| Titel | Imaging tribochemischer Reaktionsschichten ionischer Flüssigkeiten auf Stahl mittels LDI-TOF-MS |
| Autor | C. Gabler, N. Dörr |
| Infos zum Autor | Dr. Nicole Dörr, DI(FH) Christoph Gabler: AC²T research GmbH - Österreichisches Kompetenzzentrum für Tribologie, Viktor-Kaplan-Str. 2D, 2700 Wiener Neustadt, A Tel: +43 2622 81600-150 bzw. -351, Fax: +43 2622 81600-99, Mail: doerr@ac2t.at, gabler@ac2t.at Web: http://www.ac2t.at |
| Inhalt | Zusammenfassung Ionische Flüssigkeiten (IF) sind als organische Salze mit einem Schmelzpunkt unter 100°C definiert. Ihr Gesamt- Eigenschaftsbild macht sie für Anwendungen in Schmierstoffen interessant: Geringe Verdampfungsneigung, hohe thermische und oxidative Stabilität, geringe Schmelzpunkte, gute tribologische Eigenschaften sowie breite Variationsmöglichkeiten der Eigenschaften. Zum besseren Verständnis der tribologisch wirksamen Verbindungen gibt es zahlreiche Arbeiten zur Charakterisierung der tribochemischen Reaktionsschichten beispielsweise mittels Rasterelektronen- mikroskopie mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (REM-EDX) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS). Allen Methoden ist gemeinsam, dass keine Aussagen über konkrete chemische (organische) Verbindungen möglich sind. Mittels ″sanfter″ Ionisation und massenspektrometrischer Detektion hingegen konnte eine molekulare Charakterisierung von Verschleißoberflächen erzielt werden. Dazu wurden Scheiben aus Triboexperimenten mit einem oszillierenden Stahl-Stahl-Kontakt mit Kugel-auf-Scheibe-Geometrie in einem Laser Desorption/Ionisation Time-of-Flight Reflectron Massenspektrometer (LDI-RTOF-MS) analysiert. Die gesamte Verschleißfläche wurde im Imaging-Verfahren ″abgetastet″, um neben den organischen Verbindungen auch deren Verteilung zu erhalten. Das neuartige Messverfahren wurde auf ausgewählte IF angewandt, wobei gezeigt werden kann, dass unreagierte IF überwiegend außerhalb der Verschleißspur gefunden wurde. In der Verschleißspur konnten u.a. die Molekül-Strukturen von tribochemischen Reaktionsprodukten eindeutig identifiziert werden. Der Nachweis von organischen Verbindungen in der Verschleißspur stellt somit eine wichtige Ergänzung zu konventionellen Verfahren wie die XPS dar. Abstract Ionic Liquids (IL) are defined as organic salts with a melting point below 100°C. Their unique set of properties are the reason for their potential application in lubricants: Low evaporation, high thermal and oxidative stability, low melting points, good tribiological properties and the broad variability of their properties. For a better understanding of tribologically active compounds, there is a large number of publications available dealing with the characterisation of tribochemical reaction layers such as by Scanning Electron Microscopy with Energy-Dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). All these methods have in common that no direct information about chemical (organic) compounds can be given. Using ″smooth″ ionisation and mass spectrometrical detection, a molecular characterisation of wear scars has been achieved. For this purpose, disc specimens from tribotests based on an oscillating steel-steel contact with ball-on-disc geometry have been analysed with a Laser Desorption/ Ionisation Reflectron Time-of-Flight Mass Spectrometer (LDI-RTOF-MS). The entire wear scar area has been scanned using the imaging technique to obtain both the organic compounds and their distribution. This novel measuring technique has been successfully applied to IL where it could be demonstrated that unreacted IL mainly occurs outside the wear scar. In the wear scar, it was possible to clearly detect among others molecular structures of tribochemical reaction products. Thus, the detection of organic compounds in the wear scar is an important complementation to conventional techniques such as XPS. |
| Datum | 2012 |
