H. F.‐Bias gesputterte TiN‐Schichten zur Verschleißminderung an Grauguß‐Kolbenringen

Mit Hilfe des reaktiven Hochfrequenz‐Magnetron‐Kathodenzerstäbungsverfahrens wurden 2,5 m̈m und 6 m̈m starke TiN‐Schichten auf Kolbenringen aus Grauguß abgeschieden. Zur Untersuchung der Gebrauchseigenschaften dieser Schichten unter den komplexen tribologischen Bedingungen, denen die Bauteilpaarung „Zylinderlaufbuchse – Kolbenring” im gefeuerten Motor unterliegt, wurde ein außermotorisches Prüfverfahren herangezogen. Der sogenannte Kurz‐Hub‐Versuch bietet die Möglichkeit, bis zu acht Kolbenringe gleichzeitig zu testen. Die Beachtung der im gefeuerten Motor wirksamen Beanspruchungskomponenten erlaubt eine sehr genaue Simulation der dort vorliegenden Verhältnisse und ermöglicht mit Hilfe des Prüfversuchs, das Verschleißverhalten der Reibpaarung „Zylinder‐Kolbenringlauffläche” so zu bewerten, wie mit einem gefeuerten Prüfstandsmotor. Die TiN‐beschichteten Ringe wurden mit unbeschichteten Graugußringen und mit hartverchromten Kolbenringen verglichen. Durch den Einsatz einer 6 m̈m starken TiN‐Schicht konnte der lineare Gesamtverschleiß (Ring + Zylinder) gegenüber den unbeschichteten Ringen um 85° und gegenüber den hartverchromten Ringen um 50° verringert werden. Die Haftung der Schichten auf dem Grauguß erweist sich als sehr gut und wird auch durch Graphiteinlagerungen an der Ringoberfläche unter den vorliegenden Beanspruchungsbedingungen nicht beeinträchtigt.