Title: A novel approach for characterization of industrial lubricant additives in boundary surface tribofilms by atmospheric pressure matrix assisted laser desorption/ionization
Language: English
Authors: Widder, Lukas 
Widder, Lukas
Widder, Lukas
Widder, Lukas
Qualification level: Doctoral
Keywords: Tribologie; Triboschicht; Additive; MALDI
Tribology; tribo film; MALDI
Advisor: Hutter, Herbert 
Issue Date: 2019
Number of Pages: 131
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Informationen über das Verhalten von Additiven auf Oberflächen sind essentiell für eine Optimierung des Reibverhaltens von Systemkomponenten. Der Erkenntnisgewinn über Tribo-Prozesse und die Anwesenheit und Zusammensetzung der Triboschichten hilft Konzepte zu entwickeln, um das Reibungsverhalten und Additiveffizienz weiter optimieren zu können. Ziel dieser Arbeit soll es sein, eine neue Analysemethode (AP-MALDI-MS) zu etablieren, um Schmierstoff-Additive und eventuelle Reaktionsprodukte direkt auf tribologisch beanspruchten Oberflächen ohne weitere Separationsschritte nachweisen und charakterisieren zu können. Um zu zeigen, dass das Verständnis von Additivverhalten auf Oberflächen wesentlich für die Leistung tribologisch belasteter Systemkomponenten ist, wird eine Schadensanalyse von einem tribologisch stark beanspruchten Realsystem mittels ToF-SIMS und diversen weiteren Analysemethoden durchgeführt. Als neuartiger Ansatz zur Untersuchung von Schmierstoffadditiven auf Oberflächen wird AP-MALDI-MS zur Analyse herangezogen. Verschiedene ausgewählte Modelladditive werden in Reinform mit ESI-MS and AP-MALDI-MS und zusätzlich auch mit ToF-SIMS analysiert und verglichen. Um langwierige Separationsschritte zu umgehen, wird zusätzlich versucht die Modelladditive direkt aus einer Mischung mit einem Basisöl zu identifizieren. Diese Untersuchungen werden auf verschiedenen in der Industrie üblichen metallischen Oberflächen durchgeführt und der Einfluss der Rauigkeit auf die Intensitäten und Messbarkeit untersucht.In weiterer Folge werden einfache Triboversuche unter Verwendung der Modelladditive durchgeführt. Die Tribospur wird mittels neu entwickelter AP-MALDI-MS-Additivanalytik direkt gemessen werden. Unterstützt von ToF-SIMS und ESI-MS werden etwaige Reaktionsprodukte und Fragmente nachgewiesen und analysiert, um den Aufbau einer Triboschicht zu charakterisieren.

Information on the behavior of additives on surfaces is essential for optimizing the friction behavior of system components. The knowledge gain about tribo processes and the presence and composition of the tribo layers will help to develop concepts to further optimize the friction behavior and additive efficiency. The aim of this work is to establish a new analytical method (AP-MALDI-MS) to detect and characterize lubricant additives and possible reaction products directly on tribologically stressed surfaces without further separation steps. In order to demonstrate that the understanding of additive behavior on surfaces is essential for the performance of tribologically loaded system components, a damage analysis of a tribologically stressed real system is performed using ToF-SIMS and various other surface analytical methods. As a novel approach for the investiagion of lubricant additives on surfaces AP-MALDI-MS is used for analysis. Various selected model additives are analyzed and compared in pure form with ESI-MS and AP-MALDI-MS as well as with ToF-SIMS. In order to avoid lengthy separation steps, an additional attempt is made to identifymodel additives directly from a blends of base oil. These investigations are carried out on various metallic surfaces common in industry and the influence of roughness on the intensities and measurability is investigated. Subsequently, simple tribo experiments are carried out using the model additives. The wear track will be measured directly using newly developed AP-MALDI-MS additive analysis. Supported by ToF-SIMS and ESI-MS, any reaction products and fragments are detected and analyzed to characterize the composition of boundary surface tribofilms.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-125311
http://hdl.handle.net/20.500.12708/13811
Library ID: AC15381119
Organisation: E164 - Institut für Chemische Technologien und Analytik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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