Tribological properties of layered double hydroxides of various compositions

В данной работе были синтезированы порошки карбонатных форм слоистых двойных гидроксидов (СДГ), содержащие различные двойные и тройные комбинации соединений Zn, Cu, Cr и Al, взятых в соотношениях Zn:Al=2:1, Zn:Cr=2:1, Cu:Zn:Al=1:1:1 и Cu:Cr=3:1, позволяющих получить химически стабильные продукты. Полученные порошки были исследованы методами рентгеновского фазового анализа и, после высокоэнергетического помола, использованы в качестве добавок (3 масс.%) для приготовления смазочных композиций на основе универсального базового масла И-20А. Трибохимическое поведение полученных смазочных композиций было изучено с использованием машины трения. Исследовалось изменение химического состава трущихся поверхностей стали, величина износа и нагрузка сваривания, а также кинетика изменения коэффициента трения и температуры смазочной композиции в процессе трения. Показано, что добавки всех видов исследованных слоистых двойных гидроксидов существенно улучшают весь комплекс трибологических характеристик модельной смазочной композиции, оказывая комплексное влияние на ее антифрикционные, противоизносные и противозадирные свойства. При этом, вклад в увеличение конкретных трибологических характеристик определяется химическим составом частиц слоистых двойных гидроксидов. Присутствие Zn в наибольшей степени способствует уменьшению коэффициента трения, Cu увеличивает противоизносные свойства поверхности, а Al обеспечивает увеличение нагрузки сваривания трущихся поверхностей стали. Обсуждается механизм трибохимических процессов, протекающих в исследованных системах. Показано, что достигаемый эффект обеспечивается наноразмерным характером частиц слоистых двойных гидроксидов, а также возможностью их встраивания в дефекты поверхности стали и химического взаимодействия с ее поверхностными слоями.