THE EFFECT OF THE NANODISPERSE PHASE OF MAGNETIC OILS ON THEIR LUBRICATING PROPERTIES
Authors: Болотов Александр Николаевич , Новикова Ольга Олеговна 
Published: December 2022

Работа посвящена изучению процессов, протекающих в граничном смазочном слое, в которых нанодисперсные магнитные частицы играют определяющую или значительную роль. Исследовалось трение между металлическими поверхностями смазанными маслами с различной концентрацией магнитной нанодисперсной фазы. Дисперсионная среда магнитных масел состояла из жидкостей с различными физико-химическими свойствами: диоктилсебацината, триэтаноламина, полиэтилсилоксана. Было показано, что интенсивность изнашивания поверхностей с твердостью выше, чем у наночастиц монотонно возрастает по мере увеличения концентрации частиц, а износ носит абразивный характер. Интенсивность изнашивания более мягких материалов проходит через минимум при концентрации частиц около 2 об.%. Магнитная сепарация крупных агломератов в масле позволяет на некоторое время уменьшить абразивный износ, пока они не образуются снова в условиях трения. Выявить закономерности влияния нанодисперсных частиц на силу трения не удалось, вероятно оно несущественное. Рассмотрено несколько примеров косвенного влияния нанодисперсных частиц на граничное трение. Во всех примерах определяющую роль играет огромная по площади активная поверхность частиц в единице объема масла. Например, в условиях трения может активно образовываться атомарный водород при химическом взаимодействии жирных кислот с поверхностью. Атомарный водород аккумулируется в подповерхностных порах, молизуется там. Повышенное давление в порах, создаваемое молекулами водорода, приводит к увеличению износа по механизму отслаивания. Представляют научный интерес установленные закономерности влияния нанодисперсных частиц на скорость формирования граничного смазочного слоя и коррозионный износ поверхностей, вызванный поверхностно-активными присадками в магнитном масле.

The work is devoted to the study of processes occurring in the boundary lubricant layer, in which nanodisperse magnetic particles play a decisive or significant role. The friction between metal surfaces with lubricated oils of different concentrations of the magnetic nanodisperse phase was studied. The dispersion medium of magnetic oils consisted of liquids with various physico-chemical properties: dioctylsebacinate, triethanolamine, polyethylsiloxane. It has been shown that the wear intensity of surfaces with a hardness higher than that of nanoparticles monotonically increases with increasing the particle concentration, and wear is abrasive in nature. The wear rate of softer materials passes through a minimum at a particle concentration of about 2 vol.%. Magnetic separation of large agglomerates in oil allows for some time to reduce the abrasive wear until they are formed again under friction conditions. It was not possible to identify the regularities of the influence of nanodispersed particles on the friction force, it is probably insignificant. Several examples of the indirect effect of nanodispersed particles on the boundary friction are considered. In all the examples, the determining role plays huge area of the active surface of particles per unit volume of oil. For example, under conditions of friction, atomic hydrogen can be actively formed during the chemical interaction of fatty acids with the surface. Atomic hydrogen accumulates in the subsurface pores and is crystallized there. The increased pressure in the pores created by hydrogen molecules leads to an increase in wear by the peeling mechanism. The established regularities of the influence of nanodispersed particles on the rate of formation of the boundary lubricant layer and the corrosion wear of surfaces caused by surface-active additives in magnetic oil are of scientific interest.