Role of sp3 fraction and surface morphology on the wear mechanisms of ta-C coatings under current-carrying sliding
Notice bibliographique
Résumé
This study examines how bonding structure and surface quality govern the tribological behaviour of tetrahedral amorphous carbon (ta-C) coatings under applied electrical currents, addressing their suitability for current-carrying sliding applications. Two ta-C coatings—designated as soft and hard— were deposited on high-speed steel (HSS) substrates via filtered cathodic vacuum arc (FCVA) and tested against SAE 52100 steel under currents from 100 to 1500 mA. The soft coating, deposited at 150 °C without substrate bias, had a hardness of 51 GPa, while the hard coating, grown at room temperature with a −100 V pulsed bias, reached 69 GPa. Both coatings improved the wear resistance of the substrate. Compared to pulsed vacuum arc (PVA) ta-C, the FCVA coatings—being smoother, harder, and less defective—were less prone to arc-induced damage. The soft ta-C consistently exhibited low coefficient of friction (COF) about 0.2 (rising to about 0.3 at 1500 mA) and minimal wear, while the hard ta-C degraded above 500 mA due to iron oxide-filled pores and localized arcing. With its lower pore and defect density, the soft coating resisted oxidation and showed limited current-induced damage, while Raman spectra confirmed the formation of few-layer graphene on its wear track, facilitated by its moderate sp 3 content and aromatic sp 2 structures. These results indicate that bonding structure and the ability to undergo structural transformation play key roles in governing tribological behaviour under electrical current. Coatings with smooth, low-defect surfaces and moderate sp 3 content demonstrated stable performance and low wear, supporting their suitability for current-carrying sliding applications. • ta-C coatings with smooth surfaces, low defects, and moderate sp³ content showed the lowest wear under current. • Raman 2D-band mapping indicated local graphitic domains in moderate sp³ coatings at intermediate currents. • High sp³ coatings showed limited graphitization and higher friction; porous coatings promoted arc oxidation. • Friction and wear were governed by eliminating surface defects and enabling partial graphitization. • Optimal performance required smooth surfaces and bonding that allowed controlled sp³–sp² transformation.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».