Arbeitsgruppe Tribologie

Die der AG zugeordneten Teilprojekte A04, A05, B03, C03, C04, C05 und S01 befassten sich in der ersten Förderperiode mit den Veränderungen der Reibungs- und Verschleißeigenschaften unter XHV-adäquater Atmosphäre zwischen teilweise und vollständig oxidfreien Oberflächen. Eine wesentliche Erkenntnis der AG ist, dass sich nach vollständiger Entfernung der nativen Oxidschichten teilweise unerwartete Veränderungen der mechanischen und tribologischen Eigenschaften sowie eine erhöhte Diffusion zeigten. Bei weiteren Untersuchungen konnten Prozessparameterräume evaluiert werden, welche zu einer Reduktion der Adhäsion in XHV-adäquater Atmosphäre und somit zu geringerem Verschleiß, niedrigeren Prozesstemperaturen und längeren Werkzeugstandzeiten führten. Des Weiteren wurde ein direkter Einfluss der Silankonzentration erkannt. Durch die erzeugten SiO₂-Partikel kam es bei erhöhten Temperaturen zu einer Siliziumbildung und teilweise zu einem silanhaltigen Schichtwachstum sowie Reaktionen der Randzonen beim thermischen Spritzen. Dadurch zeigte die Silankonzentration in Abhängigkeit der Bearbeitungstemperatur einen erheblichen Einfluss auf Parameter, die die mechanischen und tribologischen Eigenschaften bestimmen, wie z. B. E-Modul, Härte, Festigkeit, Eigenspannung und Reibungskoeffizient.

In der zweiten Förderperiode wird die Möglichkeit einer automatischen chemischen Gasphasenabscheidung unter XHV-adäquater Atmosphäre mittels definierten Silankonzentrationen als Prozessgröße sowie die Herstellung neuartiger Beschichtungen durch den Einsatz von Reaktivgasen untersucht. Darüber hinaus wird der Einfluss der XHV-adäquaten Atmosphäre auf die Randzonen beim Zerspanen gezielt betrachtet, um Diffusionseffekte erfassen zu können. Um den Effekt der Drittkörperreibung durch die SiO₂-Partikel zu unterbinden, wird zudem ein Filterkonzept entwickelt. Durch die gewonnenen Erkenntnisse aus der ersten Förderperiode wird ein skalenübergreifendes Modell erstellt, um die prozessübergreifenden Wirkzusammenhänge darzustellen.