Propiedades tribológicas de nanotubos de carbono como aditivo lubricante para sistemas rodantes-deslizantes

Abstract

Lubrication is the phenomenon whereby the friction between two solids having relative movements together is avoided. Both lubrication reduces friction and wear. The lubricant is designed to prevent direct contact between surfaces in mutual relative movement, and therefore reduce the frictional force between these surfaces and wear. Lubricants must contain chemical additives that are added to a fluid to enhance its ability to lubricate by forming solid films as a result of chemical reactions. This paper presents a study of the tribological properties of carbon nanotubes is presented as a lubricant additive evaluated in a testing twin-disk machine. To produce carbon nanotubes synthesis method Chemical Vapor Deposition (CVD) is used, using acetylene as the carbon source and as cobalt catalysts for the production of thin Carbon Nanotubes (less than 10 layers), and nickel to thick Carbon Nanotubes (greater than 10 layers). CNTs were purified and functionalized using a conventional acid treatment. The materials obtained are characterized by transmission electron microscope of high resolution (HR-TEM), scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy and infrared spectroscopy (FTIR). Lubricant additive 3 base oils were used: a basic water (distilled), a synthetic base (Terpel Celerity BIO 2T anti-smoke) and polyalphaolefin (Pao S4 GX 320). The tribological tests were performed two specific contact pressures (0.8 and 1.1 GPa). NTC various concentrations were tested dispersed in the lubricant base.

La lubricación es el fenómeno por el que se evita el rozamiento entre dos sólidos que tienen movimientos relativos entre sí; de esta manera reduce tanto la fricción como el desgaste. El lubricante está diseñado para evitar el contacto directo entre superficies en movimiento relativo mutuo, y así reducir tanto la fuerza de fricción entre estas superficies como el desgaste. Los lubricantes se han convertido en un elemento esencial de la vida actual. Los lubricantes deben de contener aditivos químicos que son adicionados a un fluido para mejorar su capacidad de lubricar mediante la formación de películas sólidas como resultado de reacciones químicas. En este trabajo se presenta un estudio de las propiedades tribológicas de los nanotubos de carbono como un aditivo lubricante evaluados en una máquina de ensayos disco-disco Para la obtención de los nanotubos de carbono se utilizó el método de síntesis Deposición Química de Vapor (CVD por sus siglas en inglés), utilizando acetileno como fuente de carbono y como catalizadores cobalto para la obtención de nanotubos de carbonos delgados (menores a 10 capas), y níquel para nanotubos de carbono gruesos (mayores a 10 capas). Los nanotubos de carbono (NTC) se purificaron con ácidos y se funcionalizaron mediante un tratamiento de ácido carboxílicos. Los materiales obtenidos se caracterizaron mediante microscopia electrónica de alta resolución (TEM-HR), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia Raman y espectroscopia infrarroja (IR-TF). Como aditivo lubricante se utilizaron tres bases lubricantes: una base agua (destilada), una base sintética comercial (Terpel Celerity 2T BIO ANTIHUMO) y una polialfaolefina (PAO-S4 GX 320). Los ensayos tribológicos se realizaron a dos presiones de contacto especificas (0.8 y 1.1Gpa). Se ensayaron diversas concentraciones de NTC dispersos en la base lubricante.