Tribological Properties of the Friction Pair with a-C:H Coating under the Conditions of Lubrication with 10W40 Biodegradable Engine Oil

• Autorzy: Hadło Krystian , Lubas Janusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.9718

Warianty tytułu

PL

Właściwości tribologiczne pary ciernej z powłoką a-C:H w warunkach smarowania biodegradowalnym olejem silnikowym 10W40

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present study discusses the influence of an a-C:H coating on the tribological parameters of sliding pairs under mixed friction. Using the PVD method, the a-C:H coating was formed on specimens made from AISI 4337 steel. The sliding friction and wear process was carried out on the pairs of AISI 4337 steel and SAE48 bearing alloy, which were lubricated with 10W40 biodegradable engine oil. The investigation showed significant differences in the friction coefficient and temperature in the tested pairs with the steel surface layer and the a-C:H coating. In the friction pairs with the a-C:H coating, the tested parameters of friction were higher than in pairs with the steel surface layer. The pairs with the a-C:H coating showed more intensive wear of the SAE-48 bearing alloy than those with a steel surface. The surface layer used in a friction pair leads to the deterioration of the lubricating properties of engine oil and reduces its resistance to scuffing.

PL

W pracy przedstawiono wpływ powłoki a-C:H na parametry tribologiczne par ciernych w warunkach tarcia mieszanego. Powłoka a-C:H została wytworzona na próbkach wykonanych ze stali AISI 4337 metodą PVD. Proces tarcia ślizgowego i zużycia realizowano w skojarzeniu stal AISI 4337 i stop łożyskowy SAE-48 smarowanych biodegradowalnym olejem silnikowym 10W40. Badania wykazały istotne różnice w wartości współczynnika tarcia i temperatury w badanych parach ze stalową warstwą wierzchnią i powłoką a-C:H. W parach z powłoką a-C:H rejestrowane parametry tarcia były wyższe niż w parach ze stalową warstwą wierzchnią. Pary z powłoką a-C:H wykazywały intensywniejsze zużycie stopu łożyskowego SAE-48 niż pary z powierzchnią stalową. Warstwa wierzchnia zastosowana w parze ciernej prowadzi do pogorszenia właściwości smarnych oleju silnikowego i zmniejsza jego odporność na zacieranie.

Słowa kluczowe

EN

coating; wear; friction; surface layer; DLC; engine oil

PL

powłoka; zużycie; tarcie; warstwa powierzchniowa; DLC; olej silnikowy

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 2
• Strony: 15--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hadło Krystian

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Powstańców Warszawy 8 Ave., 35-959 Rzeszow, Poland

autor

Lubas Janusz

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Powstańców Warszawy 8 Ave., 35-959 Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5916-7911

Bibliografia

• 1. Bewilogua K., Hofmann D.: History of diamond-like carbon films – from first experiments to worldwide applications. Surface Coating Technology 2014, vol. 242, pp. 214–225.
• 2. Steiner J., Andreas K., Merklein M.: Investigation of surface finishing of carbon based coated tools for dry deep drawing of aluminium alloys. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 2016, vol. 159, pp. 012022, doi:10.1088/1757-899X/159/1/012022.
• 3. Akchurin A., Bosman R., Lugt P.M., Drogen M.: Analysis of wear particles formed in boundary lubricated sliding contacts. Tribology Letter 2016, vol. 63, p. 16.
• 4. Nehme G., Mourhatch R., Aswath P.B.: Effect of contact load and lubricant volume on the properties of tribofilms formed under boundary lubrication in a fully formulated oil under extreme load conditions. Wear 2010, vol. 268, pp. 1129–1147.
• 5. Schouwenaars R., Jacobo V.H., Ortiz A.: Microstructure aspect of wear in soft tribological alloys. Wear 2007, vol. 263, pp. 727–735.
• 6. Dudek K., Szczypinski-Sala W., Lubas J.: Influence of laser boriding on the friction and wear of sliding couples with bearing alloys. Surface Review and Letter 2020, vol. 27, p. 1950084.
• 7. Sashank S., Dinesh P., Marimuthu B.P.: Experimental studies of laser borided low alloy steel and optimization of parameters using response surface methodology. Surface Coating Technology 2019, vol. 363, pp. 255–264.
• 8. Dziedzic A., Lubas J., Bochnowski W., Adamiak S.: The mechanisms of tribological wear in lubricated sliding bearings composed of soft bearing alloys with borided steel. Proceed. of the Inst. of Mechan. Eng., Part J: J. of Eng. Tribol. 2016, vol. 230, pp. 350–363.
• 9. Gies A., Chudoba T., Schwarzer V.N, Becker J.: Influence of the coating structure of a-C:H:W coatings on their wear-performance: A theoretical approach and its practical confirmation. Surface & Coatings Technology 2013, vol. 237, pp. 299–304.
• 10. Weber M., Bewilogua K., Thomsen H., Wittorf R.: Influence of different interlayers and bias voltage on the properties of a-C:H and a-C:H:Me coatings prepared by reactive d.c. magnetron sputtering. Surface & Coatings Technology 2006, vol. 201, pp. 1576–1582.
• 11. Barriga J., Kalin M., Van Acker K., Vercammen K., Ortega A., Leiaristi L.: Tribological characterization and validation of carbon based coatings combined with bio-lubricants. NORDTRIB. 11th Nordic Symposium on Tribology, Hurtigruten, 2004, pp. 508–517.
• 12. Grądkowski M., Matuszewska A.: Lubricant to friction couples with WC/C low friction coating. Problemy Eksploatacji 2007, vol. 4, pp. 119–132.
• 13. Kot M., Zimowski S., Major Ł., Chronowska-Przywara K., Rakowski W.: Tribology of carbon coatings at elevated temperature. Tribologia 2015, vol 3, pp. 55–64.
• 14. Madej M., Ozimina D.: The tribological properties of DLC coatings. Tribologia 2012, vol. 3, pp. 95-102.
• 15. Ankit Tyagia, R.S. Waliaa, Qasim Murtazaa, Shailesh M. Pandeya, Pawan K. Tyagib, Bharat Bajaj. A critical review of diamond like carbon coating for wear resistance applications. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 2019, 78, pp. 107–122.
• 16. Abdullah Tasdemir H., Wakayama M., Tokoroyama T., Kousaka H., Umehara N., Mabuchi Y., et al.: Ultra-low friction of tetrahedral amorphous diamond-like carbon (ta-C DLC) under boundary lubrication in poly alpha-olefin (PAO) with additives. Tribology International 2013, vol. 65, pp. 286–294.
• 17. Muhyiddin M., Mustafa B., Umehar N., Tokoroyama T., Murashima M., Shibata A., Utsumi Y., Moriguchi H.: Effect of mesh structure of tetrahedral amorphous carbon (ta-C) coating on friction and wear properties under base-oil lubrication condition. Tribology International 2020, vol. 147, p. 105557.
• 18. Al Mahmud K.A.H., Varman M., Kalam M.A., Masjuki H.H., Mobarak H.M., Zulkifli N.W.M.: Tribological characteristics of amorphous hydrogenated (a-C:H) and tetrahedral (ta-C) diamond-like carbon coating at different test temperatures in the presence of commercial lubricating oil. Surface Coating Technology 2014, vol. 245, pp. 133–47.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).