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Microstructure, Mechanical Properties and Tribological Behavior of Magnetron-Sputtered MoS₂ Solid Lubricant Coatings Deposited under Industrial Conditions

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Seynstahl, Armin ; Krauß, Sebastian ; Bitzek, Erik ; Meyer, Bernd ; Merle, Benoit ; Tremmel, Stephan:
Microstructure, Mechanical Properties and Tribological Behavior of Magnetron-Sputtered MoS₂ Solid Lubricant Coatings Deposited under Industrial Conditions.
In: Coatings. Bd. 11 (2021) Heft 4 . - 455.
ISSN 2079-6412
DOI: https://doi.org/10.3390/coatings11040455

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Abstract

Depositing MoS2 coatings for industrial applications involves rotating the samples during the PVD magnetron sputtering process. Here, we show that a 3-fold substrate rotation, along a large target–substrate distance given by the deposition unit, introduces porosity inside the coatings. The mechanical properties and wear behavior strongly correlate with the degree of porosity, which, in turn, depends on the temperature and the rotational speed of the substrate. Ball-on-disk tests and nanoindentation wear experiments show a consistent change in tribological behavior; first, a compaction of the porous structure dominates, followed by wear of the compacted material. Compaction was the main contributor to the volume loss during the running-in process. Compared to a dense coating produced without substrate rotation, the initially porous coatings showed lower hardness and a distinct running-in behavior. Tribological lifetime experiments showed good lubrication performance after compaction

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Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: PVD; MoS2; friction; wear mechanisms; nanoindentation; microstruct
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Ehemalige ProfessorInnen > Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Konstruktionslehre und CAD > Lehrstuhl Konstruktionslehre und CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan Tremmel
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Konstruktionslehre und CAD
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Ehemalige ProfessorInnen
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Eingestellt am: 19 Apr 2021 09:19
Letzte Änderung: 08 Sep 2023 12:54
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/64799