Verschleiß

Nanokristalline Metallschichten gelten als besonders hart und widerstandsfähig und werden deshalb auf Bauteile aufgebracht, die extremer Reibung ausgesetzt sind.

Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg haben nun mit einer Computersimulation gezeigt, dass nanokristalline Schichten die Reibung zwar reduzieren, dass es aber dennoch zum Verschleiß kommen kann.   Tribologen sind bislang davon ausgegangen, dass es vorteilhaft ist, wenn Teile, die starker Reibung ausgesetzt sind, aus besonders hartem Material bestehen. Deshalb bringt man auf solche Bauteile, sofern sie aus Metall sind, häufig eine harte Verschleißschutzschicht auf. Neben Kohlenstoffschichten finden zunehmend nanokristalline Metallschichten Verwendung. Die besonders feine Körnung durch die winzigen Kristalle im Nanometer-Bereich mache das Material besonders robust und minimiere somit Reibung und Verschleiß – so die gängige Vorstellung. Reibt man zwei nanokristalline Eisenoberflächen aneinander, so geht an dieser Stelle die nanokristalline Struktur verloren. Es entstehen größere Kristalle, die sich aber in einer Weise selbst organisieren, dass sie besonders leicht verformt werden können. Dieser so genannte „Dritte Körper“, der sich zwischen den beiden Reibpartnern bildet, ist in diesem Fall mikrokristallin, also viel weicher als das nanokristalline Grundmaterial. Die Reibung ist deshalb zwar etwas geringer, der Verschleiß geht aber gegenüber mikrokristallinen Reibungspartnern nicht zurück. Diese Erkenntnis gilt für viele Metalle, die in nanokristalliner Form verwendet werden. Es gibt Hinweise, dass Metalllegierungen der Schlüssel zur Lösung des Problem der Verschleißminimierung sein könnten. Nun gilt es die optimale Zusammensetzung zu berechnen.Bild: Fraunhofer IWM

Erstellt am 24.8.2014