A Comprehensive Study about the Role of Crosslink Density on the Tribological Behavior of DLC Coated Rubber

The friction and wear behavior of coated rubber components is strongly dependent on the substrate properties. This work deals with the impact of the crosslink density, i.e., the hardness of the rubber substrate on the tribological performance of uncoated and coated rubber. The hardness of nitrile butadiene rubber (NBR) is varied altering the sulfur content. Both the uncoated and coated rubber samples are characterized in terms of surface and mechanical properties. Tribological tests comprise the examination of the macroscopic contact area and the temperature in the contact zone. It was found that the functional layer enhances the wear resistance significantly. Apparently, the wear and friction behavior of the coated rubber correlates with the hardness and the bulk properties of the substrate material

Adhesion reducing of elastomers with plasmapolymeric coating

Elastomers are of particular interest to a variety of industrial products such as O-rings and other seals, due to their characteristic properties, e.g. rubber elasticity or chemical resistance. A disadvantage of this material is the relatively high coefficient of friction and thereof the result wear. To improve the friction and wear behavior of the elastomer, a plasmapolimeric coating is applied on the surface. The coating is deposied by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). In essence, the friction behavior of elastomers is characterized by two mechanisms- by adhesion and hysterisis. Using a tribological test rig and with varying test temperasture and velocity, friction curves are created. The tests were performed with Pin-on-plare contact geometry, lubricated using axle gear oil based on PAO and also with Ball-on-disc contact geometry without lubrication. Typical for friction curves of elastomers are the adhesion peak at lower velocities and the hysterisis peak at higher velocities (1). By comparing the curves of uncoated and plasmapolymeric coated FKM, the influece of the plasmapolymeric coating on the adhesion and hysterisis of the FKM can be investigated

Beschichtungsgerechte Dichtkante am Radialwellendichtring

Die Energieeffizienz von Maschinen ist heutzutage von allgemeinem Interesse. Bei sich bewegenden Teilen werden gerne Schmierstoffe eingesetzt. Die dazu wiederum benötigten Dichtungen verursachen Reibung und ungewollte Energieverluste. Mithilfe von plasmapolymeren Beschichtungen auf den dynamischen Dichtstellen lassen sich im Antriebsstrang von Personenkraftwagen die CO2-Emissionen um 1,3 g CO2/km senken. Eine Mikrostrukturierung der Dichtlippe bietet noch einmal ein CO2-Einsparpotenzial von bis zu 1 g CO2/km. Auch andere Industriebereiche wie Windenergie, hydraulische und pneumatische Anwendungen können von einem verbesserten Verschleißschutz und einer reduzierten Reibung bei elastomeren Dichtungen profitieren

Friction and Deformation Behavior of Elastomers

This research paper is about investigating the mechanisms of elastomeric friction at low velocities. To do so, different experimental setups were performed to analyze friction, adhesion and surface energy among others. The tested materials were EPDM samples with variations in the carbon black content. It was found, that at least for low velocities, the real contact area has the main impact on the friction of elastomers. This contact area seems to be highly influenced by the hardness or other bulk properties of the elastomers, which are modified by the varying carbon black content

Friction reduction due to plasmapolymeric coating in spite of lubrication deficiency

Reducing friction and thereby saving energy is of special interest for several industries like automotive, wind energy and any other section using elastomeric components, for example sealing rings. Unpredictable, deficient lubrication can occur and damage the sealing. Applying a plasmapolymeric coating on elastomers the friction can be reduced. Four elastomer types (acrylic rubber, fluoric rubber and two different nitrile butadiene rubbers) were investigated each with and without plasmapolymeric coating. The experiments were performed on coated and uncoated flat elastomer plates and the friction reduction was measured using a Universal Material Tester (UMT3) system with oscillating Pin-on-plate contact geometry. The face of a cylindric wheel bearing with 6 mm in diameter was used as counterpart. The contact geometry was chosen due to the differentiability of lubricants in oscillating tests as well as the 104 times bigger contact area compared with the sealing lip of a radial shaft sealing. The tribological tests were done under ambient conditions with a velocity of 200 mm/s and a stroke length of 11 mm. The used normal force of 10.6 N represents an initial contact pressure of 0.5 MPa. The tests were performed using different small amounts of fully formulated gear oil down to avoiding lubricants to demonstrate the effect of lubrication deficiency. The coated elastomers showed a reduced friction compared to the uncoated ones. If a coating was applied to the elastomers the measurements without any lubrication showed the lowest friction. Friction coefficients down to 0.17 were achieved. Compared to 0.48 for the dry measurement with uncoated substrate, a friction reduction of 65 % was reached. This demonstrates emergency running properties for plasmapolymeric coated components. For the lubricated measurements differences between the different lubrications appeared. The plasmapolymeric coating and therewith the friction reduction is available at low costs using a plasma enhanced chemical vapor deposition technique (PECVD). With PECVD it is easily possible to apply coatings on complex 3D-geometries like sealing rings. The process was already scaled up for radial shaft sealings to enable series production

From steel to plastics: Friction reducing diamond-like carbon films

Kunststoffe werden in vielen Anwendungen eingesetzt. Ihre tribologischen Eigenschaften sind von großem Interesse, um Reibung und Verschleiß zu reduzieren. Dadurch kann die Lebensdauer der Komponenten verlängert werden. Dies sind beispielsweise Anwendungen mit Zahnrädern. Die Reibung von Kunststoffen kann durch eine Beschichtung mit diamantartigen Kohlenstoffschichten (DLC, diamond-like carbon) reduziert werden. Die Schichten werden mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD) auf die Bauteile abgeschieden. Die tribologischen Eigenschaften der unbeschichteten und beschichteten Substrate wurden mit Hilfe von Universal Material Tester (UMT1 undUMT3) Systemen in oszillierender Pinon-Plate Kontaktgeometrie untersucht. Die tribologischen Untersuchungen wurden trocken bei Umgebungsbedingungen mit Geschwindigkeiten von 10 mm/s oder 200 mm/s und einem Hub von 11 mm für fünf Minuten durchgeführt. Als Gegenkörper wurde eine unbeschichtete 100Cr6 Stahlkugel mit einem Durchmesser von 10 mm verwendet. Für einige Untersuchungen wurde auch der Gegenkörper mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht beschichtet. Zunächst wurde eine Grandcharakterisierung der Beschichtung aufStahlsubstraten durchgeführt. Dazu wurden Schichten bei einer Biasspannung zwischen -400 V und -1200 V in Schritten von 200 V abgeschieden. Alle beschichteten Substrate zeigten eine reduzierte Reibung im Vergleich zum unbeschichteten Substrat, wobei die besten Ergebnisse mit der größten Biasspannung erzielt wurden. Bei einer Normalkraft von 2 N und einer Geschwindigkeit von 200 mm/s wurde bei Verwendung eines unbeschichteten Gegenkörpers der Reibungskoeffizient um 57 % von 0,53 auf 0,23 reduziert. Eine weitere Reduzierung des Reibungskoeffizienten um bis zu 61 % von 0,16 auf 0,06 wurde bei Verwendung eines beschichteten Gegenkörpers erzielt. Zusätzlich zur reduzierten Reibung konnte bei Anwendung von beschichteten Substraten und Gegenkörpern keine Verschleißspur beobachtet werden. Bei der Abscheidung der a-C:H Schichten auf Kunststoffsubstrate (Ultramid A4H PA66) konnte der Effekt der Reibungsreduzierung ebenfalls gezeigt werden. Die tribologischen Messungen mit einer Nonnalkraft von 2N und einer Geschwindigkeit von 10 mm/s zeigten eine Reibungsreduzierung um 25 % von 0,24 auf 0,18. Tests zur verbesserten Tragfähigkeit mit Kräften zwischen 2 N und 25 N, entsprechend initialen Hertz'schen Flächenpressungen zwischen 69 MPa und 160 MPa wurden mit beschichteten Ultramidsubstraten und beschichteten Stahlkugeln als Gegenkörper durchgeführt. Mit steigender Normalkraft stieg der Reibungskoeffizient nur leicht von 0,04 auf 0,07 an