Остриков В. В., Нагдаев В. К., Вязинкин В. С., Сафонов В. В. Повышение эксплуатационных свойств пластичных смазок графеновыми добавками // Научная жизнь. 2022. Т. 17. Вып. 4.

Остриков Валерий Васильевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Стандартизация, метрология и технический сервис» Мичуринского ГАУ, зав. лабораторией «Использование смазочных материалов и отработанных нефтепродуктов», ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве»: Россия, 392022, г. Тамбов, пер. Ново-Рубежный, 28.
Нагдаев Владимир Константинович, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве»: Россия, 392022, г. Тамбов, пер. Ново-Рубежный, 28.
Вязинкин Виктор Сергеевич, науч. сотр. ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве»: Россия, 392022, г. Тамбов, пер. Ново-Рубежный, 28.
Сафонов Валентин Владимирович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Техническое обеспечение АПК», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

Тел.: (845-2) 74-96-47
E-mail: safonow2010sgau@yandex.ru

Известно, что товарные смазки не всегда отвечают высоким эксплуатационным требованиям по своим трибологическим характеристикам. В частности установлено, что при высоких нагрузках в изношенных механизмах смазка Литол-24 не всегда обеспечивает высокие противоизносные свойства, способствующие продлению сроков службы подшипников скольжения. С целью повышения эксплуатационных свойств проведены исследования по модификации смазки многочисленными графенами и осуществлены сравнительные испытания на машине трения МИ-1М. Структура углеродной пленки определялась методом комбинационного рассеивания света на спектрометре DXR Raman Microscope Thermo Scientific. В результате исследований установлено, что модификация смазки графенами позволяет формировать на поверхности трения пленку. При этом износ деталей снижается с 0,0138 мг на товарной смазке Литол-24 до 0,0079 на смазке, модифицированной графенами. В результате спектрального анализа определено, что в спектре от углеродной пленки присутствуют приблизительно одинаковые по интенсивности G-линия – 1565 см^-1 и D-линия – 1340 см^-1 и мало интенсивная 2D-линия – 2700 см^-1. Данный спектр идентичен КР спектру аморфного углерода. В спектре от металлической поверхности ролика перечисленные линии КР спектра отсутствуют. В процессе испытания на машине трения пластической смазки Литол 24 с наполнителем многослойный графен наблюдается разрушение структуры графена и преобразование его в аморфный углерод. В результате определения шероховатости ролика и толщины углеродной пленки профилометром установлено, что шероховатость поверхности с углеродной пленкой меньше по сравнению с чистой металлической поверхностью ролика: (0,176 – 0,168 = 0,008 мкм) и (0,566 – 0,485 = 0,071 мкм), глубина впадин профиля на поверхности с углеродной пленкой уменьшилась на 0,116 мкм. Высота выступов профиля на поверхности с углеродной пленкой увеличилась на 0,161 мкм. При этом определено расчетным путем, что ориентировочная толщина углеродной пленки составляет 0,138 мкм. На основании проведенных исследований можно утверждать, что модификация товарной смазки Литол-24 графенами способствует образованию защитной противоизносной пленки на поверхности трения, тем самым снижая износ и увеличивая срок службы деталей машины.

Список литературы:

1. Школьников В. М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. – Москва: Техинформ, 1999. – 596 с.

2. Савин Л. А., Степанов Ю. С., Корнаев А. В. Перспективы разработки энергоэффективной гибридной гидродинамической смазки на основе наноматериалов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2014. – № 6 (308). – С. 60-69.
3. Остриков В. В., Вигдорович М. В., Сазонов С. Н., Забродская А. В. Теоретические аспекты эффективности модификации пластических смазок графитовыми наполнителями и их работы в механизмах // Наука в центральной России. – 2020. – № 3 (45). – С. 97–103.
4. Балабанов В. И., Лехтер В. В. Триботехнические исследования металлоплакирующих пластичных смазок // Наука в центральной России. – 2019. – № 4 (40). – С. 108-114.
5. Сафонов В. В., Азаров А. С. Трибологические свойства модификаций пластичных смазок // Мехатроника, автоматика и робототехника. – 2019. – № 4. – С. 39-41.
6. Першин В. Ф., Аль-Саади Д. А. Ю., Салимов Б. Н. Перспективы улучшения эксплуатационных характеристик графитных смазок за счет механоактивации в планетарных мельницах // European Research. – 2015. – № 10 (11). – С. 28-30.
7. Lotya M., Hernandez Y., King P. J. [et al.]. Liquid phase production of graphene by exfoliation of graphite in surfactant/water solutions // Journal of the American Chemical Society. – 2009. – Vol. 131. – Pp. 3611-3620.
8. Hernandez Y., Nicolosi V., Lotya M [et al.]. High yield production of graphene by liquid phase exfoliation of graphite // Nature Nanotechnology. – 2008. – Vol. 3. – Pp. 563-568.
9. Lee J. H., Shin D. W., Makotchenko V. G. One-step exfoliation synthesis of easily soluble graphite and transparent conducting graphene sheets // Advanced Materials. – 2009. – Vol. 21. – Pp. 4383-4387.
10. Мележик А. В., Першин В. Ф., Ткачев А. Г. Механохимические методы получения графеновых материалов // Нанотехнологии в России. – 2016. – Т. 11. – С. 421-429.
11. Leon V., Quintana M., Herrero M.A. Few-layer graphenes from ball-milling of graphite with melamine // Chem. Commun. – 2011. – Vol. 47. – P. 10936-10938.
12. Bruna M, Borini S. Optical constants of graphene layers in the visible range // Appl. Phys. Lett. – 2009. – Vol. 94. – Pp. 1901-1903.

INCREASING THE PERFORMANCE PROPERTIES OF PLASTIC LUBRICANTS WITH GRAPHENE ADDITIVES

Ostrikov Valery Vasilyevich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Prof. of the Depart. of Standardization, Metrology and Technical Service, Michurinsk State Agrarian University, Head of the Laboratory of Use of Lubricants and Waste Oil Products, All-Russian Research Institute for the Use of Equipment and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russia.
Nagdaev Vladimir Konstantinovich, Cand. of Chem. Sci., Senior Lecturer, All-Russian Research Institute for the Use of Equipment and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russia.
Vyazinkin Victor Sergeevich, Researcher, All-Russian Research Institute for the Use of Equipment and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russia.
Safonov Valentin Vladimirovich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Prof. of the Depart. of Technical Support of the Agro-Industrial Complex, Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.

Keywords: grease, modification, graphenes, friction machine, wear, carbon film, spectrum, profile.

Abstract. It is known that commercial lubricants do not always meet high performance requirements in terms of their tribological characteristics. In particular, it was found that at high loads in worn mechanisms, Litol-24 grease does not always provide high anti-wear properties that help extend the service life of plain bearings. In order to improve the performance properties, studies were carried out on the modification of the lubricant with numerous graphenes and comparative tests were carried out on the MI-1M friction machine. The structure of the carbon film was determined by Raman scattering on a DXR Raman Microscope Thermo Scientific spectrometer. As a result of the research, it was found that the modification of the lubricant with graphenes makes it possible to form a film on the friction surface. At the same time, the wear of parts is reduced from 0.0138 mg on the Litol-24 commercial lubricant to 0.0079 on the graphene-modified lubricant. As a result of spectral analysis, it was determined that the spectrum of the carbon film contains approximately the same intensity G-line - 1565 cm^-1 and D-line - 1340 cm^-1 and a low-intensity 2D line - 2700 cm^-1. This spectrum is identical to the Raman spectrum of amorphous carbon. In the spectrum from the metal surface of the roller, the listed lines of the Raman spectrum are absent. In the process of testing on a friction machine of Litol 24 plastic lubricant with multilayer graphene filler, the destruction of the graphene structure and its transformation into amorphous carbon is observed. As a result of determining the roughness of the roller and the thickness of the carbon film with a profilometer, it was found that the surface roughness with a carbon film is less compared to the clean metal surface of the roller: (0.176 - 0.168 = 0.008 μm) and (0.566 - 0.485 = 0.071 μm), the depth of the profile depressions on the surface with carbon film decreased by 0.116 µm. The height of the protrusions of the profile on the surface with the carbon film increased by 0.161 µm. At the same time, it was determined by calculation that the approximate thickness of the carbon film is 0.138 μm. On the basis of the conducted studies, it can be argued that the modification of Litol-24 commercial lubricant with graphenes contributes to the formation of a protective anti-wear film on the friction surface, thereby reducing wear and increasing the service life of machine parts.