ZJAWISKA TRIBOELEKTRYCZNE PODCZAS TARCIA ELEMENTÓW Z POWŁOKAMI DLC

6-2014 T R I B O L O G I A 113 Dariusz OZIMINA *, Monika MADEJ *, Aneta BUGAJSKA *, Karolina WITASZEK *, Stanisław PŁAZA *, Ewa OZIMINA *, Tadeusz KAŁDOŃSKI ** ZJAWISKA TRIBOELEKTRYCZNE PODCZAS TARCIA ELEMENTÓW Z POWŁOKAMI DLC TRIBOELECTRIC PHENOMENA DURING FRICTION WITH DIAMOND-LIKE CARBON COATINGS Słowa kluczowe: zjawiska triboelektryczne, powłoki DLC, tarcie technicznie suche, smarowanie PAO-8 Key words: triboelectric phenomena, DLC coatings, technically dry friction, lubrications PAO-8 Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych dla elementów z powłoką DLC oraz dla stali jako układu odniesienia, którego właściwości są * Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Polska. ** Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego, Wydział Mechaniczny, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, Polska.

114 T R I B O L O G I A 6-2014 stosunkowo powszechnie znane. Analizę przeprowadzono pod kątem właściwości tribologicznych, oceny zmian struktury geometrycznej powierzchni SGP oraz generowanych ładunków triboelektrycznych mikroprądów tarcia. Badania prowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego i ze smarowaniem olejem syntetycznym polialfaolefinowym PAO-8 na testerze T-01M z oprzyrządowaniem peryferyjnym do rejestracji generowanych ładunków triboelektrycznych. W opracowaniu podkreślono wpływ energii i jej przemian na przebieg tarcia i procesów zużycia oraz właściwości tworzonych przeciwzużyciowych warstw wierzchnich. WPROWADZENIE Nowoczesne materiały na elementy systemów tribologicznych powinny charakteryzować się dobrymi właściwościami mechanicznymi i fizykochemicznymi, aby zapewnić niezawodną eksploatację [L. 1 3]. Podstawowym celem współczesnej tribotechniki oraz tribotechnologii jest rozwój metod wspomagających dobór materiałów na elementy systemów tribologicznych [L. 4]. Następujące podczas tarcia przekształcanie technologicznej warstwy wierzchniej TWW w eksploatacyjną warstwę wierzchnią EWW jest ważnym procesem i powinien być uwzględniany na wysokim stopniu hierarchii w fazie projektowania maszyn [L. 5]. Dlatego też uwzględniając te wymagania, na elementy węzłów tarcia nanoszone są powłoki o dobrych właściwościach przeciwzużyciowych. Obecnie dużym zainteresowaniem cieszą się materiały na bazie węgla. Atomy węgla ze względu na zdolność tworzenia różnych wiązań kowalencyjnych, shybrydyzowanych o różnej konfiguracji, stanowią materiał powłokowy o bardzo dobrych właściwościach tribologicznych i dużej odporności na czynniki korozyjne [L. 6]. Jedną z najtwardszych odmian stanowią powłoki diamentopodobne DLC (ang. Diamond Like Carbon). Charakteryzują się one wysokim modułem sprężystości, wysoką przewodnością cieplną, odpornością na kruche pękanie, małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej i dużą stabilnością chemiczną [L. 7 9]. Z kolei praca systemu tribologicznego sprowadza się do dostarczenia energii w ilości niezbędnej do pokonania oporów wywołanych zjawiskiem tarcia. Podczas tarcia energia ulega przemianie, kumulacji oraz dyssypacji. Rys. 1. Podstawowe formy energii występujące podczas tarcia elementów w systemach tribologicznych Fig. 1. Basic forms of energy occurring during friction elements tribological systems

6-2014 T R I B O L O G I A 115 Zachodzące przemiany energetyczne odgrywają istotną rolę w przekształcaniu warstw wierzchnich, a energia powierzchniowa powstaje wskutek oddziaływań międzycząsteczkowych i jej niezrównoważenia przez czynniki zewnętrzne [L. 10]. Dyssypacja energii jako proces nieodwracalny ma zatem decydujący wpływ na trwałe zmiany w budowie warstwy wierzchniej współpracujących tarciowo elementów systemów tribologicznych [L. 11 16]. Podczas tarcia następują szybkozmienne odkształcenia sprężyste oraz nieodwracalne plastyczne wywołujące zmiany gęstości w materiale warstw wierzchnich [L. 16, 17]. Zmiany struktury geometrycznej powierzchni SGP w skrajnych przypadkach mogą doprowadzić nawet do procesów wpływających na zatarcie tych systemów. W warunkach stabilnego tarcia przejawia się to zmianami oporów ruchu współczynnika tarcia oraz intensywności zużywania elementów systemu tribologicznego. Decydujący wpływ na te procesy mają przemiany energetyczne, w tym występujący transfer i triboemisja elektronów oraz przekształcanie materii w wyniku zachodzącej samoorganizacji. W efekcie tych oddziaływań powstają warstwy graniczne oraz przeciwzużyciowe warstwy wierzchnie o nowych właściwościach eksploatacyjnych [L. 5, 18 22]. W Polsce pierwsze prace związane z mikroprądami tarcia prowadzono w Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie, a wynikało to z ważności tej problematyki dla eksploatacji obiektów technicznych [ L. 23]. Natomiast aktualna wiedza w tym obszarze tematycznym stanowiła podstawę do podjęcia badań z ukierunkowaniem na zastosowanie ich w tribotechnice. APARATURA I METODYKA BADAŃ Materiały stosowane w badaniach W pracy wykorzystano elementy ze stali narzędziowej SW7M (HS-6-5-2C) charakteryzującej się bardzo dobrą odpornością na ścieranie oraz elementy stalowe pokryte powłoką dwuwarstwową TiN/a-C:H:W. Jako substancję smarową zastosowano olej syntetyczny, polialfaolefinowy PAO-8, powszechnie znany o zdefiniowanych właściwościach. Właściwości tribologiczne węzła tarcia w dużej mierze zależą od topografii powierzchni, a także energii towarzyszącej tarciu. Dlatego też zostały przeprowadzone kompleksowe pomiary struktury geometrycznej powierzchni elementów ze stali SW7M (HS-6-5-2C) oraz z powłoką diamentopodobną TiN/a-C:H:W pracującą w skojarzeniu ze stalą 100Cr6 podczas tarcia technicznie suchego oraz z zastosowaniem substancji smarującej PAO-8. Powłoki dwuwarstwowe TiN/a-C:H:W osadzano na stali metodą PVD z fazy gazowej: powłoki TiN metodą parowania łukowego Arc Evaporation w temperaturze 500 C, natomiast powłoki a-c:h:w w temperaturze > 250 C metodą rozpylania jonowego. W badaniach do oceny struktury geometrii powierzchni SGP wyko-

116 T R I B O L O G I A 6-2014 rzystano profilometr optyczny Talysurf CCI firmy Taylor Hobson. Dzięki aplikacji TalyMap Platinum dokonano przetworzenia i kompleksowej analizy powierzchni próbek. Uzyskano wyniki: topografia powierzchni, profil powierzchni oraz parametry chropowatości powierzchni. Badania tribologiczne Badania tribologiczne z użyciem testera T-01 M wykonano w skojarzeniu: kula ze stali 100Cr6 tarcza ze stali SW7M oraz kula ze stali 100Cr6 element stalowy z powłoką TiN/a-C:H:W. Testy prowadzone były przy stałym obciążeniu P = 10 N, prędkości ślizgania v = 0,1 m/s i drodze tarcia s = 1000 m. Badania przeprowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego oraz tarcia ze smarowaniem olejem syntetycznym polialfaolefinowym PAO-8 przy wilgotności względnej 55±5% oraz temperaturze 23±1 C. Zestaw do pomiaru ładunków triboelektrycznych Badania ładunków triboelektrycznych przeprowadzono za pomocą zestawu pomiarowego Rigol DS 1052E stanowiącego moduł peryferyjny zintegrowany z testerem T-01M. Dokonano pomiarów wartości skutecznej RMS oraz maksymalnej amplitudy Vpp. WYNIKI BADAŃ Badania tribologiczne wykonywano z zastosowaniem aparatu T-01M z rejestracją zmian współczynnika tarcia, wielkości zużycia liniowego i potencjału triboelektrycznego. Na Rys. 2 przedstawione zostały wyniki topografii powierzchni tarczy ze stali SW7M oraz powłoki diamentopodobnej po teście w warunkach tarcia technicznie suchego. Trójwymiarowe obrazy oraz profile chropowatości obszarów zużycia pozwoliły na dokładną analizę struktury geometrycznej badanych powierzchni. a) µm 5 b) 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Rys. 2. Topografia powierzchni tarczy po teście TTS: a) stal SW7M, b) powłok TiN/a-C:H:W Fig. 2. The topography of the surface of the disc after the test TTS: a) steel SW7M, b) coating TiN/ ac:h:w µm 4.5 4.25 4 3.75 3.5 3.25 3 2.75 2.5 2.25 2 1.75 1.5 1.25 1 0.75 0.5 0.25 0

6-2014 T R I B O L O G I A 117 Rys. 3. Profil chropowatości tarczy w warunkach tarcia technicznie suchego: a) stal SW7M, b) powłoka TiN/a-C:H:W Fig. 3. The roughness profile blade under dry friction: a) steel SW7M, b) coating TiN/a-C: H:W Z analizy profilu chropowatości (Rys. 3) zauważyć można, że powłoka TiN/a-C:H:W pracująca ze stalą 100Cr6 w warunkach tarcia technicznie suchego ma gładszą powierzchnię styku niż stal SW7M. W Tabeli 1 przedstawiono najistotniejsze parametry struktury geometrycznej powierzchni próbek użytych w testach. Tabela 1. Parametry struktury geometrycznej powierzchni po teście tribologicznym w warunkach tarcia technicznie suchego Table 1. Parameters of the geometric structure of the surface of the tribological test under dry friction Podłoże stal SW7M Sq [µm] Ssk Sku Sp [µm] Sv [µm] Sz [µm] Sa [µm] 0,0336-1,893 349,9 0,1795 0,0995 0,2791 0,0344 Stal SW7M 0,0869-1,9583 106,4467 1,5844 3,5897 5,1741 0,0472 Podłoże TiN/a- C:H:W TiN/a- C:H:W 0,0760-5,4075 48,0406 0,2715 0,0536 0,7752 0,0336 0,1598-1,7427 13,2746 1,8234 2,7968 4,6202 0,1159

118 T R I B O L O G I A 6-2014 Średniokwadratowe odchylenie chropowatości Sq zarówno dla stali SW7M, jak i dla powłoki DLC TiN/a-C:H:W po przeprowadzeniu testu zwiększa się dwukrotnie. Ujemne wartości kurtozy Ssk współczynnika skupienia wynikają z płaskowyżowego ukształtowania powierzchni. W przypadku stali SW7M wartości te są zbliżone do siebie, jednak w przypadku powłoki DLC ujemna wartość podłoża powłoki jest większa niż po przeprowadzeniu testu. Uzupełnieniem tych informacji jest współczynnik asymetrii Sku, który przyjmuje wysoką wartość dla stali SW7M. Świadczy to o dużej smukłości krzywej rozkładu rzędu. Parametry maksymalnego wgłębienia powierzchni Sv oraz maksymalnej wysokości powierzchni Sz są większe w przypadku stali SW7M. Przyczyną tego jest większe zużycie w trakcie współpracy kuli ze stali łożyskowej 100Cr6 z tarczą ze stali SW7M. Po wykonanych badaniach tribologicznych w warunkach tarcia technicznie suchego zarejestrowano dla powłoki TiN/a-CH:W prawie dwukrotnie większą wartość średniego odchylenia arytmetycznego chropowatości powierzchni Sa niż w przypadku stali SW7M. Na Rysunku 4 przedstawiono wyniki badań współczynnika tarcia dla skojarzenia stal 100Cr6 stal SW7M oraz stal 100Cr6 powłoka TiN/a-C:H:W w warunkach tarcia technicznie suchego oraz pokazano przebieg zmian generowanych ładunków triboelektrycznych dla badanych próbek. W trakcie docierania warstw powierzchniowych stali SW7M ze stalą 100Cr6 widoczny jest wzrost współczynnika tarcia do wartości µ 0,8. Od drogi S = 57 m współczynnik tarcia stabilizuje się i utrzymuje się na poziomie µ 0,6. Następnie po przebyciu drogi S = 512 m zmniejsza się do wartości µ 0,55 i na tym poziomie utrzymuje się do zakończenia testu (S = 1000 m). Dwukrotnie mniejszy współczynnik tarcia zarejestrowany jest dla powłoki TiN/a-C:H:W. Wysoka odporność na ścieranie powłoki diamentopodobnej wynika z ich właściwości, dużej twardości i adhezji do podłoża, a przede wszystkim ich struktury. Pomiar generowanych ładunków triboelektrycznych podczas tarcia technicznie suchego stali SW7M i stali 100Cr6 pokazał, że na początku docierania elementów systemu triboelektrycznego, czyli w pierwszych 12 m zauważalny jest duży współczynnik tarcia µ 0,8. Związana jest z tym wysoka wartość amplitudy maksymalnej Vpp wynosząca 105,60 mv oraz wartość skuteczna RMS równa 23,19 mv. Z obserwacji przebiegu rejestrowanego napięcia zauważalne jest wydłużenie czasu potrzebnego na wytłumienie impulsu ładunków triboelektrycznych. W połowie drogi tarcia, gdy współczynnik tarcia stabilizuje się na poziomie µ 0,6 tłumienie zmniejsza się w miarę docierania materiału. Szybciej narasta amplituda napięcia i szybciej zostaje wytłumiona. Skok amplitudy, który pojawia się w drugiej połowie drogi tarcia utrzymuje się do końca trwania testu. Większe tłumienie napięcia związane jest ze wzmożoną aktywnością generowanej energii elektrycznej. Dotarcie elementów systemu tribologicznego powoduje zwiększenie energii ładunków triboelektrycznych i szybsze wytłumienie impulsu sygnału napięciowego.

6-2014 T R I B O L O G I A 119 Rys. 4. Przebieg zmian współczynnika tarcia oraz ładunków triboelektrycznych dla stali SW7M oraz powłoki TiN/a-C:H:W w warunkach tarcia technicznie suchego Fig. 4. Course of changes in the coefficient of friction and triboelectric changes for SW7M steel and TiN/aC:H:W layer under technically and dry friction conditions Podczas tarcia w warunkach technicznie suchych powłoki TiN/a-C:H:W w skojarzeniu z kulą ze stali 100Cr6 w trakcie docierania materiału wartość skuteczna RMS wynosi 2,32 mv, a amplituda maksymalna 20,80 mv. Wartości te przez cały czas trwania testu są mniejsze nawet czterokrotnie niż w przypadku stali SW7M. Ilość ładunków generowanych na powierzchni powłoki jest

120 T R I B O L O G I A 6-2014 znacznie mniejsza. Największą wartość amplitudy maksymalnej Vpp = 90 mv odnotowano po drodze tarcia S = 650 m przy jednoczesnym wzroście współczynnika tarcia. Na Rysunku 5 przedstawiono topografie powierzchni tarczy wykonanej ze stali SW7M oraz powłoki TiN/a-C:H:W po teście tarciowym z zastosowaniem oleju PAO-8. Natomiast na Rysunku 6 przedstawiono profil chropowatości dla tych powierzchni. µm 1.8 a) 1.7 b) 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 µm 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Rys. 5. Topografia powierzchni tarczy po teście tribologicznym z zastosowaniem oleju PAO8: a) stal SW7M, b) powłoka TiN/a-C:H:W Fig. 5. The topography of the surface of the disc after tribological test using PAO8 oil: a) steel SW7M, b) coating TiN/aC:H:W a) µm Dlugosc = 1.8818 mm Pt = 0.7830 µm Skala = 1.0000 µm b) 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5 µm 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 mm Dlugosc = 0.7399 mm Pt = 0.7895 µm Skala = 1.0000 µm 0.3 0.2 0.1 0-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 mm Rys. 6. Profil chropowatości tarczy po teście tribologicznym z zastosowaniem oleju PAO-8: a) stal SW7M, b) powłoka TiN/a-C:H:W Fig. 6. The roughness profile disc after tribological testing using PAO-8: a) steel SW7M, b) coating of TiN/aC:H:W

6-2014 T R I B O L O G I A 121 Szerokość śladu wytarcia na powłoce jest o połowę mniejsza niż stali SW7M, co pozwala na stwierdzenie, że jest ona zdecydowanie bardziej odporna na zużycie tarciowe niż elementy stalowe bez powłoki. Tabela 2. Parametry struktury geometrycznej powierzchni po teście z zastosowaniem PAO-8 Table 2. Parameters of the geometric structure of the surface after the test using PAO-8 Podłoże stal SW7M Sq [µm] Ssk Sku Sp [µm] Sv [µm] Sz [µm] Sa [µm] 0,0336-1,893 349,9 0,1795 0,0995 0,2791 0,0344 Stal SW7M 0,0599-1,3073 16,4501 0,7383 1,0709 1,8092 0,0306 Podłoże TiN/a-C:H:W 0,0760-5,4075 48,0406 0,2715 0,0536 0,7752 0,0336 TiN- a:c:h:w 0,1379-7,0875 111,3734 2,0328 3,1933 5,2261 0,0666 W Tabeli 2 zestawiono parametry struktury geometrycznej powierzchni po przeprowadzonym teście z zastosowaniem oleju syntetycznego PAO-8. Średniokwadratowe odchylenie powierzchni Sq stali SW7M jest dwukrotnie mniejsze niż w przypadku powłoki TiN/a-C:H:W. Taka sama tendencja dotyczy również innych parametrów. Rysunek 7 przedstawia wyniki zmian współczynnika tarcia dla skojarzenia stal 100Cr6-stal SW7M oraz stal 100Cr6- powłoka TiN/a-C:H:W z zastosowaniem substancji smarującej PAO-8. W wyniku zastosowanie oleju syntetycznego PAO-8 uzyskano dziesięciokrotnie mniejsze wartości współczynnika tarcia dla badanych próbek niż w przypadku tarcia technicznie suchego. Współczynnik tarcia zarejestrowany dla stali SW7M był nieustabilizowany: na początku testu jego wartości ewoluowały od µ 0,06 do µ 0,08. Po przebyciu drogi tarcia około S = 200 m uzyskał on wartość około µ 0,08 m, która utrzymuje się do końca testu. Natomiast dla powłoki TiN/a-C:H:W współczynnik tarcia w początkowej fazie badań uzyskuje wartość około µ 0,06 i wykazuje tendencje malejące przez cały czas trwania testu, osiągając w fazie końcowej wartość µ 0,02. Po rozpoczęciu testu z zastosowaniem oleju smarowego PAO-8 wartość skuteczna RMS dla elementów ze stali SW7M wynosiła 17,17 mv, a maksymalna wartość amplitudy Vpp = 74,40 mv. W miarę zwiększania drogi tarcia amplituda maksymalna osiągnęła poziom 85,60 mv, a wartość skuteczna wynosiła RMS = 19,60 mv. W przypadku powłoki TiN/a-C:H:W smarowanej olejem PAO-8 nastąpiło zmniejszenie ilości generowanych ładunków triboelektrycznych. Wartości amplitudy w fazie końcowej testu wynosiła Vpp = 20,00 mv, a wartość skuteczna w stanie zrównoważonym osiągnęła wielkość RMS = 2,52 mv.

122 T R I B O L O G I A 6-2014 Rys. 7. Przebieg zmian współczynnika tarcia oraz zarejestrowane ładunki triboelektryczne dla stali SW7M oraz powłoki TiN/a-C:H:W w warunkach smarowania PAO-8 Fig. 7. Course of changes in the coefficient of friction and registered charges triboelektryczne SW7M steel and TiN / ac: H: W lubrication conditions PAO-8 Zarówno przy teście w warunkach tarcia technicznie suchego oraz z zastosowaniem syntetycznego oleju smarowego PAO-8 generowanie ładunków triboelektrycznych przebiega ze zmienną intensywnością. W przypadku powłoki diamentopodobnej wartość amplitudy maksymalnej, jak i wartości skutecznej generowanego potencjału ulega systematycznemu zmniejszeniu z jednoczesnym spadkiem współczynnika tarcia od µ 0,062 do poziomu µ 0,018 w końcowej fazie testu. Natomiast dla stali SW7M w tych samych warunkach prowadzenia testu obserwowano inne zmiany. Zarejestrowano

6-2014 T R I B O L O G I A 123 wzrost amplitudy i wartości skutecznej ładunków triboelektrycznych oraz wzrost współczynnika tarcia od µ = 0,059 do µ = 0,86 (Rys. 7). Dla wykonanych testów tribologicznych w powiązaniu z oceną struktury geometrycznej powierzchni SGP oraz rejestracją generowanych ładunków triboelektrycznych, charakterystyczna jest duża zmienność i indywidualność uzyskanych rezultatów. Wynika to przede wszystkim ze złożoności przebiegu zjawisk i procesów towarzyszących tarciu. Dlatego też podczas prowadzenia badań pojawia się powszechnie problem porównywalności wyników, niepewności realizowanych pomiarów wymagających wielokrotnego powtarzania testów [L. 24]. W naszym przypadku dotyczy to szczególnie badań prowadzonych w warunkach tarcia technicznie suchego. Przedstawione rezultaty badań stanowią fragment prac realizowanych obecnie w ramach projektu w Politechnice Świętokrzyskiej w Kielcach oraz Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie. Problematyka badawcza zaprezentowana w niniejszej publikacji jest ważna i aktualna. Uzyskane wyniki badań potwierdzają możliwość występowania niekontrolowanego przepływu energii związanego z samoorganizacją w systemie tribologicznym, wpływającego na jego funkcjonowanie. PODSUMOWANIE Przeprowadzono testy tribologiczne z oznaczeniem: współczynnika tarcia, zużycia, potencjałów triboelektrycznych, ich amplitudy i wartości skutecznej oraz określaniem struktury geometrycznej powierzchni. Badania realizowano z użyciem stalowych elementów systemów tribologicznych bez powłoki i pokrytych powłoką diamentopodobną. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że elementy z powłoką diamentopodobną w warunkach tarcia technicznie suchego generują ładunki triboelektryczne o wielokrotnie mniejszej wartości skutecznej RMS oraz mniejszej amplitudzie zmian Vpp niż elementy stalowe. Dla nich też rejestrowano mniejsze współczynniki tarcia oraz mniejsze zużycie. Również analiza struktur geometrycznych powierzchni powstających w czasie tarcia wskazuje na mniejsze i bardziej równomierne zużycie powierzchni pokrytych warstewką DLC w porównaniu z elementami stalowymi. Należy podkreślić, że w testach tribologicznych w warunkach smarowania stwierdzono jeszcze większe zróżnicowanie we właściwościach badanych systemów tribologicznych. Tu także zdecydowanie lepsze właściwości przeciwtarciowe i przeciwzużyciowe posiadają elementy z powłokami diamentopodobnymi. Jednocześnie dla tych elementów wartość generowanych ładunków triboelektrycznych podczas pracy ze smarowaniem, w warunkach stabilnych po dotarciu, jest wielokrotnie mniejsza niż dla elementów stalowych bez powłoki.

124 T R I B O L O G I A 6-2014 Spowodowane jest to zapewne korzystniejszymi warunkami uzyskania równowagi energetycznej. Przeprowadzone badania potwierdzają możliwość wykorzystania zjawisk triboelektrycznych do diagnostyki warunków pracy systemów tribologicznych. Zjawiska te mogą być również wykorzystane do zwiększenia efektywności pracy systemów tribologicznych przez zastosowanie substancji smarowych posiadających właściwości bipolarne. Badania finansowane ze środków na naukę w latach 2011 2015 w ramach Projektu Badawczego nr 504594440. LITERATURA 1. Pytko S., Lewitowicz J., Wybrane problemy tribologii. Zagadnienia tarcia i zużycia. PWN, Warszawa 1990. 2. Burakowski T., Areologia. Wyd. ITeE, Radom 2013. 3. Szczerek M., Metodologiczne problemy systematyzacji eksperymentalnych badań tribologicznych. Wyd. ITeE, Radom 1997. 4. Zwierzycki W., Grądkowski M., Fizyczne podstawy doboru materiałów na elementy maszyn współpracujące tarciowo. Wyd. ITeE, Radom 2000 5. Ozimina D., Eksploatacja systemów. Tarcie w eksploatacji obiektów technicznych. Wyd. PŚk Kielce 2013. 6. Madej M., Marczewska-Boczkowska K., Ozimina D., Wpływ wolframu na odporność powłok diamentopodobnych stosowanych w przemyśle chemicznym. Przemysł Chemiczny 4 (2014) 500 505. 7. Ozimina D., Madej M., Ocena właściwości jedno- i wielowarstwowych powłok DLC., Tribologia 2 (2010) 119 135. 8. Madej M., Właściwości systemów tribologicznych z powłokami diamentopodobnymi. M 46, Wyd. PŚk Kielce 2013. 9. Kim D.-W., Kim K.-W., Effects of sliping velocity and ambient temperature on the friction and wear of a boundary-lubricated, multi-layered DLC coating. Wear 315 (2014) 95 102. 10. Israelachvili J., Non-Ideal Rough, Deformable Unlubricated Dry, Solid Surfaces. Proc. Fundaments of Tribology and Bridging the Gap Between the Macro- and Micro/Nanoscales, NATO ASI, Hungary 2000. 11. Płaza S., Fizykochemia procesów tribologicznych. Wyd. UŁ, Łódź 1997. 12. Styp-Rekowski M., Dyssypacja energii mechanicznej. Rozdział energii w łożysku. Wyd. ATR, Bydgoszcz 1999. 13. Sadowski,J., Zagadnienia dyssypacji energii w procesie zużywania tribologicznego. Wyd. Politechniki Radomskiej, Radom 2008. 14. Kajdas,C., Hiratsuka,K., Tribochemistry, tribocatalysis and the negative-ion-radical action mechanism., J. of Eng. Trib. June1 (2009) 827 848. 15. Nakayama K., Effect of Normal Force on the Triboplasma Generation Under Oil Lubrication, Tribology Lett. 53 (2014) 449 456.

6-2014 T R I B O L O G I A 125 16. Baxter W.J., A study of plastic deformation by exoelectron emission. Vaccum 22 (1972) 571 575. 17. Hsu S.M, Zhang J.,Yin Z.,Gates R., Nano/micro Tribochemistry on Metal Surfaces as Related to Boundary Lubrication. Proc. Fundamentals of Tribology and Bridging the Gap Between the Macro- and Micro/Nanoscales. NATO ASI, Hungary 2000. 18. Ramsey J., Exoelectron Emission from Abraded Metal Surfaces at High and Ultrahigh Vacuum., Journal Applied Physics 37 (1960) 452 453. 19. Thiessen K.P., Triboelektrochemische Lokalelektrolyse als wesentlicher Teilmechanismus der selektiven Ubertratragung und ihr Einfluss auf der Selbstorganisation. Schmierungstechnik 18 (1987) 80 81. 20. Ozimina D., Scholl H., Płaza S., Electrochemical Simulation of Friction Interactions on the Basis of Anti-Wear Behaviour of Metallo-Dibutyldithiophosphate Complex in Non-Aqueos Media. Tribology Lett. 3 (1997) 147 155. 21. Kajdas C., Furey M.J., Ritter A.L., Molina G.J.,Triboemission as a basic part of the boundary friction regime. Lubri. Sci. 14 (2002) 223 254. 22. Le Rouzic J., Reddyhoff T., Spatially Resolved Triboemission Measurements. Tribology Lett. 55 (2014) 245 252. 23. Kałdoński T., Wachal A., Modelowe badania prądów tarcia smarowanych obszarów styku metalowych części maszyn. Mat. X Konf. Tribologicznej, Kielce 1977, 29 31. 24. Trzos M., Problemy porównywalności wyników badań tribologicznych., Wyd. ITeE, Radom 2013. Summary The paper presents the results of tribological studies concerning elements with DLC coatings. Steel, whose properties are relatively well known, was used as the reference material. The aim of the analysis was to determine the tribological properties of the DLC-coated elements, assess the changes in their surface texture, and measure the triboelectric charging, i.e. the microcurrents resulting from friction. The testing was performed using a T-01M analyser with peripherals for registering triboelectric charges. The results obtained for dry friction conditions and lubricated friction conditions, with PAO-8 synthetic oil as the lubricant, show how energy and energy transitions affect friction and wear processes and the properties of the anti-wear coatings.

126 T R I B O L O G I A 6-2014