Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of the kind of composite friction material on morphology and composition of its surface layer and tribological properties

Szlichting M., Bieliński D. M., Grams J., Pędzich Z.

Tribologia

|

2016

|

nr 2

121--144

EN

The paper presents the characteristics of materials currently used in the construction of brake pads for passenger cars, taking into account their advantages and disadvantages. Based on this, taking into account the expectations of clients and the latest achievements in the field of polimer composites engineering and tribochemistry, the perspectives for the development of friction materials have been proposed. The discussion is illustrated by the author’s study results concerning the analysis of the morphology and chemical composition of the surface of representative groups of brake pad materials. Braking test characteristics and the mechanism of the friction of the studied composites have been interpreted from the point of view of changes observed in the microstructure and chemical composition of their surface. They are related to earlier investigations by the authors devoted to the tribochemical modification of components of a polymer-metal friction pair.

PL

Praca przedstawia charakterystykę materiałów stosowanych aktualnie w budowie okładzin hamulcowych samochodów osobowych, zwracając uwagę na ich wady i zalety. Na tym tle, kierując się oczekiwaniami ze strony klientów oraz biorąc pod uwagę najnowsze osiągnięcia w obszarze inżynierii kompozytów polimerowych i trybochemii, zaproponowano perspektywy postępu w obszarze materiałów ciernych. Rozważania zostały zilustrowane wynikami badań własnych dotyczących analizy morfologii i składu chemicznego powierzchni reprezentatywnych grup materiałów okładzin hamulcowych. Charakterystyki hamowania oraz mechanizm tarcia badanych kompozytów zostały zinterpretowane z punktu widzenia zmian zaobserwowanych w mikrostrukturze i składzie chemicznym ich powierzchni. Nawiązują one do wcześniejszych badań autorów związanych z tribochemiczną modyfikacją elementów węzła ciernego polimer-metal.

2

On the mechanism of catalysis induced by mechano-activation of solid body

Kulczycki A., Kajdas C.K., Liang H.

Materials Science Poland

|

2014

|

Vol. 32, No. 4

583--591

EN

The paper presents a new model of the mechanism of mechanocatalysis and tribocatalysis. The reason for the increase in heterogeneous catalysis effect after mechanical activation of a catalyst has not been fully understood yet. There is no known theory, which would explain the mechanism of the influence of mechanical energy introduced to catalyst particles on the rate of chemical reaction. All existing theories are based on Arrhenius equation and assume that catalysts increase reaction rate due to decreasing of activation energy Ea. We hypothesize that both for standard and catalyzed heterogeneous reactions the same Ea (real activation energy) is needed to trigger the reaction processes and the catalytic effect is the result of energy introduced to the reaction system, its accumulation by a catalyst and then emission of high flux of energy to the space near the catalyst particles. This energy emitted by molecules of reagents can reach a value equal to the value of Ea at lower ambient temperature than it would result from Arrhenius equation. This hypothesis is based on αi model described in previous papers by Kajdas and Kulczycki as well as the results of tribochemical research described by Hong Liang et al., which demonstrate that the reaction rate is higher than that resulting from temperature.

3

Wpływ temperatury na skład chemiczny warstw granicznych powstających z udziałem dodatku smarnego pochodzenia roślinnego

Makowska M.

Tribologia

|

2013

|

nr 5

45--54

PL

Zbadano wpływ temperatury na skład chemiczny warstw granicznych powstających na powierzchni stali podczas tarcia z udziałem oleju poli-α-olefinowego zawierającego dodatek przeciwzużyciowy pochodzenia roślinnego. Strukturę powstających warstw badano za pomocą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS). Stwierdzono, że wzrostowi temperatury podczas tarcia towarzyszy zwiększenie intensywności przemian tribochemicznych, przejawiające się wzrostem grubości warstwy produktów, odłożonych na roboczej powierzchni tarcia.

EN

The effect of temperature on the chemical structure of boundary layers forming on steel surface during friction lubricated by poli-α-olefin oil containing antiwear additive of vegetable origin are investigated. The use of X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) to analyse the surface of contact region showed evidence of the formation products of tribochemical reactions. Based on the results obtained for elevated temperature and previous results relating to ambient temperature, it is seen that thickness of the surface layer is significantly influenced by evaluated temperature, which changes the intensity of the proceeding reactions.

4

The effect of zinc dithiophosphates on the friction and wear of partially stabilised zirconia. Part II. Zinc di(n-nonylphenyl, di-n-nonylphenyl) dithiophosphates tribological behaviour

Margielewski L., Stanecka-Badura R.

Tribologia

|

2010

|

nr 2

105-117

EN

Frictional and wear properties of zinc di(n-nonylphenyl)dithiophosphate (MA) and di(-di-n-nonylphenyl) dithiophosphate (DA) of n-hexadecane solution in frictional contact of ionic-ZrO2, partially stabilised by Y2O3 (PSZ) tested using a ball-disk tribometer, at 25oC, have been studied. It was found that zinc dithiophosphates significantly reduce friction and wear. The effectiveness of friction and wear reduction increases with the increasing number of n-nonyl chains of aryl in the additive molecule and with the concentration of additive solution. The sliding speed and load have a detrimental effect on their behaviour. Results of these frictional experiments are closely related to the results of adsorption data of MA and DA on PSZ powder from hydrocarbon solutions.

PL

Tarciowe i zużyciowe właściwości n-heksadekanowych roztworów di-n-nonylfenylditio-fosforanu cynku (MA) i di-(di-n-nonyl)fenyl-ditiofosforanu cynku (DA) w styku pary tarciowej jonowego – ZrO2 częściowo stabilizowanego Y2O3? (PSZ) były badane z użyciem tribometru kula-dysk w 25oC. Stwierdzono, że dodatki te znacząco zmniejszają w porównaniu z n-heksadekanem tarcie i zużycie. Zmniejszanie tarcia i zużycia jest zależne od liczby n-nonylowego łańcucha w fenylu cząsteczki dodatku i wzrasta ze stężeniem roztworu dodatku. Szybkość ślizgania i obciążenie mają wpływ odwrotny na te wartości. Wyniki tych badań są ściśle zależne od wyników adsorpcji tych dodatków na proszku PSZ z roztworów węglowodorowych, szczególnie od struktury warstwy i molowej entalpii adsorpcji dodatku.

5

The effect of zinc dithiophosphates on the friction and wear of partially stabilized zirconia. Part I. Zinc DI-N-alkyldithiophosphates tribological properties

Margielewski L.

Tribologia

|

2010

|

nr 2

87-104

EN

Tribological properties of zinc di-n-alkyldithiophosphates (ZDTPs) of ionic-ZrO2, partially stabilised by Y2O3 (PSZ), were performed using a ball-disk tribometer, at 25°C. It was found that ZDTPs significantly reduce the friction and wear under boundary conditions. Increasing the sliding speed and load have a detrimental effect on friction and wear. The effectiveness of friction and wear reduction increases with the increasing hydrocarbon chain of the additive molecule and the concentration of additive solution. The wear surface was analysed using an optical microscope and the SEM/EDX technique. The data results of friction and wear are in good correlation with magnitude and molar differential enthalpy adsorption of ZDTPs on PSZ powder from n-decane solutions and with phosphorus concentration on a rubbing surface.

PL

Tribologiczne właściwości di-n-alkiloditiofosforanów (ZDTPs) w styku pary tarciowej jonowego – ZrO2 częściowo stabilizowanego Y2O3 PSZ były badane z użyciem tribometru kula-dysk w 25oC. Stwierdzono, że ZDTPs znacząco zmniejsza tarcie i zużycie. Wzrost prędkości ślizgania i obciążenia ma niekorzystny wpływ na zmniejszenie tarcia i zużycia. Efektywność redukcji tarcia i zużycia wzrasta ze wzrostem długości łańcucha węglowodorowego i stężenia roztworu cząsteczki dodatku. Powierzchnia tarcia była analizowana z użyciem mikroskopu i techniki SEM/EDX. Wyniki tarcia i zużycia dobrze korelują z wielkościami i molową entalpią adsorpcji ZDTP na proszku PSZ z roztworu n-dekanowego i stężeniem fosforu na powierzchni tarcia.

6

Właściwości fizykochemiczne i tribologiczne pochodnych O,O-diestrów kwasu ditiofosforowego

Margielewski L., Płaza S.

Tribologia

|

2009

|

nr 3

153-169

PL

Artykuł zawiera informacje o syntezach, właściwościach fizykochemicznych oraz tribologicznych pochodnych kwasu ditiofosforowego. Omówione są ich rozkłady termiczne, hydrolityczne i utleniające, adsorpcja na powierzchniach ciał stałych, reakcje tribochemiczne i ich działania w procesie tarcia metali i materiałów ceramicznych. Przedstawione są przykłady badań nad rozwiązaniem problemu zatruwania katalizatorów spalin.

EN

The paper contains information about the synthesis of physicochemical and tribological properties of dithiophosphoric acid derivatives. Their thermal, hydrolytic and oxidative decomposition and adsorption on solid surfaces, tribochemical reactions and additive action in friction of metals and ceramics are discussed. Research on decreasing catalytic activity is also presented.

7

Analiza wpływu adsorpcji dodatków AW na właściwości tribologiczne ceramiki o wiązaniach jonowych i kowalencyjnych

Ozimina D., Madej M., Styp-Rekowski M.

Napędy i Sterowanie

|

2007

|

R. 9, nr 12

106-109

PL

W pracy podjęto problem określenia charakteru oddziaływań tribochemicznych dodatków przeciwzużyciowych - AW na tworzenie podczas tarcia przeciwzużyciowych warstw wierzchnich na materiałach ceramicznych o jonowym i kowalencyjnym wiązaniu chemicznym, gdyż brak znajomości typu oddziaływań składników materiałów eksploatacyjnych z ceramiką prowadzi do zniszczenia systemów eksploatacyjnych, pracujących w układach tarciowych. Określono oddziaływania adsorpcyjne alkiloditiofosforanu cynku - ZDDP na reprezentatywnych powierzchniach ceramicznych - Al2O3 i SiC. Następnym etapem była ocena właściwości tribologicznych ceramiki przy użyciu testera tribologicznego T-01M, pracującego w skojarzeniu kula - tarcza w warunkach tarcia ze smarowaniem modelową bazą olejową, zawierającą 1% masowy ZDDP. Analiza wpływu adsorpcji na właściwości tribologiczne materiałów ceramicznych pokazała znaczący wpływ rodzaju wiązania zarówno na współczynnik tarcia, jak i zużycie liniowe.

8

Reaction mechanisms of alcohols on aluminum surfaces

Wiltord F., Martin J., Le Mogne T., Jarnias F., Querry M., Vergne P.

Tribologia

|

2006

|

nr 6

7-20

EN

The general aim of this work concerns the study of the lubricant/surface interaction mechanisms, such as those occurring during aluminum cold rolling in the presence of fatty alcohols. To improve the understanding of alcohol tribochemical reactions on an aluminum surface, friction tests followed by SIMS analyses were conducted. Deuterated alcohols were used to investigate the formation of bonds between the aluminum surface and alcohol molecules. The combination of SIMS analysis and the use of deuterated molecules have enabled us to propose a reaction mechanism between alcohols and the initial oxidized aluminum surface. This mechanism later affects the tribological behavior of the interface. In agreement with previous observations, we showed that a low steric size increases the number of acting molecules on the oxidized surface and that the alkyl chain length is of importance to protect the surface and hence reduce friction. These two key points can be easily explained by the proposed reaction pathway.

PL

Celem niniejszej pracy było zbadanie mechanizmów oddziaływań układu środek smarowy/powierzchnia, które między innymi mają miejsce podczas walcowania na zimno aluminium w obecności alkoholi tłuszczowych. Produkty tribochemicznych reakcji alkoholi, zachodzące na powierzchni aluminium, badano za pomocą spektrometrii masowej jonów wtórnych (SIMS). Aby zbadać tworzenie się wiązań pomiędzy powierzchnią aluminiową a cząsteczkami alkoholu, zastosowano deuterowane alkohole. Połączenie techniki SIMS oraz deuterowanych cząsteczek pozwoliło zaproponować mechanizm reakcji alkoholi i utlenionej powierzchni aluminium. Mechanizm ten wyjaśnia wpływ alkoholi na tribologiczne zachowanie się warstw wierzchnich współpracujących elementów. Zgodnie z poczynionymi wcześniej obserwacjami wykazano, że mniejszy rozmiar przeszkody sterycznej zwiększa liczbę oddziałujących cząsteczek z utlenioną powierzchnią, a także, że długość łańcucha alkilowego pełni istotną rolę w ochronie powierzchni i tym samym redukcji tarcia. Te dwa kluczowe aspekty można łatwo wytłumaczyć za pomocą zaproponowanych procesów tribochemicznych.

9

Mechanizm tribokatalitycznego rozkładu kwasu mrówkowego

Kajdas C., Karpińska A.

Tribologia

|

2005

|

nr 2

125-141

PL

Praca zawiera przegląd światowej literatury związanej z mechanizmami katalitycznego rozkładu kwasu mrówkowego z ukierunkowaniem na inicjowanie reakcji rozkładu w wyniku tarcia oraz propozycję mechanizmu rozkładu kwasu mrówkowego inicjowanego elektronami o niskiej energii. Zasadnicza różnica między reakcją katalizy a reakcją tribokatalizy leży w sposobie inicjowania. Wiąże się z tym emisja termoelektronów i triboelektronów, które aktywują cząsteczki reagentów. Wspólnym mianownikiem wydaje się być hipoteza NIRAM (Negative-Ion-Radical Action Mechanism), którą wykorzystano w celu zaproponowania nowego schematu mechanistycznego rozkładu kwasu mrówkowego na katalizatorze srebrowym. Wstępnym potwierdzeniem proponowanego mechanizmu mogą być wyniki badań dotyczące przebiegu reakcji syntezy dwutlenku węgla na palladzie i wody na platynie, wobec których podjęte zostały próby wyjaśnienia mechanizmu w oparciu o koncepcję NIRAM. Zaproponowany mechanizm przebiegu reakcji katalitycznego rozkładu kwasu mrówkowego wymaga potwierdzenia eksperymentalnego. Jednocześnie należałoby dokonać porównania procesów katalitycznych z reakcjami tribokatalitycznymi na różnych katalizatorach.

EN

Decomposition of formic acid proceeds on metals, for example on silver, to generate H2 and CO2. Some 40 years ago this reaction was used in the research carried out to determine an influence of defects and surface structure of a catalyst on the reaction course. The rate-determining slow step was presumed to be the simultaneous abstraction of the two hydrogen atoms from physically adsorbed, or weakly chemisorbed, formic acid molecule, and the transition state. ... This work attempts to link the mechanism of formie acid decomposition with the NIRAM approach (Negative-Ion-Radical Action Mechanism), orientated towards interpretation of tribochemical reaction mechanisms. The NIRAM approach is based on the lowenergy electron emission process under friction conditions. Taking into account the above-mentioned mechanisms of formic acid decomposition and considering the most recent data concerning model calculations of the emission of thermal electrons.... As a preliminary confirmation of this mechanism we refer to the results of the research on two simple reactions: water synthesis from molecular hydrogen and molecular oxygen on a platinum catalyst initiated by heat and by friction and carbon dioxide synthesis reaction during rubbing of palladium against aluminum oxide. It is demonstrated that this mechanism also allows to account for results of work in which two types of active sites were suggested to be responsible for formie acid decomposition under scratching tests on steel. Proposed mechanism of formic acid decomposition requires experimental confirmation. Also a comparison needs to be madę between catalytic and tribocatalytic reactions on different catalysts. For that purpose a cooperation has been planned with Chiba Institute of Technology in Japan.

10

Mechanizmy oddziaływań niekonwencjonalnego dodatku przeciwzużyciowego z powierzchnią stali

Molenda J., Makowska R., Grądkowski M.

Tribologia

|

2004

|

nr 1

137-148

PL

W pracy badano mechanizmy tribochemicznych reakcji niekonwencjonalnego dodatku przeciwzużyciowego (4-allilo-2-metoksyfenolu). Dla osiągnięcia celu pracy niezbędne było określenie struktury chemicznej produktów tych przemian, odłożonych na powierzchni tarcia elementów ze stali. Na podstawie obrazów SEM stwierdzono obecność warstwy produktów triboreakcji na powierzchni tarcia. Analiza EDS umożliwiła zidentyfikowanie składu pierwiastkowego (C, O) powstających związków chemicznych. Badania FTIRM pozwoliły natomiast potwierdzić przebieg reakcji utleniania z udziałem wiązania podwójnego zastosowanego dodatku, a XPS - zidentyfikować skład chemiczny produktów, związanych z powierzchnią stali. Stwierdzono, iż efektywność przeciwzużyciowa 4-allilo-2-metoksyfenolu jest wynikiem jego aktywności tribochcmicznej, prowadzącej do powstawania podczas tarcia związków o strukturze karboksylanów i/lub układów chelatowych.

EN

It has been studied tribochemical reactions of 4-allyl-2-methoxyphenol (AMF) aiming at determining the chemical structure of formed surface products. SEM images indicated the formation of layer on the metal surface. EDS analysis anabled to find that these compounds contain carbon and oxygen atoms in the structure. Examination of wear tracks by means of FTIRM provided clear evidence for oxidation reactions proceeding under the boundary lubrication process. Additionally, the carboxylate and/or chelate structure formation was confirmed by XPS results. It is also of importance that the hydroxyl group of that molecule takes part in triboreactions.

11

Kataliza i tribokataliza

Kajdas C., Hiratsuka K., Borkowska A.

Tribologia

|

2004

|

nr 2

11-25

PL

Praca stanowi zwarty przegląd związku reakcji tribochemicznych z procesem katalizy i tribokatalizy. Zwykła reakcja chemiczna ma przebieg powolny. Reakcja katalityczna ma przebieg szybki. Katalizator w warunkach tarcia powoduje dalsze przyspieszenie reakcji. Powstaje zatem pytanie, co jest zasadniczą przyczyną, że katalizator w warunkach tarcia powoduje dalszy wzrost szybkości reakcji. Uzyskanie odpowiedzi na to pytanie jest celem tego artykułu, który ma również wskazać nowe podejście do mechanizmu katalizy heterogenicznej. Przypuszcza się, że zarówno typowe reakcje tribochemiczne, jak i reakcje katalityczne mogą wiązać się z tą samą siłą napędową, której wspólnym mianownikiem jest emisja egzoelektronów. Tak więc mogą one zachodzić zgodnie z mechanizmem NIRAM-HSAB. Mechanizm ten polega na inicjowaniu reakcji tribochemicznych za pomocą niskoenergetycznych elektronów (egzoelektronów) emitowanych w warunkach tarcia granicznego. Oddziałują one z cząsteczkami obecnymi w obszarze styku tarciowego, które wówczas dysocjują tworząc anion i rodnik lub anionorodnik. Te cząsteczki dają następnie początek wielu reakcjom chemicznym. Mechanizm ten wyjaśnia szereg specyficznych reakcji tribochemicznych. W ostatnich dwóch latach NIRAM został z powodzeniem zastosowany również do wyjaśnienia mechanizmu niektórych reakcji tribokatalitycznych. Przedstawiony w artykule przegląd wyników badań na przykładach reakcji syntezy wody i dwutlenku węgla umożliwia lepiej zrozumieć mechanizmy reakcji katalizy heterogenicznej. Jakkolwiek nie wszystkie aspekty tego zagadnienia zostały jeszcze poznane, to wydaje się być ono dobrym punktem wyjścia do dalszych badań i rozważań.

EN

A non-catalytic chemical reaction presented by an equation: A + B = AB is of rather slow rate. A catalytic reaction defined by equations: A + Xk1 (catalyst) = A Xk1 AXk1+B=AB + Xk1 is faster. A catalyst under friction conditions (Xk2) causes a future rise in the reaction rate: A + Xk2 (catalyst) = A Xk2 AXk2 + B=AB + Xk2 which is mentioned in relevant literature [L.4-6]. A question is therefore to be asked: what may be a main reason for which a catalyst under friction conditions (Xk2) causes a further rise in the reaction rate? The main objective of this paper is to find an answer to that question and to make an attempt to define a mechanism of heterogeneous catalysis. It is supposed, that from the view-point of reaction mechanism both catalytic processes and typical tribochemical reactions might relate to the same driving force- governed by the affect of the exoelectrons. It is therefore hypothesized that some heterogeneous catalytic processes proceed according to the NIRAM-HSAB approach similarly to tribochemical reactions. This mechanism consists in initiating of tribochemical reactions by low energy electrons (exoelectrons), which are emitted during boundary friction. They react with molecules present in rubbing contact area, which then dissociate forming an anion and a radical or negative-ion-radical. Those molecules then induce a lot of chemical reactions. This mechanism is supposed to govern many specific tribochemical reactions. For the last two years NIRAM has been successfully used to elucidate several tribocatalytic reactions. This concept may also be useful in explaining such heterogeneous catalytic processes as the synthesis reactions of water [L. 18] and carbon dioxide [L. 19]. Although not all aspects of this matter has been yet made clear, this concept seems to be a good starting point for further investigation and research.

12

Study of chemical nature of organic products forming during friction on steel surface lubricated by unsaturated compounds

Molenda J., Grądkowski M., Kajdas C.

Tribologia

|

2003

|

nr 1

93--102

EN

The present work aims at a better understanding of tribochemical reactions controlling the steel-on-steel wear process by organic additives containing double bonding. Effect on the wear and tribochemical reactions of selected unsaturated additives in dissolved n-hexadecane were investigated under boundary lubrication conditions in ball-on-disk contact. Several modern microanalytical (FTIRM, SEM/EDS and XPS) techniques were used to get more detailed information concerning the tribochemistry of the tested compounds.

PL

Celem niniejszej pracy było poznanie reakcji tribochemicznych organicznych związków nienasyconych, które wpływają na zużycie skojarzenia tribologicznego, wykonanego ze stali łożyskowej. Wybrane kompozycje dodatków nienasyconych w n-heksadekanie badano w skojarzeniu kula-tarcza, w warunkach tarcia granicznego. Odłożone, na roboczych powierzchniach węzła tarcia, organiczne produkty przemian tribochemicznych badano za pomocą nowoczesnych technik mikroanalizy powierzchni, tj. FTIRM, SEM/EDS oraz XPS.

13

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

Przedlacki M., Kajdas C., Liu W.

Tribologia

|

2003

|

nr 1

123--143

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.

14

Importance of low-energy triboelectrons for the initiation of tribochemical reactions

Molina G.J., Kajdas C., Furey M.J., Ritter A.L.

Tribologia

|

2003

|

nr 1

103-121

EN

Mechanical energy associated with the boundary lubrication process releases a large number of physical phenomena. Energy outputs from rubbing can be the cause of tribochemical reactions between the friction components and lubricant molecules. In this, different charged-particles, e.g., electrons and positive ions, may be emitted from solids during rubbing. This paper discusses the role of triboemitted charged-particles on the initiation of tribochemical reactions. The hypotheses and mechanisms regarding the possible action of charged-particles, in particular lowenergy electrons, on tribochemical processes are reviewed. Connections are made between relevant tribochemical reactions, tribopolymerization among them, the Negative-Ion Radical Action Mechanism (NIRAM) and recent experimental results in the fields of triboemission and tribochemistry. A new instrument for the measurement of charge intensity and energy spectrum of triboemitted particles is briefly described. The authors' experimental findings, that mostly low-energy electrons (0-5eV) are triboemitted from alumina and sapphire sliding-contacts, are discussed with a focus on the mechanism of vinyl-type tribopolymerization. Finally, future plans are presented to use this instrument for further investigating the role of triboemission on tribochemistry.

PL

Energia mechaniczna związana z procesem smarowania granicznego wywołuje szereg zjawisk fizycznych, które inicjują reakcje tribochemiczne. W artykule omówiono rolę triboelektronów w inicjowaniu procesu tribopolimeryzacji winylowej, zgodnie z koncepcją NIRAM. Opisano nowe urządzenie do badania procesu triboemisji. Najważniejszym osiągnięciem zrealizowanych badań na nowym urządzeniu jest stwierdzenie, że energia głównej części triboelektronów emitowanych z korundu i szafiru w styku ślizgowym jest zawarta w przedziale od O do 5 eV. Przedstawiono plan wykorzystania zbudowanego urządzenia do dalszych badań wpływu procesu triboemisji na proces inicjowania i przebiegu reakcji tribochemicznych.

15

Charakterystyka przeciwzuźyciowa i reakcje tribochemiczne estrów alifatycznych

Kajdas C., Al-Nozili M.

Tribologia

|

2002

|

nr 3

861-877

PL

W artykule przedstawiono wyniki badania estrów z punktu widzenia właściwości przeciwzużyciowych i reakcji tribochemicznych. Badano monoestry, diestry, hydroksykwasy, diole zawierające 16 atomów węgla w cząstecze i dikwas palmitynowy. Zasadniczym celem pracy było porównanie wybranych związków, które mogą ulec reakcji tribopolikondensacji, ze związkami o budowie chemicznej wykluczającej taką reakcję. Badania tribologiczne prowadzono na aparacie T-01M (trzpień-tarcza) produkcji Instytutu Technologii Eksploatacji Maszyn w Radomiu. Jako substancje smarowe stosowano roztwory dodatków w alfa-metylonaftalenie. Do oceny właściwości przeciwzużciowych diestrów i generowania niektórych produktów triboreakcji jako substancje smarowe stosowano czyste związki. Analizę utworzonych depozytów w styku tarciowym przeprowadzono za pomocą mikrospektrskopii w podczerwieni z transformacją Furiera (FTIRM). Uzyskane wyniki badań tribologicznych, szczegółowa analiza widm podczerwieni depozytów utworzonych w strefie styku tarciowego i dane literaturowe pozwoliły na sformułowanie nowego mechanizmu działania monoestru kwasu dikarboksylowego C36 i glikolu etylenowego. W warunach dynamicznych, pod wpływem wysokiej temperatury i elektronów emitowanych ze świeżo odkrytych powierzchni, monoester reaguje z powierzchnią zarówno poprzez grupę karboksylową, jak też i hydroksylową tworząc połączenia o charakterze soli. Jednocześnie potwierdzono istotność niehydrolitycznego mechanizmu działania estrów jako dodatków przeciwzużyciowych.

EN

The paper presents experimental results concerning esters' antiwear properties and tribochemical reactions. Monoesters, diesters along with hydroxyacids, C16-diols and palmitic diacid were investigated. The research aimed at comparing the antiwear behavior of hydroxyacids and esters - able to form polymers - with those esters and other compounds that are not able to polymerize. Using mostly the steel ball-on-steel disk friction system (T-01M apparatus) antiwear characteristics of the tested compounds were obtained. Some pin-on-disk tests were performed to generate tribochemical reaction products using aluminium. To nalyze the formed deposits on wear tracks FTIRM analysis technique was applied. Obtained results demonstrate that the tribopolymerization process is not significant neither for hydroxyacids nor monoesters containing both carboxylic and hydroxyl groups. Tribochemical reaction mechanisms for diesters and monoester dimer C36/ethylen glycol are proposed.

16

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.

17

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.

18

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.

19

Symulacja elektrochemiczna heterofazowych procesów tribochemicznych

Błaszczyk T., Ozimina D., Scholl K.

Tribologia

|

2000

|

nr 6

1067-1083

PL

W pracy przedstawiono problemy związane z tworzeniem warstw wierzchnich, podczas oddziaływania dodatków przeciwzużyciowych. Zaprezentowano założenia i wyniki z zastosowania zintegrowanego systemu pomiarowego do rejestracji zmian zachodzących w topografii powierzchni tworzonych warstw granicznych .Symulację przebiegu procesów tribochemicznych prowadzono za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) z oceną zmian topografii określaną metodą elektrochemicznej skaningowej mikroskopii tunelowej (ESTM) z opisem właściwości granicy faz. Ponadto przedstawiono mozliwości rozszerzenia tego systemu o inne metody badawcze takie jak chronowoltamperometria cykliczna (CVC) lub kulometria pod kontrolowanym potencjałem (QC).

EN

It has been described problems with forming external layers during interaction of antiwear additives.To recording of changes occurring in a surface topography of forming boundary layers, it was used an integrated measurement system. Simulation of the tribochemical processes was carried out by means of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and topography changes were determined by Electrochemical Scanning Tunneling Microscopy (ESTM) with description of the phase boundary properties..Furthermore, it has been presented a possibility of these system expansion for Cyclic Voltammetry (CVC) or Coulometry with controlled potential (QC).

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.