圖3 銷盤的測(cè)試結(jié)果
在苛刻的條件下，涂層技術(shù)可以減少摩擦同時(shí)提高抗磨損保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)減少CO2排放的途徑之一。因此涂層在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。遵循當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)提高溫度和降低油品的粘度，Hauzer開始了參雜類金剛石DLC涂層和Ta-C （四面體非晶碳）涂層的研究。不同的參雜材料被添加到無氫和有氫的DLC 涂層中。
測(cè)試結(jié)果
在干式工況下，銷盤的測(cè)試結(jié)果見圖片3的曲線。圖片3顯示了在室溫和450℃時(shí)的摩擦系數(shù)以及在450℃測(cè)試后涂層磨損痕跡的深度。在室溫下沒有涂層顯示出能測(cè)量出磨損量。對(duì)比在之前的低溫下和450℃高溫下的磨損與摩擦的數(shù)值，可以發(fā)現(xiàn)Ta-C（500%）和ta-C：W (700%)摩擦系數(shù)極劇增加，對(duì)于PACVDa-C：H (5)涂層也有很大的增加400% ,對(duì)于 a-C：H-Si (6)可測(cè)量到增加600%。ta-C：H (3) 和磁控濺射 a-C：H-W (4)也出現(xiàn)適度的增加，大約摩擦系數(shù)增加了200%。推測(cè)導(dǎo)致摩擦系數(shù)增加的原因可能是升高溫度的過程中缺少水蒸汽。在高溫下可以測(cè)量出涂層有比較大的磨損量。Ta-C 基的涂層（大約70 µm3磨損）比a-C：H基的涂層表現(xiàn)好。
標(biāo)準(zhǔn)的a-C：H涂層磨損量200 µm3，a-C：H-Si涂層（6）磨損量100 µm3，a-C:H-W (4)磨損量大約120 µm3。測(cè)試結(jié)果表明Si-DLC在不適用于高溫的條件下，ta-C涂層顯示出良好的潛力。特別是ta-C：H (3)顯示出具有最低的摩擦系數(shù)優(yōu)勢(shì)。a-C：H-W 涂層（4）也是一個(gè)很好的候選涂層。
磨損保護(hù)
在潤(rùn)滑工況下，使用往復(fù)摩擦計(jì)分析這些涂層。在不同的溫度和有潤(rùn)滑油的條件下，測(cè)試6種不同涂層的運(yùn)行狀況。在摩擦系統(tǒng)中潤(rùn)滑油提供了磨損保護(hù)。因?yàn)槟Σ?，在一個(gè)摩擦系統(tǒng)中潤(rùn)滑油的粘度是一個(gè)極大影響CO2減排的參數(shù)。因此有一個(gè)傾向是減少油品的粘性，不缺點(diǎn)是會(huì)減少油膜的承載能力和導(dǎo)致更高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
使用往復(fù)摩擦計(jì)測(cè)試在室溫下，150℃礦物油和150℃調(diào)質(zhì)潤(rùn)滑油的表現(xiàn)。在室溫下調(diào)質(zhì)油中的添加劑沒有起到效果，所以只測(cè)試調(diào)質(zhì)潤(rùn)滑油在150℃溫度下的表現(xiàn)。例如，圖4顯示Ta-C涂層調(diào)查結(jié)果。分析了在不同條件下的摩擦系數(shù)和磨損痕跡。所有的評(píng)估結(jié)果匯總在圖5，上半部分顯示所有涂層在三種潤(rùn)滑條件下的摩擦系數(shù)，下半部分顯示涂層磨損痕跡的磨損量。藍(lán)色垂直線顯示沉積涂層的厚度。
圖4 Ta-C涂層調(diào)查結(jié)果
更好的理解
礦物油在室溫條件下，大多數(shù)涂層顯示只有非常小的磨損。例外的是，a-C：H-Si出現(xiàn)一些小的磨損和ta-C：W出現(xiàn)相對(duì)大的磨損。ta-C 基的涂層(1-3) 和a-C：H-W (4)具有最低的摩擦。
在150℃的礦物油條件下可以觀察到，即使ta-C涂層的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)低于PACVD 基的涂層（5-6），ta-C 基的涂層(1-3)也比a-C：H-W, a-C：H 和a-C：H-Si 涂層磨損大。
為什么ta-C基涂層會(huì)有更高的磨損率還需要繼續(xù)進(jìn)行調(diào)查。在150℃調(diào)質(zhì)潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑條件下，a-C：H-Si 涂層(6)被完全磨損。銷的磨損不能被測(cè)量出。這表明在涂層和潤(rùn)滑劑之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。ta-C：H 涂層 (3)顯示出一些磨損，其他涂層沒有磨損。ta-C 基的涂層(1-3)的摩擦系數(shù)相對(duì)較高，但是低于r a-C：H-W, a-C：H 和 a-C：H-Si (4-6)。
圖5 不同條件下的摩擦系數(shù)和磨損痕跡所有評(píng)估結(jié)果匯總
結(jié)論
對(duì)于零部件的低摩擦和高耐磨性有更多的需求量。大多數(shù)應(yīng)用是在較低低溫下使用（160-200℃）。在這項(xiàng)研究中，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)新的參雜涂層，可以在高溫下使用并具有高的耐磨性和較好的低摩擦。在不同的潤(rùn)滑和溫度模式下，對(duì)比不參雜的ta-C基涂層，W參雜和H 參雜的ta-C基涂層，W 參雜和Si參雜氫化DLC 涂層。
在450℃高溫下測(cè)試顯示出ta-C：W幾乎沒有干磨損和ta-C涂層低磨損（沒有變化）。a-C：H：Si觀察到了高的干磨損。在150℃礦物油條件下，往復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明了對(duì)所有的Ta-C涂層都有大的磨損。與a-C：H：X相比發(fā)現(xiàn)所有ta-C涂層具有更低地摩擦系數(shù)。在調(diào)質(zhì)油條件下，除了Si-DLC因?yàn)榛瘜W(xué)親和性的問題導(dǎo)致涂層有非常高的磨損，其他涂層只是最小的磨損。
在礦物油的條件下發(fā)現(xiàn)所有a-C：H涂層都只是出現(xiàn)小的磨損。所有W參雜的涂層顯示出非常好的磨損保護(hù)。W參雜的涂層沒有顯示出最低的摩擦系數(shù)，但特別是在礦物油條件下的W參雜涂層的摩擦系數(shù)等于或優(yōu)于Ta-C 涂層。
總之，可以說通過參雜元素，特別是W，會(huì)影響摩擦和磨損的性能。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)部件參雜涂層顯示出很好的潛能。額外的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試評(píng)估現(xiàn)在正在進(jìn)行，需要進(jìn)一步探索涂層在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)部件的性能表現(xiàn)?！?/p>
