ADITIVO PARA LUBRIFICANTE
As nanopartículas de Óxido de Cério desenvolvidas pela Nanum Nanotecnologia podem ser empregadas como aditivo para lubrificantes usados em aplicações metalmecânicas. A adição das nanopartículas de Óxido de Cério resulta em redução de atrito e desgaste.
O lubrificante presente no mercado que demonstra melhor desempenho com a adição de partículas nanométricas de Óxido de Cério é a Graxa de Lítio, uma das mais usadas atualmente em aplicações aeroespaciais e em maquinários em geral.
O Departamento de Engenharia Mecânica, no Instituto de Tecnologia Anyang, China, estudou o comportamento tribológico de graxas à base de lítio com diferentes teores de nanopartículas de Óxido de Cério, levando também em consideração a influência da temperatura nas propriedades tribológicas da graxa in natura e após a incorporação do aditivo nanométrico.
Resultados comprovaram que a graxa de lítio com adição nanopartículas de CeO2 tem um desempenho muito melhor de redução de atrito e de desgaste do que a graxa in natura, com reduções no coeficiente de atrito em 28%, em condição ótima de operação de 50°C e aditivo na graxa em 0,6% em peso.
Características da Graxa utilizada no estudo:
Densidade (20 °C): 950 Kg/m3
Ponto de derrame: 380 °C
Grau de viscosidade: 3
Viscosidade cinemática (40°C): 380 mm2/s
O ensaio tribológico do estudo foi realizado em uma máquina universal de teste de atrito e desgaste MMW-1A (Zhongke Kaihua Technology Development Co., Ltd., Lanzhou, China). Durante todo o teste, a esfera superior feita de aço GCr15 (diâmetro 12,7 mm, dureza 59~61 HRC) foi pressionada para entrar em contato com as três esferas fixas inferiores (aço GCr15, diâmetro 12,7 mm, dureza 59~61 HRC).
Influência da temperatura nas graxas
Com o aumento da temperatura, a dureza do aço GCr15 tende a diminuir, levando a um aumento do desgaste das peças usadas nos testes. Portanto, há uma temperatura ideal para o teste de atrito para equilibrar as propriedades lubrificantes da graxa e a dureza do aço. O melhor desempenho pode ser obtido a 50°C.
Resultados
No estudo, foi possível observar que após a adição das nanopartículas de CeO2 à graxa de lítio, ocorreu (a 75 °C) um fenômeno de sobreposição dos elementos Ce e O na superfície desgastada do aço, resultando na incorporação do Óxido de Cério na superfície protetora por meio de adsorção ou deposição, reduzindo assim o atrito e o desgaste dos pares tribológicos.
No estudo realizado, o tamanho médio de partícula de CeO2 do estudo é de no máximo 500 nm. A distribuição de tamanho não uniforme e a morfologia irregular do CeO2 aumenta a probabilidade de formação de partículas menores e irregulares para preencher e reparar a superfície desgastada sob a ação de moagem de pares de atrito. As partículas em escala nanométrica podem facilmente adsorver ou se depositar na superfície do metal.
Desta forma, quando nanopartículas de CeO2 são adicionados à graxa de lítio, elas podem ser facilmente transferidas para a superfície metálica e até mesmo para a área desgastada dos pares tribológicos durante o processo de fricção. Sob as condições de lubrificação, os aditivos de CeO2 podem compartilhar parte da tensão de compressão e, assim, formar um filme protetor auto laminado em estado sólido para micro-polir e autorreparar a superfície de atrito. As nanopartículas reparam as áreas ásperas e preenchem os vales. Portanto, os elementos Ce e O poderiam enriquecer na superfície desgastada dos materiais.
No estudo realizado, as nanopartículas têm o tamanho de até 500 nm, enquanto as da Nanum variam de 5 a 10 nm de tamanho e, quando em dispersão, atingem até 40 nm, apresentando resultados ainda melhores do que o do estudo em questão.
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