Tribological Performance of Gd-DLC and Eu-DLC Coatings in the Presence of Ionic Liquid Additives Under Different Temperatures

Abstract

Este trabalho de pesquisa investiga o desempenho tribológico de revestimentos de carbono tipo diamante (DLC) dopados com metais de terras raras (Európio e Gadolínio), bem como DLC puro lubrificado com aditivos à base de líquidos iônicos (trihexyltetradecylphosphonium bis(2-ethylhexyl) phosphate {[P66614][DEHP]} e 1-ethyl-3-methylimidazolium diethyl phosphate {[EMIM][DEP]}) em Polialfaolefina 8 (PAO8). O estudo visa examinar o efeito da temperatura na interação entre os revestimentos e aditivos por meio da realização de testes tribológicos usando uma configuração bloco sobre disco a temperaturas de 60 °C, 80 °C e 100 °C. O objetivo principal é avaliar o desempenho de revestimentos DLC dopados em comparação com revestimentos DLC puros na presença de aditivos à base de líquidos iônicos no lubrificante em condições de lubrificação limite em vários ambientes de alta temperatura de trabalho. Os testes revelam que revestimentos DLC dopados na presença de aditivos à base de líquidos iônicos exibem desempenho tribológico superior em comparação com revestimentos DLC puros. Os dopantes de metais de terras raras desempenham um papel positivo na formação de um tribofilme na superfície dos revestimentos, pois interagem com líquidos iônicos, resultando em um menor coeficiente de atrito (CoF). A temperatura influencia o desempenho dos revestimentos e aditivos. O CoF aumenta com a temperatura para revestimentos DLC puros, enquanto para revestimentos DLC dopados foi significativamente menor. Essas descobertas destacam a influência da temperatura no comportamento tribológico dos revestimentos DLC. No geral, este estudo contribui com informações valiosas sobre o impacto de dopantes de metais de terras raras e aditivos à base de líquidos iônicos no desempenho tribológico de revestimentos DLC sob diferentes condições de temperatura. Os resultados demonstram o potencial da utilização de revestimentos DLC dopados na presença de aditivos à base de líquidos iônicos como uma abordagem eficaz para melhorar o desempenho de sistemas mecânicos.

This research paper investigates the tribological performance of diamond-like carbon (DLC) coatings doped with rare earth metals (Europium and Gadolinium) as well as pure DLC lubricated with ionic liquid additives (trihexyltetradecylphosphonium bis(2-ethylhexyl) phosphate {[P66614][DEHP]} and 1-ethyl-3-methylimidazolium diethyl phosphate {[EMIM][DEP]}) in Polyalphaolefin 8 (PAO8). The study aims to examine the effect of temperature on the interaction between the coatings and additives by conducting tribological experiments using a block-on-disk setup at temperatures of 60 °C, 80 °C and 100 °C. The primary objective is to evaluate the performance of doped DLC coatings compared to pure DLC coatings with ionic liquid additives in the lubricant in boundary lubrication conditions at various high working temperature environments. The experiments reveal that doped DLC coatings with ionic liquid additives exhibit superior tribological performance compared to pure DLC coatings. The rare earth metal dopants play a positive role in the formation of a tribofilm on the surface of the coatings as it interacts with ionic liquids, resulting in a lower coefficient of friction (CoF). Temperature influences the performance of the coatings and additives. The CoF increases with temperature for pure DLC coatings, while for doped DLC coatings it was significantly less. These findings highlight the influence of temperature on the tribological behaviour of DLC coatings. Overall, this study contributes valuable insights into the impact of rare earth metal dopants and ionic liquid additives on the tribological performance of DLC coatings under different temperature conditions. The results demonstrate the potential of utilizing doped DLC coatings with ionic liquid additives as an effective approach to enhance the performance of mechanical systems.