A new type of ionic liquid as environmentally acceptable lubricant additive

Abstract

To polyoksometalat-ioniske væsker, [triheksyltetradecylfosfonium]8[SiW11O39](SiW11THTDP) og [triheksyltetradecylfosfonium]10[SiW9O39] (SiW9THTDP), ble undersøkt som smøremiddeltilsetninger i forskjellige baseoljer med varierende polaritet, viskositet org natur på to typer stål (AISI 52100 lagerstål og AISI 316L rustfritt stål). Den tribologiske oppførselen til disse blandingene laget med POM-Ils og de tidligere nevnte baseoljene ble sammenlignet med resultatene fra de rene baseoljene som ble brukt som referanse. Ulike karakteriseringsteknikker ble brukt for å analysere slitasjesporet: Mikroskopi med uendelig fokus for å måle den spesifikke slitasjen, og skanning transmisjonselektronmikroskopi for å studere det slitte området og slitasjemekanismene. En kvartskrystallmikrovekt med dissipasjonsovervåking (QCM-D) ble brukt til å studere overflateadsorpsjonen av tilsetningsstoffene på sensorer av rustfritt stål og jernbelagte sensorer for å få kunnskap om adsorpsjonsatferden til de tilsetningsstoffholdige blandingene. Blant alle smøremiddeltilsetningene som ble testet i dette arbeidet, viste SiW9THTDP i Polyalphaolefin 8 på rustfritt stål den sterkeste forbedringen på slitasje og friksjon.

Two Polyoxometalate ionic liquids, [Trihexyltetradecylphosphonium]8[SiW11O39] (SiW11THTDP) and [Trihexyltetradecylphosphonium]10[SiW9O39] (SiW9THTDP) were studied as lubricant additives in several base oils of varying polarities, viscosities and nature on two types of steel (AISI 52100 bearing steel and AISI 316L stainless steel). The tribological behaviour of these blends made with the POM-Ils and the previously mentioned base oils was compared with the plain base oils results used as reference. Various characterization techniques are used to analyse the wear track: Infinite focus microscopy to measure the specific wear rate and scanning transmission electron microscopy to study the worn area and wear mechanisms. A quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D) was used to study the surface adsorption of the additives on stainless steel and iron-coated sensors to have knowledge of the adsorption behaviour of the additive-containing blends. Among all lubricant additives tested in this work, SiW9THTDP in Polyalphaolefin 8 on stainless steel exhibited the strongest improvement on wear and friction.