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Tribological and surface analytical measurements on the reaction mechanism of forming additives : = Tribologische und oberflächenanalytische Untersuchungen zu den Wirkmechanismen von Umformadditiven
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2018
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 20.03.2018
ger: In modernen Industrie- und Transportsystemen sind Reibung und Verschleiß verantwortlich für hohe Energie- und Materialverluste. Stahlverarbeitende Prozesse sind besonders betroffen und erfordern ein breites Verständnis der tribologischen Systeme um die effektive Lebensdauer der Produkte bestimmen zu können. Der gestiegene Anspruch die Effizienz von Herstellungsprozessen zu steigern treibt Industrie und Wissenschaft zu einem immer tieferen Verständnis der grundlegenden Wechselwirkung zwischen Umformadditiven und Stahloberflächen.Diese Arbeit beschreibt einen neuen Ansatz um dünne tribologische Schichten auf feuerverzinkten Stählen durch die Kombination verschiedener oberflächenanalytischer Methoden zu untersuchen und mit spezifischen Flächenpressungen aus Streifenzugversuchen zu verknüpfen.Die erfolgreiche Adsorption durch DipCoating ausgewählter phosphor- und/oder schwefelhaltiger Additive auf Zinklegierungen konnte durch XPS Messungen bestätigt werden. Diese Adsorptionsschichten als Vorbehandlung erhöhen die tribologische Leistung im Vergleich zu Öl freien und in Öl gelösten Systemen. Für überbasisches Natriumsulfonat konnte bei Erhöhung der Flächenpressung ein Anstieg von Natriumkarbonat mittels XPS und ToF-SIMS beobachtet werden. Mit den gleichen Methoden konnte für das DTNPS System eine Änderung von Zinksulfid zu Zinksulfat bei steigender Flächenpressung identifiziert werden.Die Ergebnisse verdeutlichen die Interaktion tribologischer Additive auf feuerverzinkten Stahloberflächen und vertiefen das Verständnis tribochemischer Reaktionsmechanismen. Die Messergebnisse bringen neues Licht in die Interpretation von Reibungs- und Verschleißprozessen tribologischer Schichten.
eng: Friction and wear are responsible for a high amount of energy and material losses in modern industry and transportation systems. Steel sheet processing steps are especially affected and require a broad understanding of tribological systems to determine the effective lifetime of products. The growing need to improve the efficiency of manufacturing processes drives the industrial and scientific community to understand the fundamental interaction mechanism of forming additives with steel surfaces.This thesis presents a novel approach for the study of thin tribological layers on hot-dip galvanized (HDG) steel substrates by means of combined surface analysis in correlation with contact pressure resolved strip drawing tests.The successful adsorption by means of dip-coating of selected phosphorus- and/or sulphur-containing additives on zinc alloys could be verified by means of XPS. These adsorption layers improved the tribological performance when used as pre-treatment in comparison to oil-free or in-oil systems. An increase of sodium carbonate in correlation with increasing contact pressure could be detected by means of XPS and ToF-SIMS for the OBSS additive system. The analysis of the DTNPS based additive system revealed the change from zinc sulphide to zinc sulphate with increasing contact pressure by means of XPS and ToF-SIMS.The results clarify the interaction of tribological additives with hot-dip galvanized steel surfaces and deepen the understanding of tribochemical reaction mechanism. The characterization results provide a new level of insight for the interpretation of friction and wear processes of tribological layers.