Efectos de la humectabilidad y migración de lubricante de una superficie modificada con nanopartículas mediante Spray Coating

Abstract

El impacto de los avances en nuevas tecnologías aplicadas en la tribología es enorme, por lo que constantemente se están buscando nuevas soluciones para la eficiencia energética y una disminución en aspectos como fricción, desgaste de material y uso de lubricante. En ese ámbito, el objetivo principal de este trabajo es modificar la química de una superficie de acero inoxidable mediante un recubrimiento con nanopartículas de óxido de grafeno (GO) por spray coating, esto con la intención de evaluar cambios en la humectabilidad y migración de lubricante. Se sintetizaron 2 tipos de nanopartículas de GO, uno de baja oxidación (LOGO) y otro de alta oxidación (HIGO), ambos mediante el procedimiento de Hummers modificado. Para sintetizar óxidos de grafeno reducido, los dos GO fueron sometidos a un tratamiento térmico. Todas las nanopartículas fueron caracterizadas mediante XRD, XPS, EDS, espectroscopía de Raman y TEM. Se obtienen GO con diferente presencia de grupos funcionales y relación entre C/O, confirmando los diferentes grados de oxidación. Para los RGO se eliminan efectivamente de los grupos funcionales aumentando la relación C/O. Se estudió la estabilidad de solvente de las nanopartículas en una mezcla 60:40 [v/v%] de agua destilada y etanol. El spray coating se operó a 1,5 [bar], dispersando 2 [mL] con distintas concentraciones de GO y RGO al substrato precalentado a 120 [°C]. Los recubrimientos fueron estudiados mediante WLI, determinando las diferentes rugosidad y gran homogeneidad de estos. Se estudió la humectabilidad de los recubrimientos con una gota de agua destilada de 3 [μL] obteniendo sus ángulos de contacto estáticos y dinámicos, exhibiendo un comportamiento hidrofílico para los GO e hidrofóbicos para los RGO, efecto que se ve acrecentado a medida que se aumenta la concentración. Mediante la utilización de un gradiente de temperatura se analizó la migración de lubricante. Donde se mostró que el aumento en la concentración del recubrimiento tiene dos grandes inferencias en el movimiento del lubricante, incremento en la velocidad en ambos ejes de la superficie hasta 6 veces y minimizando el efecto de Marangoni, con lo cual se distribuye dicha velocidad del eje. Se concluye que se logra generar un flujo de lubricante a las zonas de mayor temperatura superando el efecto de Marangoni. En este sentido, resulta interesante continuar estudiando el comportamiento de lubricante ante estos recubrimientos y encontrar una configuración que disminuya efectivamente la ineficiencia de lubricación en procesos mecánicos, esto último sería gran avance en la tribología.