Estudio tribológico del contacto acero AISI316L/Zafiro con películas autolubricantes de líquidos iónicos próticos

[ESP] Los líquidos iónicos han demostrado un comportamiento excelente en su uso como lubricantes de diferentes contactos mecánicos. En el presente trabajo se han generado y caracterizado capas finas de un líquido iónico prótico, el Adipato de Di-[bis(2-hidroxietil)amonio](DAd), sobre discos de acero inoxidable AISI 316L y, posteriormente, se ha estudiado su comportamiento tribológico frente a bolas de zafiro, en ensayos punzón-sobre-disco. Se ha demostrado que se consigue reducir el periodo de alta fricción inicial, el desgaste generado y el volumen de lubricante utilizado respecto a los resultados obtenidos cuando se usan como lubricantes disoluciones acuosas o el líquido iónico puro. [ENG] Ionic liquids have shown an outstanding performance as lubricants in different contacts. In the present work, the protic ionic liquid di[bis-(2-hydroxyethyl)ammonium] adipate (DAd) has been used to generate thin surface films on AISI316L stainless steel and their lubricating performance against sapphire balls has been studied. The results described in the present study show a good tribological performance of these thin surface films, in pin-on-disc tests, reducing the running-in period of high friction coefficient, preventing wear and reducing the volume of lubricant with respect to the results obtained when water+1%DAd and neat DAd are used as lubricants.Centro Universitario de la Defensa. Escuela de Turismo de Cartagena. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial UPCT. Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación (ETSIT). Escuela de Ingeniería de Caminos y Minas (EICM). Escuela de Arquitectura e Ingeniería de Edificación (ARQ&IDE). Parque Tecnológico de Fuente Álamo. Navantia. Campus Mare Nostrum. Estación Experimental Agroalimentaria Tomás Ferr

Tribological study of the AISI316L/Sapphire contact with self-lubricating films of protic ionic liquids

Ionic liquids have shown an outstanding performance as lubricants in different contacts. Protic ammonium carboxylate ionic liquids (PILs), both neat and as additives in water, are being studied as friction-reducing and wear prevention lubricants in stainless steel-sapphire contacts. When a PIL was used as additive in water, the high temperature reached at the sliding contact produced the evaporation of water and the formation of a low friction PIL boundary layer. In the present study, the formation of the PIL boundary layer on AISI316L stainless steel under static conditions is described and its lubricating performance against sapphire balls has been studied. The effect of relative humidity has been studied using a vacuum chamber. The results described in the present study show a good tribological performance of these thin surface films, in pin-on-disc tests, reducing the running-in period of high friction coefficient, preventing wear and reducing the volume of lubricant with respect to the results obtained when water+1%PIL and neat PIL are used as lubricants.Competitividad (MINECO, Spain) (MAT2011-23162 and MAT2014-55384-P) for financial support. T. Espinosa is grateful to the Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (MECD, Spain) for a research Grant (AP2010-3485)

Nuevos líquidos iónicos de tiazolio en lubricación de contactos acero-zafiro

Los líquidos iónicos (LIs) son fluidos respetuosos con el medio ambiente que están siendo utilizados en numerosas aplicaciones, entre ellas la tribología, ya que presentan un excelente comportamiento en su uso como lubricantes, tanto en estado puro como aditivos de otros lubricantes. La mayoría de LIs estudiados hasta el momento en tribología contienen el catión imidazolio, amonio o fosfonio. En el presente trabajo se han sintetizado nuevos líquidos iónicos que contienen el catión tiazolio con diferentes sustituyentes y se ha estudiado su uso como lubricantes en contactos acero-zafiro. Para el estudio del comportamiento tribológico y de las interacciones superficiales, se han realizado ensayos con discos de acero inoxidable y de acero de rodamientos con bolas de zafiro bajo la configuración punzón-sobre-disco. Los resultados se presentan en función de la composición de los LIs y se comparan con los obtenidos con los líquidos de imidazolio usados previamente como lubricantes.Asociación de Jóvenes Investigadores de Cartagena, (AJICT). Universidad Politécnica de Cartagena. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial UPCT, (ETSII). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronónica, (ETSIA), Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación (ETSIT). Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales, y Puertos y de Ingeniería de Minas, (EICM). Fundación Séneca, Agencia Regional de Ciencia y Tecnología. Parque Tecnológico de Fuente Álamo. Grupo Aquilin

Estudio tribológico del contacto acero-zafiro lubricado con una base comercial con aditivos iónicos y grafeno

[ESP] Los líquidos iónicos son fluidos compuestos por iones que presentan unas excelentes propiedades que los hacen útiles en numerosas aplicaciones. Su capacidad para modificar nanofases derivadas de carbono se ha utilizado para desarrollar nuevos nanofluidos iónicos capaces de actuar como lubricantes y como aditivos antidesgaste. Se ha estudiado el comportamiento tribológico en el contacto acero-zafiro, usando una base lubricante comercial y aditivos formados por líquidos iónicos y grafeno. Se ha demostrado la capacidad de la dispersión de la base lubricante con líquido iónico y grafeno para reducir la fricción y el desgaste con respecto a la base sin aditivos. Ionic liquids are fluids that consist of ions and are stables at low temperature. They present a wide variety of properties that make them interesting for many applications. Its ability to modify carbon derived nanophases has been used to develop new ionic nanofluids that act as lubricants and as antiwear additives. In this work, the tribological behaviour of a commercial lubricating base with ionic liquids and graphene as additives is studied. The ability of the dispersion of the base with ionic liquid and graphene to reduce friction and wear has been proved.Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación (ETSIT), Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica (ETSIA), Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial (ETSII), Escuela Técnica Superior de Arquitectura y Edificación (ETSAE), Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y de Ingeniería de Minas (ETSICCPIM), Facultad de Ciencias de la Empresa (FCCE), Parque Tecnológico de Fuente Álamo (PTFA), Vicerrectorado de Estudiantes y Extensión de la UPCT, Vicerrectorado de Investigación e Innovación de la UPCT, y Vicerrectorado de Internacionalización y Cooperación al Desarrollo de la UPCT

Antiwear performance of ionic liquid+graphene dispersions with anomalous viscosity-temperature behavior

New dispersions of few-layers graphene (G) in 1-ethyl-3-methylimidazolium ([EMIM]) ionic liquids (ILs) with dicyanamide ([DCA]) or bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([TFSI]) anions have been obtained by mechanical mixing and sonication. IL+0.5 wt% G dispersions show constant viscosity values from 357K (for IL = [EMIM][DCA]) or from 385K (for IL = [EMIM][TFSI]) to 393K. IL + G dispersions with G > 0.5 wt% show linear viscosity increases with increasing temperature, from 306K (for [EMIM][DCA]+1 wt%G) and from 330K to 393K (for [EMIM][TFSI]+0.75 wt%G and [EMIM][TFSI]+1 wt%G). Addition of graphene improves the poor wear reducing performance of [EMIM][DCA], and prevents surface damage on steel when added to [EMIM][TFSI]. Graphene increases the load-carrying ability of ILs, forms a surface layer on the sliding path and retains wear debris, preventing the formation of large abrasive particles.Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO, Spain), EU FEDER Program (Grant # MAT2017-85130-P) Este trabajo es resultado de la actividad desarrollada en el marco del Programa de Ayudas a Grupos de Excelencia de la Región de Murcia, de la Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia (Grant # 19877/GERM/15) M.D. Avilés ha recibido una beca del MINECO (BES-2015-074836)

Estudio del comportamiento tribológico y de las interacciones de superficie de nuevos nanofluidos iónicos

[SPA] Los líquidos iónicos son sales fundidas a temperatura ambiente, dado que su punto de fusión es menor de 100ºC. Presentan excelentes propiedades físico-químicas que los convierten en sustitutos de otros compuestos convencionales en numerosas aplicaciones industriales. En el presente trabajo se analizan dichas aplicaciones y se centra el interés en su uso como lubricantes en problemas tribológicos complejos como la lubricación de metales contra sí mismos, el desarrollo de lubricantes base agua y de nuevas superficies autolubricadas. Cuando no es posible reducir los coeficientes de fricción y desgaste mediante lubricación, como es el caso de las aleaciones de magnesio, los líquidos iónicos se han estudiado como precursores de recubrimientos protectores. Se han determinado las interacciones superficiales y los procesos de corrosión sobre cobre y sobre acero con diferentes líquidos iónicos próticos y apróticos para desarrollar nuevos lubricantes y aditivos. Se ha evaluado el comportamiento tribológico de nuevos líquidos iónicos próticos derivados de amonio y de líquidos iónicos apróticos derivados de imidazolio como lubricantes y como aditivos del lubricante comercial polialfaolefina 6 en el contacto cobre/cobre. Con excepción del líquido iónico prótico derivado del oleato, todos los líquidos iónicos estudiados presentan mejor comportamiento tribológico que el lubricante comercial. Los líquidos iónicos próticos muestran un excelente comportamiento tribológico tanto en estado puro, como en forma de aditivos. Los nuevos líquidos iónicos próticos no sólo son buenos lubricantes del contacto acero/zafiro cuando se utilizan en estado puro, sino que, como aditivos en agua, generan películas adsorbidas sobre la superficie del metal reduciendo los coeficientes de fricción y las tasas de desgaste tras la evaporación del agua. Para evitar el periodo de alta fricción inicial y desgaste severo en presencia de agua, se han generado películas de líquido iónico adsorbido sobre la superficie del acero en condiciones estáticas. El mejor comportamiento lubricante tanto en el contacto cobre/cobre como en el contacto acero/zafiro se obtiene para el líquido iónico prótico derivado del anión adipato, con dos grupos carboxílicos. Las interacciones de los grupos hidroxilo y carboxilato con la superficie metálica y los puentes de hidrógeno entre el catión y el anión podrían ser los responsables del buen comportamiento tribológico. Se ha comparado el comportamiento tribológico de los líquidos iónicos apróticos derivados de imidazolio y tiazolio como lubricantes del contacto acero/zafiro, obteniéndose los mejores resultados para los derivados del anión bis(trifluorometanosulfonil)imida, que evita a su vez los procesos de tribocorrosión. Se han generado recubrimientos superficiales sobre aleaciones de magnesio a partir de tres líquidos iónicos derivados del anión fosfonato, tanto por inmersión como mediante cronoamperometría. Los nuevos recubrimientos reducen el daño superficial por deslizamiento o abrasión de la aleación magnesio-aluminio pero no de la aleación magnesio-cinc, que impide la formación de recubrimientos continuos. Las interacciones superficiales y los procesos triboquímicos y tribocorrosivos que tienen lugar en las interfases entre los líquidos iónicos y las superficies se han analizado mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía fotoelectrónica de rayos-X (XPS), microanálisis por energías dispersivas de rayos-X (EDX) y espectroscopía infrarroja (FTIR). [ENG] Ionic liquids are molten salts which are liquid at room temperature, as they have a melting point below 100ºC. They present a unique combination of properties that make them interesting for a wide range of industrial applications. In the present work, we focus on their use as lubricants in complex tribological problems such as the lubrication of metals that slide against themselves, the development of water based lubricants and new self-lubricated surfaces. When it is difficult to reduce friction coefficients and wear by lubrication, as in the case of magnesium alloys, ionic liquids are studied as protective coatings precursors. Surface interactions and corrosion processes with protic and aprotic ionic liquids on copper and steel have been determined in order to develop new lubricants and lubricant additives. The tribological performance of new protic ammonium ionic liquids and aprotic imidazolium ionic liquids as lubricants and additives of a polyalphaolefin has been evaluated in the copper/copper contact. All ionic liquids present better tribological performance than the synthetic oil, except for the oleate derivative. Protic ionic liquids show an outstanding tribological behaviour as neat lubricants and as additives. New protic ionic liquids are not only exceptional lubricants of the steel/sapphire contact as neat lubricants, but when they are used as additives in water, the formation of a boundary layer after water evaporation occurs, thus reducing friction and wear with respect to neat water. The formation of this boundary layer on steel under static conditions is described in order to prevent the running-in period with respect to water and the solution of ionic liquid in water, and to reduce the volume of liquid used with respect to neat ionic liquid. The best lubricating behaviour for the copper/copper contact and also for the steel/sapphire contact is obtained for the diprotic ammonium dianionic adipate, that has two carboxylate groups in its anion. A higher polarity and a higher number of ammonium protons, carboxylate and hydroxyl groups would give rise to stronger surface interaction with the metal surfaces and more stable boundary films. The tribological performance of new aprotic thiazolium ionic liquids and commercial aprotic imidazolium ionic liquids has been compared as lubricants of the steel/sapphire contact, obtaining the best results for the bis(trifluoromethanesulfonyl)imide derivatives, and also preventing tribocorrosion processes. The formation of a coating layer on magnesium alloys from phosphonate imidazolium ionic liquids by immersion and by chronoamperometry has been described. The new coatings reduce the abrasive wear in the magnesium-aluminium alloy but they are not effective in the magnesium-zinc alloy, which prevent the formation of continuous coatings. Electronic microscopy (SEM), energy dispersive (EDX), infrared (FTIR) and X-ray photoelectron (XPS) spectroscopies have been used to study the surface interactions, wear mechanisms and tribochemical processes that take place in the contacts.[ENG] Ionic liquids are molten salts which are liquid at room temperature, as they have a melting point below 100ºC. They present a unique combination of properties that make them interesting for a wide range of industrial applications. In the present work, we focus on their use as lubricants in complex tribological problems such as the lubrication of metals that slide against themselves, the development of water based lubricants and new self-lubricated surfaces. When it is difficult to reduce friction coefficients and wear by lubrication, as in the case of magnesium alloys, ionic liquids are studied as protective coatings precursors. Surface interactions and corrosion processes with protic and aprotic ionic liquids on copper and steel have been determined in order to develop new lubricants and lubricant additives. The tribological performance of new protic ammonium ionic liquids and aprotic imidazolium ionic liquids as lubricants and additives of a polyalphaolefin has been evaluated in the copper/copper contact. All ionic liquids present better tribological performance than the synthetic oil, except for the oleate derivative. Protic ionic liquids show an outstanding tribological behaviour as neat lubricants and as additives. New protic ionic liquids are not only exceptional lubricants of the steel/sapphire contact as neat lubricants, but when they are used as additives in water, the formation of a boundary layer after water evaporation occurs, thus reducing friction and wear with respect to neat water. The formation of this boundary layer on steel under static conditions is described in order to prevent the running-in period with respect to water and the solution of ionic liquid in water, and to reduce the volume of liquid used with respect to neat ionic liquid. The best lubricating behaviour for the copper/copper contact and also for the steel/sapphire contact is obtained for the diprotic ammonium dianionic adipate, that has two carboxylate groups in its anion. A higher polarity and a higher number of ammonium protons, carboxylate and hydroxyl groups would give rise to stronger surface interaction with the metal surfaces and more stable boundary films. The tribological performance of new aprotic thiazolium ionic liquids and commercial aprotic imidazolium ionic liquids has been compared as lubricants of the steel/sapphire contact, obtaining the best results for the bis(trifluoromethanesulfonyl)imide derivatives, and also preventing tribocorrosion processes. The formation of a coating layer on magnesium alloys from phosphonate imidazolium ionic liquids by immersion and by chronoamperometry has been described. The new coatings reduce the abrasive wear in the magnesium-aluminium alloy but they are not effective in the magnesium-zinc alloy, which prevent the formation of continuous coatings. Electronic microscopy (SEM), energy dispersive (EDX), infrared (FTIR) and X-ray photoelectron (XPS) spectroscopies have been used to study the surface interactions, wear mechanisms and tribochemical processes that take place in the contacts.Universidad Politécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Tecnologías Industriale

Estudio del comportamiento tribológico y de las interacciones de supericie de nuevos nanofluidos iónicos

Los líquidos iónicos (LIs) son materiales que presentan excelentes propiedades físico-químicas que los convierten en sustitutos de otros compuestos convencionales en numerosas aplicaciones industriales. En el presente trabajo se analizan dichas aplicaciones y se centra el interés en su uso como lubricantes en diferentes contactos y en aplicaciones micro y nanotecnológicas. Además, se propondrán nuevas líneas de investigación sobre la base de lo estudiado por el grupo de investigación. En la actualidad no existen lubricantes de altas prestaciones que sean compatibles con el medioambiente. Tampoco existen lubricantes eficaces para aleaciones ligeras de metales reactivos como aluminio, magnesio o titanio en condiciones severas de contacto con metales o materiales cerámicos, como son las de uso industrial, de automoción o aeroespacial. En la misma línea de ahorro de energía y desarrollo de materiales ligeros, son necesarios nuevos polímeros con alta resistencia al desgaste y a la abrasión. En cada una de estas líneas se estudiarán diversos tipos de líquidos iónicos en función de su composición, estructura y propiedades. Se utilizarán nuevos líquidos iónicos próticos (PILs) derivados de amonio como aditivos lubricantes e inhibidores de la corrosión, en agua y en lubricantes sintéticos, con el fin de evitar la corrosión y toxicidad de los productos de descomposición de algunos derivados de imidazolio, que han sido los más estudiados hasta ahora. A partir de líquidos iónicos derivados de fosfonio se desarrollarán nuevos recubrimientos superficiales nanoestrucutrados que incrementen la resistencia a la corrosión y al desgaste de las aleaciones ligeras. Por último, la capacidad de los líquidos iónicos para modificar nanopartículas y nanofases derivadas de carbono se utilizará para desarrollar nuevos nanofluidos iónicos capaces de actuar como lubricantes y como aditivos antidesgaste. En todos los casos se profundizará en el estudio de las interacciones que tienen lugar en las superficies e interfases con el fin de controlar y mejorar el comportamiento tribológico en función de las condiciones experimentales.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen

Diseño de la sección de purificación de una planta de producción de MTBE

El presente proyecto trata de la sección de purificación de una planta de producción de MTBE, uno de los aditivos de las gasolinas que eleva su índice de octano, por lo que se expone una breve introducción de éstas. La gasolina (en Argentina y Uruguay se conoce como nafta, en Chile como bencina) es una mezcla de hidrocarburos derivada del petróleo que se utiliza como combustible en motores de combustión interna con encendido a chispa. Tiene una densidad de 720 g/L (un 15% menos que el gasoil, que tiene 850 g/L). Un litro de gasolina tiene una energía de 34,78 MJ, aproximadamente un 10% menos que el gasoil, que posee una energía de 38,65 MJ por litro de carburante. Sin embargo, en términos de masa, la gasolina tiene una energía de 48,31 MJ/kg frente a los 45,47 MJ/kg del gasóleo.Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industria

Estudio de interacciones superficiales y recubrimientos de líquidos iónicos sobre metales

Los líquidos iónicos (Lls) presentan excelentes propiedades físico-químicas que los convierten en sustitutos de otros compuestos convencionales en numerosas aplicaciones industriales. En el presente trabajo se estudian las interacciones entre líquidos iónicos y las superficies de algunos metales. Por un lado, a partir de líquidos iónicos derivados de fosfonio se han desarrollado nuevos recubrimientos superficiales nanoestructurados que incrementan la resistencia a la corrosión y al desgaste de dos tipos de aleaciones de magnesio. Por otro, se han llevado a cabo estudios de inmersión de cobre electrolítico puro en 20 líquidos iónicos con el fin de estudiar las reacciones de corrosión a las que dan lugar

Proceedings of the VIII Iberian Conference on Tribology : Conference Proceedings

El libro recoge los trabajos correspondientes a las ponencias presentadas en el octavo congreso ibérico de tribología celebrado en Cartagena los días 18 y 19 de junio de 2015.SGS, Fundación Séneca, Repsol, Proquilab, S.A., Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, (UPCT). Este trabajo es resultado de la ayuda 19591/OC/14 financiada por la Fundación Séneca-Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia con cargo al Programa “Jiménez de la Espada” de Movilidad, Cooperación e Internacionalización