Influencia de la adición de nanotubos de carbono en el desempeño tribológico de un aceite aditivado con ZDDP

PRIETO, G.; SILVA CÁRDENAS, I. H.; ANTONELLI, M. M.; ABDELNABE, J. P.; TUCKART, W. R.

Ciudad de México

Otro; 1er Reunión Latinoamericana de Ingeniería de Superficies y Tribología; 2022

La tendencia en el diseño actual de maquinarias y equipos apunta a la reducción de los tamaños de los componentes y a un incremento en la potencia por unidad de peso de los mismos, con el objetivo de aumentar la eficiencia energética. Estas condiciones incrementan la severidad de las solicitaciones tribológicas a las que se ven sometidos los elementos de transmisión de potencia, tales como engranajes y ruedas dentadas, lo que hace imperativo el uso de aditivos extrema-presión para reducir el desgaste y la fricción.En este trabajo se presentan los resultados preliminares de la determinación de la influencia de la incorporación de nanotubos de carbono en las propiedades tribológicas de un aceite lubricante aditivado con dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP), un aditivo extrema-presión extensamente utilizado en la industria. Para ello, se realizaron ensayos de tipo bloque sobre anillo utilizando tres formulaciones lubricantes diferentes. El lubricante de referencia fue una formulación de aceite base PAO 6, sin paquete de aditivos, con el agregado de 1 % p/p de ZDDP. Asimismo, se evaluaron dos formulaciones adicionales, conteniendo 1,0 y 0,5 % p/p de ZDDP respectivamente, más 0,1 % p/p de nanotubos de carbono en ambos casos.Los ensayos se realizaron, con una presión de contacto de 1,0 GPa, una velocidad de deslizamiento de 1,0 m/s de velocidad y una distancia total de deslizamiento de 3600 m. En todos los casos, se mantuvo el aceite a una temperatura constante de 75 °C utilizando un sistema de calentamiento retroalimentado y se registró la fricción de manera continua. Las superficies de desgaste resultantes fueron evaluadas empleando microscopía láser confocal, microscopía electrónica de barrido con espectroscopía de dispersión de energía y microespectroscopía Raman. A partir de los resultados obtenidos, se observó una disminución entre leve y moderada del coeficiente de fricción, registrándose una reducción del valor promedio de fricción entre un 8 y un 24% en comparación con el aceite aditivado sólo con ZDDP. Sin embargo, las formulaciones que contenían nanotubos de carbono presentaron niveles de desgaste hasta dos órdenes de magnitud por debajo de los observados en las muestras lubricadas con el aceite aditivado sólo con ZDDP. Estos resultados permiten inferir que los nanotubos de carbono actúan como catalizadores en las reacciones de formación de tribofilms de fosfato de zinc/hierro sobre las superficies bajo deslizamiento relativo, aumentando el grado de protección superficial y en consecuencia, reduciendo el desgaste.