| Titel | Zirkonium-basierte Dünnschichten in hochbeanspruchten Wälzkontakten als Alternative zu DLC und ta-C |
| Autor | Mathias Woydt, Charles-Alix Manier, Holger Ziegele, Javier Barriga, Josu Goikoetxea |
| Infos zum Autor | Mathias Woydt1, Charles-Alix Manier1, Holger Ziegele2, Javier Barriga3 and Josu Goikoetxea3 1 BAM, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, DE-12200 Berlin 2 BMW Group, DE-80788 München 3 Fundación Tekniker, ES-20600 Eibar |
| Inhalt | Zusammenfassung Die Wälzbeständigkeit von Kohlenstoffdünnschichten (DLC, Diamond Like Carbon) ist im Lauf den letzten Jahren wesentlich verbessert worden. Gleichwohl sind weitere Leistungssteigerungen nötig besonders bezüglich der Temperaturbeständigkeit und der prozessbedingten Oberflächenrauheit der abgeschiedenen Schichten. Dieser Beitrag stellt ein neuartiges Schicht-Substrat-System vor. Dieses ist mit unlängst entwickelten DLCDünnschichten unter geschmierter Wälzbeanspruchung in einem Benchmark verglichen worden. Eine der zirkonium-basierten Dünnschichten erweist sich als wälzbeanspruchbar und -beständig unter hohen anfänglichen Hertzsche Pressungen bis P0max = 3.500 MPa und offenbarte in einem Erstbefüllungsmotoröl bei 120°C auch geringe Misch-/Grenzreibungszahlen. Als Vergleich erreichen die DLC Schichten 10 Millionen Zyklen bei RT bis maximalen Hertzsche Pressungen von P0max = 2.940 MPa. Einige DLC-Schichten erzielen diese hohe Belastbarkeit auch bei 120°C. Die Zr-basierten Dünnschichten erfordern keine darauf angepaßten Schmierstoffformulierungen. Diese nanostrukturierten Dünnschichten beruhen auf einer Architektur und einem Prozess, die sich zusammen für die Großserie eignen. Abstract The slip-rolling resistance of DLC, a-C and ta-C thin film coatings was improved considerably in the last years, but there is still room for improvements in relation to a.) the temperature stability and b.) initial surface roughness. This paper presents a novel coating-substrate system in comparison to recently developed DLC coatings in a bench mark test procedure exerting slip-rolling conditions in the presence of liquid lubricants. One of the Zr-based thin film coatings can withstand at least 1 million cycles under initial Hertzian contact pressures of up to P0max = 3 500 MPa and oil temperatures of at least 120°C associated with low coefficients of friction under mixed/boundary conditions. In comparison, some of the newly developed DLC-coatings are slip-rolling resistant for at least up to 10 million cycles at RT (some of them also at 120°C oil temperature) under Hertzian contact pressures of Pmax = 2 600/ 2 940 MPa. The Zr-based thin film coatings not require special formulated oil formulations. Zr(C,N) bear on a straight coating architecture suited for mass production with nanosized layers. |
| Datum | 2009 |
