Tribologische Untersuchung bionischer und mikrostrukturierter Funktionsflächen: Tribological investigation of bionic and micro‐structured functional surfaces. Issue 11 (November 2015)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Tillmann, W.; Stangier, D.; Hagen, L.; Biermann, D.; Kersting, P.; Krebs, E.
• Is Part Of: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Volume 46:Issue 11(2015:Nov.)
• Page Start: 1096
• Page End: 1104
• Publication Date: 2015-11
• Subjects: Bionische und technologische Strukturen -- Oberflächenfunktionalisierung -- Magnetron‐Sputtering -- endkonturnahe PVD‐Beschichtung -- Verschleißschutzschichten; Bionic and technological structures -- functionalization of surfaces -- magnetron‐sputtering -- near‐net shaped PVD coatings -- wear resistant coatings; Materials -- Periodicals; Materials -- Testing -- Periodicals; 620.1
• DOI: 10.1002/mawe.201500434
• Languages: English
• ISSNs: 0933-5137

Abstract

Abstract : Ein etabliertes Konzept zur Anpassung der tribologischen Eigenschaften sowie zur Steigerung der Verschleißbeständigkeit stellen Beschichtungen dar. Zusätzlich zur werkstoffseitigen Adaption der Oberflächen gibt es Bestrebungen, Strukturen auf funktionalen Werkzeugflächen zu applizieren, um eine weitere Anpassung des Eigenschaftsprofils zu ermöglichen. Aus diesem Grund wird im vorliegenden Beitrag der Einfluss bionisch und technologisch texturierter Flächen auf das Reib‐ und Verschleißverhalten mit und ohne endkonturnaher PVD‐Verschleißschutzschichten untersucht. Nach dem Vorbild der Natur wurde die auf dem Kopf von Skarabäus‐Käfern identifizierte wabenförmige Oberflächenstruktur sowie eine auf die Fertigungszeit optimierte Dimpel‐Struktur mittels Mikrozerspanung auf Proben aus HSS‐Stahl übertragen. Im Fokus der Analysen liegen der Einfluss der Oberflächentexturen, die Auswirkungen der PVD‐Schicht sowie die jeweiligen Wechselwirkungen auf das Reib‐ und Verschleißverhalten. Die Untersuchungen zeigen, dass die tribologischen Eigenschaften von der jeweiligen Oberflächenstruktur sowie der Art der Materialpaarung abhängig sind. Sowohl die technologische als auch die bionische Struktur zeigen eine Reduzierung des Reibfaktors in Kombination mit der Materialpaarung 100Cr6 und WCCo gegenüber polierten Oberflächen. Weiterhin zeigt sich, dass die CrAlN‐Beschichtung keinen Einfluss auf das Reibverhalten besitzt, sondern zur gewünschten Erhöhung der Verschleißbeständigkeit führt.