Влияние наноразмерных кластеров меди на триботехнические свойства пары трения сталь-сталь в водных растворах спиртов

Целью настоящей работы является исследование влияния атомности спирта на возможность управления самоорганизацией для достижения эффекта безызносности при трении в паре сталь-сталь. Медьсодержащие смазочные композиции получали в водных растворах многоатомных спиртов в процессе электролиза с медным анодом в ультразвуковом поле (комплексная обработка). Лабораторные испытания трибологических свойств полученных смазочных композиций проводились на четырехшариковой машине трения с использованием шаров из стали ШХ-15 по ГОСТ 9490-75. Трибологические свойства пары трения сталь-сталь исследовали на торцевой машине трения АЕ-5. Размер частиц меди определялся методом седиментационного анализа с использованием дисковой центрифуги марки CPS Disc Centrifuge Model DC 24000 в водных растворах многоатомных спиртов. Топографические исследования наноразмерных кластерных структур металлов проводили с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver P 47 H в полуконтактном режиме атомно-силовой микроскопии. Топографические исследования сервовитной пленки проводили с использованием сканирующего атомно-силового микроскопа Compact AFM PHYWE . В результате проведенной работы установлено следующее. Увеличение времени комплексной обработки водно-спиртовой смеси приводит к возрастанию противоизносных свойств смазочных композиций. Показано, что увеличение атомности спирта облегчает реализацию избирательного переноса. При этом сокращается время перехода в режим безызносности и уменьшается износ. Образующиеся молекулярные лигандные кластеры меди со средним размером 25 нм характеризуются высокой однородностью. Дорожка трения при этом представляет собой достаточно выглаженную поверхность с низкой шероховатостью.

наноразмерные кластеры меди, безызносность, коэффициент трения, интенсивность изнашивания, атомно-силовая микроскопия, copper nanoclusters, wearlessness, friction ratio, wear rate, atomic force microscopy

1. Влияние металлоплакирующих присадок на триботехнические характеристики пластичной смазки «Буксол» / Гаркунов Д.Н., Бабель В.Г// Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2006. - № 7. - С. 20-25.

2. Методология создания смазочных материалов с наномодификаторами / М. Люты [и др.] // Трение и износ. - 2002. - Т. 23, № 4. - С. 411-423.

3. Triboelectrochemistry of the “warless” effect. Mechanism of the forming of the protective layers on steel surface in the process of self-organization in tribosystem “copper - glycerin - steel” / A. S. Kuzharov [et al.] // Friction and wear. - 1998. - Vol. 19, № 6. - P. 768-778.

4. Кужаров, А. А. Триботехнические свойства нанометричных кластеров меди : дис … канд. техн. наук / А. А. Кужаров. - Ростов-на-Дону, 2004. - 136 с.

5. Tribological properties of lubricant additives of Fe, Cu and Co nanoparticles / J. Padgurskas [et al.] // Tribologu International. - 2013. - Vol. 60, № 4. - P. 224-232.

6. Tribological behavior and lubricating mechanism of Cu nanoparticles in oil / J. Zhau [et al.] // Tribology Letters. - 2000. - Vol. 8, № 4. - P. 213-218.

7. Бурлакова, В. Э. Трибоэлектрохимия эффекта безызносности / В. Э. Бурлакова. - Ростов-на-Дону : Издательский центр ДГТУ, 2005. - 209 с.

8. Кужаров, А. С. Трибоэлектрохимическое поведение стали в систематическом ряду одноатомных спиртов / А. С. Кужаров, В. Э. Бурлакова, К. Кравчик // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2004. - Т. 4, № 1 (19). - С. 47-54.

9. Кужаров, А. А. Синтез и триботехнические свойства нанокластеров меди в водных растворах сорбита / А. А. Кужаров, Ю. П. Косогова, А. С. Кужаров // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2004. - Т. 5, № 4 (26). - С. 628-630.

10. Wan, Y. Effects of diol compounds on the friction and wear of aluminum alloy in a lubricated aluminum-on-steel contact / Y. Wan, W. Liu, Q. Xue // Wear. - 1996. - Vol. 193. - P. 99-104.

11. ГОСТ 9490-75. Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине / Министерство нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР ; Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР. - Москва : Издательство стандартов, 1987. - 5 с.

12. Preparation and Tribological Properties of Surface-coated Nano-copper Additives / Y. Xu [et al.] // Key Engineering Materials. - 2008. - Vol. 373/374.- P. 580-584.

13. Гаркунов, Д. Н. Триботехника (износ и безызносность) / Д. Н. Гаркунов. - Москва : Издательство МСХА, 2001 - 616 с.

14. Формирование нанокристаллической структуры на поверхностях трения в присутствии нанопорошков сплавов меди в смазочном материале / Л. В. Золотухина [и др.] // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2007. - № 3. - С. 7-12.

15. Бабичев, А. П. Исследование микро / нанопрофиля цинкового покрытия при вибрационной механохимической обработке углеродистых сталей / А. П. Бабичев, В. В. Иванов, В. Э. Бурлакова // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2014. - № 7 (115). - С. 46-48.

16. Косогова, Ю. П. Нанотрибоэлектрохимические технологии при реализации эффекта безызносности в водно-спиртовых средах : автореф. дис. … канд. техн. наук / Ю. П. Косогова. - Ростов-на-Дону, 2009. - 23 с.