friction increased somewhat for each cycle.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Frictional behavior of diamondlike carbon films in vacuum and under varying water vapor pressure

Andersson¹,

Erck

Erdemir

2003

Surface and Coatings Technology

184

105

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In this study, we investigated the frictional behavior of both hydrogenated and hydrogen-free diamondlike carbon (DLC) films in high vacuum (10 -6 Pa) at room temperature. Water was also introduced into the vacuum chamber to elucidate its effects on DLC film tribology. The hydrogen-free DLC (also referred to as tetrahedral amorphous carbon, or ta-C) was produced by an arc-PVD process, and the highly hydrogenated DLC was produced by plasma-enhanced chemical-vapor deposition.Tribological measurements of these films were made with a pin-on-disc machine with coated steel balls and coated steel discs in matched pairs under a 1 N load. The ball/disk pairs were rotated at sliding speeds in the range of 0.025-0.075 m/s. In vacuum, the steady-state friction coefficient of ta-C was of the order of 0.6 and the wear was severe, whereas for the highly hydrogenated film, friction was below 0.01, and in an optical microscope no wear could be detected. Adding water vapor to the sliding ta-C system in a vacuum chamber caused friction to decrease monotonically from 0.6 to ≈0.05. In contrast, adding water vapor to the sliding DLC system caused the friction to increase linearly with pressure from 0.01 to 0.07. The results illustrate the importance of taking into account environmental conditions, especially the presence of water, when DLC films are being considered for a given application.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Frictional behavior of diamondlike carbon films in vacuum and under varying water vapor pressure

Andersson¹,

Erck

Erdemir

2003

Surface and Coatings Technology

184

105

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“…(22,23) Assim, o controle do atrito e desgaste pode ser conseguido pela análise, entre outros, da natureza do substrato, filme DLC, filmes para o suporte mecânico da carga, e, evidentemente, o ambiente. (20)(21)(22)(24)(25)(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)(33)(34) Na grande maioria das vezes, uma camada triboquímica é formada na superfície de deslizamento sendo, aparentemente, o fator controlador da tribologia do contato. A natureza da contraface pode influenciar significativamente a espessura e a natureza da tribocamada.…”

Section: Resultsunclassified

Tribocamada Formada Em Revestimentos Multifuncionais: Influência Do Ambiente

Mello¹,

Binder²

2012

TMM

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ResumoNa maioria dos contatos tribológicos uma tribo camada se forma entre as superfícies em movimento relativo. O ambiente tem um papel crucial na cinética de formação desta tribocamada e, desta forma, afeta significativamente atrito e desgaste. O presente trabalho apresenta o efeito de alguns gases no comportamento tribológico de revestimentos multifuncionais. Os revestimentos foram ensaiados em um tribômetro alternativo operando em altas pressões de câmara. Foram avaliados o coeficiente de atrito, os mecanismos de desgaste e a taxa de desgaste do corpo e contra-corpo. Tanto o coeficiente de atrito quanto as taxas de desgaste do corpo (revestimento multifuncional SiDLC+NCr) e contra-corpo (aço 52100) são afetados pela atmosfera presente na câmara de ensaio (ar, CO 2 e R600a) . Espectros Raman das tribocamadas apresentam dois picos típicos de DLC (Bandas G e D) bem como bandas de baixa intensidade para baixas frequências características de óxidos à base de ferro produzidos pela reação do contra-corpo com o ambiente. A presença de uma intensa banda grafítica (G) aparentemente induz o melhor desempenho tribológico do sistema operando em ambiente R600a. Palavras-chave: Revestimentos; Comportamento tribológico; Meio ambiente. TRIBOLAYER FORMED ON MULTIFUNCTIONAL COATINGS: INFLUENCE OF THE ENVIRONMENT AbstractFriction and wear control can be achieved primarily by considering the nature of the counter faces, together with the environmental conditions. In most cases, a transfer film is found on the sliding surfaces. Environment plays a crucial role on the kinetics of formation and on the composition of the transfer film, and thus strongly influences friction levels and wear rates. In this paper, the effect of the actual environment (refrigerant) present in hermetic compressors on the tribological behaviour of a Si rich multifunctional DLC coating deposited on 1020 steel is analyzed. Unlubricated reciprocating pin-on-disk tests are performed using a High Pressure Tribometer under different atmospheres (Air, CO 2 and R600a). Samples tested in R600a environment present the lowest friction coefficient and the lowest wear rate for both body and counter-body. Key words: Coatings; Tribological behaviour; Environment. INTRODUÇÃOA indústria da refrigeração mudou, recentemente, dos refrigerantes clorofluorcarbonados (CFC), tais como as R12 e R22, para os refrigerantes hidrofluorcarbonados (HFC) R134A e R410A,(1) muito menos nocivos ao meio ambiente, em particular à camada de ozônio. Mais recentemente, em particular na Europa, tem havido uma transição para o isobutano (R600a) ainda menos nocivo ao meio ambiente. Na ultima década, observa-se um grande interesse no sentido de usar CO 2 em substituição aos ecologicamente mais perigosos CFC e HFC.(2-6) Muito embora estudos recentes de Lee et al. (2) e Demas e Polycarpou (7) tenham avançado, o conhecimento da tribologia em ambientes de CO 2 ainda não é bem conhecido, sendo seu avanço vital para o progresso da indústria de refrigeração e mesmo para a conquista espacial (Marte). Neste ...

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“…Наилучшие триболо-гические характеристики покрытия 3 с рентгено-аморфной структурой можно объяснить макси-мальным содержанием Mo и Se. Высокие контакт-ные напряжения Герца и локальное увеличение температуры в зоне трибоконтакта могут приво-дить к формированию ориентированных кристал-литов фазы селенида молибдена и, как следствие, к снижению коэффициента трения [19,20].…”

Section: результаты и их обсуждениеunclassified