On lubrication mechanism of fluorinated alcohols in stee/steel and steel/aluminum contacts

• Autorzy: Przedlacki M. , Kajdas C. , Liu W.

Warianty tytułu

PL

Mechanizm smarowania alkoholami fluorowanymi układów tarciowych stal/stal i stal/glin

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes both the tribological performance and lubrication mechanism of selected fluorinated alcohols containing 5 to 10 carbon atoms. The experiments were performed on an Optimol SRV tester with steel/steel and steel/Al contacts under boundary lubrication conditions. The products of the tribochemical reactions were investigated using FTIRMA, XPS and SEM/EDS techniques. The test results show that fluorinated alcohols provide lubrication for steel/steel systems while in contact with aluminum corrosive wear was observed. The reaction path (based on the NIRAM hypothesis) and structure of an oligomeric film formed by fluorinated alcohols under friction conditions are proposed. The obtained results clearly indicate that higher number of hydrogen atoms near the hydroxyl group improves the stability of the protective layer and thus the anti-wear effectiveness of the investigated alcohols.

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę tribologiczną i mechanizm smarowania wybranych alkoholi fluorowanych zawierających 5 do 10 atomów węgla w cząsteczce. Eksperymenty tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia granicznego na aparacie Optimol SRV w układach tarciowych: kula stalowa-tarcza stalowa i kula stalowa-tarcza glinowa. Wytworzone produkty reakcji tribochemicznych badane były za pomocą technik analitycznych FTIRMA, XPS i SEM/EDS. Uzyskane wyniki badań wykazały, że fluorowane alkohole zapewniają smarowanie układu tarciowego stal-stal, jednakże w kontakcie z aluminium stwierdzono występowanie zużycia korozyjnego. Zgodnie z hipotezą N1RAM zaproponowano schemat reakcji tribochemicznych i strukturę filmu oligomerycznego utworzonego w warunkach tarcia przez badane alkohole fluorowane. Uzyskane wyniki badań pozwoliły stwierdzić, że większa liczba atomów wodoru znajdujących się przy grupie hydroksylowej powoduje zwiększenie stabilności filmu smarowego, a tym samym zwiększa efektywność przeciwzużyciową badanych alkoholi.

Słowa kluczowe

EN

fluorinated alcohols; steel; aluminium; boundary friction; NIRAM; tribochemistry

PL

fluorowane alkohole; stal; glin; tarcie graniczne; NIRAM; tribochemia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2003
• Tom: nr 1
• Strony: 123--143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Przedlacki M.

• Warsaw University of Technology, Institute of Chemistry in Płock, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock, Poland

autor

Kajdas C.

• Warsaw University of Technology, Institute of Chemistry in Płock, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock, Poland

autor

Liu W.

• Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 73000, P. R. China

Bibliografia

• 1. Bowden F. P.; Moore A. C.; Physical and chemical adsorption of long cham compounds on metals. Research, 29, 1949, 585-586.
• 2. Bowden F. P.; Tabor D.; Friction and lubrication. John Wiley & Sons. 1956, New York.
• 3. Montgomery R. S.; The effect of alcohols and ethers on the wear behaviour of aluminum, Wear, 8, 1965, 466-473.
• 4. Montgomery R. S.; Garret H. L.; An electron-microscopic study of aluminum wear particles formed during sliding in the presence of polyglycols, Wear, 10, 1967, 310-318.
• 5. Hotten B. W.; Bidentate organic compounds as boundary lubricants for aluminum; Lubr. Eng., 30, 1974, 398-403.
• 6. Hironaka S.; Sakurai T.; The effect of pentaerythritol partial ester on the wear of aluminum ; Wear, 50, 1978, 105-114.
• 7. Hu Y., Liu W.; Tribological properties of alcohols as lubricating additives for aluminum-on-steel contact; Wear, 218, 1998, 244-249.
• 8. Kajdas C.; About an anionie - radical concept of the lubrication mechanism of alcohols ; Wear, 116, 1987, 167-180.
• 9. Nakayama K.; Triboemission of charged particles and resistivity of solids; Trib. Lett., 6, 1999, 37-40.
• 10. Kajdas C.; Obadi M.; Wear behaviour and tribochemical reactions of Iow molecular alcohols under boundary lubrication of the steel-on-aluminum system; Tribologia, 1999, 3, 273-287.
• 11. Kajdas C., Bhushan B.; Mechanism of interaction and degradation of perfluoropolyethers with DLC coating in thin-film magnetic rigid disks - a critical review; J. Info. Storage Proc. Syst; 1, 1999, 303-320.
• 12. Zhao X.; Bhushan B.; Kajdas C.; Lubrication studies of head-disk interfaces in a controlled environment: Part 2: degradation mecha-nisms of perfluoropolyether lubricants; Proc. Instn Mech. Engrs, Pan J, Journal of Engineering Tribology, 214, 2000, 547-559.
• 13. Kajdas C.; Major tribochemical reaction pathways governing the nanotribochemistry prOCeSS; PrOC, Of International Tribology Confer-ence, Nagasaki 2000, Tribochemistry Tsukuba 2000; 57-61.
• 14. Kajdas C.; Przedlacki M.; Wear behaviour and mechanism of degradation of some perfluorinated compounds; Prace Naukowe, Politechnika, Radom, Nr 1(17), 2000, 62-70 (in Polish).
• 15. Wagner, C.D.; Riggs W. M.; Davis L. E.; Moulder J. F.; Muilenberg G. E.; Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy, Published by Perkin-Elmer Corporation, 1979.
• 16. Zhao X.; Bhushan B.; Lubrication studies of head-disk interfaces in a controlled envirinment: Part 1: effects of disk texture, lubricant thermal treatment and lubricant additive on the durability of the head-disk interface; Proc. Instn Mech. Engrs, Part J, Journal of Engineering Tribology, 214, 2000, 535-546.