Efecto de la humedad en la tribología del revestimiento de DLC
Importance of Wear Evaluation on DLC in Humidity
Diamond-like carbon (DLC) coatings possess enhanced tribological properties, namely excellent wear resistance and a very low coefficient of friction (COF). DLC coatings impart diamond characteristics when deposited on different materials. Favorable tribo-mechanical properties make DLC coatings preferable in various industrial applications, such as aerospace parts, razor blades, metal cutting tools, bearings, motorcycle engines, and medical implants.
DLC coatings exhibit very low COF (below 0.1) against steel balls under high vacuum and dry conditions12. However, DLC coatings are sensitive to environmental condition changes, particularly relative humidity (RH)3. Environments with high humidity and oxygen concentration may lead to significant increase in COF4. Reliable wear evaluation in controlled humidity simulates realistic environmental conditions of DLC coatings for tribological applications. Users select the best DLC coatings for target applications with proper comparison
of DLC wear behaviors exposed to different humidity.
Objetivo de medición
This study showcases the Nanovea Tribómetro equipped with a humidity controller is the ideal tool for investigating wear behavior of DLC coatings at various relative humidity.
Procedimiento de ensayo
Friction and wear resistance of DLC coatings were evaluated by the Nanovea Tribometer. Test parameters are summarized in Table 1. A humidity controller attached to the tribo-chamber precisely controlled the relative humidity (RH) with an accuracy of ±1%. Wear tracks on DLC coatings and wear scars on SiN balls were examined using an optical microscope after tests.
Note: Any solid ball material can be applied to simulate the performance of different material coupling under environmental conditions such as in lubricant or high temperature.
Resultados y debate
DLC coatings are great for tribological applications due to their low friction and superior wear resistance. The DLC coating friction exhibits humidity dependent behavior shown in Figure 2. The DLC coating shows a very low COF of ~0.05 throughout the wear test in relatively dry conditions (10% RH). The DLC coating exhibits a constant COF of ~0.1 during the test as RH increases to 30%. The initial run-in stage of COF is observed in the first 2000 revolutions when RH rises above 50%. The DLC coating shows a maximum COF of ~0.20, ~0.26 and ~0.33 in RH of 50, 70 and 90%, respectively. Following the run-in period, the DLC coating COF stays constant at ~0.11, 0.13 and 0.20 in RH of 50, 70 and 90%, respectively.
Figure 3 compares SiN ball wear scars and Figure 4 compares DLC coating wear tracks after the wear tests. The diameter of the wear scar was smaller when the DLC coating was exposed to an environment with low humidity. Transfer DLC layer accumulates on the SiN ball surface during the repetitive sliding process at the contact surface. At this stage, the DLC coating slides against its own transfer layer which acts as an efficient lubricant to facilitate the relative motion and restrain further mass loss caused by shear deformation. A transfer film is observed in the wear scar of the SiN ball in low RH environments (e.g. 10% and 30%), resulting in a decelerated wear process on the ball. This wear process reflects on the DLC coating’s wear track morphology as shown in Figure 4. The DLC coating exhibits a smaller wear track in dry environments, due to the formation of a stable DLC transfer film at the contact interface which significantly reduces friction and wear rate.
Conclusión
Humidity plays a vital role in the tribological performance of DLC coatings. The DLC coating possesses significantly enhanced wear resistance and superior low friction in dry conditions due to the formation of a stable graphitic layer transferred onto the sliding counterpart (a SiN ball in this study). The DLC coating slides against its own transfer layer, which acts as an efficient lubricant to facilitate the relative motion and restrain further mass loss caused by shear deformation. A film is not observed on the SiN ball with increasing relative humidity, leading to an increased wear rate on the SiN ball and the DLC coating.
The Nanovea Tribometer offers repeatable wear and friction testing using ISO and ASTM compliant rotative and linear modes, with optional humidity modules available in one pre- integrated system. It allows users to simulate the work environment at different humidity, providing users an ideal tool to quantitatively assess the tribological behaviors of materials under different work conditions.
Learn More about the Nanovea Tribometer and Lab Service
1 C. Donnet, Surf. Coat. Technol. 100–101 (1998) 180.
2 K. Miyoshi, B. Pohlchuck, K.W. Street, J.S. Zabinski, J.H. Sanders, A.A. Voevodin, R.L.C. Wu, Wear 225–229 (1999) 65.
3 R. Gilmore, R. Hauert, Surf. Coat. Technol. 133–134 (2000) 437.
4 R. Memming, H.J. Tolle, P.E. Wierenga, Thin Solid Coatings 143 (1986) 31
AHORA, HABLEMOS DE SU SOLICITUD
Categorías
- Notas de aplicación
- Bloque sobre tribología anular
- Tribología de la corrosión
- Pruebas de fricción | Coeficiente de fricción
- Pruebas mecánicas a alta temperatura
- Tribología de alta temperatura
- Humedad y gases Tribología
- Humedad Pruebas mecánicas
- Indentación | Fluencia y relajación
- Indentación | Resistencia a la fractura
- Indentación | Dureza y elasticidad
- Indentación | Pérdida y almacenamiento
- Indentación | Esfuerzo frente a deformación
- Indentación | Límite elástico y fatiga
- Pruebas de laboratorio
- Tribología lineal
- Pruebas mecánicas de líquidos
- Tribología de líquidos
- Tribología a baja temperatura
- Pruebas mecánicas
- Comunicado de prensa
- Perfilometría | Planitud y alabeo
- Perfilometría | Geometría y forma
- Perfilometría | Rugosidad y acabado
- Profilometría | Altura y grosor del escalón
- Profilometría | Textura y grano
- Perfilometría | Volumen y área
- Pruebas de perfilometría
- Tribología anillo sobre anillo
- Tribología rotacional
- Prueba de arañazos | Fallo adhesivo
- Prueba del rasguño | Fallo de cohesión
- Pruebas de arañazos | Desgaste en varias pasadas
- Pruebas de rayado | Dureza al rayado
- Pruebas de rayado Tribología
- Feria de muestras
- Pruebas de tribología
- Sin categoría
Archivos
- septiembre 2023
- agosto 2023
- junio 2023
- mayo 2023
- julio 2022
- mayo 2022
- abril 2022
- enero 2022
- diciembre 2021
- noviembre 2021
- octubre 2021
- septiembre 2021
- agosto 2021
- julio 2021
- junio 2021
- mayo 2021
- marzo 2021
- febrero 2021
- diciembre 2020
- noviembre 2020
- octubre 2020
- septiembre 2020
- julio 2020
- mayo 2020
- abril 2020
- marzo 2020
- febrero 2020
- enero 2020
- noviembre 2019
- octubre 2019
- septiembre 2019
- agosto 2019
- julio 2019
- junio 2019
- mayo 2019
- abril 2019
- marzo 2019
- enero 2019
- diciembre 2018
- noviembre 2018
- octubre 2018
- septiembre 2018
- julio 2018
- junio 2018
- mayo 2018
- abril 2018
- marzo 2018
- febrero 2018
- noviembre 2017
- octubre 2017
- septiembre 2017
- agosto 2017
- junio 2017
- mayo 2017
- abril 2017
- marzo 2017
- febrero 2017
- enero 2017
- noviembre 2016
- octubre 2016
- agosto 2016
- julio 2016
- junio 2016
- mayo 2016
- abril 2016
- marzo 2016
- febrero 2016
- enero 2016
- diciembre 2015
- noviembre 2015
- octubre 2015
- septiembre 2015
- agosto 2015
- julio 2015
- junio 2015
- mayo 2015
- abril 2015
- marzo 2015
- febrero 2015
- enero 2015
- noviembre 2014
- octubre 2014
- septiembre 2014
- agosto 2014
- julio 2014
- junio 2014
- mayo 2014
- abril 2014
- marzo 2014
- febrero 2014
- enero 2014
- diciembre 2013
- noviembre 2013
- octubre 2013
- septiembre 2013
- agosto 2013
- julio 2013
- junio 2013
- mayo 2013
- abril 2013
- marzo 2013
- febrero 2013
- enero 2013
- diciembre 2012
- noviembre 2012
- octubre 2012
- septiembre 2012
- agosto 2012
- julio 2012
- junio 2012
- mayo 2012
- abril 2012
- marzo 2012
- febrero 2012
- enero 2012
- diciembre 2011
- noviembre 2011
- octubre 2011
- septiembre 2011
- agosto 2011
- julio 2011
- junio 2011
- mayo 2011
- noviembre 2010
- enero 2010
- abril 2009
- marzo 2009
- enero 2009
- diciembre 2008
- octubre 2008
- agosto 2007
- julio 2006
- marzo 2006
- enero 2005
- abril 2004