Adaptive DLC coatings with different MoS2 content

DLC coatings are widely used in engineering as they are resistant to abrasive wear. However, they exhibit an increased coefficient of friction at temperatures of around 300°C. Soft MoS2 coatings are known to maintain a low coefficient of friction at temperatures up to about 350°C, but suffer from relatively high abrasive wear. Publications from the last decade report a synergistic improvement in the tribological performance of a coating consisting of both these materials. The aim of this study was to investigate the wear resistance of coatings composed of different a-C and MoS2 contents applied by magnetron sputtering on steel. The results obtained in tribological tests conducted using the ball-and-disk method showed at least 20% better adhesion to the substrate of the two-component nanocomposite coating and its increased wear resistance from 15% to as much as 700%, compared to single-component coatings in tests conducted at 20°C and 250°C. The tests showed no deterioration of the two-component coating's coefficient value compared to DLC.

Powłoki DLC znajdują szerokie zastosowanie w technice, ponieważ są odporne na zużycie ścierne. Jednak wykazują podwyższony współczynnik tarcia w temperaturach rzędu 300°C. Miękkie powłoki MoS2 są znane z utrzymywania niskiego współczynnika tarcia w temperaturach do około 350°C, jednak ulegają relatywnie dużemu zużyciu ściernemu. Publikacje z ostatniej dekady podają synergiczne polepszenie parametrów tribologicznych powłoki składającej się z obu tych materiałów. Celem pracy było badanie odporności na zużycie powłok złożonych z różnej zawartości a-C i MoS2 nanoszonych techniką rozpylania magnetronowego na stali. Wyniki uzyskane w testach tribologicznych prowadzonych metodą kula–tarcza wykazały co najmniej 20% lepszą przyczepność do podłoża dwuskładnikowej powłoki nanokompozytowej oraz jej zwiększoną trwałość na zużycie ścierne od 15% do nawet 700%, porównując z jednoskładnikowymi warstwami w badaniach prowadzonych w temperaturze 20°C i 250°C. Badania nie wykazały pogorszenia wartości współczynnika powłoki dwuskładnikowej w porównaniu do DLC.