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
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
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
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
Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva Vyplňuje drsná místa a mikropraskliny Efekt vyhlazení povrchu
! Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva Díky nano velikosti (10-120 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.
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
Mechanismus nanočástic IF-WS2 jako maziva.. pokračování elektronového mikroskopu ukazují vrstvy před odloupnutím a průměr jednotlivých vrstev
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 07001 ochranný film gschaubey@nisusacorp.com
Kompresní zkouška s elektronovým rozlišením s vysokým rozlišením na místě na jedné částici IF-WS2 Úplné video: https://www.youtube.com/watch?v=oan6qhp0jio
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.
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.
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.
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
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, 2007,10-17. EP aditivum na bázi IF-WS2 nepotřebuje ke své aktivaci žádnou teplotu. EP aditivum na bázi nanočástic IF-WS2 funguje za všech teplot.
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.
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)
WH4001SIS-1585 Speciální složení pro použití v metalurgii, včetně tažení (doporučený poměr naředění 20 40 % podle náročnosti provozu) Při zpracování postupujte takto: Mazivo bylo naředěno na 20 % (například: 20 g maziva a 80 g vody). 1. Mazivo ohřejte na 40 50 C a kovové díly ponořte na 1 2 min. 2. Kovové díly vyjměte a sušte 20 30 min. 3. Kovové díly znovu ponořte na dalších 1 2 min. 4. Vyjměte a sušte na vzduchu 20 30 min.
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
! 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-1585. 3. Při správné koncentraci mohou být tyto vlastnosti v rovnováze. Naše doporučení zní 20 25 %.
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.
WH4001 AW/AF/EP aditivum pro kapaliny na bázi vody a polosyntetické bázi
Výsledky zkoušek WH4001 Popis vzorků Č. vzorku Voda (% hm.) N 4001 (% hm.) 1 100,00 0,00 2 99,50 0,50 3 99,25 0,75 4 98,75 1,25 5 97,50 2,50 6 96,75 3,25 7 96,25 3,75
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
! Čtyřkuličkový test EP
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
! Čtyřkujičkový test opotřebení
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
! Čtyřkuličkový test koeficient tření
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
! Bloková zkouška Falex kolík na V
! Zkouška kuličkou na kotouči ASTM G99 D A Q. C Časové razítko
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
! 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
Analýza EDX Spektrum 11 Spektrum 10 Spektrum 12
! Analýza EDX
Přenos tepla Vzorky Průměrná tepelná vodivost (W m -1 K -1 ) Standardní odchylka Destilovaná voda 0,610 0,010 0,75 % N 4001 0,727 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.
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 -
WH4001SIS-5050 AW/AF/EP aditivum pro kapaliny na bázi vody a polosyntetické bázi
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.
! WH4001SIS-5050
Děkuji vám!