| Titel | Tribologische Untersuchungen an PLD-Carbon Schichten in Biokraftstoffen: Einfluss von Stabilisatoren und Additiven |
| Autor | Annett Dorner-Reisel, Zeynep Burcu Kavaklioglu, Stefan Svoboda, Steffen Weißmantel, Katja Günther, Maren Nieher |
| Infos zum Autor | Dorner-Reisel, A., Prof. Dr.-Ing. habil., Werkstofftechnik, Hochschule Schmalkalden Kavaklioglu, Z.B., Senior Engineer Tribologie & Metallurgie, Hochschule Schmalkalden Svoboda, S., Dr.-Ing., Dozent & Laborleiter, Hochschule Schmalkalden Günther, K., CREAVAC-Creative Vakuumbeschichtung GmbH, Dresden Neher, M., Physik, Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Hochschule Mittweida Weißmantel, S., Prof. Dr. rer.nat., Physik, Hochschule Mittweida |
| Inhalt | Zusammenfassung Motorkomponenten werden durch Kontakt mit Kraftstoffen beansprucht. Die Materialbeanspruchung wird durch Relativbewegungen und unter erhöhten Temperaturen wesentlich verstärkt. Metallische Oberflächen für den automobilen Antriebsstrang werden daher oftmals durch Beschichtungen vor Verschleiß und Korrosion geschützt. Kohlenstoff-basierte Hartstoffschichten finden hier vielfältigen Einsatz. Derartige Schichten können durch Laserpulsabscheidung (PLD: pulsed laser deposition) erzeugt werden. Sie weisen einen sehr hohen Anteil an diamantähnlichen Bindungen auf. Durch geeignete Prozessführung und Nachbehandlung können die Schichten hart bleiben, aber dennoch sehr Eigenspannungsarm abgeschieden werden. Die tribologische Beständigkeit von PLD-Kohlenstoffschichten wird durch Schwingreibverschleißprüfungen getestet. Hierbei kommen als Zwischenstoffe Benzin mit Bioethanol-anteil und verschiedene Biodieselsorten auf Rapsöl- und Sojaöl-Basis zum Einsatz. Die Verschleißprüfungen fanden bei 25 ?C und bei 150 ?C statt. Die tribologische Beständigkeit in Biokraftstoffen wird durch ta-C-Beschichtung um einige Größenordnungen verbessert. Die Verschleißrate von 100Cr6 gegen 100Cr6 in Benzin mit 10 % Bioethanol bei 25 ?C beträgt 2676,7 ?38,9 x10-7 mm3/Nm. Unter den gleichen Testparametern geprüfte ta-C-beschichtete 100Cr6 Scheiben gegen 100Cr6 Kugeln zeigen nach der Laserpulsabscheidung nur eine Verschleißrate von 5,5 ?0,3 x10-7 mm3/Nm. Biodiesel werden auch Stabilisatoren (C23H32O2) und Additive (Oleylamin: AMN; Glycerol Mono-Oleate: GMO) zugemischt. Biodiesel wirkt sich positiv auf eine Verringerung des Reibungskoeffizienten aus. Der Reibungskoeffizient bleibt nach der Einlaufphase der Tribosysteme mit Biodiesel als Zwischenstoff bei sehr niedrigen Werten um ca. 0,05 (ultra-niedriger Reibungszustand; ultra-low friction). In Abhängigkeit von Prüftemperatur, Anteil des Additives und weiteren Zusätzen werden Schwankungen des Reibungskoeffizienten festgestellt. Die Verschleißrate wird durch Biodiesel auch bei 150 ?C verringert und die Reibungskoeffizienten bleiben wünschenswert niedrig. Eine Abhängigkeit der Verschleißrate von den Additiven GMO und AMN wurde trotz starker Verringerung des Reibungskoeffizienten nicht gemessen. Aspekte der Tribokorrosion des metallischen 100Cr6 Gegenkörpers in Biodiesel könnten die Verschleißraten beeinflussen. |
| Datum | 2015 |
