Vakuumtribologie mit Extras

19.8.2019

© Fraunhofer IWM

Abbildung 1: UHV Anlage am MikroTribologie Centrum µTC mit XPS, Massenspektrometer, Effusionszelle und Tribometer.

Jennifer Honselmann

Reibungsmessungen im Ultrahochvakuum (Drücke bis 10-7 Pa) sind nicht nur für die Luft- und Raumfahrttechnik von großer Bedeutung. Das Messen von Reibkoeffizienten in kontrollierter Atmosphäre ermöglicht, Reibphänomene fundamental zu untersuchen, ohne äußere Einflussfaktoren berücksichtigen zu müssen.

Das UHV-Tribometer ist Teil einer größeren UHV Anlage (vgl. Abb. 1). Neben einer XPS - Anlage zur chemischen Analyse der oberflächennahen Zusammensetzung vor und nach Reibversuchen ist eine Effusionszelle angeschlossen. Durch thermische Verdampfung können Proben mit verschiedenen organischen Substanzen beschichtet werden. Der Prozess wird mit einem Massenspektrometer überwacht. Die chemischen Eigenschaften der aufgedampften Schicht können mit der XPS überprüft werden, bevor der Einfluss auf das Reibverhalten im UHV-Tribometer untersucht wird.

© Fraunhofer IWM

Abbildung 2: Reibwerte der Reibpaarungen Diamantkugel gegen mit zwei verschiedenen organischen Verbindungen bedampfte Eisenplättchen (Normalkraft 5 mN, Hertz‘sche Pressung 70 MPa, Reibstrecke pro Zyklus 200 µm, Geschwindigkeit 50 µm/s, Kammerdruck 10-7 Pa).

Der Einfluss unterschiedlicher organischer Schichten auf den Reibwert wurde in einer Pilotstudie untersucht. In Abb. 2 sind die Reibkoeffizienten einer Probe gezeigt, die mit verschiedenen organischen Reibverminderern bedampft wurde. Die Organik 1 zeigt einen konstanten Reibwert von 0,08 während die Organik 2 bei einem Reibwert von 0,04 beginnt und innerhalb der Versuchsdauer auf 0,06 ansteigt.

 

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