Copper nanopowders as prospective additives to cutting fluids

• Autorzy: Kotnarowski A.

Warianty tytułu

PL

Nanoproszki miedzi jako ewentualne dodatki do cieczy obróbkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Nanomaterials become more and more popular in technical applications because of their extraordinary and advantageous properties (especially mechanical and electrical) in comparison with traditional materials as well as permanently decreasing costs of production. Up till now scientists and technicians cannot imagine all possible ways of nanomaterials application. Nanoparticles of copper are used in investigations reported in the paper as additives to cutting and other fluids. They can change operational characteristics of these working fluids due to extraordinary properties possessed by nanoparticles and connected with quantum and superficial aspects of their nature. The results of investigations made about possibilities of copper nanoparticles use as additives to base oils applied to, among others, cutting oils compounding, are presented in the paper. It was stated that copper nanoparticles, added to oils, modify their tribological properties observed in model sliding couples made in this purpose of materials characteristic for machining systems. Such field of investigations results from author’s earlier interests in the possibilities of nanoparticles applications in some branches of technology and many examinations made by him in this research area. Nowadays this question is investigated by many scientists with the help of newer and newer and more sophisticated research equipment what opens new and promising prospects. Examination results presented in the paper prove positive influence of copper nanoparticles additives on tribological properties of lubricants consisting in friction resistance and wear decrease in couples lubricated with these lubricants.

PL

Nanomateriały są coraz popularniejsze w zastosowaniach technicznych, z powodu ich wyjątkowych i korzystnych własności (szczególnie mechaniczne i elektryczne), w porównaniu z materiałami tradycyjnymi oraz w wyniku systematycznie malejących kosztów produkcji. Zarówno naukowcy, jak i technicy nie potrafią sobie jeszcze wyobrazić wszystkich możliwości ich wykorzystania. Nanocząstki miedzi stosowano w badaniach, opisanych w niniejszym artykule, jako dodatki do cieczy obróbkowych i innych cieczy roboczych. Mogą one zmieniać charakterystyki eksploatacyjne tych cieczy ze względu na niezwykłe własności nanocząstek, związane z kwantowymi i powierzchniowymi aspektami ich natury. W artykule zaprezentowano wyniki badań w zakresie możliwości stosowania nanocząstek miedzi, jako dodatków do olejów bazowych używanych, między innymi, do komponowania olejów obróbkowych. Stwierdzono, że nanocząstki miedzi dodawane do olejów modyfikowały ich właściwości tribologiczne, obserwowane w modelowych węzłach tarcia, wykonanych w tym celu z materiałów charakterystycznych dla systemów obróbkowych. Taki obszar poszukiwań naukowych wynika z wcześniejszych doświadczeń autora w zakresie możliwości stosowania nanocząstek w różnych dziedzinach techniki oraz wielu badań, przeprowadzonych przez niego w tym zakresie. W obecnych czasach zagadnienie to jest badane przez wielu naukowców za pomocą coraz nowszego i doskonalszego wyposażenia badawczego, co stwarza nowe, obiecujące perspektywy. Wyniki badań, prezentowane w artykule, świadczą o pozytywnym wpływie dodatku nanocząstek miedzi na właściwości tribologiczne środków smarowych, polegającym na redukcji oporów tarcia i wartości zużycia w skojarzeniach smarowanych za ich pomocą.

Słowa kluczowe

EN

copper nanopowder; cutting fluid; machining system

PL

nanomateriał; ciecz obróbkowa; środek smarowy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 5809--5817
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab., wykr., pełny tekst na CD3

Twórcy

autor

Kotnarowski A.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Transportu i Elektrotechniki; 26-600 Radom; ul. Malczewskiego 29. Tel: + 48 48 361-77-05, 361-77-07, Fax: + 48 48 361-77-42

Bibliografia

• 1. Höglund, U.: Cutting edge wear in micro scale physical conditions - wear processes. CIRP Annals 1/1976, 99-103.
• 2. Ryzkhin, А.А. et al..: Physical basis of materials machining (in Russian). DGTU Ed. Rostov on Don, 1996.
• 3. Kajdas, C.: Additives for metalworking lubricants-Review. 6th Intern. Kolloquium, Technische Akademie Esslingen, 1988.
• 4. Kotnarowski, A.: Modification of oils tribological properties with metal nanoparticles. Tribology 4 2003, 219–230.
• 5. Kotnarowski, A.: Copper nanoparticles application to cutting oils modification (in Polish). Tribology 2 2004, 129–138.
• 6. Kotnarowski, A.: Tribological Properties of Oils Modified with the Addition of Metals Nanoparticles. Solid State Phenomena 2006, vol. 113, 393÷398.
• 7. Kotnarowski, A.: Searching for Possibilities of Lubricating and Cutting Fluids Modification with Copper Micro- and Nanopowders. Materials Science 2006, vol. 12, no. 3, 202÷208.
• 8. Kotnarowski A.: Influence of nanoadditives on lubricants tribological properties. Materials Science 2008, vol. 14, No. 4, p. 366÷370.
• 9. Kotnarowski A.: Examination of Selective Transfer Phenomenon. Solid State Phenomena 2009, Vol. 144, p. 279÷284.
• 10. Kotnarowski A.: Selective Transfer Phenomenon in Copper-Steel Tribological Systems. Solid State Phenomena 2009, Vol. 147÷149, p. 558-563.
• 11. Kotnarowski A.: Selective Transfer Phenomenon in Friction Couples Lubricated with Base Oils. Solid State Phenomena 2010, Vol. 165, p. 97÷103.
• 12. Kotnarowski A.: Zjawisko selektywnego przenoszenia w skojarzeniach ślizgowych smarowanych olejem modyfikowanym nanocząstkami miedzi. Tribologia 3/2010, s. 145÷157.
• 13. Kotnarowski A.: Generation of Protective Low-Friction Layers in Tribological Processes. Solid State Phenomena 2013, Vol. 199, p. 607÷612.
• 14. Lesnikovich, A.I., Shpenkov, G.P.: Ultra Dispersed Metals and Oxides as Perspective Additives for Metal-plating lubricants. Conference Proceedings, Taganrog, 1991.
• 15. Pytko, S., Marzec, S.: Influence of tribological processes on mechanism of formation of copper layer during steel cutting. Tribologia 4/1997, 347-364.
• 16. Shpenkov, G.P.: Tribological properties of greases and lubricating water emulsions with additives containing ultradispersed particles of copper oxide. Problemy Eksploatacji 6/1995, 208-213 (in Polish).
• 17. Amekura, H. et al.: Modification of metal nanoparticles in SiO2 by thermal oxidation. Revue of Advanced Materials Science 5 2003, 178–182.
• 18. Baraton, M.I.: Synthesis, Functionalization and Surface Treatment of Nanoparticles. American Scientific Publishers, Stevenson Ranch, California 2003.
• 19. Bolotin, K.I. et al.: Metal-nanoparticle single-electron transistor fabrication using electromigration. Applied Physics Letters 16/84 2004, 3154-3156.
• 20. Cancer Nanotechnology. National Cancer Institute. Publication No 04-5489, January 2004, Bethesda, Maryland, USA.
• 21. Chelikowsky, J.R, Ratner, M.A.: Guest Editor's Introduction: Nanoscience, Nanotechnology and Modelling. Computing in Science and Engineering 5/3 2001, 40–41.
• 22. Feldheim, D.L., Foss, Jr C.A.: Metal Nanoparticles, Synthesis, Characterization and Applications. Publisher Marcel Dekker, New York 2002.
• 23. Fendler, J.H. (ed.): Nanoparticles and Nanostructured Films, Wiley VCH, Weinheim 1998.
• 24. Kim, J.H. et al.: Size-Monodisperse Metal Nanoparticles Via Hydrogen-Free Spray Pyrolysis. Advanced Materials 14/7 2002, 518–521.
• 25. Li, C.-M. et al.: Production of copper nanoparticles by the flow-levitation method. Nanotechnology 16 2005, 1866–1869.
• 26. Rao, C.N.R et al.: Metal nanoparticles, nanowires and carbon nanotubes. Pure and Applied Chemistry 1-2/72 2000, 21–33.
• 27. Ah, C.S.; et al.: Phototransformation of alkanethiol-derivatized noble metal nanoparticles. Pure and Applied Chemistry, Vol. 72, No 1-2/2000, 91-99.
• 28. Voisin, C.; et al.: Ultrafast Electron Dynamics and Optical Nonlinearities in Metal Nanoparticles. Journal of Physical Chemistry B (USA), No 105/2001, 2264-2280.
• 29. Edwards, P.P.; et al.: Metal Clusters in Chemistry. Braunstein P., Oro G., Raithby P.R (eds), Wiley VCH, Weinheim 1999.