The interaction between diamond like carbon (DLC) coatings and ionic liquids under boundary lubrication conditions

La interacción entre recubrimientos de carbono tipo diamante (DLC) y líquidos iónicos en condiciones de lubricación límite

El objetivo del estudio era analizar los recubrimientos DLC antidesgaste producidos por deposición física de vapor. Los recubrimientos a-C:H se depositaron sobre elementos de acero diseñados para funcionar en condiciones de fricción. La estructura del recubrimiento se estudió observando la topografía de la superficie con un microscopio electrónico de barrido (SEM) y un perfilómetro. Las propiedades de fricción y desgaste de los recubrimientos se examinaron mediante un tribotest de bola sobre disco. Los lubricantes ensayados fueron dos tipos de líquidos iónicos (tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazolio y bis(trifluorometilsulfonil)amida de trihexiltetradecilfosfonio). Los datos experimentales se utilizaron para seleccionar los líquidos iónicos con las mejores propiedades tribológicas para funcionar en condiciones de fricción lubricada e interactuar con revestimientos de DLC.

INTRODUCCIÓN

La mayoría de los componentes de máquinas y sistemas mecánicos funcionan bajo cargas muy elevadas que varían en el tiempo. Algunos ejemplos de pares de fricción que operan en tales condiciones son los rodamientos, los engranajes y los mecanismos de leva y seguidor [1, 2]. Por ello, es crucial que los investigadores se esfuercen por mejorar su durabilidad, fiabilidad y eficiencia energética. Los elementos de los pares cinemáticos sometidos a cargas suelen ser de acero aleado. En la actualidad, los pares de fricción utilizan superficies recubiertas con finas películas tribológicas y lubricantes de nueva generación que contienen aditivos especiales, por ejemplo, aditivos de extrema presión (EP) o antidesgaste (AW), diseñados para reducir las tensiones de cizallamiento [1, 3]. Las últimas tendencias en el mercado mundial de recubrimientos tribológicos han sido el uso de materiales de estructura compleja de alta gama, la reducción del grosor de los recubrimientos y la aplicación de recubrimientos multicapa [4]. Antes de tomar una decisión sobre qué revestimiento seleccionar, es vital analizar las condiciones en las que funcionará. El proceso de selección de los recubrimientos antidesgaste que se depositarán sobre los elementos mecánicos debe ir precedido de amplios estudios que incluyan un complejo análisis de las condiciones de funcionamiento [5]. En la actualidad, existe un interés creciente por los recubrimientos finos de carbono tipo diamante (DLC) producidos por deposición física o química de vapor (PVD y CVD, respectivamente) con un espesor que se mantiene dentro de la tolerancia dimensional [6]. Otra importante área de investigación relacionada con los pares de fricción son los lubricantes de nueva generación, en particular los líquidos iónicos, de los que se dispone de resultados parciales para superficies de acero.

Han pasado casi 50 años desde que Aisenberg y Chabot produjeron por primera vez recubrimientos de DLC [7]. Desde 1971, esta tecnología ha ido evolucionando y, en la actualidad, los materiales a base de carbono constituyen un amplio grupo de materiales constantemente mejorados con una amplia gama de propiedades y aplicaciones.