مروری بر پوشش‌های روان‌کننده‌

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

2 استاد، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

3 استادیار،گروه پوشش‌های سطح و خوردگی، موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش

چکیده

مشکل اساسی بسیاری از تولیدات صنعتی اعم از خودرو، هوافضا، لوازم خانگی، الکترونیک و غیره، ضریب اصطکاک بالای سطوح تماسی است. بسیاری از فرآیندها در صنعت بدون استفاده از پوشش‌های روان‌کننده معروف به روان‌کننده‌های فیلم‌جامد برای سطوح درگیر در حال حرکت، غیرممکن است. از طرفی برخی از روان‌کننده‌های فیلم‌جامد سمی و اشتعال‌پذیرند، بنابراین استفاده از روان‌کننده‌های فیلم‌جامد با توجه به مزایای متعدد این مواد یک مسئله مهم مرتبط با محیط‌زیست، امنیت و سلامت است. روان‌کننده‌های فیلم‌جامد سامانه‌ای از مواد جامد هستند که برای کاهش اصطکاک بین دو سطح استفاده می‌شوند. مواد متعددی به‌عنوان روان‌کننده‌های خودروان‌کار فیلم‌جامد مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین روش‌های مختلفی برای اعمال پوشش‌های خودروان‌کار وجود دارد. روان‌کننده‌های فیلم‌جامد و گریس‌ها عمدتاً از یک یا چند ذره جامد روان‌کننده که در یک اتصال‌دهنده پخش شده‌اند تشکیل شده‌اند و توسط یک حلال رقیق می‌شوند تا روی سطح اعمال شوند. در این مقاله به مطالعه روان‌کننده‌های فیلم جامد و همچنین دو دسته اصلی آن‌ها یعنی روان‌کننده‌های معدنی و آلی پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A review on lubricating coatings

نویسندگان [English]

  • Marzieh Karimi 1
  • Farhang Abbasi 2
  • Mohammad Mahdavian 3
1 Polymer Engineering Department, Sahand University of Technology
2 Polymer Engineering Department, Sahand University of Technology
3 Surface Coating and Corrosion Department, Institute for Color Science and Technology
چکیده [English]

High friction coefficient of contacting surfaces is one of essential problems in many industries, e.g. automotive, aerospace, home appliances, electronics, etc. It is almost impossible to perform lots of industrial processes without lubricating coatings known as solid film lubricants. On the other hand, some solid film lubricants are toxic and flammable which restricts their use considering health, environment and security. Solid fil lubricants are based on from solid systems used for reducing friction coefficient. Various materials have been used as solid film lubricants with different application methods. Solid film lubricants usually include one or two types of solid particle lubricants dispersed in binder diluted with a solvent to apply on a surface. This article provides are review on solid film lubricants and three main groups of them based on molybdenum sulfide, graphene and polytetrafluoroethylene.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solid film lubricants
  • Monybdenium sulfide
  • Graphite
  • Graphene
  • Coating
  • Wear
  • Friction

مراجع

  1. س. آ. حدادی، م. مهدویان احدی، ف. عباسی، "مروری بر رزین‌های فنولیک و روش‌های اصلاح آن"، نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ، 3، 34-19، 1393.
  2. س. م. کسائیان، م. ر. محمدزاده عطار، م. مهدویان احدی، "بهینه‌سازی آماده‌سازی شیمیایی سطوح فولادی زنگ‌زده توسط محلول‌های آماده‌سازی بر پایه مخلوط تانین و اسید فسفریک"، نشریه علوم و فناوری رنگ، 8، 147-137، 1393.
  3.  M. Mahdavian, M. M. Attar. "Electrochemical assessment of imidazole derivatives as corrosion inhibitors for mild steel in 3.5% NaCl solution", Prog. Color Colorants Coat. 8, 177-196, 2015.
  4. H. Liang, Y. Bu, J. Zhang, Z. Cao, A. Liang, "Graphene oxide film as solid lubricant", ACS Appl. Mater. Interfaces, 5, 6369-6375, 2013.
  5. C. H. Riewe, M. Freling, R. P. Salva, "Aluminum fan blades with root wear mitigation", U.S. Patent Application No. 20,160,003,067, 2016.
  6.  T. Sunil, M. Sandeep, R. Kumaraswami, A. Shravan, "A critical review on solid lubricants", Technol. 7, 193-199, 2016.
  7. G. Guangteng, H. A. Spike. "Elastohydrodynamics-'96: fundamentals and applications in lubrication and traction", 1997.
  8.  T. Bartels, W. Bock, J. Braun, C. Busch, W. Buss, W. Dresel, F. Kubicki, "Lubricants and Lubrication", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005.
  9.  I. Efeoglu, "Deposition and Charactrization of a Multylayared-Composition Solid Lubricant Coating", Master. Sci. 87-94, 2007.
  10.  M. E.Campbell, J. B. Loser, E. Sneegas, "Solid Lubricants", Nasa SP-5059. Nasa special publication", 5059, 1966.
  11.  I.Efeoglu, A. Keleş, Y. Totik, H. Çiçek, E. E. Süküroglu, "Tribological Behaviour of Ti: Ta-DLC Films Under Different Tribo-Test Conditions", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 295, 2018.
  12.  V. Durga N. Rao, Daniel M. Kabat, Brian W. Lizotte. "Anti-Friction Coating Composition Containing Solid Lubricants", U.S. Patent Application No.US005482637A, 1996.
  13.  S. Orkin, N. Nazaryan, G. Greenberg. "Self-lubricating coating composition of epoxy resins, polytetrafluoroethylene, MoS2 and mica", US Patent No. US006090869A, 2000.
  14.  J. Anthony, H. Mcdonald, D. Oldiges, "Resin bonded particulate anti-Seize agentlubricating system made therefrom and methods of making and using same", US Patent No.US6960555B2, 2005.
  15.  N. S. Ahmed, A. M. Nassar, "Lubricating oil additives. In Tribology-Lubricants and Lubrication", InTech, 2011.
  16.  R. K.Sivamani, J. Goodman, N. V. Gitis, H. I. Maibach, H. I, "Coefficient of friction: tribological studies in man–an overview", Skin. Res. Technol. 9, 227-234, 2013.
  17.  J.Ye, H. S. Khare, D. L. Burris, "Quantitative characterization of solid lubricant transfer film quality", Wear, 316, 133-143, 2014.
  18.  X. Li, Y. Gao, J. Xing, Y. Wang, L. Fang, "Wear reduction mechanism of graphite and MoS2 in epoxy composites", Wear, 257, 279-283, 2004.
  19.  A.Shankara, P. L. Menezes, K. R. Y. Simha, S. V. Kailas, "Study of solid lubrication with MoS2 coating in the presence of additives using reciprocating ball-on-flat scratch tester", Sadhana, 33, 207-220, 2008.
  20.  X.Quan, M. Hu, X. Gao, Y. Fu, L. Weng, D. Wang, J. Sun, "Friction and wear performance of dual lubrication systems combining WS2–MoS2 composite film and low volatility oils under vacuum condition", Tribol. Int. 99, 57-66, 2016.
  21.  K. Friedrich, "Friction and wear of polymer composites" ,Vol. 1, Elsevier, 2012.
  22.  M. J.King, P. Jearanaisilawong, S. Socrate, "A continuum constitutive model for the mechanical behavior of woven fabrics" Int. J. Solids Struct. 42, 3867-3896, 2005.
  23.  T. Takeichi, N. Furukawa, "Epoxy resins and phenol-formaldehyde resins", 723-751, 2012.
  24.  S. J. Patil, D. P. Patil, A. P. Shrotri, V. P. Patil, "A review on effect of addition of nano particles on tribological properties of lubricants" Int. J. Mech. Eng. Technol. 5, 120-129, 2014.
  25.  I. Ilie Filip, M. Tita, "High tempreture dry film lubricant", Proceedings of the Romanian Academy, 413-417, 2007.
  26.  B. Podgornik, B. Zajec, S. Strnad, K. Stana-Kleinschek, "Influence of surface energy on the interactions between hard coatings and lubricants" Wear, 262, 1199-1204, 2007.
  27.  G. Winchester, R. K. Reber, "Variation of surface tensions of lubricating oils with temperature", Ind. Eng. Chem. 21, 1093-1096, 1929.
  28. G. Biresaw, D. Compton, K. Evans, G. B. Bantchev, "Lipoate ester multifunctional lubricant additives", Ind. Eng. Chem. Res. 55, 373-383, 2015.
  29.  E. Arslan, F. Bülbül, I. Efeoglu, "The structural and tribological properties of MoS2-Ti composite solid lubricants", Tribol. Trans. 47, 218-226, 2004.
  30.  C. Donnet, "Advanced solid lubricant coatings for high vacuum environments", Surf. Coat. Technol. 80, 151-156, 1996.
  31.  N. Akihiro, O. Kenji, O. Kohji, F. Takeshi, T. Yoshinobu, "Lubrication mechanism of concentrated polymer brushes in solvents", Macromol. 44, 5013–5019, 2011.
  32.  D.Bagale, S. Shekhawat, J. Chaudhari, "Wear Analysis of polytetrafluoroethylene and its composites under dry conditions using design-expert, IJAR, 3, 1-5, 2013.
  33.  K. C.Ludema, "Lubricating Properties of Molybdenium disulphide", Ind. Lubr. Tribol. 7, 34-36, 1955.
  34.   X. Li, Y. Gao, J. Xing, Y. Wang, L. Fang, "Wear reduction mechanism of graphite and MoS2 in epoxy composites" Wear, 257, 279-283, 2004.
  35.  H. J. Song, Z. Z. Zhang, Z. Z. Luo, "Effects of solid lubricants on friction and wear behaviors of the phenolic coating under different friction conditions", Surf. Coat. Technol. 201, 2760-2767, 2006.
  36.  S. J. Patil, D. Patil, A. Shrotri, V. P. Patil, "A review on effect of addition of nano particles on tribological properties of lubricants", Int. J. Mech. Eng. Technol. 5, 120-129, 2014.
  37.  M. Zalaznik, M. Kalin, S. Novak, S. G. Jakša, "Effect of the type, size and concentration of solid lubricants on the tribological properties of the polymer PEEK", Wear, 364, 31-39, 2016.
  38.  N. L. McCook, D. L. Burris, G. R. Bourne, J. Steffens, J. R. Hanrahan, W. G. Sawyer, "Wear resistant solid lubricant coating made from PTFE and epoxy", Tribol. Lett. 18, 119-124, 2005.
  39.  D. Berman, A. Erdemir, A. V. Sumant, "Graphene: a new emerging lubricant", Mater. Today. 17, 31-42, 2014.
  40.  P. Lazar, E. Otyepkova, P. Banáš, A. Fargašova, K. Šafářová, L. Lapčík, M. Otyepka, "The nature of high surface energy sites in graphene and graphite", Carbon, 73, 448-453, 2014.
  41.  A. Chih, A. Ansón-Casaos, J. A. Puértolas, "Frictional and mechanical behaviour of graphene/UHMWPE composite coatings", Tribol. Int. 116, 295-302, 2017.
  42.  J. Sudeepan, K. Kumar, T. K. Barman, P. Sahoo, "Study of friction and wear of ABS/Zno polymer composite using Taguchi technique", Procedia Materials Science, 6, 391-400, 2014.
  43.  P. Maurin‐Perrier, P. Kapsa, "Wear reduction of partially stabilised zirconia by lubrication", Lubr. Sci. 8, 255-264, 1992.
  44.  A. Shankara, P. L. Menezes, K. R. Simha, S. V. Kailas, "Study of solid lubrication with MoS2 coating in the presence of additives using reciprocating ball-on-flat scratch tester", Sadhana, 33, 207-220, 2008.
  45.  X. Quan, S. Zhang, M. Hu, X. Gao, D. Jiang, J. Sun, "Tribological properties of WS2/MoS2-Ag composite films lubricated with ionic liquids under vacuum conditions" Tribol. Int. 115, 389-396, 2017.
  46.  D. Zheng, Y. P. Wu, Z. Y. Li, Z. B. Cai, "Tribological properties of WS2/graphene nanocomposites as lubricating oil additives",RSC Adv. 7, 14060-14068, 2017.
  47.  S. Rengifo, "A Comparison between graphene and WS2 as solid lubricant additives to aluminum for automobile applications", MS thesis, 2015.
  48.  M. K. Dubey, J. Bijwe, S. S. V. Ramakumar, "PTFE based nano-lubricants" Wear, 306, 80-88, 2013.
  49.  F. G. Reick, U.S. Patent No. 4,349,444. Washington, DC, 1982.
  50.  M. W. Akram, J. L. Meyer, A. A. Polycarpou, "Tribological interactions of advanced polymeric coatings with polyalkylene glycol lubricant and r1234yf refrigerant", Tribol. Int. 97, 200-211, 2016.
  51.  M. R. Hilton, P. D. Fleischauer, "Applications of solid lubricant films in spacecraft", Surf. Coat. Technol. 54, 435-441, 1992.
  52.  J. F. Yang, Y. Jiang, J. Hardell, B. Prakash, Q. F. Fang, "influence of service temperature on tribological characteristics of self-lubricant coatings, a review", Front. Mater. Sci. 7, 28-39, 2013.
  53.  T. R. Prabhu, "Effects of solid lubricants, load, and sliding speed on the tribological behavior of silica reinforced composites using design of experiments", Mater. Design, 77, 149-160, 2015.

 

مطالعات در دنیای رنگ
دوره 8، شماره 3
آذر 1397
صفحه 41-53

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 28 اردیبهشت 1397
  • تاریخ بازنگری: 17 مهر 1397
  • تاریخ پذیرش: 18 مهر 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار