Self-lubricating composite coatings : a review

Recently, rapid innovation in surface coatings engineering exhibits extraordinary potential methods for improving friction and wear properties. One of the most interested area of studies has been self-lubrication phenomenon of the modern coatings which significantly affects surface tribological behavior in different services. Indeed, achieving longer wear life may result from better lubricity via self-lubricant materials, and therefore, applied better in a broad range of working conditions especially in machining and sliding contact components. The topic of this review is “literature review of self-lubricating composite coatings”. However, this kind of coatings represents a very broad field of study. This review focuses on the development in self-lubricating coatings mainly consisting of a metal matrix where lubricating particles (MoS2, PTFE, etc.) are dispersed. Moreover, the most common techniques used to produce these coatings such as electrochemical deposition and electroless deposition, and, the common applications are discussed. New modern coating structures with multi-layers, micro surface texturing, nanostructures and composites showed a notable increase in performance and durability over many application. In this paper, a conclusion of composite coating technologies that are controlling the friction and wear behavior under lubrication regimes with some examples are presented. As a result, application conditions including the environment, temperature and sliding conditions will define the exact required type of the coating and consequent performance.

I recenti rapidi sviluppi nel campo dell’ingegneria delle superfici hanno portato a potenziali nuovi metodi per migliorare la resistenza ad usura e ridurre l’attrito. Una delle più interessanti aree di studio è quella dei fenomeni di autolubrificazione dei rivestimenti; questi fenomeni influenzano in modo significativo il comportamento tribologico in varie situazioni operative. Infatti, una vita-utile più lunga si può ottenere da una migliore lubrificazione attraverso materiali autolubrificanti e, quindi, applicarli anche in un ventaglio di applicazioni più ampio, anche in condizioni di lavoro più estreme, specialmente in macchinari e nei componenti scorrevoli. Lo scopo di questa tesi è di esaminare la letteratura sui “rivestimenti compositi autolubrificanti". Tuttavia, questo tipo di rivestimenti rappresenta un campo di studio molto ampio. Questa revisione si focalizza sullo sviluppo di rivestimenti autolubrificanti costituiti principalmente da una matrice metallica in cui vengono disperse particelle lubrificanti (MoS2, PTFE, ecc.). Inoltre, vengono discusse le tecniche più comuni utilizzate per produrre questi rivestimenti, come la deposizione elettrochimica e la deposizione elettrolitica, e le applicazioni più comuni. Nuove moderne strutture di rivestimento multistrato, testurizzazione di micro-superfici, nanostrutture e materiali compositi mostrano un notevole aumento delle prestazioni e della durata in un’ampia gamma di applicazioni. Per concludere, in questa tesi, vengono presentati esempi di tecnologie che controllano l’usura e l’attrito in regimi di lubrificazione. Infine, le condizioni di lavoro, tra cui l'ambiente, la temperatura e le condizioni di scorrimento definiranno il tipo esatto di rivestimento richiesto e le conseguenti prestazioni.