Utilización combinada de recubrimientos y líquidos iónicos en pares tribológicos industriales

Resumo

El estudio de la viabilidad del uso de líquidos iónicos en la lubricación de pares tribológicos industriales recubiertos es una línea de investigación de interés en la actualidad. El problema a resolver es la sustitución de los aditivos convencionales utilizados en la formulación de lubricantes por líquidos iónicos que proporcionen mejoras en los parámetros tribológicos y ambientales. En este trabajo se analiza el uso de dos líquidos iónicos novedosos:el 1-Butil-1-metilpirrolidinio tris(pentafluoroetil) trifluorofosfato -[BMP][FAP]- y el Etil-dimetil-2-metoxietilamonio tris(pentafluoroetil) trifluorofosfato -[(NEMM)MOE][FAP]- en la lubricación de recubrimientos de TiN, CrN y DLC-Cr obtenidos por PVD. Para la realización de los ensayos tribológicos se utilizó un micro-tribómetro con una configuración tipo "ball-on-flat" alternativo, llevando a cabo la experimentación en dos fases. En la Fase 1, los líquidos iónicos se utilizaron como lubricantes puros y como aditivos al 1% en peso en una polialfaolefina (PAO 6), bajo condiciones de alta presión (1.54 GPa). Los líquidos iónicos puros presentaron los valores más bajos de coeficiente de fricción y una gran reducción del desgaste, aunque el uso de éstos como aditivos también mejoró el comportamiento tribológico del aceite base. Durante la Fase 2 los líquidos iónicos únicamente fueron utilizados como aditivos, introduciéndose el dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP) como aditivo tradicional de referencia en la comparativa con los líquidos iónicos bajo nuevas condiciones de carga (0.87 y 1.09 GPa). Este cambio con respecto a la Fase 1 se debió principalmente a razones económicas, pero también a la necesidad de trabajar en unas condiciones que provocasen un desgaste significativo del recubrimiento sin destruirlo. Los resultados de la Fase 2 mostraron una ligera reducción de la fricción con el uso de los líquidos iónicos como aditivos comparado con los ensayos realizados con el PAO 6. El análisis de interferometría y XPS permitió concluir que la formación de una película protectora surgida de la interacción de los aditivos con la superficie contribuyó a la mejora en el comportamiento tribológico. Aunque los líquidos iónicos estudiados en este trabajo son ligeramente peores como aditivos que el ZDDP, la reducción de la fricción y el desgaste obtenida con estos líquidos iónicos tiene implicaciones ambientales (ahorro energético y reducción de las emisiones de CO2) que pueden convertirlos en una interesante alternativa de futuro para la lubricación de sistemas mecánicos con componentes recubiertos.