PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Tribological Properties of Graphene Oxide-Metal-Carbon Composites

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Właściwości tribologiczne kompozytów tlenek grafenu-metal
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Cu-C composites are materials used for the production of brushes, contacts, and pressing shoes for electric machines due to their mechanical and wear properties. These characteristics include good thermal and electrical conductivity, a low coefficient of friction, and lubricity under varying operating conditions. Currently, graphite and copper nanopowder based materials are used as a metal-carbon material in different ratios of these components. Graphite content in this kind of material has a positive effect on the smaller consumption of, e.g., rings and commutators. In contrast, a material without graphite content is used at high current densities. The examples of such machines are a DC motor starter or generators for electrolysis characterized by large current and low voltage. The present study tested the effect of graphene oxide (rGO) content on tribological properties in contact with steel in Cu-C composites. Tests were conducted on a ball-on-disk apparatus in conditions of dry friction. Disk wear and surface geometrical structure parameters (SGP) of the samples after tribological tests were determined on the basis of measurements made on the Talysurf.3D contact profilometer from Taylor Hobson. Damage mechanisms were identified and their relationships with structural characteristics were deducted. The hardness of Cu-C materials was higher than in copper. Cu-C based materials produce a better improvement of wear resistance, while the wear resistance of the graphene oxide based composites also decreased.
PL
Kompozyty Cu-C są materiałami używanymi do produkcji szczotek, styków i ślizgów do maszyn elektrycznych ze względu na ich dobre właściwości mechaniczne i odporność na zużycie. Cechy te obejmują dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne, niski współczynnik tarcia i samosmarność w różnych warunkach roboczych. Obecnie grafit i nanoproszek na bazie miedzi są stosowane jako materiały kompozytowe metal–węgiel w różnych proporcjach. Obecność grafitu w tym rodzaju materiału ma pozytywny wpływ na mniejsze zużycie np. pierścienia i komutatora. Materiały bez dodatku grafitu na ogół są stosowane podczas używania dużych gęstości prądu. Przykładami takich maszyn są rozrusznik silnika prądu stałego lub generatory do elektrolizy charakteryzujące się dużym prądem i niskim napięciem. W niniejszym artykule zbadano wpływ zawartości tlenku grafenu (rGO) w kompozytach Cu-C na właściwości tribologiczne w kontakcie ze stalą. Testy przeprowadzono na urządzeniu z kula–tarcza w warunkach tarcia technicznie suchego. Zużycie tarcz i parametry struktury geometrycznej powierzchni (SGP) próbek po testach tribologicznych wyznaczono na podstawie pomiarów wykonanych na profilografometrze stykowym Talysurf 3D firmy Taylor Hobson. Zidentyfikowano mechanizmy uszkodzeń i powiązano z cechami strukturalnymi. Twardość materiałów Cu-C była wyższa niż w miedzi. Materiały na bazie Cu-C odznaczały się poprawą odporności na zużycie, podobnie jak kompozyty modyfikowane tlenkiem grafenu w porównaniu z materiałem osnowy.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
53--64
Opis fizyczny
Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.
Twórcy
autor
  • Institute for Chemical Processing of Coal, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, Poland
autor
  • University of Silesia, Department of Materials Science, ul. Będzińska 39, 41-200 Sosnowiec, Poland
autor
  • Institute for Chemical Processing of Coal, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, Poland
autor
  • University of Silesia, Department of Materials Science, ul. Będzińska 39, 41-200 Sosnowiec, Poland
autor
  • Silesian University of Technology, Department of Optoelectronics, ul. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice, Poland
Bibliografia
  • 1. Chmielewski M., Dutkiewicz J., Mańkowska-Snopczyńska A., Michalczewski R., Pietrzak K.: ‘The method of tribotesting of PVD coated elements in oscillatory motion at high temperatures’, Tribologia, 2014, No. 5, pp. 45–57, in Polish.
  • 2. Drewniak S., Pustelny T., Muzyka R., Konieczny G., Kałużyński P.: ‘The effect of oxidation and reduction processes of graphite on physicochemical properties of graphite oxide and reduced graphene oxide’, Photonics Lett. Pol., 2014, Vol. 6, No. 4, pp. 130–132.
  • 3. Drewniak S., Pustelny T., Muzyka R., Plis A.: ‘Studies of physicochemical properties of graphite oxide and thermally exfoliated/reduced graphene oxide’, Pol. J. Chem. Tech., 2015, Vol. 17, No. 4, pp. 109–114.
  • 4. Drewniak S., Muzyka R., Stolarczyk A., Pustelny T., Kotyczka-Morańska M., Setkiewicz M.: ‘Studies of Reduced Graphene Oxide and Graphite Oxide in the Aspect of Their Possible Application in Gas Sensors’, Sensors, 2016, Vol. 16, No. 103, pp. 16010103.
  • 5. Duda P., Muzyka R., Robak Z., Kaptacz S.: ‘Mechanical Properties of Graphene Oxide–Copper Composites’, Archives of Metallurgy and Materials, 2016. Vol. 61, No. 2, pp. 863–868.
  • 6. Hvizdoš P., Besterci M., Ballóková B.: ‘Tribolical behaviour and mechanical properties of copper and magnesium based composites treatment by severe plastic deformation’, Int. J. of Materials and Product Technology, 2015, Vol. 50, No. 1, pp. 80–100.
  • 7. Juszczyk B., Kulasa J., Malara S., Czepelak M., Malec W., Cwolek B., Wierzbicki Ł.: ‘Tribological Properties of Copper-Based Composites with Lubricating Phase Particles’, Archives of Metallurgy and Materials, 2014, Vol. 59, No. 1, pp. 615–620.
  • 8. Kacalak W., Lipiński D., Tomkowski R.: ‘Podstawy jakościowej oceny stanu powierzchni kształtowanych z wykorzystaniem teorii zbiorów rozmytych’, Pomiary, Automatyka, Kontrola, 2008, Vol. 54, pp. 180–183, in Polish.
  • 9. Kaniyoor A., Imran Jafri R., Arockiadoss T., Ramaprabhu S.: ‘Nanostructured Pt decorated graphene and multiwalled carbon nanotube based room temperature hydrogen gas sensor’, Nanoscale, 2009, Vol. 1, pp. 382–386.
  • 10. Ko G., Kim H. Y., Ahn J., Park Y. M., Lee K. Y., Kim J.: ‘Graphene-based nitrogen dioxide gas sensors’, Curr. Appl. Phys., 2010, Vol. 10, No. 3, pp. 1002–1004.
  • 11. Koltsova T. S., Nasibulina L. I., Anoshkin I. V., Mishin V. V., Kauppinen E. I., Tolochko O. V., Nasibulin A. G.: ‘New Hybrid Copper Composite Materials Based on Carbon Nanostructures’, J. Mater. Sci. Eng., 2012, No 2, pp. 240–246.
  • 12. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: ‘Charakterystyka cech materiałowych i technologicznych miedzi beztlenowej dedykowanej do aplikacji kablowych’, Rudy i Metale Nieżelazne, 2012, Vol. 57, No. 4, pp. 250–257, in Polish.
  • 13. Knych T., Kwaśniewski P., Kisiewicz G., Mamala A., Kawecki A., Smyrak B.: ‘Characterization of Nanocarbon Copper Composites Manufactured in Metallurgical Synthesis Process’, Metallurgical and Materials Transactions B, 2014. Vol. 45, No. 4, pp. 1196–1203.
  • 14. Myalski J.: Monografia. Kształtowanie właściwości tribologicznych kompozytów zawierających węgiel szklisty. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, in Polish, 2011.
  • 15. Nayfeh T. H., Wiederholt A. M.: Patent US, 2012, No. 0152480.
  • 16. Piekoszewski W., Tuszyński W., Szczerek M., Wiśniewski M.: ‘Testowanie tarcia i zużycia materiałów ceramicznych i stali w ramach programu VAMAS’, Tribologia, 1994, Vol. 138, pp. 716–728, in Polish.
  • 17. Shugart J. V., Scherer R. C.: Patent. US, 2010, No. 0327233 A1.
  • 18. Wojciechowski A., Gołowicz A., Michalski R.: ‘Influence of the form of copper in the friction material of disc brakes on the coefficient of friction and wear in rig tests’, The Archives of Automotive Engineering, 2013, Vol. 62, pp. 77–88, in Polish.
Uwagi
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-55c43303-6fd5-43e2-a79f-b41077cae28f
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.