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Epoxidbeschichtung senkt Reibung um 66 % unter Wasser
Chinesische Forschende haben eine mit Nano-MoS₂ und PEG6000 modifizierte Epoxidharzbeschichtung für Edelstahl entwickelt. Unter Wasserschmierung reduziert die Beschichtung den Reibungskoeffizienten um 66,4 % und die Verschleißrate um 99,2 %.
In wassergeschmierten Anwendungen spielt die gezielte Oberflächenmodifikation eine entscheidende Rolle für die Bildung stabiler Schmierfilme. Ein chinesisches Forschungsteam hat nun eine Methode vorgestellt, bei der eine modifizierte Epoxidharzbeschichtung auf Edelstahl aufgetragen wird, um dessen tribologische Leistungsfähigkeit unter Wasserschmierung erheblich zu verbessern.
Zunächst wurden Nano-MoS₂-PEG6000-Füllstoffe mittels eines Hydrothermalverfahrens hergestellt. Diese wurden gleichmäßig in das Epoxidharz eingemischt und auf die Oberflächen von Edelstahl- und Gleitschuhpaaren aufgetragen. Die tribologischen Versuche erfolgten in einer Gleitschuh-auf-Scheibe-Konfiguration.
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Drastische Reduktion von Reibung und Verschleiß
Die Ergebnisse sind bemerkenswert: Die Nano-MoS₂-PEG6000-modifizierte Epoxidharzbeschichtung reduzierte den Reibungskoeffizienten um 66,4 % und die Verschleißrate um 99,2 % im Vergleich zu unbeschichtetem Edelstahl. Zudem verbesserten sich die mechanischen Eigenschaften und die Benetzbarkeit der modifizierten Beschichtung.
Die Forschenden konnten den zugrunde liegenden Mechanismus aufklären: MoS₂ verringert die Scherkraft zwischen den Rauheitsspitzen der Kontaktflächen, während PEG6000 dank seiner starken Hydratationskapazität einen stabilen Wasserschmierfilm auf der Oberfläche ausbildet. Dieses Zusammenspiel beider Komponenten ist für die herausragende tribologische Leistung verantwortlich.
Anwendungspotenzial in der Hydraulik
Die Studie liefert einen neuartigen Ansatz für die tribologische Gestaltung von Gleitschuhpaaren in Wasserhydraulikpumpen. In solchen Anwendungen ist eine zuverlässige Schmierung unter Wasserbedingungen entscheidend für die Lebensdauer und Effizienz der Bauteile. Die entwickelte Beschichtung könnte herkömmliche Schmierlösungen in wasserhydraulischen Systemen ergänzen oder ersetzen.
Die Kombination aus nanoskaligem MoS₂ als Festschmierstoff und PEG6000 als hydrophiler Komponente in einer Epoxidharzmatrix zeigt, wie funktionelle Füllstoffe gezielt zur Optimierung tribologischer Beschichtungen eingesetzt werden können.
Quelle: Fang, Y. et al. Enhancing water-lubricated tribological performance of stainless steel with nano-MoS₂-PEG6000 modified epoxy resin coatings. Prog. Org. Coat. 109917 (2025).
