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Die Untersuchungen zum vakuumtribologischen Verhalten von sticktoffmodifizierten PVD-MoS₂-Festschmierstoffschichten wurden in einer gemeinsamen Forschungsarbeit von Wissenschaftlern der Universität Bayreuth (A. Seynstahl, T. Rosnitschek und S. Tremmel) und Wissenschaftlern der Universität Erlangen-Nürnberg (M. Köbrich und M. Göken) durchgeführt. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden jetzt in einem Artikel in der renommierten Fachzeitschrift Surface and Coatings Technology veröffentlicht.

PVD-MoS₂-Festschmierstoffschichten werden bei harschen Betriebsbedingungen, insbesondere im Vakuum, genutzt um Reibung und Verschleiß in Maschinenelementen, beispielsweise den Lagerungen extraterrestrischer Fahrzeuge, zu minimieren. In der Anwendung ist die Lebensdauer daher ein entscheidender Faktor, der von der Beschichtung abhängt. Die Wissenschaftler untersuchten in dem nun veröffentlichten Beitrag das Verschleißverhalten von stickstoffmodifizierten MoS₂-Schichten, die mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) appliziert wurden. Die Schichten wurden chemisch oder in ihrem strukturellen Aufbau modifiziert, indem während der Beschichtung die Bias-Spannung abwechselnd variiert wurde. Tribologisch induzierte Veränderungen wurden in kurzen und langen gestuften Kugel-Scheibe-Tests identifiziert, während die Lebensdauern in Kugel-Scheibe-Tests bis zum Versagen der Schicht bewertet wurden. Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen (vor und nach den tribologischen Tests) zeigten, dass die Stickstoffmodifikation den anfänglichen Porositätsgrad reduzierte und sich das Material nach einer kurzen tribologischen Beanspruchung kompaktierte. Nanoindentation in der Verschleißspur der kompaktierten Schicht bestätigten diese Ergebnisse durch einen signifikanten Anstieg der Eindringhärte und des Eindringmoduls. Insgesamt führte die Verbesserung des vakuumtribologischen Verhaltens durch die Stickstoffmodifikation zu einer deutlichen Verlängerung der Lebensdauer, wobei die chemische und zusätzlich strukturelle Modifikation der Schicht die höchste Lebensdauer erreichte.

Den vollständigen Beitrag mit dem Titel „Enhancing the lifetime and vacuum tribological performance of PVD-MoS₂ coatings by nitrogen modification“
(DOI: 10.1016/j.surfcoat.2023.13034) finden Sie unter: https://authors.elsevier.com/a/1iNj%7EwevWNRji.