Badanie właściwości smarnościowych mineralnego oleju bazowego zawierającego nanocząstki heksagonalnego azotku boru i ocena wpływu surfaktantów na ich sedymentację

• Autorzy: Chodkiewicz Arkadiusz , Kałdoński Tadeusz

Identyfikatory

DOI

10.5610.5604/01.3001.0015.3623

Warianty tytułu

EN

Examination of lubricity properties of mineral base oil, containing nanoparticles of hexagonal boron nitride, and evaluation of the influence of surfactants on their sedimentation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości smarnościowych mineralnego oleju bazowego SN150 zawierającego heksagonalny azotek boru (h-BN) o różnej granulacji. Zastosowano azotek boru o rozdrobnieniu cząstek poniżej 100 nm i drugi o rozdrobnieniu poniżej 25 μm. Badania smarnościowe przeprowadzono na aparacie czterokulowym. Metodykę tych badań określono na podstawie dokumentu normatywnego PN-EN ISO 20623:2018-02, który zawiera następujące parametry charakteryzujące smarność: najniższe obciążenie zacierające ISL [N], obciążenie zespawania WL [N], wskaźnik zużycia pod obciążeniem LWI [N], średnią średnicę śladu zużycia MWSD [mm] uzyskaną w długotrwałej próbie zużywania pod określonym obciążeniem. Wykonano również krzywą zużycie — obciążenie, tj. zależność średniej średnicy śladu zużycia od obciążenia. Przeprowadzono także badania sprawdzające wpływ wybranych środków powierzchniowo czynnych na przebieg procesu sedymentacji heksagonalnego azotku boru w mineralnym oleju bazowym SN150. Na podstawie przeprowadzonych badań oraz ich analizy stwierdzono, że heksagonalny azotek boru pozytywnie wpływa na właściwości smarnościowe oleju bazowego; lepsze wyniki uzyskano dla nanoazotku boru o rozdrobnieniu poniżej 100 nm. Ustalono także, że problem sedymentacji cząstek stałych heksagonalnego azotku boru rozwiązuje dodatek dyspergatora w postaci imidu kwasu bursztynowego.

EN

The article presents the results of tests on the lubricity properties of SN150 base oil containing hexagonal boron nitride (h-BN) of different granulation. The boron nitride with a particle size below 100 nm and the second one with a particle size below 25 μm were used. The lubricity tests were carried out on a four-ball apparatus. The methodology of these tests was determined on the basis of the normative document PN-EN ISO 20623: 2018-02, which contains the following parameters characterising the lubricity: initial seizure load ISL [N], weld load WL [N], load-wear index LWI [N], mean wear scar diameter MWSD [mm] obtained in a long duration wear test under a specified load; wear-load curve, i.e., the dependence of the mean wear scar diameter on the load, was also performed. Tests were also carried out to check the influence of selected surfactants on the sedimentation process of hexagonal boron nitride in the SN150 mineral base oil. Based on the conducted research and their analysis, it was found that hexagonal boron nitride has a positive effect on the lubricating properties of the base oil; better results were obtained for the boron nano-nitride with a particle size below 100 nm. It was also found that the problem of sedimentation of the solid particles of hexagonal boron nitride was solved by the addition of succinimide dispersant.

Słowa kluczowe

PL

tribologia; smarność; azotek boru; surfaktanty; sedymentacja

EN

tribology; lubricity; boron nitride; surfactants; sedimentation

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 69, nr 4
• Strony: 15--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., fot., schem., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chodkiewicz Arkadiusz

• Wojskowa Akademia Techniczna, Szkoła Doktorska, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2B, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-9255-8460

autor

Kałdoński Tadeusz

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Inżynierii Mechanicznej, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-6483-3739

Bibliografia

• [1] Abdullah M.I.H.C., Abdollah M.F.B., Amiruddin H., Tamadin N., The potential of hBN nanoparticles as friction modifier and antiwear additive in engine oil, Mechanics and Industry, 17, 104, 2016
• [2] Anastasiu S., Jelescu E., Środki powierzchniowo czynne, WNT, Warszawa 1973.
• [3] Chkhartishvili L., Darchiashvili M., Gachechiladze A., Margiev B., Rukhadze L., Tsaga-reishvili O., Hexagonal boron nitride as a solid lubricant additive (an overview), Nano Studies, 14, 2016, 91-98.
• [4] Chodkiewicz A., Kałdoński T., Analiza krajowych norm dotyczących badania właściwości smarnościowych na aparatach czterokulowych stosowanych w Polsce, Biuletyn WAT, 69, 1, 2020, 129-152, DOI: 10.5604/01.3001.0014.2834.
• [5] Dzido G., Chmiel K., Gierzycki A., Jarzębski A., Badania modyfikacji nanocząstek TiO2 i SiO2 do zastosowań w nanokompozytach polimerowych, Chemik, 65, 7, 2011, 621-626.
• [6] Dzido G., Chmiel K., Gierzycki A., Jarzębski A., Zawiesiny nanocząstek. Nowe właściwości i zastosowania, Przemysł Chemiczny, 86, 12, 2007.
• [7] Kałdoński T., Podstawowe problemy analizowania procesów tribologicznych, WAT, Warszawa 2015.
• [8] Kałdoński T., Tribologiczne zastosowania azotku boru, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2006.
• [9] Kałdoński T., Tribologiczne zastosowania azotku boru. Wydanie drugie, poprawione i uzupełnione, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2013.
• [10] Karta charakterystyki imidu kwasu bursztynowego otrzymana wraz z produktem, Avantor Performance Materials Poland S.A., Data aktualizacji: 2008-06-01
• [11] Kurzydłowski K., Lewandowska M., Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne, PWN, Warszawa 2011.
• [12] Ladaviere R., Martin J.M., Le Mogne T., Vacher B., Constans B., Iovine S., Tribochemistry: Friction-induced lamellar solids from lubricant additives, Tribology Series, 41, 2003, 15-22.
• [13] Materiały firmy Henze: http://www.henze-bnp.com/PDF/HeBoFill-410_PI_GB.pdf [dostęp: 14.05.2019 r.].
• [14] Materiały firmy Nanografi: https://nanografi.com/nanoparticles/boron-nitride-bn-nanopowder-nanoparticles-purity-99-85-size-65-75-nm-hexagonal/ [dostęp: 20.06.2019 r].
• [15] Materiały firmy Orlen: www.orlenoil.pl/PL/NaszaOferta/Produkty/Strony/OLEJ_BAZOWY_SN-150.aspx [dostęp: 10.12.2017 r.].
• [16] Materiały firmy PCC: https://www.products.pcc.eu/pl/id/1094/sulfobursztynian-doss70gp-diethylhexyl-sodium-sulfosuccinate/ [dostęp: 14.04.2019 r.].
• [17] Płaza S., Margielewski L., Ciechowski W., Wstęp do tribologii i tribochemia, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 2005.
• [18] PN-EN ISO 20623:2018-02 Przetwory naftowe i produkty podobne. Oznaczenie właściwości przeciwzatarciowych i przeciwzużyciowych środków smarowych. Metoda czterokulowa (warunki europejskie), data publikacji 3.07.2019.
• [19] Senyk S., Kałdoński T., Ocena wpływu granulacji heksagonalnego azotku boru na właściwości smarnościowe bazowego smaru plastycznego, Biuletyn WAT, 69, 1, 2020, 109-128, DOI: 10.5604/01.3001.0014.2831.
• [20] Senyk S., Perehubka M., Kałdoński T., Badania smarności olejów zawierających heksagonalny azotek boru, Biuletyn WAT, 68, 1, 2019, 131-151, DOI: 10.5604/01.3001.0013.1476.
• [21] Świątek-Prokop J., Nanomateriały — zalety i zagrożenia, Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno- Przyrodniczego im. Jana Długosza w Częstochowie, Częstochowa 2012.
• [22] Talib N., Sani A.S.A., Hamzah N.A., Modified Jatropha nano-lubricant as metalworking fluid for machining process, Jurnal Tribologi, 23, 2019, 90-96.
• [23] Zieliński R., Surfaktanty. Budowa, właściwości, zastosowania, Wydawnictwa Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, Poznań 2017.
• [24] Żelechowska K., Nanotechnologia w chemii i medycynie, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2014.