Присадки на основе ионных жидкостей для автомобильных смазок

[IliaP. 1 282]

Присадки на основе ионных жидкостей для автомобильных смазок

Цитата

 

КЛЮЧЕВЫЕ ПОНЯТИЯ
•  Ионные жидкости на основе производных фосфониевых катионов и фосфатных или фосфинатных анионов оценивались как смазочные материалы для задней оси и моторные масла с низкой вязкостью.
•  Присутствие ионных жидкостей в смазочных материалах мостов привело к значительному снижению поверхностного растрескивания.
•  Синергизм между ионной жидкостью и вторичным ZDDP в полностью разработанных моторных маслах SAE 0W-12 привел к снижению износа, низкому граничному коэффициенту трения и повышению экономии топлива на 9,9% по сравнению с коммерческим моторным маслом SAE 5W-30. 

В стремлении улучшить Чтобы повысить эффективность высокоэффективных смазочных материалов, используемых в гонках, исследователи изучают широкий спектр присадок, которые можно использовать для улучшения характеристик автомобильных смазок. Одним из активно исследуемых материалов является графен и его производные.

В предыдущей статье ¹ TLT графеновые шарики были смяты в процессе обработки ультразвуком, а затем диспергированы в полиальфаолефине 4 сСт (PAO) со степенью обработки 0,1% по весу. Испытания, проведенные с помощью трибометра со штифтом на диске, показали более низкий коэффициент трения и скорость износа по сравнению с графитовыми пластинами. Однако графен по-прежнему является твердым веществом, поэтому его растворимость может быть проблематичной.

Другой тип присадок, который был оценен в смазочных материалах, - это ионные жидкости. Член STLE, Lake Speed, генеральный менеджер Driven Racing Oil в Олив-Бранч, штат Миссисипи, говорит: «Ионные жидкости - это соли, температура плавления которых ниже 100 ° C. Существует множество возможных ионных жидкостей, которые можно получить из анионов и катионов».

Ионные жидкости представляют собой полярные частицы, которые трудно включить в смазочные материалы из-за их потенциальной несовместимости с неполярными базовыми маслами. Спид работал с доктором Цзюнь Цюй и другими исследователями из Национальной лаборатории Ок-Ридж, которые разработали ионные жидкости на основе фосфора, чтобы определить, как их использование может улучшить характеристики шестерен, используемых в задних осях и в двигателях с низкой вязкостью (SAE 0W-12). масла. Ионная жидкость, разработанная ORNL, продемонстрировала превосходную совместимость и растворимость в традиционных базовых компонентах моторных и трансмиссионных масел.
 
Шестерни
Ионные жидкости, подвергающиеся оценке, основаны на производных катионов фосфония и фосфатных или фосфинатных анионах. Примером является бис (2-этилгексил) фосфат тетраоктилфосфония, который обозначается как [P8888] [DEHP].

Спид говорит: «Мы оценили эффективность ионных жидкостей в смазках для задней оси, используемых в ведущих шестернях. Причина в том, что наибольшая нагрузка и наименьшая площадь контакта в задней оси наблюдаются у ведущих шестерен. Это приложение, в котором смазочные материалы подвергаются действительно высокому давлению. В результате в состав смазочных материалов должны входить противозадирные присадки, чтобы поддерживать характеристики в таких тяжелых условиях эксплуатации ».

С точки зрения смазочного материала проблема заключается в том, что в состав обычных смазочных материалов для мостов входят сульфированные присадки, которые могут вызвать микропиттинг. Спид говорит: «Сернистые добавки могут разрушить структуру зерна шестерни, что приведет к микропиттингу и растрескиванию».

Еще одним вызовом для исследователей является попытка автомобильной промышленности снизить вязкость смазочных материалов для задней оси с SAE 75W-140 до SAE 75W-90, что может привести к повышенному повреждению поверхности (из-за усталости при качении) и износу при скольжении. Преимущество такого снижения вязкости - повышение эффективности на 1,4%.

Спид и его коллеги исследовали характеристики двух ионных жидкостей на основе фосфора в качестве присадок к полностью разработанным смазочным материалам для мостов. Результаты по коэффициенту сцепления и износу показали, что некоторые смазочные материалы для мостов с низкой вязкостью, созданные на основе ионных жидкостей, демонстрируют трение и износ, сопоставимые с коммерческими трансмиссионными маслами 75W-90 и 75W-110.

Исследователи использовали сканирующую электронную микроскопию, чтобы изучить микропиттинги на поверхности металла после тестирования. На рис. 2 показана топография поверхности роликов науглероженной стали AISI 8620, использованная в оценочных испытаниях. Для этого конкретного испытания шестерни подвергались передаточному отношению к качению 30%. На изображении коммерческого масла 75W-90 видны обширные микропиттинги, тогда как на трех других изображениях смазок мостов, содержащих ионные жидкости, наблюдается значительно меньшее растрескивание поверхности.
 
Моторные масла с низкой вязкостью
Исследователи также оценили ионные жидкие присадки в полностью разработанные моторные масла SAE 0W-12. Из-за фосфорной природы ионных жидкостей исследователи решили оценить их в сочетании с вторичным диалкилдитиофосфатом цинка (ZDDP).

Спид говорит: «Мы обнаружили, что соотношение ионной жидкости с ZDDP 1: 1 привело к превосходным результатам, включая снижение износа на 50-80% и очень низкий граничный коэффициент трения (0,03-0,04). Износ кулачка также был снижен на 40%, и моторное масло показало улучшение экономии топлива на 9,9% по сравнению с коммерческим моторным маслом SAE 5W-30 ».

Оптимальная скорость обработки для ионной жидкости и ZDDP составила 400 частей на миллион каждый. Спид говорит: «Мы смотрели на другие соотношения, но не увидели такой же синергии».

Исследователи обнаружили, что поверхностная концентрация фосфора, серы и кислорода в моторных маслах с ионной жидкостью и ZDDP в 30–70 раз выше, чем в масле в масле. Этот результат может помочь частично объяснить синергизм, наблюдаемый между ионной жидкостью и ZDDP.

Исследователи отметили интересный феномен, заключающийся в том, что длительные испытания на трение с использованием поршневой установки Plint Reciprocating Rig привели к увеличению трения и более высокому износу из-за микропиттинга после 10 километров скольжения при повышенных температурах. Этот результат наблюдался во всех протестированных моторных маслах, включая коммерческие смазочные материалы, не содержащие ионной жидкости. Спид говорит: «Мы считаем, что при работе при температуре 100 C с чистым скольжением образуется уникальная трибопленка, приводящая к микропиттингу. ZDDP и модификатор трения, по-видимому, вносят основной вклад в микропиттинг. Поскольку двигатели работают в динамической среде скольжения и качения, полученные результаты нас не особо обеспокоили. Однако мы разработали формулу, которая значительно уменьшила микропиттинг ».

В связи с переходом к смазочным материалам на основе более низкой вязкости с целью повышения эффективности эта работа показывает потенциал использования ионных жидкостей в качестве добавок для улучшения характеристик автомобильных смазочных материалов и сведения к минимуму таких проблем, как микропиттинг и износ.

 

Рис. 2. Обширные микропиттинги показаны на верхнем левом изображении топографии поверхности роликов науглероженной стали AISI 8620, использованной при испытании коммерческой смазки для задней оси 75W-90. Три других изображения той же поверхности показывают гораздо меньшее растрескивание поверхности, когда смазочные материалы для задней оси, содержащие ионные жидкости, оценивались в том же испытании. Изображение предоставлено Национальной лабораторией Ок-Ридж и Driven Racing Oil.

 

https://www.stle.org/files/TLTArchives/2020/03_March/Tech_Beat_II.aspx

[skorp777 14 254]

IliaP. спасибо за ваш труд по поиску интересной информации на забугорных сайтах!

[torcon 84 990]

Ну что прикольно.  Не подозревал что ионную жидкость еще и трансмиссионках использовать будут

[ПавелТ 2 300]

Я так понимаю ICP их не видит? Интересно в каких моторках и трансмиссионках будет этот элексир долголетия.

[skorp777 14 254]

ПавелТ так три моторки уже известны, и есть их анализы.  0W-20 и 0W-16 .ISP видит только элементы, а фосфониевые соединения- это как я понимаю, фосфор, как его на фоне фосфора из ZZDP отличить? 

Изменено 16 декабря 2020 пользователем skorp777

[AleksFreeman 1 612]

  

15.12.2020 в 01:23, IliaP. сказал:

Другой тип присадок, который был оценен в смазочных материалах, - это ионные жидкости. Член STLE, Lake Speed, генеральный менеджер Driven Racing Oil в Олив-Бранч, штат Миссисипи, говорит: «Ионные жидкости - это соли, температура плавления которых ниже 100 ° C. Существует множество возможных ионных жидкостей, которые можно получить из анионов и катионов».

 

6 часов назад, skorp777 сказал:

ПавелТ так три моторки уже известны, и есть их анализы.  0W-20 и 0W-16 .ISP видит только элементы, а фосфониевые соединения- это как я понимаю, фосфор, как его на фоне фосфора из ZZDP отличить? 

Соли меди видны в анализе (Cu): та же валена, куппер и 3ton. Соли фосфора просто в общем количестве P и не надо искать?.... 

Изменено 17 декабря 2020 пользователем sanchell

[ПавелТ 2 300]

6 часов назад, skorp777 сказал:

 три моторки уже известны, и есть их анализы.  0W-20 и 0W-16 .ISP видит только элементы, а фосфониевые соединения- это как я понимаю, фосфор, как его на фоне фосфора из ZZDP отличить? 

S-OIL SEVEN RED 0-20?

По фосфору не знаю, поэтому и спросил.Интересно попробовать конечно и сравнить обычное масло и с ионами.

[skorp777 14 254]

ПавелТ , ZIC ZERO 0W-16 и 0W-20, и CASTROL A 0W-20, анализы свежих есть на форуме.

[torcon 84 990]

я не увидел никаких различий между простым маслом и ZIC Zero 0W-16 0W-20. Ни в ИК спектре, ни в физико химии. Разве что, кто то пальцем прям ткнет, на какую нибудь мелочь. Но пока можно считать что не увидим Ion Liquid в масле. 

 

Был бы шанс определить, если бы в лабе была чистая ионная жидкость и сделать образец допустим 5% ion + vhvi 4 просветить на ИК спектре образец с ионной жидкостью и без. Именно так когда то со старой лабой, мы нашли чем отличается ПАО от VHVI на спектре. 

[IliaP. 1 282]

Трибологические улучшения с использованием ионных жидкостей в качестве добавок в синтетических и биологических смазках для контактов сталь-сталь Трибологические улучшения с использованием ионных жидкостей в качестве добавок в синтетических и биологических смазках для контактов сталь-сталь

2019 Малайзия 

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10402004.2019.1679934

 

В этом исследовании изучается эффективность трех ионных жидкостей (ИЖ), тригексил (тетрадецил) фосфония бис (2,4,4-триметилпентил) фосфината, тригексил (тетрадецил) фосфония деканоата и тетрафторбората 1-бутил-3-метилимидазолия в качестве смазочных присадок. в синтетическом масле полиальфаолефине (PAO8) и триолеат триметилолпропантриолеата масла на биологической основе (TMPTO). ИЖ добавляли в концентрациях 0,5, 1,0 и 1,5 мас.% И оценивали с точки зрения их смешиваемости с базовыми маслами, а также способности снижать трение и износ. Четырехшариковые и высокочастотные триботестеры возвратно-поступательного движения (HFRR) были использованы для оценки трибологических характеристик в режиме граничной смазки. Изношенные стальные поверхности были охарактеризованы с помощью оптической микроскопии, профилометрии, сканирующей электронной микроскопии (SEM) и энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDX). Результаты показали, что добавление тригексил (тетрадецил) фосфония бис (2,4,4-триметилпентил) фосфината и деканоата тригексил (тетрадецил) фосфония улучшило трибологические характеристики как PAO8, так и TMPTO при оптимальной концентрации 1 мас.%. Они показали хорошее снижение трения, более низкий общий износ поверхности и улучшенную чистоту поверхности. Тетрафторборату 1-бутил-3-метилимидазолия удалось улучшить трибологические характеристики обоих базовых масел только на 0,5 мас.%. Дальнейшее увеличение концентрации тетрафторбората 1-бутил-3-метилимидазолия оказало пагубное воздействие на поверхность стали из-за образования галогенных соединений.

 

[ss333 1 197]

Немецкий поставщик ИЖ

lolitec.de

[skorp777 14 254]

Попалось на ютубе видео про ионные жидкости, просто для понимания и общего развития, о смазках там ни слова, да, комменты то же стоит почитать: