Evaluation of the Effects of ZDDP and Graphene Additives in PAO 8 Oil on the Tribological Properties of Tialn Coating

• Autorzy: Kowalczyk Joanna , Madej Monika , Ozimina Dariusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.6122

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu dodatków ZDDP i grafenu w oleju PAO 8 na właściwości tribologiczne powłoki TIALN

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper investigates the tribological effects of graphene and anti-wear zinc dialkyl dithiophosphates (ZDDP). Friction tests have been carried out on a tribological tester which operates as a ball and disc assembly in a frictional, sliding motion. Tests were carried out with a load of 10 N over a sliding distance of 1000 m. TiAlN coated HS6-5-2C steel discs, and 100Cr6 steel balls were used in the tests. Tests were conducted under lubrication conditions with poly(α)olefin oil PAO 8 with graphene and/or ZDDP. The chemical composition of the TiAlN coating was studied using a scanning electron microscope, and the wear marks on the discs and balls were observed. The geometric structure of the samples was analysed before and after the friction tests using a confocal microscope with interferometric mode. The results indicated that the addition of ZDDP and graphene to the poly(α)olefin oil had an effect on reducing the friction coefficient.

PL

W artykule określono wpływ grafenu i dodatku przeciwzużyciowego dialkiloditiofosforanu cynku ZDDP na właściwości tribologiczne. Badania tarciowe przeprowadzono na testerze tribologicznym pracującym w skojarzeniu trącym kula–tarcza w ruchu ślizgowym. Testy wykonano przy obciążeniu 10 N na drodze tarcia równej 1000 m. Do badań użyto tarcz ze stali HS6-5-2C z powłoką TiAlN oraz kul ze stali 100Cr6. Testy przeprowadzono w warunkach smarowania olejem poli(α)olefinowym PAO 8 z grafenem i/lub z ZDDP. Za pomocą mikroskopu skaningowego zbadano skład chemiczny powłoki TiAlN, a także obserwowano ślady wytarcia na tarczach i kulach. Przy użyciu mikroskopu konfokalnego z trybem interferometrycznym dokonano analizy struktury geometrycznej próbek przed oraz po testach tarciowych. Uzyskane wyniki badań wskazały, że dodatek ZDDP i grafenu do oleju poli(α)olefinowego wpłynął na zmniejszenie współczynnika tarcia.

Słowa kluczowe

EN

graphene; ZDDP; TiAlN coating; PAO 8; wear

PL

grafen; ZDDP; powłoka TiAlN; PAO 8; zużycie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 2
• Strony: 35--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kowalczyk Joanna

• Kielce University of Technology, Tysiąclecia Państwa Polskiego 7 Ave., 25-314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4641-0032

autor

Madej Monika

• Kielce University of Technology, Tysiąclecia Państwa Polskiego 7 Ave., 25-314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9892-9181

autor

Ozimina Dariusz

• Kielce University of Technology, Tysiąclecia Państwa Polskiego 7 Ave., 25-314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5099-6342

Bibliografia

• 1. Adesina A.Y.: Tribological Behavior of TiN/TiAlN, CrN/TiAlN, and CrAlN/TiAlN Coatings at Elevated Temperature, Journal of Materials Engineering and Performance 31 (8), 2022, pp.6404–6419.
• 2. Naghashzadeh A.R., Shafyei A., Sourani, F.: Nanoindentation and Tribological Behavior of TiN-TiCNTiAlN Multi-layer Coatings on AISI D3 Tool Steel, Journal of Materials Engineering and Performance 31 (6), 2022, pp. 4335–4342.
• 3. Abegunde O.O., Makha M., Machkih K., Ghailane A., Larhlimi H., Samih Y., Alami J.: Comparative Study on the Influence of Reactive Gas Flow Rate on the Growth and Properties of P-Doped TiAlN Coatings Prepared by DcMS and HiPIMS, Journal of Bio- and Tribo-Corrosion 8 (3), 2022, p. 73.
• 4. Tillmann W., Grisales D., Echavarrí, A.M., Calderón J.A., Gaitan G.B.: Effect of Ag Doping on the Microstructure and Electrochemical Response of TiAlN Coatings Deposited by DCMS/HiPIMS Magnetron Sputtering, Journal of Materials Engineering and Performance 31 (5), 2022, pp. 3811–3825.
• 5. Aihua L., Jianxin D., Haibing C., Yangyang C., Jun Z.: Friction and Wear Properties of TiN, TiAlN, AlTiN and CrAlN PVD Nitride Coatings, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 31, 2012, pp. 82–88.
• 6. Fox-Rabinovich G.S., Beake B.D., Endrino J.L., Veldhuis S.C., Parkinson R., Shuster L.S., Migranov M.S.: Effect of Mechanical Properties Measured at Room and Elevated Temperatures on the Wear Resistance of Cutting Tools with TiAlN and AlCrN Coatings, Surface and Coatings Technology 200 (20), 2006, pp. 5738–5742.
• 7. Olejniczak A., Shostenko A., Truszkowski S., Fall J.: Radiolysis of Synthetic Oils Based on Polyalphaolefins, High Energy Chemistry – HIGH ENERG CHEM-ENGL TR 42, 2008, pp. 92–94.
• 8. Kowalczyk J., Kulczycki A., Madej M., Ozimina D.: Effect of ZDDP and Fullerenes Added to PAO 8 Lubricant on Tribological Properties of the Surface Layer of Steel Bate Steel and W-DLC Coating, Tribologia 1, 2022, pp. 19–32.
• 9. Amrita M., Kamesh B., Revuru R.S., Venkataramana V.S.N.: Tribological Behavior of Graphene-Dispersed Emulsifier Cutting Fluid,” Journal of The Institution of Engineers (India): Series C 102 (4), 2021, pp. 1091–1097.
• 10. Madej M.: The Effect of TiN and CrN Interlayers on the Tribological Behavior of DLC Coatings, Wear 317 (1), 2014, pp. 179–187.
• 11. https://www.Kronosedm.Pl/Stal-Sw7m-1-3343.
• 12. Kim K.H., Park S.D., Bae Ch.M.: New Approach to the Soaking Condition of 100Cr6 High-Carbon Chromium Bearing Steel, Metals and Materials International 20 (2), 2014, pp. 207–2013.
• 13. https://www.Alfa-Tech.Com.Pl/Stale-Konstrukcyjne-Stopowe-Stal-Lozyskowa-Lh15.
• 14. https://www.Oerlikon.Com/Balzers/Pl/Pl/Portfolio/Rozwiazania-Powierzchniowe-Balzers/PowlokiNa-Bazie-Pvd-i-Pacvd/Balinit/Na-Bazie-Tialn/Balinit-Futura-Nano/?Tab=specyfikacja_4