Multifunkční mazivo AW/AF/EP na bázi nanočástic IF-WS2

Transkript

1 Multifunkční mazivo AW/AF/EP na bázi nanočástic IF-WS2 N A N O T E C H INDUSTRIAL SOLUTIONS Girija S. Chaubey, Ph.D

2

3 Přehled Úvod do nanotechnologie NIS' s Mechanismus působení nanočástic IF-WS2 jako AW/ AF/EP aditiva Nanočástice IF-WS2 jako EP činidlo Výrobky a technické údaje

4 Úvod: Nanotechnologie NIS Obrázek nanočástic IF-WS2 z Výrobní řada NIS je založena na anorganických nanočásticích disulfidu wolframu podobných fullerenům (IF-WS2), které nabízejí nejmodernější řešení snižování opotřebení a tření a zlepšení výkonu za extrémního tlaku (EP). Jedinečně vyrobené částice s kontrolovanou velikostí a tvarem poskytují bezprecedentní vlastnosti výrobkům jako jsou maziva, tuky, metalurgické kapaliny a nátěry. Nanočástice IF-WS2 poskytují vynikající ochranu před EP, opotřebením a snižují tření při všech

5 Úvod: Nanotechnologie NIS teplotách. Fungují i za extrémních teplot a tlaku. N I S j e j e d i n ý m v ý r o b c e m anorganických fullerenových nanočástic (IF) na světě. Obrázek z elektronového mikroskopu s vysokým rozlišením znázorňující

6 Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva Vyplňuje drsná místa a mikropraskliny Efekt vyhlazení povrchu

7 ! Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva Díky nano velikosti ( nm) a kulovému tvaru dokáží částice IF-WS2 vyplnit drsná místa, praskliny a nepravidelnosti na kovovém povrchu, čímž poskytují vynikající vlastnosti pro nesení zatížení a bránící opotřebení. Pomáhá vyhladit povrch.

8 Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva.. pokračování Odlupování vrstev Vícevrstvá struktura nanočástic IF- WS2 připomínající cibuli se za dynamického/statického zatížení, smyku a při nárazech začne odlupovat. Na povrchu vytváří jednu či více vrstev tenkého ochranného tribofilmu. O b r á z k y n a n o č á s t i c I F - W S 2 z

9 Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva.. pokračování elektronového mikroskopu ukazují vrstvy před odloupnutím a průměr jednotlivých vrstev

10 Kompresní zkouška s elektronovým rozlišením s vysokým rozlišením na místě na jedné částici IF-WS2 Výsledky zkoušek pro Adrana D 208 US s IW-4000 a IW-4100 Girija S. Chaubey, Ph.D Při kontaktním Nanotech tlaku, Industrial nárazu Solutions nebo smyku se 2323 IF-WS2 Randolph začnou Ave. odlupovat a vytvoří trvanlivý Avenel, NJ a ochranný film gschaubey@nisusacorp.com

11 Kompresní zkouška s elektronovým rozlišením s vysokým rozlišením na místě na jedné částici IF-WS2 Úplné video:

12 Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva.. pokračování Valivý efekt Kulový tvar umožňuje, aby nanočástice fungovaly jako nano kuličková ložiska a vytvářela valivý odpor. Tento mechanismus převažuje na velmi hladkých površích.

13 Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva.. pokračování Dokážou odolávat extrémním tlakům Nanočástice IF-WS2 dokážou díky svému kulovému tvaru a dutému jádru dodat vysokou elasticitu, která vydrží extrémní dynamické a statické zatížení. Brání mikropraskání a erozi styčných ploch.

14 Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva.. pokračování Prevence rozšiřování prasklin Díky své nano velikosti dokážou částice IF-WS2 hustě vyplnit praskliny. To pomáhá bránit dalšímu šíření a zvětšování prasklin.

15 Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva.. pokračování P. U. Aldanaab, F. Dassenoya, B. Vachera, T. Le Mognea, B. Thiebautb a A. Bouffetb, Tribology Transactions, 59, 2015

16 Nanočástice IF-WS2 jako EP aditivum Typ EP adi tiva Sulfidy kovů Fosfáty kovů (vlast nictví The Lubri zol Corp. ) Teplota ( C)! N. Canter: Tribology & Lubrication Technology, 2007, EP aditivum na bázi IF-WS2 nepotřebuje ke své aktivaci žádnou teplotu. EP aditivum na bázi nanočástic IF-WS2 funguje za všech teplot.

17 Nanočástice IF-WS2 jako EP aditivum Kromě toho nanočástice IF-WS2 fungují jako efektivní činidlo proti opotřebení a mají nízký koeficient tření. Bylo zjištěno, že nanočástice IF-WS2 fungují v synergii s aditivy na bázi fosforu, síry i esterů.

18 Výrobky na bázi nanočástic IF-WS2 Máme několik maziv na bázi IF-WS2 pro různá použití: WH4001SIS-1585 (hotové mazivo čistě na bázi vody speciálně pro použití v metalurgii, včetně tažení) WH4001 (AW/AF/EP aditivum pro kapaliny na bázi vody a polosyntetické bázi) WH4001SIS-5050 (AW/AF/EP aditivum pro kapaliny na bázi vody a polosyntetické bázi)

19 WH4001SIS-1585 Speciální složení pro použití v metalurgii, včetně tažení (doporučený poměr naředění % podle náročnosti provozu) Při zpracování postupujte takto: Mazivo bylo naředěno na 20 % (například: 20 g maziva a 80 g vody). 1. Mazivo ohřejte na C a kovové díly ponořte na 1 2 min. 2. Kovové díly vyjměte a sušte min. 3. Kovové díly znovu ponořte na dalších 1 2 min. 4. Vyjměte a sušte na vzduchu min.

20 Zkouška EP a koeficientu tření čtyřkuličkový test Čtyřkuličkový test EP (ASTM D2783) Čtyřkuličkový test koeficient tření Za tíž en í sv ár u (k gf) Ko efi ci en t tř en í 30 % ve vodě WH4001SIS-1585

21 ! Zkouška EP a koeficientu tření čtyřkuličkový test 1. WH4001SIS-1585 je vyvážený vzorec, který poskytuje mazivost a extrémní tlak. Proto se s vyšší dávkou snižuje EP na úkor tření. Zákazník musí zvolit správné dávkování. 2. Bude-li operace vyžadovat vysoký EP, pak doporučujeme použít nižší dávku, a jestliže operace vyžaduje vysokou mazivost, pak byste měli požít větší množství WH4001SIS Při správné koncentraci mohou být tyto vlastnosti v rovnováze. Naše doporučení zní %.

22 Příklad: Zkouška trubek s WH4001SIS-1585 Zpráva o zkoušce trubek u jednoho z našich zákazníků: 1. Počáteční velikost dutiny 1,200" vnější průměr x 0,081" stěna. 2. Trubky byly svařené a zpracované žíháním. 3. Vzorky byly nařezané na 11' 4. Trubky byly ponořené do WH4001SIS-1585, nechané schnout asi 20 minut, pak znovu ponořené a osušené na vzduchu. 5. Trubky byly umístěné na standardní tlačný ukazatel. 6. Sekvence tažení byla provedena zadními stranami k sobě přes trny: a. První zkouška se 1,050" vnějším průměrem x 0,065" stěnou = snížení o 29,36 % b. Druhá zkouška se 0,8995" vnějším průměrem x 0,0595" stěnou = snížení o 21,93 % 7. Rychlost tažení byla méně než 50 % běžné, protože se jednalo o naši první zkoušku. Pozorování: 1. Polymer je po uschnutí lehce lepivý a snadno zachytává nečistoty a cizí materiály (je to normální?). 2. Teplo tažení roztaví mazivo a na formě a trnu zanechává lepkavé zbytky. 3. Vzhled povrchu při tažení byl vždy matný bez jakýchkoli lesklých míst. 4. Standardní zkouška popisovací tužkou neukázala žádné poškrabání atd.

23 WH4001 AW/AF/EP aditivum pro kapaliny na bázi vody a polosyntetické bázi

24 Výsledky zkoušek WH4001 Popis vzorků Č. vzorku Voda (% hm.) N 4001 (% hm.) 1 100,00 0, ,50 0, ,25 0, ,75 1, ,50 2, ,75 3, ,25 3,75

25 Čtyřkuličkový test EP Čtyři kuličky EP (ASTM D2783) Zat íže ní svá ru (kg f) NNanočástice IF-WS2 poskytují vysoký EP s relativně malým poměrem látky ve vodě. DDíky své vysoké nosné kapacitě umožňuje operace i v těch nejnáročnějších metalurgických podmínkách, jako jsou vysoká rychlost, vysoké zatížení a vysoká teplota. voda % složení ve vodě

26 ! Čtyřkuličkový test EP

27 Čtyřkujičkový test opotřebení Opotřebení se čtyřmi kuličkami (ASTM D 4172) Nanočástice anorganického disulfidu wolframu velmi účinně snižují opotřebení. Op ot ře be ní, m m Se zvyšující se koncentrací částic IF-WS2 se snižuje průměr stop % složení ve vodě

28 ! Čtyřkujičkový test opotřebení

29 Čtyřkuličkový test koeficient tření Čtyřkuličkový test koeficient tření Ko efi ci en t tř en í Nanočástice anorganického disulfidu wolframu pomáhají při snižování koeficientu tření. Se zvyšující se koncentrací částic IF-WS2 se koeficient tření snižuje. % složení ve vodě

30 ! Čtyřkuličkový test koeficient tření

31 Bloková zkouška Falex kolík na V Zkouška Falex (ASTM D3233A) Zkouška Falex EP dokládá, že nízká koncentrace nanočástic lbf IF-WS2 (až 1 %) dokáže odolat vysokému zatížení. Se zvyšující se koncentrací částic IF-WS2 se snižuje kapacita nesení zatížení. % složení ve vodě

32 ! Bloková zkouška Falex kolík na V

33 ! Zkouška kuličkou na kotouči ASTM G99 D A Q. C Časové razítko

34 Zkouška kuličkou na kotouči Zkušební podmínky: G99 kolík na kotouči AISI52100 kuličky a kotouč Poloměr kuličky = 1/2 palce Poloměr dráhy = 23 mm Otáčení = 95,4 ot./min. Teplota: okolní A = 0,52 % chloru v polosyntetické kapalině při 800 N B = 0,52 % chloru v polosyntetické kapalině při 600 N C = 0,04 % nanočástic IF-WS2 v polosyntetické kapalině při 600 N D = 0,04 % nanočástic IF-WS2 v polosyntetické kapalině při 800 N

35 ! Obrázek kotouče po zkoušce kuličkou na kotouči z rastrovacího elektronového mikroskopu Polosyntetická kapalina s 0,52 % chloru Polosyntetická kapalina s 0,04 % nanočástic IF-WS2 Zformovala se tenká vrstva z filmu nanočástic IF-WS2, která pomáhá chránit povrch a prodlužuje jeho životnost

36 Analýza EDX Spektrum 11 Spektrum 10 Spektrum 12

37 ! Analýza EDX

38 Přenos tepla Vzorky Průměrná tepelná vodivost (W m -1 K -1 ) Standardní odchylka Destilovaná voda 0,610 0,010 0,75 % N ,727 0,030 Nanočástice IF-WS2 zlepšují přenos tepla ve vodě o 20 %, takže z ní dělají nejen dobrou procesní kapalinu, ale rovněž dobrou chladicí kapalinu, která umožňuje zpracování při vysokém tlaku, za vysoké rychlosti a vysoké teploty.

39 Fyzikální vlastnosti (WH4001) Vlastnosti Typické Zkušební metody Zápach žádný - Obsah chloru, boru žádný - Aktivní síra a fosfor žádný - Barva šedá - Hustota 1,53 g/cm 3 ASTM D 1475 Kinematická viskozita (1 % ve vodě) při 40 C (cst) 0,703 ASTM D 446 Koroze mědi (při 75 C) 1a 2b ASTM D 130 Rozpustnost ve vodě Rozpustné -

40 WH4001SIS-5050 AW/AF/EP aditivum pro kapaliny na bázi vody a polosyntetické bázi

41 WH4001SIS-5050 Čtyři kuličky EP (ASTM D 2783) Opotřebení se čtyřmi kuličkami (ASTM D 4172) Zat íže ní svá ru (kg Op ot ře be ní, m m 4 % ve vodě 1,5 % ve vodě 2,5 % ve vodě 4 % ve vodě Ko efi cie nt tře ní Koeficient tření 1,5 % ve vodě 2,5 % ve vodě 4 % ve vodě Zatížení sváru se zvyšuje s rostoucí koncentrací a svařeno při 800 kg při 4% koncentraci. S větším množstvím látky v roztoku se snižuje průměr stop opotřebení. S větším množstvím látky v roztoku byl rovněž pozorován nižší koeficient tření. Doporučený poměr ředění je 0,5 4 % podle náročnosti operace.

42 ! WH4001SIS-5050

43 Děkuji vám!