Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The effect of model compounds on load-carrying capacity of a-C:H:W coated elements. Part II. Selected organic sulphur and phosphorus compounds

Vlad M., Kajdas Cz., Michalczewski R.

Tribologia

|

2009

|

nr 1

155-176

EN

This paper is the continuation of previous research and reflects the results of sulphur and phosphorus containing tribological compounds considered as potential anti-wear additives for heavy-loaded a-C:H:W coated machine parts. In Part I [L. 1] the results focused on CHO and CHNO model compounds were presented. In the present work four kinds of organic sulphur compounds and two kinds of organic phosphorus compounds were investigated. The compounds were added at 0.1% wt. and 1% wt. concentration in PAO-8 base oil. The a-C:H:W coating was deposited on bearing steel (100Cr6) balls using PVD reactive sputtering. The load-carrying capacity was measured as scuffing load using the T-02 four-ball apparatus. Similarly as in [L. 1], both uncoated steel balls and the steel a-C:H:W coated balls were investigated, and the method with continuously increasing load was applied. For a-C:H:W coated balls using 0.1% wt. and 1% wt. concentration of organic sulphur compounds, in the base oil, only 1-adamantanethiol showed a slight increase in the scuffing load value. The increase in concentration of benzyl disulphide (BDS) up to 1% wt. increased the scuffing load values for the uncoated steel tribosystem, but the increase in concentration of this compound is harmful for coated balls. Also the both organic phosphorus compounds at the treat rate of 0.1% and 1% wt. in the base oil did not show any improvement in scuffing load values for the coated balls. On the other hand, the increasing concentration of these phosphorus containing compounds in the base oil, improved the load-carrying capacity of the steel tribosystem. Thus, this work also aims at accounting for the action mechanism difference of BDS interaction with steel and the coating. The same is due to the tested phosphorus containing model compounds. This paper contributes to better understanding the interaction of sulphur and phosphorus containing compounds and shows that such kind of compounds are not effective for increasing the load-carrying capacity of a-C:H:W coated machine parts. Presently the research is being continued with focus on commercial additives and new materials.

PL

Artykuł jest kontynuacją wcześniejszych prac i zawiera wyniki badań organicznych związków siarki i fosforu jako potencjalnych dodatków przeciwzużyciowych dla wysokoobciążonych węzłów tarcia z elementami pokrytymi powłoką a-C:H:W. W części pierwszej [L. 1] przedstawione zostały wyniki badań dla związków typu CHO i CHNO. W bieżącym artykule zaprezentowano wyniki uzyskane dla czterech rodzajów organicznych związków siarki i dwóch rodzajów organicznych związków fosforu. Związki te dodawano w stężeniu 0,1% w/w i 1% w/w do polialfaolefinowego oleju bazowego (PAO-8). Powłokę a-C:H:W osadzono na kulkach wykonanych ze stali łożyskowej (100Cr6) wykorzystując metodę reaktywnego rozpylania PVD. Nośność warstwy smarowej mierzono jako obciążenie zacierające z wykorzystaniem aparatu czterokulowego T-02. Stosowano metodę z ciągłym narastaniem obciążenia. Podobnie jak w części I pracy [L. 1] badania wykonano dla elementów bez powłoki oraz dla wszystkich elementów z powłoką a-C:H:W. Dla skojarzeń z elementami pokrytymi powłoką a-C:H:W smarowanych olejem z dodatkiem organicznych związków siarki w stężeniu 0,1% w/w i 1% w/w w oleju bazowym, tylko dla 1-adamantanetiolu odnotowano nieznaczny wzrost obciążenia zacierającego. Wzrost stężenia disiarczku benzylu (BDS) do 1% w/w spowodował wzrost odporności na zacieranie skojarzenia stalowego (bez powłoki), jednocześnie okazało to się szkodliwe dla skojarzeń z elementami pokrytymi powłoką. Również dla obu badanych organicznych związków fosforu w stężeniu 0,1% w/w i 1% w/w w oleju bazowym nie odnotowano wzrostu odporności na zacieranie skojarzeń z elementami pokrytymi powłoką. Przy czym zwiększenie stężenia organicznych związków fosforu skutkowało wzrostem wartości obciążenia zacierającego skojarzeń elementów bez powłoki. W pracy wzięto również pod uwagę różnicę w mechanizmie działania dodatku BDS w skojarzeniu elementów stalowych bez powłoki i z powłoką. Dokonano również analizy mechanizmu działania tychże dodatków dla przypadku stosowania organicznych związków fosforu. Praca jest przyczynkiem do lepszego zrozumienia współdziałania związków zawierających siarkę i fosfor. Dowiedziono, że ten rodzaj związków nie jest efektywnym dodatkiem dla zwiększania nośności warstwy smarowej skojarzeń z elementami pokrytymi powłoką a-C:H:W. Prace będą kontynuowane z uwzględnieniem dodatków handlowych i nowych materiałów.

2

Określenie właściwości smarnych oleju napędowego z hydrokrakingu w funkcji zawartości dodatków (CHO) - podsumowanie - Cz. 4

Korycki J., Kajdas Cz., Frydrych J., Słowiński G., Pisarek M., Rogowski J.

Tribologia

|

2009

|

nr 5

77-90

PL

Część 1 badanego obszaru tematycznego zawiera wyniki badań wstępnych – metodycznych. Cz. 2 ogólnie opisuje podstawowy obszar tematyczny: wyniki badań właściwości smarnych dodatków estrowych CHO (węgiel, wodór, tlen): butynianu metylu i dekanianu metylu w komponentach oleju napędowego z hydrokrakingu o zawartości siarki poniżej 5 ppm. Badania te wykonano dla próbek strumieni surowcowych i cieczy wzorcowej – n-heksadekan – w funkcji stężenia dodatków. Badania AFM z rozdzielczością poniżej 1nm pozwoliły na ocenę topologii powierzchni po procesie tarcia oraz określenie zakresu zmienności grubości tworzonej warstwy polimerów tarcia. Część 3 opracowania zawiera wyniki badań słabo poznanej grupy dodatków (CHO) ketonów. Pracę wykonano wg programu badań estrów, co pozwala na łatwe porównanie wyników badań. Oceniono też wpływ długości łańcucha ketonu na smarność. Niniejsze opracowanie skupia się na relacji oceny stanu powierzchni uzyskanej metodami instrumentalnymi, jak: AFM, Auger, XPS i SIMS wyników badań smarności grupy dodatków (CHO) – estrów i ketonów. Praca również ogólnie podsumowuje uzyskane wyniki badań zakresu tematycznego, wskazuje problemy i zagadnienia badawcze.

EN

Part 1 of the investigated subject field contains the initial methodical results. Part 2 generally describes basis of the thematic area: findings of the tribological proprieties of ester additives CHO (carbon, hydrogen, oxygen): methyl butyrate and methyl decanoate in components of the hydrocracked or hydrotreated base diesel oil, containing sulphur below 5 ppm. This research was executed for samples of streams of raw material and standard liquid – n-hexadecane – in the function of the additive concentration. Research using an AFM apparatus with the resolution below 1 nm allowed estimating surface topology after the friction process and qualification of the range of the variability of the created layer thickness of the film products, assumed to be friction polymers. Other methods include research of instrumental (AES, XPS, SIMS) fragments super frictions progress. Part 3: Base fuels of two producers and n-hexadecane were used as solvents to test the effect of four ketones at different treatment rates. The influence of such CHO ketone type additives on streams and/or fractions of hydrocarbon fuels is not exactly defined as yet. In the article, we introduced research results of surface investigation with the instrumental methods: AFM, Auger, XPS and SIMS in relation to lubrication proprieties of selected additives CHO – esters and ketone (carbon, hydrogen and oxygen) in the hydrocracked or hydrotreated base diesel fuels, containing sulphur below 5 ppm.

3

The effect of model compounds on load-carrying capacity of a-C:H:W coated elements. Part I. Selected CHO and CHNO compounds

Vlad M., Michalczewski R., Kajdas Cz., Osuch-Słomka E.

Tribologia

|

2008

|

nr 5

185-204

EN

The study was intended to investigate the effectiveness of various model compounds as potential anti-wear additives for heavy-loaded a-C:H:W coated steel machine parts. The a-C:H:W coating was deposited on steel (100Cr6) balls. The load-carrying capacity was measured as scuffing load using the T-02 four-ball apparatus developed in the Radom Institute for Sustainable Technology, Poland. The method with continuously increasing load was applied. Both uncoated steel balls and the steel a-C:H:W coated balls were investigated. The major aim of Part I was to investigate the effect of Carbon, Hydrogen, Oxygen, (CHO) and/or Nitrogen (CHNO) model compounds on the load-carrying capacity (scuffing resistance) of a-C:H:W coated steel balls in comparison to their effect on uncoated balls. Five CHO compounds containing alkyl saturated or unsaturated hydrocarbon chain with 18 carbon atoms and two CHNO compounds containing amide group (–CO-NH– –) were tested. The compounds were added at 0.1% wt. and 1% wt. concentration in a poly-alpha-olefin base oil (PAO-8). Test results performed for pure PAO-8 base oil allowed to demonstrate that the load-carrying capacity of a-C:H:W coated steel is roughly four times higher than for uncoated steel balls. Results of tribological experiments for the base oil with the model CHO compounds at the treat rate of 0.1% wt. clearly show that these additives do not improve the scuffing load values both for coated and uncoated balls. Slight improvement in scuffing load values for coated balls was observed at 1% wt. concentration of oleic acid and methyl stearate. For coated balls using 0.1% wt. concentration of CHNO compounds it was found that scuffing load value of 4-(t-butyl)caprolactam is slightly higher than for [epsilon]-caprolactam. Earlier research on tribochemistry of different CHO compounds (alcohols, acids, ether, esters) tested using a pin-on-disk tester, e.g., T-11 tester or the HFRR apparatus, clearly demonstrated a variety of reaction products. To get information on CHO compound reaction products generated under conditions of T-02 four-ball apparatus, the wear scar surfaces before scuffing initiation were analyzed by SEM/EDS and AFM. The changes in wear scar surface topography and roughness in dependent on used additives, were also observed. Based on the obtained detailed analytical data and known references concerning tribochemistry of CHO additives, differences in action mechanisms of CHO compounds controlled by operating conditions and the investigated a-C:H:W coating are discussed. This work contributes to better understanding interaction of CHO/CHNO compounds with steel tribological elements and shows that these compounds are not effective for increasing the load-carrying capacity of a-C:H:W coated machine parts. The research is being continued (see Part II of this paper).

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań efektywności działania różnych modelowych związków jako potencjalnych przeciwzużyciowych dodatków dla wysokoobciążonych skojarzeń ciernych z elementami pokrytymi powłoką a-C:H:W. Powłokę a-C:H:W osadzono na kulkach wykonanych ze stali łożyskowej (100Cr6). Nośność warstwy smarowej była mierzona jako obciążenie zacierające z wykorzystaniem aparatu czterokulowego T-02, opracowanego w Instytucie Technologii Eksploatacji – PIB w Radomiu. Zastosowano metodę z ciągłym narastaniem obciążenia węzła tarcia. Przeprowadzono badania dla wszystkich elementów węzła tarcia pokrytych powłoką oraz dla odniesienia dla elementów bez powłoki. Głównym celem Części I pracy było zbadanie obciążenia zacierającego skojarzenia czterokulowego smarowanego olejem polialfaolefinowym z dodatkiem związków, zawierających jedynie węgiel, wodór i tlen (CHO) oraz węgiel, wodór azot i tlen (CHNO). Zaprezentowano wyniki dla 5 związków typu CHO z nasyconym i nienasyconym alkilowym łańcuchem 18 atomów węgla, oraz dwa związki zawierające grupę aminową (–CO-NH– –). Związki te były dodawane w stężeniu 0,1 i 1% ww. do oleju polialfaolefinowego (PAO-8). W wyniku zastosowania powłoki a-C:H:W na elementy trące, nawet przy stosowaniu jedynie oleju bazowego PAO-8 bez dodatków, odporność na zacieranie wzrasta około czterokrotnie w stosunku do wartości uzyskiwanych dla elementów stalowych bez powłoki. Wyniki badań tribologicznych wskazały, że wybrane dodatki CHO w stężeniu 0,1 ww. nie poprawiają odporności na zacieranie skojarzeń ciernych tak z powłoką a-C:H:W, jak też bez powłoki. Niewielki wzrost odporności na zacieranie skojarzeń z powłoką a-C:H:W został odnotowany dla 1% w/w dodatku kwasu oleinowego i stearynianu metylowego. Dla skojarzeń z elementami pokrytymi powłoką zaobserwowano, że obciążenie zacierające jest wyższe przy zastosowaniu 4-(t-butyl)kaprolaktamu niż [epsilon]-kaprolaktamu. Wyniki wcześniejszych badań nad przemianami tribochemicznymi różnych związków CHO (alkoholi, kwasów, eterów, estrów) z wykorzystaniem skojarzenia kula-tarcza, np. tester T-11 lub HFRR, wyraźnie wskazały na możliwość powstania wielu produktów reakcji tribochemicznych. By uzyskać informacje o produktach reakcji związków CHO w warunkach badania w skojarzeniu czterokulowym aparatu T-02, wykonano analizy śladów zużycia otrzymanych przed wystąpieniem zacierania. Do analiz wykorzystano techniki SEM/EDS i AFM. Obserwowano również zmiany w topografii powierzchni oraz chropowatości w zależności od stosowanych dodatków. Bazując na uzyskanych wynikach oraz znanych różnicach w mechanizmach działania dodatków CHO, skomentowano różnice w mechanizmie działania związków CHO w badanych warunkach w skojarzeniu ciernym z elementami pokrytymi powłoką a-C:H:W. Praca jest przyczynkiem do lepszego zrozumienia współdziałania związków CHO/CHNO ze stalowymi elementami i wykazuje, że ten rodzaj związków jest nieefektywny do zwiększania odporności na zacieranie elementów z powłoką a-C:H:W. Badania są kontynuowane (patrz Część II).

4

Określenie właściwości smarnych oleju napędowego z hydrokrakingu w funkcji zawartości ketonów (CHO). Cz. III

Korycki J., Kajdas Cz., Frydrych J., Słowiński G.

Tribologia

|

2008

|

nr 5

73-93

PL

W części 1 badanego obszaru tematycznego opisano wyniki badań wstępnych – metodycznych. Część 2 zawiera wyniki ogólne podstawowego obszaru tematycznego. Opisano w niej wyniki badań właściwości smarnych dodatków CHO (węgiel, wodór, tlen): butynianu metylu i dekanianu metylu w oleju napędowym z hydrokrakingu o zawartości siarki poniżej 5 ppm. Badania te wykonano dla próbek strumieni surowcowych dwu producentów paliw i cieczy wzorcowej – n-heksadekanu – w funkcji stężenia dodatków. Badania AFM z rozdzielczością poniżej 1 nm pozwoliły na ocenę topologii powierzchni po procesie tarcia oraz określenie zakresu zmienności grubości tworzonej warstwy polimerów tarcia. Inne metody badań instrumentalnych (AES, XPS, SIMS) fragmentów powierzchni tarcia są w toku. Niniejsze opracowanie zawiera wyniki badań niepublikowanej grupy dodatków (CHO) – ketonów. Pracę wykonano wg programu badań estrów, co pozwala na łatwe porównanie wyników badań. Oceniono też wpływ długości łańcucha ketonu na smarność.

EN

In the article, one introduced research results of lubrication proprieties of selected additives CHO – ketone (carbon, hydrogen, and oxygen) in the hydrocracked or hydrotreated base diesel fuels, containing sulphur below 5 ppm. Samples were taken after the friction process in the special chamber washed and dried in nitrogen. This procedure was worked out and initiated in IPiEO to limit the oxygenation and other processes on the friction surface. Then, chosen fragments of the friction surface were investigated with instrumental methods. Research using an AFM apparatus with a resolution below 1nm allowed us to estimate surface topology after the friction process and provided qualification of the range of the variability of the created layer thickness of the film products, assumed to be friction polymers. By means of other adequate instrumental analytical methods one investigated composition of the friction surface fragments. Base fuels of two producers and n-hexadecane were used as solvents to test the effect of four ketones at different treatment rates. The influence of such CHO ketone type additives on streams and/or fractions of hydrocarbon fuels are not thoroughly recognised yet. Broad research on this subject is being performed in the Institute of Fuels and the Renewable Energy.

5

Określenie właściwości smarnych oleju napędowego z hydrokrakingu w funkcji zawartości wybranych estrów CHO - Cz. 2

Korycki J., Kajdas Cz., Frydrych J., Słowiński G., Pisarek M.

Tribologia

|

2008

|

nr 2

257-276

PL

W Cz. 1 badanego obszaru tematycznego omówiono wyniki badań wstępnych - metodycznych. W niniejszej pracy przedstawiono szczegółowe wyniki badań właściwości smarnych dwóch estrowych dodatków CHO (węgiel, wodór i tlen): butynianu metylu, dekanianu metylu. Ocenę właściwości smarnych w funkcji stężenia dodatków, prowadzono w bazowym oleju napędowym z hydrokrakingu o zawartości siarki poniżej 5 ppm. Badania te wykonano dla próbek strumieni surowcowych różnych producentów paliw i cieczy wzorcowej - n-heksadekanu. Próbki po procesie tarcia w specjalnej komorze myto i suszono w azocie. Procedurę tę opracowano i wdrożono w IPiEO by ograniczyć utlenianie i inne procesy na powierzchni tarcia. Następnie wybrane fragmenty powierzchni tarcia badano metodami instrumentalnymi. Badania AFM z rozdzielczością poniżej 1nm pozwoliły na ocenę topologii powierzchni po procesie tarcia oraz określenie zakresu zmienności grubości tworzonej warstwy tribofilmu. Postawiono hipotezę, że utworzony tribofilm jest zbudowany z polimerów tarcia. Podjęto próbę potwierdzenia postawionej hipotezy, poprzez oznaczenie składu fragmentów powierzchni tarcia za pomocą innych adekwatnych badań instrumentalnych (AES, XPS). Wpływ tego rodzaju dodatków na strumienie i/lub frakcje paliw węglowodorowych nie jest jeszcze dokładnie poznany. Wynika to m.in. z faktu, że tego rodzaju produkty są dopiero w trakcie opracowywania i atestacji technicznej i ekologicznej. Obszerne badania w tym obszarze tematycznym są prowadzone w Instytucie Paliw i Energii Odnawialnej.

EN

In the article introduced research was presented results of the lubrication properties of selected additives CHO (carbon, hydrogen and oxygen) in hydrocracked or hydrotreated base feel fuels, contain- ing sulphur below 5 ppm. Samples after the friction process in the special chamber were washed and dried in nitrogen. This procedure was worked out and initiated in IPiEO to limit the oxygenation and other processes on the friction surface. Then chosen fragments of friction surfaces were investigated with instrumental methods. Research using AFM apparatus with the resolution below 1 nm allowed estimating surface topology after the friction process and the qualification of the range of the variability of the created layer thickness of friction polymers. By means of other adequate instrumental analytical methods the author investigated the composition of selected friction surface sites. Base fuels of two producers n-hexadecane were used as solvents to test the effect of two esters at different treatment the rates. The hydrocracking process permits the production of base fuels meeting constantly increasing ecological requirements. The influence of such CHO ester type additives on streams and/or fractions of hydrocarbons fuels is not as wide of research on this subject has being performed in the Institute of Fuels and the Renewable Energy.

6

Badanie wpływu estrów metylowych kwasów tłuszczowych na smarność oleju napędowego o niskiej zawartości siarki

Frydrych J., Kajdas Cz.

Tribologia

|

2008

|

nr 5

31-44

PL

W artykule przedstawiono wyniki badania wpływu zawartości estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAME) oleju rzepakowego na zmianę smarności oleju napędowego o niskiej zawartości siarki. Badania smarności przeprowadzono za pomocą aparatu HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) dla produktów wyjściowych i ich mieszanin. Stwierdzono występowanie nie znanej dotąd zależność smarności biopaliwa zawierającego około 10% i ponad 30% FAME.

EN

This paper presents the results of an analysis of the dependence of fatty acid methyl-esters (FAME) of rapeseed oil on the lubricity of lowsulphur diesel oil. Lubricity tests were performed for commercial products and their mixtures. Tests were performed using a HFRR apparatus. A new tendency was found in biofuel lubricity containing about 10% and over 30% FAME.

7

Określenie właściwości smarnych oleju napędowego z hydrokrakingu w funkcji zawartości estrów CHO

Kajdas Cz., Korycki J., Frydrych J.

Tribologia

|

2007

|

nr 2

219-227

PL

W pracy przedstawiono wybrane wyniki badań właściwości smarnych dodatków estrowych CHO (węgiel, wodór i tlen) w oleju napędowym z hydrokrakingu o zawartości siarki poniżej 5 ppm.

EN

The paper presents findings concerning lubricity proprieties of four CHO (carbon, hydrogen and oxygen) ester additives: cholesteryl acetate, methyl butyrate, methyl decanoate and cholesteryl palmitate, added to a hydrocracked diesel fuel base oil (LON) - containing less than 5 ppm sulphur - in the concentration range from 100 to 10000 ppm. One proposed a new mechanism of the ester hydrolysis and the formation of the film which is the result of the action of excited states produced during the friction process. The friction process releases the free energy to structures and molecules of the core, the surface layer, Langmuir - Blodget layer and the lubricant, and in the form of chemical energy at fragmentation of the additive molecules, and additionally also by generating electrons plus quanta of the energy such as : photons, phonons, excitons, solitons etc. [L. 2]. The formation of anion-radicals and tribochemical processes stimulated are processes releasing of the energy, small particles and fragments of molecules.

8

Wpływ wybranych dodatków typu CHO na wartość napięcia powierzchniowego bazowego oleju napędowego CON

Kajdas Cz., Wiśniewski T.

Problemy Eksploatacji

|

2006

|

nr 1

249-255

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań napięcia powierzchniowego bazowego oleju napędowego CON (Ciężki Olej Napędowy) oraz kompozycji wytworzonych na bazie tego oleju w funkcji stężenia (100-800 ppm) dodatków typu CHO: monolaurynianu sorbitanu (MLS) i benzoesanu cholesterylu (CH_Benz). Zmianę napięcia powierzchniowego oznaczano metodą pierścieniową za pomocą Tensjometru K100 firmy Krüss. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono nieznane dotąd zjawisko w odniesieniu do CON, polegające na występowaniu minimum napięcia powierzchniowego przy zawartości dodatków w zakresie 400-550 ppm.

EN

This paper presents research results concerning the influence of two CHO type additives - sorbitan monolaurate (MLS) and cholesteryl benzoate (CH_Benz) - the high boiling diesel fuel component surface tension change. The additive concentration range used was from 100 ppm to 800 ppm. Surface tension change was measured using Krüss K100 apparatus. A new specific relationship of the fuel surface tension versus the additive concentration was discovered. In both cases on the curves a clear minimum appeared. For sorbitan monolaurate the found minimum is at the 510 ppm additive concentration and for cholesteryl benzoate at 520 ppm additive concentration.

9

Badanie ekologicznych dodatków przeciwzużyciowych typu CHO i CHO/CHNO w modelowych olejach podstawowych

Frydrych J., Kajdas Cz., Kołodziejczyk K.

Problemy Eksploatacji

|

2004

|

nr 1

173-183

PL

W pracy oceniano wpływ ekologicznych dodatków tribologicznych typu CHO i CHNO na poprawę własności smarnych olejów podstawowych. Badania tribologiczne wykonywane były za pomocą testera zaopatrzonego w cztero-kulowy węzeł tarcia. Jako oleje podstawowe stosowano wysoko rafinowane oleje mineralne o klasach lepkości wg ISO VG-32, VG-68 i VG-100.

EN

In this paper was presented the results of some research into using ecological tribological additives CHO and CHNO as an potential lubricity improvers of base oils. Tribological tests were performed by 4-ball machine. High-refined mineral oils with ISO viscosity grade VG-32, VG-68 and VG-100 were used as a test samples.

10

Wpływ dodatków estrowych na napięcie powierzchniowe oleju napędowego

Kajdas Cz., Wiśniewski T.

Problemy Eksploatacji

|

2003

|

nr 1

183-190

PL

W pracy przedstawiono wyniki badania napięcia powierzchniowego bazowego oleju napędowego w funkcji stężenia (10-500 ppm) dodatków typu CHO: monolaurynianu sorbitanu i benzoesanu cholesterylu. Zmianę napięcia powierzchniowego oznaczano za pomocą tensjometru K100 firmy Kriiss. Stwierdzono nieznane dotąd, specyficzne zjawisko wzrostu napięcia powierzchniowego przy śladowej (50-100 ppm) zawartości monolaurynianu sorbitanu lub benzoesanu cholesterylu w oleju napędowym. W ekstremum napięcie powierzchniowe jest wyższe o około 0,500 mN/m od napięcia bazowego oleju napędowego. Stwierdzono także, że przy wyższych stężeniach tych dodatków w granicach 400-500 ppm następuje wyraźne obniżenie napięcia powierzchniowego bazowego oleju napędowego.

EN

This paper presents research results of the diesel fuel surface tension change as a function of two CHO type additives, sorbitan monolaurate and cholesteryl benzoate. The additive concentration range used was from 10 ppm to 500 ppm. Surface tension change was measured using Kriiss K100 apparatus. A new specific relationship of the fuel surface tension versus the additive concentration was discovered. In both cases on the curves a clear maximum appeared. For sorbitan monolaurate the found maximum is at the 50 ppm additive concentration and for cholesteryl benzoate at 100 ppm additive concentration. The discovered maximum for the sorbitan monolaurate surface tension is higher by 0.500 mN/m than for the plain base diesel fuel. The second ester causes some smaller increase in the surface tension maximum. At the concentration range 400-500 ppm the investigated esters lower significantly the base diesel fuel surface tension.

11

Próba korelacji charakteru chemicznego dodatków CHO z właściwościami smarnymi

Kołodziejczyk K., Kajdas Cz., Frydrych J.

Problemy Eksploatacji

|

2003

|

nr 1

203-214

PL

W pracy podjęto próbę opracowania metody szybkiej wstępnej oceny ogólnego charakteru chemicznego mieszanin związków CHO i oceny ich właściwości tribologicznych. Do oceny charakteru chemicznego złożonych mieszanin związków CHO zastosowano spektrofotometrię w podczerwieni, a badania tribologiczne realizowano za pomocą aparatów zaopatrzonych w czterokulowe węzły tarcia. Badania przeprowadzono na próbkach olejów napędowych, w których jako dodatków użyto 26 różnych związków chemicznych typu CHO i jeden związek chemiczny typu CHNO. Próbki skomponowano wykorzystując jako podstawę 2 bazy oleju napędowego po hydrorafmacji przy l-procentowym stężeniu dodatków.

EN

This paper presents a potentiality for fast initial correlation between generał chemical nature of some CHO compounds and their tribological properties. Chemical structures were analyzed by FTIR method, whereas all tribological tests were performed using four-ball machines. Twenty-five CHO compounds and one CHNO compound were used as additives on two hydrogenated city diesel fuels, at me concentration of 1%.

12

Estry metylowe kwasów tłuszczowych jako dodatki smarnościowe do olejów napędowych

Kardasz K., Kędzierska E., Konopka M., Kajdas Cz.

Problemy Eksploatacji

|

2003

|

nr 1

191-201

PL

W pracy dokonano charakterystyki olejów napędowych ujętych w najnowszym wydaniu Światowej Karty Paliw. Szczególną uwagę poświęcono problemowi smarności olejów napędowych o niskiej zawartości siarki. Na tym tle przedstawiono krótki przegląd metod oceny smarności olejów napędowych oraz omówiono działanie estrów metylowych kwasów jako dodatków smarnościowych do olejów napędowych nowej generacji. Wskazano, że estry takie wprowadzone do oleju napędowego w ilości 1% podnoszą jego smarność do niezbędnego poziomu.

EN

The paper contains a review of bibliographical data on low-sulphur diesel oil lubricity. The specification of fuel oils according to the latest issue of Fuel Charter has been presented. The methods of diesel oil lubricity assessment as well as fatty acid methyl ester lubricating activity have been reviewed shortly. It has been shown that these esters blended with diesel oil improve the poor lubricating properties of this fuel.

13

Modyfikacja właściwości smarnych niskosiarkowego oleju napędowego wybranymi estrami i substratami estrów

Kajdas Cz., Shuga'a A., Przedlacki M.

Problemy Eksploatacji

|

2002

|

nr 2

143-155

PL

Za pomocą aparatu HFRR zbadano smarność czterech bazowych olejów napędowych o zawartości siarki 0-37 ppm. Nie stwierdzono jednoznacznej zależności smarności paliwa od zawartości siarki. Natomiast wprowadzenie do oleju napędowego dostępnego w handlu dodatku estrowego w ilości 100 ppm zapewnia wysoką skuteczność przeciwzużyciową i przeciwzatarciową. Zbadano także właściwości przeciwzużyciowe palmitynianu heksadecylu oraz - w celach porównawczych - równomolowej mieszaniny kwasu palmitynowego i heksadekanolu. stwierdzono, że mieszanina kwasu i alkoholu skuteczniej polepsza właściwości smarne niskosiarkowego oleju napędowego niż ich ester.

EN

The lubricity of four base diesel fuels of sulfur content ranging from 0 to 37 ppm was investigated using the HFRR tester. No correlation was found between the fuel lubricity and its sulfur content. The influence of ester type additives on fuel lubricity was also studied. The tested ester-type product exhibited very good anti-wear and anti-friction properties in very low (100 ppm) concentrations. In this work the anti-wear properties of model ester (hexadecyl palmitate) were compared with equimolar mixture of palmitic acid and hexadecyl alcohol used as an additive in base fuel. The acid/alcohol mixture was more effective as an additive in low-sulfur base fuel than the ester resulting from the reaction of respective acid and alcohol. The equimolar mixture of palmitic acid and hexadecanol improved the fuel lubricity comparably to pure palmitic acid used as an additive.

14

XPS Investigation of the interaction between aluminium alloy and lubricating oil additives

Hu L., Chen J., Kajdas Cz.

Tribologia

|

2001

|

nr 1

7-22

EN

The present paper relates to research focused on the aluminum alloy (Al 2024) interaction with 10 different additives and their impact on tribological characteristics of a steel-on-Al alloy friction contact system. Oil immersion tests of Al 2024 in several lubricants composed of a liquid paraffin containing 2 wt.% of most effective additives were conducted at several temperatures. The formed films on the aluminum alloy surface were tested with Kyowa Model DF.PM one-way reciprocating tribometer against 3.0 mm diameter AISI 52100 steel ball. Friction coefficients and the aluminum alloy wear were measured. Conventional tests lubricated with all the oils were also performed using the same apparatus and SRV friction machine. The composition and chemical states of the formed films on the aluminum alloy were investigated with X-ray electron spectrometry (XPS). The obtained results clearly demonstrate that dibutyl phosphite and zinc dialkyl dithiopho-sphate react with the aluminum alloy at elevated temperatures forming aluminum phosphite or aluminum phosphate, respectively. These two additives were found to be the most effective in lubrication of the investigated steel-on-aluminum alloy system.

PL

Badano wpływ oleju parafinowego zawierającego różne dodatki na właściwości tribologiczne układu tarciowego stal-stop aluminium Al 2024. Przeprowadzone eksperymenty obejmowały: (i) testy imersyjne Al 2024 w oleju zawierającym 2% badanego dodatku, (ii) oznaczenie wpływu utworzonego w warunkach testu imersyjnego filmu na zmianę współczynnika tarcia i zużycia stopu w układzie tarciowym kulka stalowa/Al 2024 (tribometr Kyowa DF.PM) oraz (iii) konwencjonalnie smarowane testy tribologiczne w takim samym układzie materiałowym, przeprowadzone w takim samym układzie materiałowym na maszynie tarciowej SRV. Skład chemiczny filmów imersyjnych i obszarów zużycia stopu Al badano za pomocą spektroskopii fotoelektronów wybijanych promieniowaniem rentgenowskim (XPS). Stwierdzono, ze fosforyn dibutylu (DBP) i ZDDP reagują z powierzchnią stopu Al tworząc odpowiednio fosforyn i fosforan aluminium. Spośród przebadanych 10 dodatków DBP i ZDDP dają najlepsze efekty smarowania układu tarciowego stal LH15/A12024.

15

Tribochemiczne przemiany węglowodorów alifatycznych na powierzchni stali

Makowska M., Kajdas Cz., Grądkowski M.

Tribologia

|

2001

|

nr 3

331-340

PL

Mineralny olej bazowy - w skład którego wchodzą głównie węglowodory alifatyczne - nie stanowi jedynie środowiska reakcji triboaktywnych dodatków, ale może wpływać na przebieg tych procesów. Stwierdzono, że zarówno termochemiczne, jak i tribochemiczne (w układzie stal-stal) utlenianie węglowodorów alifatycznych prowadzi do powstawania szeregu aktywnych tribologicznie związków, w tym m.in. alkoholi, aldehydów i kwasów karboksylowych. W pracy badano - za pomocą technik analizy powierzchni: FTIRM, XPS i EDS - oddziaływanie powstających związków z powierzchnią tarcia i stwierdzono, że kwasy karboksylowe powstające w wyniku utleniania heksadekanu reagują z metalem podłoża, tworząc sole lub związki chelatowe. Produkty tribochemicznych przemian składników mineralnego oleju bazowego wpływają więc na właściwości warstw wierzchnich elementów węzła tarcia.

EN

Aliphatic hydrocarbons - as major components of lubricating oils - undergo chemical reactions under boundary lubrication conditions. Both the thermochemical and the tribochemical oxidation of aliphatic hydrocarbons lead to the formation of polar products (such as alcohols, aldehydes and carboxylic acids). Interactions of these compounds with rubbing surfaces were examined using FTIRM, XPS and EDS techniques. It has been found that carboxylic acids react with metal generating salts or complex compounds.

16

Tribologiczne problemy smarowania

Kajdas Cz.

Tribologia

|

2000

|

nr 5

981-908

PL

W artykule omówiono wybrane problemy smarowania w warunkach tarcia granicznego.Na kanwie wyników badań dotyczących tribochemii najprostszych dodatków tribologicznych (kwasy, alkohole, estry) i modelowej bazy olejowej (n-heksadekan) przedyskutowano dane stanowiące podstawę klasycznej teorii smarowania granicznego w odniesieniu do tych związków. Wykazano, że z punktu widzenia tribochemii istnieje potrzeba innego spojrzenia na proces smarowania granicznego. Podstawą nowego podejścia do tego zagadnienia jest mechanizm anionorodnikowy NIRAM, który zakłada inicjowanie reakcji tribochemicznych głównie poprzez oddziaływanie niskoenergetycznych elektronów z cząsteczkami substancji smarowej.

EN

Selected problems concerning the boundary lubrication process are discussed in this paper. Based on most recent research advancement on tribochemistry of simple trobological additives (fatty acids, alcohols, esters) and a model base fluid n-hexadecane some basic classical reaction aspects of boundary lubrication approach are considered in detail. It has been emphasised that there is essential to develope a new look on the boundary lubrication process, particularly from the view-point of tribochemistry. The importance of the Negative-ion-radical Action Mechanism (NIRAM) in initiating tribochemical reactions under boundary friction conditions is presented and an experimental evidence confirming this approach is demonstrated.

17

Tribochemiczne przemiany kwasów tłuszczowych

Kajdas Cz., Majzner M.

Tribologia

|

2000

|

nr 3

375-390

PL

Przeprowadzono testy tribologiczne, w których węzeł tarcia smarowano kwasami tłuszczowymi. Następnie powierzchnię par trących badano w podczerwieni (FTIRM) w celu identyfikacji produktów przemian tribochemicznych kwasów. Stwierdzono, że w warunkach tarcia tworzą się sole kwasów tłuszczowych, jak również związki chelatowe, w których cząsteczkach występują wiązania nienasycone. Obecność tego typu związków na powierzchni tarcia potwierdza, że triboreakcje kwasów karboksylowych przebiegają według mechanizmu anionorodnikowego (NIRAM) oraz mechanizmu twardych i miękkich kwasów i zasad (HSAB).

EN

Tribological tests were carried out with pure fatty acids. Then FTIRM analysis was applied and spectra of balls and discs surfaces were obtained to identify tribological reactions products. On the base of those results it was stated that salts of fatty acids were created. On the other hand chelates containing unsaturated bonds were detected. That allowed to confirm that fatty acids react with metals during friction process according to negative iron-radical action mechanism (NIRAM) and hard and soft acids and bases mechanism (HSAB).

18

Tribochemiczne przemiany heksadekanu w różnych układach materiałowych

Grądkowski M., Kajdas Cz., Makowska M.

Tribologia

|

2000

|

nr 3

449-457

PL

Heksadekan ulega utlenianiu w warunkach tarcia granicznego w różnych układach materiałowych systemu tribologicznego. W wyniku tych procesów powstają między innymi kwasy karboksylowe, które w reakcji z metalem powierzchni tarcia mogą tworzyć sole lub związki kompleksowe. Jednak przebieg tych procesów, chociaż w ogólnym zarysie analogiczny dla poszczególnych materialów, nie musi prowadzić do identycznych skutków w różnych układach materiałowych.

EN

Hexadecane oxidises during the boundary lubrication process on different material systems. Usually it has been pointed out that carboxylic acids are formed which - reacting with metal from rubbing surfaces -generate salts or complex compounds. This paper aims at presenting what type of chemical products are formed under boundary friction conditions different material systems.

19

Tribochemia związków perfluorowanych zawierających grupę hydroksylową

Kajdas Cz., Przedlacki M.

Tribologia

|

2000

|

nr 2

155-175

PL

W pracy przedstawiono wyniki badania reakcji tribochemicznych dwóch perfluorowanych alkoholi zawierających 5 i 8 atomów węgla w cząsteczce.Oprócz masy cząsteczkowej alkohole te różnią się liczbą obecnych w łańcuchu atomów wodoru (3 i 4). Badano również wielkocząsteczkowy perfluorowany poliester (Z-DOL) zawierający dwie grupy hydroksylowe związane z krańcowymi grupami metylenowymi. Badania tribologiczne realizowano w warunkach tarcia granicznego na aparacie typu trzpień-tarcza. Eksperymenty prowadzono w dwóch układach materiałowych: (i) kulka stalowa ślizgająca się po stalowej tarczy i (ii) trzpień aluminiowy ślizgający się po tarczy aluminiowej. Wykazano wpływ liczby atomów wodoru w cząsteczce na przebieg reakcji tribochemicznych alkoholi C5 i C8. Na podstawie wyników badań tribologicznych i wyników analizy śladów zużycia (FTIRMA, SEM/EDS) zaproponowano mechanizm przebiegu reakcji tribochemicznych inicjowanych niskoenergetycznymi elektronami emitowanymi z powierzchni tarcia . Mechanizm ten jest zgodny z hipotezą NIRAM, której słuszność została wcześniej sprawdzona na alkoholach alifatycznych. Stwierdzono, że budowa tworzącego się filmu metaloorganicznego zależy od liczby nie podstawionych fluorem grup metylenowych przy grupie hydroksylowej.

EN

In this paper, the results of research on tribochemical reactions of two fluorinated alcohols containing 5 and 8 carbon atoms in a molecule, are presented. Apart from their molecular weight these two alcohols differ in number of hydrogen atoms contained in a molecule (3 and 4). A high-molecular perfluorinated polyether having two hydroxyl groups connected with terminal methylene groups was also studied. Tribological tests were carried out under boundary friction conditions on pin-on-disc apparatus. Experiments were performed using two types of friction element configurations (i) steel ball sliding.on a stell disc and (ii) aluminium pin sliding on an aluminium disc.The substantial influence of the number of hydrogen atoms (3 and 4) on the course of tribochemical reactions of alcohols C5 and C6 was demostrated. These reactions were compared to the triboreactions of Z-DOL lubricant. Basing on the results of tribological investigations and analysis of wear scars (FTIRMA, SEM/EDS) the mechanism of tribological reactions, initiated by low-energy electrons emitted from the friction surface was proposed. This mechanism is in good agreement with NIRAM hypothesis, which earlier was successfully applied to elucidate tribochemical reactions of aliphatic alcohols. It was stated, that the structure of trobofilm formed on the friction surface depends on the number of non-substituted with fluorine methylene groups next to the hydroxyl group.

20

Przemiany tribochemiczne eteru allilio-propylowego

Molenda J., Grądkowski M., Kajdas Cz.

Tribologia

|

2000

|

nr 3

499-507

PL

W artykule przedstawiono wyniki badania przekształceń chemicznych allilo-propylowego eteru w stalowym węźle tarcia typu kula-tarcza. Wykryte produkty triboreakcji wskazują, że istotne znaczenie w tworzeniu przeciwzużyciowej warstwy granicznej odgrywają związki tlenoorganiczne, powstające podczas tarcia.

EN

The paper presents results of antiwear effect of allyl-propyl ether. Identified triboreaction products have shown that oxygen-organic structures are of great importance in boundry film formation.