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Die für einen erfolgreichen Einsatz von Festschmierstoffen zur Minderung von Reibung und Verschleiß systembestimmender Parameter wie Last, Geschwindigkeit, Temperatur, umgebende Atmosphäre, Filmbildung und -haltung sowie die Anwendungstechnologien werden dargestellt, ferner Modellvorstellungen zum Verschleißverhalten von Festschmierstoffen im Hinblick auf konkrete Anwendungsfälle diskutiert.
Die Reibeigenschaften von PEEK-Materialien gegen Stahlscheiben wurden in Luft, Vakuum und Wasserstoffumgebung untersucht. PEEK-Verbundwerkstoffe wurden mit Graphit, CNT oder TiO2-Partikeln gefüllt. Die Ergebnisse zeigen, dass reines PEEK umgebungsabhängig ist und die Desorption von Gasen im Vakuum zur hohen Verschleißraten führt. Durch Zusatz von Graphit bzw. CNT wird eine sehr geringe Reibung in Wasserstoff erreicht (0,04), während mit TiO2-Partikeln die niedrigste Verschleißrate sowohl in Vakuum als auch in Wasserstoffumgebung erzielt wird. Chemische Prozesse treten in den Materialien und im Tribokontakt auf und interagieren miteinander. Insbesondere die Bildung und die Adhäsion eines dünnen und homogenen Transferfilms sind stark von den Umgebungen abhängig.
Die tribologischen Eigenschaften von graphitgefüllten Polyimiden gegen Stahl 100Cr6 wurden an Luft, im Hochvakuum (l0⁻ ³ Pa) und in Wasserstoffumgebung bei verschiedenen Drücken (10³ Pa, 10⁴ Pa und 10⁵ Pa) untersucht. Zwei unterschiedliche Polyimid-Typen wurden eingesetzt, wobei Typ und Menge des Graphits variiert wurden.
Die Experimente wurden bei 3,1 MPa Kontaktdruck und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,2 m/s bzw. 1 m/s durchgeführt. Die verschlissenen Oberflächen und die Morphologie des Materialübertrags auf die Stahl-Gegenfläche wurden mittels Lichtmikroskopie, REM, TEM und FTIR untersucht. Die Untersuchung zeigt, dass sowohl die Matrix als auch der Graphitanteil einen deutlichen Einfluss auf das Reibverhalten von Verbundwerkstoffen in Wasserstoffumgehungen haben können.
A magnetically stabilized DC arc device, designed for operation with OES spectrometers was used to determine the elements Ag, Al, B, Ba, Be, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, Si, Sn, Sr, Ti, V, Zr at trace levels of some μg kg−1 up to some 10 mg kg−1 in graphite powders. The coil for the generation of the homogeneous magnetic field was placed outside the closed arc chamber. The time programs of variable current strengths of the magnetic coil (up to 6 A) and of the arc (up to 17 A) which was burning in air were computer controlled. Halogenating gases (mainly CCl2F2, alternatively SF6 and NF3) were used as chemical modifiers to allow an effective release of the carbide forming trace elements. The mass flow controlled modifier gas was led through a special carrier electrode near the arc plasma. The emission radiation was guided by an optical fiber alternatively into two different ICP spectrometers in which the ICP torches were removed. The synergistic interaction of the magnetic field with the halogenating modifier gases resulted in a significant improvement in the analytical performance of the optimized analytical method. All our results for 22 trace elements were in good agreement with the means of an inter-laboratory comparison by BAM for certification of a pure graphite powder material; this holds also for our results for two other graphite materials. The optimized method showed an analytical performance suitable for comprehensive trace analysis of pure graphite. The instrumentation could be integrated into modern DC arc emission spectrometers to improve their analytical capabilities substantially.