Entwicklung triboaktiver (Cr,Al,X)N-Beschichtungen für den Einsatz auf Maschinenelementen

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Christian Kalscheuer

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Zunehmendes gesellschaftliches und politisches Umweltbewusstsein führen zur Forderung nach reduzierter Emission klimaschädlicher Gase. Hiervon sind maßgeblich die Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen und die konventionelle, auf Verbrennungskraftmaschinen basierende, Mobilität betroffen. Um diesen gesteigerten Anforderungen zu begegnen, sind umfangreiche Entwicklungen im Bereich der Werkstoff- und Schmierstofftechnik erforderlich. Ein zunehmend an Bedeutung gewinnender Ansatz liegt in der kombinierten Entwicklung von tribologischen Beschichtungen und Schmierstoffen, um zukünftig weitere Reibungs- und Verschleißreduktionen zu erzielen. Beschichtungsseitig stellt hierbei insbesondere die Zugabe triboaktiver Elemente, wie Mo und W, in tribologische Beschichtungen einen wichtigen Lösungsansatz dar. Basierend auf dem Schichtsystem (Cr,Al)N werden in dieser Arbeit triboaktive (Cr,Al,X)N-Beschichtungen (X = Mo, W) für den Einsatz auf Maschinenelementen mit den Verfahren der Physical Vapour Deposition (PVD) entwickelt. Das Ziel der Arbeit besteht darin, zu untersuchen, inwieweit durch die Zugabe der triboaktiven Elemente Mo und W in die nitridische Hartstoffbeschichtung (Cr,Al)N tribochemische Wechselwirkungen mit schwefelhaltigen Schmierstoffen auftreten können. Die Schichtentwicklung erfolgt mittels dcMS/HPPMS-Hybridverfahren und mittels Arc-Verfahren. Für beide Beschichtungstechnologien werden Anlagen im Industriemaßstab eingesetzt. Es kann gezeigt werden, dass die triboaktiven Beschichtungen (Cr,Al,Mo)N und (Cr,Al,W)N ein hohes Potential für zukünftige tribologische Anwendungen aufweisen.