Impregnacja smarami stałymi i zastosowanie wysokotemperaturowych części proszkowych

• Autorzy: Lijewski M. , Leshchynsky V.

Warianty tytułu

EN

Application of high temperature solid lubricants for impregnation of P/M parts

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Nowoczesne układy tribologiczne są bardzo często poddawane trudnym warunkom pracy. Najbardziej skomplikowany proces tribologiczny występuje w układach współpracujących związanych ze smarowaniem mieszanym i granicznym. Dotyczy to zwłaszcza jednostek eksploatowanych w podwyższonych temperaturach. W takich warunkach konwencjonalne metody smarowania działają znacznie mniej efektywnie i poszukiwane są nowe rozwiązania. Od niedawna alternatywną koncepcją okazał się kierunek adaptacji na środki smarujące nanocząstek smarów stałych o strukturze płytkowej [1, 2, 3]. W pracy zostały przedstawione wyniki badań tribologicznych i strukturalnych smarów stałych. Praca obejmuje także prezentację wyników badań smarów stałych poddanych innowacyjnej metodzie mechanicznego rozwarstwiania materiałów. Efektem procesu rozwarstwiania jest obecność płatków o strukturze nanometrycznej. Tego typu materiały cechują się znacznie lepszymi właściwościami tribologicznymi [2, 4]. Testy tribologiczne zostały przeprowadzone na testerach T-10 i T-21 (Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy ITeE-PIB w Radomiu). Badaniu poddano MoS2, WS2, h-BN, BaF2, CaF2 oraz mieszaniny MoS2 z dodatkiem grafitu i WS2 z do-datkiem grafitu. Proces mikromechanicznego rozwarstwiania smarów realizowano na nagniatarce proszkowej (NP-1). Badania SEM wykonano za pomocą mikroskopu FEI-INSPECT-S z przystawką EDSEDAX, znajdującego się w Instytucie Obróbki Plastycznej (INOP) w Poznaniu. Uzyskane wynik wykazały, że nanocząstki smarów stałych: MoS2, WS2, MoS2 z dodatkiem grafitu, WS2 z dodatkiem grafitu, są materiałami, które znajdą zastosowanie w modyfikacji warstwy wierzchniej części stosowanych na elementy pracujące w trudnych warunkach eksploatacyjnych. Zastosowanie tego typu smarów pozwala na zmniejszenie i uzyskanie współczynnika tarcia poniżej 0,1, co bezpośrednio wpływa na 2-3-krotne zwiększenie trwałości elementów współpracujących jako pary trące. Otrzymane siarczkowe nanocząstki grafenopodobne smarów stałych oraz mieszaniny z grafitem, charakteryzują się małym współczynnikiem tarcia, dobrą wytrzymałością na wysokie obciążenia i dużą stabilnością mechaniczną i chemiczną oraz wysoką odpornością na zużycie [3, 4].

EN

Modern tribological systems are very often subjected to difficult operating conditions. The most complicated tribological process occurs in mating systems associated with mixed and boundary lubrication This especially concerns units used at elevated temperatures. Under such conditions, conventional methods of lubrication are much less effective; new solutions are being sought. Recently, the direction of adaptation to lubricating agents consisting of nanoparticles of solid lubricants with a plate structure has arisen as an altertive concept [1, 2, 3]. The results of tribological and structural tests of solid lubricants are presented in this work. The work also includes the presentation of results of tests of solid lubricants subjected to an innovative method of mechanical delamination of ma-terials. An effect of the delamination is the presence of nanostructured flakes. Materials of this type exhibit significantly better tribological properties [2, 4]. Tribological tests were conducted on T-10 and T-21 testers (Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, ITeE-PIB in Radom). Testing was performed on MoS2, WS2, h-BN, BaF2, CaF2, and a mixture of MoS2 with an addition of graphite and WS2 with an ad-dition of graphite. The process of micromechanical delamination of lubricants was carried out with a powder burnishing tool (NP-1). SEM tests were performed using an FEI-INSPECT-S microscope with an EDSEDAX attachment, located at the Metal Forming Institute (INOP) in Poznan. The results obtained showed that nanoparticles of solid lubricants — MoS2, WS2, MoS2 with the addition of graphite, and WS2 with the addition of graphite — are materials that will find applications in the modification of the surface layers of parts used for components working in difficult usage conditions. The use of this type of lubricant allows for decreasing the friction coefficient and achieving a value be-low 0.1, which directly effects a 2–3-time increase in the durability of components co-operating as friction pairs. The obtained graphene-like sulphide nanoparticles of solid lubricants and mixtures with graphite are characterized by a low coefficient of friction, good endurance under heavy loads, high mechanical and chemical stability, and high resistance to wear [3, 4].

Słowa kluczowe

PL

smary stałe; układy tribologiczne; tribologia; tarcie; zużycie; metalurgia proszków; MoS2; WS2; grafit; nanocząstki; impregnacja; wysokotemperaturowe

EN

solid lubricant; tribological system; tribology; friction; wear; powder metallurgy; graphite; nanoparticle; impregnation; high temperature

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 2
• Strony: 133--146
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys. tab.

Twórcy

autor

Lijewski M.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

autor

Leshchynsky V.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Marciniak J.: Biomateriały. Wyd. P. Śląskiej, Gliwice 2013.
• [2] Jurczyk M., Jakubowicz J.: Bionanomateriały. Wyd. P. Poznańskiej, Poznań 2008.
• [3] Wierzchoń T., Czarnowska E., Krupa D.: Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytano-wych. Oficyna Wydawnicza P. Warszawskiej, Warszawa 2004.
• [4] Liu Y., Luo J., Liu B., Hang J.: The cytocompatibility investigation of Ti6Al4V modified with a fluorine-contained copolymer thin film. Applied Surface Science vol. 257 no. 15 (2011), s. 6429–6434.
• [5] Cimenoglua H., Gunyuza M., Koseb G.T., Baydogana M., Uğurluc F., Senerc.: Micro-arc oxidation of Ti6Al4V and Ti6Al7Nb alloys for biomedical applications. Materials Characterization vol. 62 no. 3 (2011), s. 304–311.
• [6] Chen J., Zhang Q., Li Q., Fu S., Wang J.: Corrosion and tribocorrosionbehabiors of AISI 316 stainless steel and Ti6Al4V alloys in artificial seawater. Transactions Nonferrous Metals Society of China vol. 24 no. 4 (2014), s. 1022–1031.
• [7] Fazel M., Salimijazi H.R., Golozar M.A., Garsivazjazi M.R.: A comparision of corrosion, tribocorrosion and electrochemical impedance properties of pure Ti and Ti6Al4V alloy treated by micro-arc oxidation process. Applied Surface Science vol. 324 (2015), s. 751–756.
• [8] Qiu M., Zhang Y., Shangguan B., Du S., Yan Z.: The relationships between tribological behaviour and heat-transfer capability of Ti6Al4V alloys. Wear vol. 263 no. 1-6 (2007), s. 653–657.
• [9] Chassaing G., Faure L., Philippon S., Coulibaly M., Tidu A., Chevrier P., Meriaux J.: Adhesive wear of a Ti6Al4V tribopair for a fast friction contact. Wear vol. 320 (2014), s. 25-33.
• [10] Fellah M., Labaїz M., Assala O., Dekhil L., Taleb A., Rezag H., Iost A.: Tribological behavior of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb Alloys for Total Hip Prosthesis. Advances in Tribology vol. 2014 (2014), s. 1–13.
• [11] Garbiec D., Heyduk F., Wiśniewski T.: Wpływ temperatury spiekania na gęstość, mikrostrukturę i właściwości wytrzymałościowe stopu Ti6Al4V wytwarzanego metodą iskrowego spiekania plazmowego (SPS). Obróbka Plastyczna Metali vol. XXIII nr 4 (2012), s. 265–275.
• [12] Garbiec D.: Iskrowe spiekanie plazmowe (SPS): teoria i praktyka. Inżynieria Materiałowa vol. 204 nr 2 (2015), s. 60–64.
• [13] Minga Q., Yong-Zhen Z., Baob S., San-Ming D., Zhen-Wei Y.: The relationships between tribological behaviour and heat-transfer capability of Ti6Al4V alloys. Wear, vol. 263 no. 1-6 (2007), s. 653–657.
• [13] Luo Y., Yang L., Tian M.: Influence of Bio-Lubricants on the Tribological Properties of Ti6Al4V Alloy. Journal of Bionic Engineering vol. 10 no. 1 (2013), s. 84–89.