Zastosowanie powłok DLC do zwiększania odporności na zacieranie kół zębatych smarowanych olejem ekologicznym

Celem pracy było zbadanie wpływu powłok DLC osadzanych technikami próżniowymi, na odporność na zacieranie modelowej przekładni zębatej. Do badań wytypowano trzy rodzaje powłok typu DLC: a-C:H:W, a-C:Cr i a-C:H. Powłoka a-C:H:W została osadzona metodą PVD (Physical Vapour Deposition) z wykorzystaniem reaktywnego rozpylania magnetronowego. Powłoka a-C:Cr. o dominującym udziale struktury sp2, została osadzona w procesie CFUBMSIP (Closed Field Unbalanced Magnetron Sputter Ion Plating). Powłokę a-C:H o znacznym udziale struktury węgla sp2 osadzono na warstwie Cr, z międzywarstwą z CrC. Powlekanie przeprowadzono w procesie PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition). Badania wykonano metodą A/8.3/90, realizowaną w ITeE-PIB za pomocą stanowiska przekładniowego T-12U (typu FZG). Badania zostały przeprowadzone dla kół pokrytych powłokami DLC oraz, dla odniesienia, dla kół bez powłoki. Przekładnię smarowano zanurzeniowo olejem ekologicznym bez dodatków smarnościowych. Uzyskane wyniki odniesiono do wyników badań kół stalowych smarowanych olejem przekładniowym (klasy GL-5 wg API) z pełnym pakietem dodatków. Wyniki przeprowadzonych badań dowodzą, że istnieje możliwość przeniesienia niektórych funkcji środków smarowych na powłoki przeciwzużyciowe. Dodatkowym efektem zastosowania powłoki węglowej a-C:H:W na powierzchnie robocze kół zębatych smarowanych olejem ekologicznym, było obniżenie temperatury pracy węzła tarcia (o ok. 20°C) i zmniejszenie oporu ruchu - wzrost sprawności (o ok. 20%).

---

The objective of the study was the investigation of the effect of DLC coatings deposited by vacuum methods on scuffing resistance of coated gears. Three kinds of DLC coatings were tested: a-C:H:W, a-C:Cr and a-C:H. The a-C:H:W coating was deposited by PVD method (Physical Vapour Deposition) with reactive magnetron sputtering. The a-C:Cr coating, with dominating sp3 structure was deposited in CFUBMSIP process (Closed Field Unbalanced Magnetron Sputter Ion Plating). The a-C:H coating with dominating sp3 structure was deposited in PECVD process (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition).The gear tests were preformed using FZG A/8.3/90 method, employing T-12U testing fig. The tests were done for DLC coated gears and for uncoated gears. The gears were lubricated with eco-oil. The obtained results were compared to results achieved for steel uncoated gears lubricated with high performance gear oil with full package of additives (GL-5 performance level according to API). The performed results indicate that under extreme-pressure conditions DLC coating can take over the functions of AW/EP additives. For the a-C:H:W coated gears lubricated with ecological oil the oil temperature was lower by 20°C, and the friction was lowered by 20% than those achieved for uncoated steel gears lubricated with high performance GL-5 gear oil.