Analyse tribologischer Schichten mit der Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) – Additiveinflüsse auf das Reibungsverhalten nasslaufender Lamellenkupplungen

Das Reibungsverhalten nasslaufender Lamellenkupplungen kann aufgrund der komplexen physikalischen und chemischen Wechselwirkungen der einzelnen Bestandteile nicht theoretisch bestimmt, sondern muss in Versuchen ermittelt werden. Um Korrelationen von Grenzschichtzusammensetzung und Reibungsverhalten herzustellen, wurden Reibungszahlmessungen von Lastschaltungen in Kombination mit Grenzflächenanalysen mittels Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) durchgeführt. Das Reibungsverhalten wurde am Komponentenprüfstand ZF/FZG KLP-260 für Papierreibbeläge bei verschiedenen Pressungs-Gleitgeschwindigkeits-Kombinationen mit Schmierstoffen bekannter Zusammensetzung analysiert. Bei der Oberflächenanalyse mittels ToF-SIMS werden charakteristische Additiv- und Substratsignale herangezogen, um die laterale und tiefenabhängige Verteilung von Elementen und Molekülen der unter tribologischer Belastung entstandenen Grenzschicht zu untersuchen. Aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung des Bindungsverhaltens der einzelnen Additivkomponenten führen verschiedene Additiv-Kombinationen in den verwendeten Modellfluiden zu unterschiedlichen Oberflächenzusammensetzungen, die sich auf das Reibungsverhalten auswirken. Ein Einfluss des Grundöls auf das Reibungsverhalten bei reinem Grundöl ist deutlich erkennbar. Im Gegensatz dazu unterscheidet sich das Reibungsverhalten der drei volladditivierten Grundöle nahezu nicht. Auch die Oberflächenanalysen zeigen vergleichbare Zusammensetzungen der Grenzschichten bei ähnlichem Reibungsverhalten.