Abstract
Eine Strategie zur Entwicklung neuer, schmierstofffreier Engineering-Konzepte basiert auf dem Einsatz von Niedrigreibungs- oder selbstschmierenden Hartstoffschichten. Für das Verständnis der Funktionsweise dieser Schichten ist die Kenntnis der Oberflächenmorphologie und der Reibkoeffizienten auf der Nanometerskala unabdingbar. Morphologieuntersuchungen an den mit Hilfe von "Unbalanced dc reactive magnetron sputtering" hergestellten "Low Friction Coating"-Dünnschichtsystemen V2O5 auf Si(100) und MgO(100) sowie die Nanocompositschicht TiN-Ag auf Si(100) wurden mittels Atomic Force Microscopy (AFM) durchgeführt. Mittels der Analyse der Höhen-Höhen-Korrelationsfunktion wurde die Evolution der Rauigkeitsparameter root mean square roughness (RMS), der lateralen Korrelationslänge und des Hurst Parameters bei Abscheidetemperaturen von 26°C bis 300°C untersucht. Für V2O5 auf MgO(100) konnte ein Wechsel von amorphem zu kristallinem Wachstum bei 80°C beobachtet werden. Die RMS Rauigkeit stieg von 0.7 nm bei 26°C auf 21 nm bei 300°C. Mit Hilfe der "Radial power spectral density function" wurde auf TiN mit 45 at.% Ag eine mittlere Distanz zwischen den Oberflächenerhebungen von 250 nm bestimmt. Weiters wurde eine Methode zur quantitativen Bestimmung des Reibkoeffizienten mittels Friction Force Microscopy (FFM) implementiert. Die über "thermal tuning" bestimmte Federkonstante des Biegebalkens diente zur Berechnung der Kontaktkräfte. Ein Kalibrierungsfaktor Alpha [N/V], der das laterale Messsignal in FFM mit den auftretenden Reibkräften in Verbindung bringt, wurde unter Verwendung eines Kalibrationsgitters mit bekannter Geometrie ermittelt. Auf der Referenzprobe Glimmer(0001) stieg der gemessene Reibkoeffizient mit zunehmender Spitzengeschwindigkeit an. Bei einer Geschwindigkeit der AFM-Spitze von 2E-6m/s betrug der Wert des Reibungskoeffizienten 0.07 auf TiN mit 7 at.% Ag und 0.12 auf V2O5.
Titel in Übersetzung | Morphologieuntersuchung und Implementierung von quantitativen Reibkraftmessungen von Niedrigreibungsschichten |
---|---|
Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dipl.-Ing. |
Betreuer/-in / Berater/-in |
|
Datum der Bewilligung | 14 März 2008 |
Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2008 |
Bibliographische Notiz
gesperrt bis nullSchlagwörter
- AFM Rauigkeitsanalyse FFM Reibkoeffizient Low Friction Coatings V2O5 TiN-Ag