Low-friction coatings based on lubricious vanadium oxides

Titel in Übersetzung: Niedrigreibschichten basierend auf schmierenden Vanadiumoxiden

Nazanin Fateh

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Die Aufgabe dieser Arbeit war die Entwicklung von neuen Schichten mit geringer Reibung basierend auf schmierenden Vanadiumoxiden. Das Hauptziel ist die Lücke zwischen reibmindernden Schichten, welche entweder bei Raumtemperatur (z.B. DLC, MoS2) oder bei hohen Temperaturen (z.B. TiAlVN, AlCrVN) eingesetzt werden, aufzufüllen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Bildung von Vanadiumoxiden bei V und VN Schichten zu einer Verbesserung der tribologischen Eigenschaften führt. Dabei konnte eine beträchtliche Verringerung des Reibwertes bei Temperaturen über 400°C aufgrund der Bildung eines leicht scherbaren V2O5- Oxidfilms erzielt werden. Der niedrigste Reibwert von 0.25 bei 700°C kann auf die Bildung und das anschließende Schmelzen von V2O5 zurückgeführt werden, welches einen geringen Schmelzpunkt von 680°C aufweist und als flüssiges Schmiermittel bei dieser Temperatur dient. Um wohldefinierte Schichten für konkrete Anwendungen zu entwickeln, wurden V2O5 Schichten mittels Magnetron-Sputtern hergestellt und bezüglich ihrer Struktur und mechanischen Eigenschaften untersucht. Anschließend wurde der Zusammenhang zwischen Schichtstruktur und tribologischem Verhalten von single-layer und bi-layer V2O5 Schichten im Bereich von 25-600°C untersucht. Für alle untersuchten Schichten wurde eine Verbesserung des Reib- und Verschleißverhaltens mit steigender Temperatur erreicht, wobei der Schmiereffekt abhängig von thermisch aktivierten Prozessen zu sein scheint. Wachstumsorientierung und Schichtstruktur bestimmen die Anfangstemperatur dieser Prozesse, und beeinflussen zusammen mit der Oberflächenmorphologie das tribologische Verhalten. Die Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit bestätigen den bedeutsamen Schmiereffekt von V2O5 zur Verringerung der Reibung und Verbesserung des Verschleißverhaltens in einem Temperaturbereich von 300 bis 600°C.
Titel in ÜbersetzungNiedrigreibschichten basierend auf schmierenden Vanadiumoxiden
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Dehm, Gerhard, Beurteiler B (intern)
  • Mitterer, Christian, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2008

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • V2O5
  • PVD
  • Magnetron Sputtern
  • Tribologie
  • Schmierende Oxide
  • Niedrigreibung

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