Friction-reducing coatings for elastomers out of diamond-like carbon (Part 2): Influence of substrate material on the coating formation and tribological coating properties

Hauptproblem elastomerer Dichtungswerkstojfe isl deren hohe Reibung bei ungeschmierter translatorischer oder rotatorischer Bewegung, d. h. bei Abreißen des Fett- oder öl-Schmierfilms. Für die Dichtungsindustrie stellt daher die Minderung der Reibung als Basis einer Minimierung des Verschleißes und damit erhöhter Lebensdauer der Dichtungskomponenten (sowie auch der Gegenfläche) die entscheidende Entwicklungsrichtung für zukünftige Anwendungen dar. Daher wurden in dieser Arbeit Diamant-ähnliche Kohlenstoff-Beschichtungen (Diamond-like Carbon) durch gepulstes Magnetronsputtern in Kombination mit plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PAC VD) (d.h. als Zweischicht-System) auf drei verschiedenen,für Dichtungen typischen Elastomer-Materialien (Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Fluorelastomer (FKM) und thermoplastisches Polyurethan ([PU]) aufgebracht. Die DLC-Beschichtungen und die Elastomer-Substrate wurden mit konfokaler optischer Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie und Kontaktwinkel-Goniometer charakterisiert. Tribologische Tests erfolgten unter Verwendung der Kugel-Scheibe-Konfiguration bei einer konstanten Last von 1 N unter Raumtemperatur-Bedingungen. Die Reibungsverminderung unter ,, trockenen Bedingungen (d. h. Notlauf) durch Abscheidung von DLC-Beschichtungen zeigt sehr gute Ergebnisse für NBR (56,4 % Reduktion im Vergleich zur ungeschmierten, unbeschichteten Paarung), gefolgt von FKM (49,8 %) und TPU (28, 8%). Die beste Verschleißfestigkeit wurde mit DLC-beschichtetem FKM gezeigt, gefolgt von DLC-beschichtetem NBR und TPU, wobei die Transferfilmbildung der hauptsächliche tribologische Mechanismus ist.