بررسی رفتار اصطکاک و ساییدگی آمیخته ای از نانو ذرات در روغن های روانکار

در این تحقیق، رفتار اصطکاک و ساییدگی آمیخته ای از نانو ذرات در روغن روانکار پارافینی مورد مطالعه قرار گرفت. نانو ذره مورد استفاده در این تحقیق کربنات کلسیم با شبکه کریستالی یا همان کلسیت است. کلسیت با قطر متوسط 70 نانومتر با افزودنی های متداول به روغن پایه، شامل پاک کننده های سولفونات کلسیم ابر بازی، سولفونات منیزیم ابر بازی، و عامل ضد سایش و اکسید شوندگی زینک دی آلکیل دی تیو فسفات در نسبت های متفاوتی ترکیب شد تا تشکیل نانوسیال پایدار بدهد. پایداری نمونه های نانوسیال با فرمولاسیون های مختلف به وسیله اسپکتروسکوپی فرابنفش و ویسکومتر موئینه بررسی شد. آزمون سایش بر روی نمونه ها با استفاده از دستگاه پین بر روی دیسک، با بار اعمالی 90 نیوتن، سرعت 1/0 متر بر ثانیه و در مسافت 1000 متری انجام شد. هدر رفت سایش با اندازه گیری وزن دیسک ها قبل و بعد از آزمون سایش تعیین شد. پس از آن تغییر شکل سطوح سائیده شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که فرمولاسیون بهینه زمانی حاصل می شود که 1% وزنی نانو ذرات کلسیت به همراه 10% وزنی سولفونات منیزیم ابر بازی، 10% وزنی سولفونات کلسیم ابر بازی و یا 3% وزنی زینک دی آلکیل دی تیو فسفات در روغن پایه به عنوان افزودنی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین بیشترین میزان پایداری در نمونه متشکل از1% وزنی نانو ذرات کلسیت به همراه 10% وزنی سولفونات منیزیم ابر بازی با کمترین زمان ثابت ماندن ویسکوزیته ، 35 دقیقه، و بیشترین میزان جدب، 895/0، حاصل شده است. نتایج بارپذیری نشان داد که نانو ذرات کلسیت خاصیت بارپذیری را در سولفونات منیزیم ابر بازی تا 6/6% و در زینک دی آلکیل دی تیو فسفات تا 10% و در سولفونات کلسیم ابر بازی در بارهای بالا تا 2/14 % بهبود داده است. همچنین هدر رفت سایش در سولفونات منیزیم ابر بازی تا 50% و در زینک دی آلکیل دی تیو فسفات تا 1/11% و در سولفونات کلسیم ابر بازی در بارهای بالا تا 7/45 % کاهش پیدا کرده است. نتایج حاصل از عرض سایش بیانگر کاهش میزان ساییدگی در سولفونات منیزیم ابر بازی تا 7/15% و در زینک دی آلکیل دی تیو فسفات تا 6/16% و در سولفونات کلسیم ابر بازی در بارهای بالا تا 7/75 % بوده است. با استفاده از نانو ذرات کلسیت ضریب اصطکاک دیسک در کلیه نمونه ها کاهش یافت. اما میزان کاهش نوسانات سیستم با استفاده از نانو ذرات کلسیت در حضور سولفونات منیزیم ابربازی بیشترین مقدار بوده است. همچنین نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی نشان داد که استفاده از کلسیت باعث از بین رفتن شیارهای عمیق شده است. نتایج حاصل از تمامی آزمایشات نشان می دهد که بهترین فرمولاسیون با بیشترین میزان پایداری، کمترین میزان ضریب اصطکاک(تقریباً 9/0 )، هدر رفت سایش و عرض سایش کم زمانی به دست می آید که روغن پایه را با 1% وزنی نانو ذرات کلسیت و 10% وزنی سولفونات منیزیم ابربازی مخلوط کنیم