KR101433457B1 - Manufacturing method of lithium complex grease - Google Patents

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KR101433457B1 KR1020120096568A KR20120096568A KR101433457B1 KR 101433457 B1 KR101433457 B1 KR 101433457B1 KR 1020120096568 A KR1020120096568 A KR 1020120096568A KR 20120096568 A KR20120096568 A KR 20120096568A KR 101433457 B1 KR101433457 B1 KR 101433457B1
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Abstract

본 발명은 복합 리튬 그리스의 제조 방법에 관한 것으로, (a) 반응기에 기축 오일을 장입한 후 혼합기와, 순환펌프 및 히터를 작동시키는 단계와, (b) 기축 오일에 나노다이아몬드 혼합 분말을 투입하여 5 ~ 10분 동안 분산시키는 단계와, (c) 반응물의 온도가 80℃가 되었을 때 12-하이드록시 스테아린 산을 투입하여 용해시키는 단계와, (d) 반응물에 수산화 리튬 수용액을 투입하는 단계와, (e) 30분 경과 후 반응물에 붕산 수용액을 투입하는 단계와, (f) 반응물의 온도가 160℃가 되었을 때 테레프탈산을 투입하는 단계와, (g) 반응물의 온도가 160℃에서 10℃ 상승할 때마다 산도를 측정하는 단계와, (h) 반응물의 온도가 210℃ 이상이 되면 가열을 중단하는 단계와, (i) 반응물을 실온으로 냉각하되, 상기 (f) 단계의 반응물에 기축 오일을 장입하는 단계 및 (j) 상기 (i) 단계에서 반응물의 온도가 130 ~ 140℃일 때 첨가제를 투입하는 단계를 포함하여 그리스에 굵은 섬유질이 분산됨으로써 그리스의 제반 특성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a method for producing a composite lithium grease, comprising the steps of: (a) charging a pervaporation oil into a reactor and then operating a mixer, a circulation pump and a heater; (b) (C) introducing and dissolving 12-hydroxystearic acid when the temperature of the reactant reaches 80 DEG C, (d) introducing an aqueous lithium hydroxide solution into the reaction product, and (f) adding terephthalic acid when the temperature of the reactant reaches 160 DEG C; and (g) heating the reaction mixture at a temperature of 160 DEG C to 10 DEG C (H) stopping the heating when the temperature of the reactant is above 210 DEG C; (i) cooling the reactants to room temperature, charging the reaction product of step (f) with a pervaporating oil; (I) And adding additives when the temperature of the reactant is in the range of 130 to 140 DEG C, thereby dispersing coarse fibers in the grease, thereby improving various properties of the grease.

Description

복합 리튬 그리스의 제조 방법{Manufacturing method of lithium complex grease}[0001] The present invention relates to a manufacturing method of lithium complex grease,

본 발명은 복합 리튬 그리스의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 그리스의 제반 물성을 향상시킬 수 있는 3성분계 복합 리튬 그리스의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing a composite lithium grease, and more particularly, to a process for producing a three-component complex lithium grease capable of improving the physical properties of grease.

일반적으로 그리스는 자동차나 산업용 기계 장치의 핵심 부품인 베어링, 기어 등의 마모를 방지하기 위해 사용되는 반고체 형태의 윤활제로 기유, 증주제, 첨가제 등을 포함하여 구성된다. 이와 관련하여, 최근 윤활제 연구 분야에서는 나노크기의 탄소입자를 첨가물로 적용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 윤활제에 적용되는 탄소입자로는 폭발(detonation) 합성법에 의해 제조되는 다이아몬드, 플러렌(fullerene), 탄소나노튜브(CNT) 등이 있으며, 특히, 나노크기의 다이아몬드는 우수한 분산성으로 인해 첨가제로서의 적용 가능성에 대한 많은 연구에 이용되고 있다.Generally, grease is semi-solid lubricant used to prevent abrasion of bearings, gears, etc., which are core parts of automobiles and industrial machinery, and it is composed of base oil, thickener and additives. In this regard, researches on the application of nano-sized carbon particles as an additive in the field of lubricant research are actively conducted. The carbon particles to be applied to the lubricant include diamond, fullerene, and carbon nanotube (CNT) produced by the detonation synthesis method. Particularly, since the nanosized diamond has excellent dispersibility, applicability as an additive Have been used in many studies.

예컨대, 입경 4 ~ 6nm 크기의 다이아몬드를 포함하는 첨가제가 함유된 그리스는 윤활 작용시 오일 막을 형성하고, 이로 인해 그리스의 동적 강도를 증가시켜 금속의 표면 격자에 영향을 주는 동시에 마찰부 표면을 강화시키고, 새로운 마찰 표면을 형성함으로써 중부하상에서 경계 마찰과 마멸을 감소시키는 효과를 나타낸다. 따라서 고분산성 나노다이아몬드(ND) 첨가물은 기존에 보편적으로 사용되던 첨가물들(MoS2, PTFE, CuS, PbSO4 등)을 대체할 수 있으며, 구체적으로 나노다이아몬드와 같은 탄소 응집체들은 윤활제 성분 내에서 다음과 같은 효과를 나타낸다.For example, a grease containing an additive containing diamond having a particle size of 4 to 6 nm in diameter forms an oil film during lubrication, thereby increasing the dynamic strength of the grease, thereby affecting the surface lattice of the metal and enhancing the friction surface , And it shows the effect of reducing boundary friction and wear in heavy bed by forming new friction surface. Therefore, the high-dispersive nanodiamond (ND) additive can replace the commonly used additives (MoS 2 , PTFE, CuS, PbSO 4, etc.), and specifically the carbon agglomerates such as nano- .

먼저, 나노(nm) 크기의 탄소 응집체들은 마찰 표면을 포화 상태로 만들고, 마찰부 표면의 홈을 채움으로써 새로운 마찰 표면을 형성한다. 응집체들은 고부하와 윤활유 부족(건식 마찰)조건 하에서 경계 마찰과 마멸을 현저하게 감소시키며, 마찰 표면의 고착 마모와 스코링(마찰표면이 일정부분 떨어져 나가는 마멸) 발생을 억제할 수 있다.First, nano-sized carbon agglomerates saturate the friction surface and create a new friction surface by filling the grooves on the friction surface. The agglomerates significantly reduce boundary friction and wear under high load and lack of lubricant (dry friction) conditions, and can suppress the wear and scorching of the friction surfaces and the occurrence of scorching.

또한, 탄소 응집체들은 분산화된 구조를 형성함으로써 얇은 막으로도 윤활 합성체의 점도를 향상시키며, 윤활막의 동적 강도를 개선하는 동시에 응집체내 결함들의 파단(탄성변형에너지를 흡수)에 따라 높은 변형율 조건 하에서 취성 파괴가 발생되지 않도록 한다. 틈이나 패킹을 통한 오일 누수는 감소된다.In addition, the carbon agglomerates form a dispersed structure, thereby improving the viscosity of the lubricant composite even with a thin film, and improving the dynamic strength of the lubricant film, and at the same time, under the conditions of high strain rate according to the fracture (absorption of elastic strain energy) Avoid brittle fracture. Oil leakage through cracks or packing is reduced.

또한, 탄소 응집체들이 분산 및 충진될 경우 윤활 유체의 유리천이 온도를 감소시켜 낮은 온도에서 윤활 조성의 점도가 감소되며, 이에 따라 윤활유 사용 가능 온도를 5 ~ 10℃ 정도 상승시킨다.Also, when the carbon agglomerates are dispersed and filled, the glass transition temperature of the lubricating fluid is reduced to lower the viscosity of the lubricating composition at low temperatures, thereby raising the lubricating oil usable temperature by about 5 to 10 ° C.

또한, 탄소 응집체들은 오일 산화 과정 중 형성되는 레진을 흡수하는 높은 활성도를 보이며, 이로 인해 마찰 표면에 레진이 도포되는 것을 방지한다.In addition, the carbon agglomerates exhibit high activity to absorb the resin formed during the oil oxidation process, thereby preventing the resin from being applied to the friction surface.

또한, 탄소 응집체들은 보통 60시간 이상의 수명을 나타내는데, 이는 오일을 새로운 윤활제로 교체 후 마찰 표면에 탄소 응집체들의 강한 기계적 강도와 흡수 및 확산 고정으로 설명될 수 있다.In addition, carbon agglomerates usually have a lifetime of more than 60 hours, which can be explained by the strong mechanical strength of the carbon agglomerates on the friction surface after the oil has been replaced with a new lubricant, and absorption and diffusion fixation.

또한, 고부하와 유체상의 최대 돌출 조건하에서 마찰 표면 사이에 위치한 구 형태에 가까운 비 긁힘 응집체 형태의 나노다이아몬드는 미끄럼 마이크로 베어링처럼 작용한다. 이로 인하여 마찰부의 제한 하중을 증가시키며, 고하중하에서도 마찰쌍이 늘러 붙음 없이 견딜 수 있도록 한다(예를 들면, 금속과 황동의 경우에 나노다이아몬드가 첨가될 경우 늘러 붙음 하중은 16MPa에서 72MPa까지 증가한다).In addition, nano-diamonds in the form of non-scratch agglomerates close to spheres located between the friction surfaces under high load and maximum extrusion conditions of the fluid act like sliding micro-bearings. This increases the limiting load of the frictional part and allows the friction pair to withstand without clinging even under high loads (for example, in the case of metal and brass, the tensile load increases from 16 MPa to 72 MPa when nanodiamond is added) .

아울러, 탄소 응집체들의 높은 경도로 인해 마찰부에서 응집 다이아몬드는 마찰면에 영향을 미치고, 그라파이트 응집체들은 그들의 기계화학적인 활성화를 제공하며, 이로써 오일 막의 흡수능을 증가시킨다.In addition, due to the high hardness of the carbon agglomerates, the agglomerated diamonds in the friction zone affect the friction surface, and the graphite agglomerates provide their mechanochemical activation, thereby increasing the absorption capacity of the oil film.

한편, 마찰시험의 안정화 단계에서 나노다이아몬드 첨가물 윤활제의 마찰 표면에 대한 윤활개질 효과는 윤활제의 고강도 첨가물에 의해 발생하는 극심한 소성 변형의 형태이며, 이에 따라 연성 소재의 표면층에 나노크기의 아결정 구조를 형성한다. 이러한 구조의 형성은 마찰 에너지의 효과적인 흡수를 수반하며, 아결정 구조는 미세 크랙의 발생과 진행에 대해 높은 저항성을 지닌다. 양호하지 못한 크랙 저항성을 지닌 고강도 마찰 쌍들에 대해 윤활제 내 나노다이아몬드 초경도 입자의 존재는 표면층에 나노 입자들의 박힘 현상으로 인하여 마찰 표면의 가속 마모를 유발시킬 것이고, 피로 미세크랙 핵생성을 촉진시키며, 미세 크랙이 임계 사이즈에 급격하게 빠르게 도달하고 마모 부스러기 분리 가속화가 발생한다. 윤활개질 효과의 정도는 상대재의 초기 경도, 마찰 조건, 윤활제 내 나노다이아몬드 함량, 기타 등등의 많은 인자들에 의해 결정된다.On the other hand, in the stabilization step of the friction test, the lubricant modifying effect of the lubricant on the friction surface of the nano-diamond additive is a form of extreme plastic deformation caused by the high-strength additive of the lubricant, . The formation of such a structure involves the effective absorption of the frictional energy, and the subcrystalline structure has high resistance to the occurrence and progression of microcracks. The presence of nanodiamond hardness particles in the lubricant for high strength friction pairs with poor crack resistance will cause accelerated wear of the friction surface due to the buildup of nanoparticles in the surface layer and promote fatigue crack nucleation, Microcracks rapidly reach the critical size rapidly and wear-off separation acceleration occurs. The degree of lubrication modification effect is determined by many factors such as the initial hardness of the counter material, the friction condition, the nano diamond content in the lubricant, and so on.

이에, 등록특허 제10-324957호, 등록특허 제10-411640호, 등록특허 제10-526172호 등에서는 다양한 조성의 그리스를 개시하고 있다. 그러나 이러한 종래기술들은 대부분 단일 금속염 그리스로 고온에서 높은 유분리성과 낮은 적점 등 제한된 특성을 나타내기 때문에 고속, 고온 등의 윤활 조건하에서 기계부품들이 쉽게 마멸되거나 파괴되어 수명을 단축시키는 문제점이 있다.Accordingly, in the registered patent 10-324957, the registered patent 10-411640, and the registered patent 10-526172, greases of various compositions are disclosed. However, most of these conventional arts have a problem in that the mechanical parts are easily worn or broken under a lubrication condition such as high-speed and high-temperature because they exhibit high oil separation at high temperature and limited characteristics such as low red point.

따라서 상술한 문제점을 해결하고자 고온 하에서도 높은 적점과 낮은 유분리도를 나타내는 금속 복합염 그리스에 대한 연구, 개발이 진행되고 있다. 그러나 현재까지 개발된 금속 복합염 그리스의 제조 방법에 따르면 반응시간, 반응온도 등 반응조건에 따라 그리스의 물성이 크게 변하는 문제점이 있으며, 이로 인해 같은 원료를 사용하더라도 최종 그리스의 물성이 일정하게 재현되지 않는 단점이 있다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, research and development of a metal complex salt grease showing high redness and low oil separation even under a high temperature have been proceeding. However, according to the method of preparing the metal complex salt grease so far developed, the physical properties of the grease vary greatly depending on the reaction conditions such as the reaction time and the reaction temperature. Thus, even if the same raw materials are used, the properties of the final grease are not reproduced uniformly There is a drawback that does not.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그리스의 기계적 특성은 물론 마찰, 마멸 및 윤활 특성을 향상시킬 수 있는 복합 리튬 그리스의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a composite lithium grease which can improve not only mechanical properties of grease but also friction, wear and lubrication characteristics.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,As means for solving the above-mentioned technical problem,

본 발명은 (a) 반응기에 기축 오일을 장입한 후 혼합기와, 순환펌프 및 히터를 작동시키는 단계와, (b) 기축 오일에 나노다이아몬드 혼합 분말을 투입하여 5 ~ 10분 동안 분산시키는 단계와, (c) 반응물의 온도가 80℃가 되었을 때 12-하이드록시 스테아린 산을 투입하여 용해시키는 단계와, (d) 반응물에 수산화 리튬 수용액을 투입하는 단계와, (e) 30분 경과 후 반응물에 붕산 수용액을 투입하는 단계와, (f) 반응물의 온도가 160℃가 되었을 때 테레프탈산을 투입하는 단계와, (g) 반응물의 온도가 160℃에서 10℃ 상승할 때마다 산도를 측정하는 단계와, (h) 반응물의 온도가 210℃ 이상이 되면 가열을 중단하는 단계와, (i) 반응물을 실온으로 냉각하되, 상기 (f) 단계의 반응물에 기축 오일을 장입하는 단계 및 (j) 상기 (i) 단계에서 반응물의 온도가 130 ~ 140℃일 때 첨가제를 투입하는 단계를 포함하는 복합 리튬 그리스의 제조 방법을 제공한다.(A) operating a mixer, a circulation pump and a heater after charging the pneumatic oil into the reactor, (b) adding nano diamond mixed powders to the pivot oil and dispersing the mixture for 5 to 10 minutes, (c) introducing 12-hydroxystearic acid into the reaction solution at a temperature of 80 DEG C to dissolve the reaction product, (d) introducing an aqueous lithium hydroxide solution into the reaction product, and (e) (F) adding terephthalic acid when the temperature of the reactant reaches 160 DEG C; (g) measuring the acidity of the reaction product at a temperature rising from 160 DEG C to 10 DEG C; and (i) cooling the reaction product to room temperature, charging the reaction product of step (f) with pale oil, and (j) heating the reaction product of step (i) Lt; RTI ID = 0.0 > 140 C < / RTI > And a step of introducing a lithium salt into the lithium salt.

이 경우, 상기 12-하이드록시 스테아린 산과 상기 테레프탈산은 분말 상태로 투입되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the 12-hydroxystearic acid and the terephthalic acid are put into a powder state.

또한, 상기 (g) 단계에서는 반응물을 약알카리성으로 유지시키는 것이 바람직하다.Also, in the step (g), it is preferable to keep the reactant slightly alkaline.

한편, 상기 첨가제는 MoS2, PTFE, 산화방지제, 방청제, 내하중제, 내마모제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.On the other hand, the additive may be selected from the group consisting of MoS 2 , PTFE, antioxidant, rust inhibitor, load-bearing agent and wear-resistant agent.

본 발명에 따르면, 나노크기의 첨가제에 의해 그리스에 굵은 섬유질이 분산된 조질화 상태를 형성함으로써 그리스의 콜로이드 안정도, 기계적 안정도, 적점 뿐 아니라 마찰, 마멸 특성까지 개선할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve not only colloidal stability, mechanical stability, and redness of grease but also friction and wear characteristics by forming a coarsened state in which coarse fibers are dispersed in the grease by a nano-sized additive.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 분산상 미세 구조를 나타낸 사진,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 조질 분산상 미세 구조를 나타낸 사진,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 복합 리튬 그리스에 대한 하중에 따른 마모 자국 지름 변화를 나타낸 그래프,
도 5는 상용 리튬, 2성분계 복합 리튬, 3성분계 복합 리튬 그리스에서 마모 시험된 풀림 처리 SKD 11 시험편에 대한 미끄럼 거리에 따른 선형 마모 높이의 변화를 나타낸 그래프,
도 6은 상용 리튬, 2성분계 복합 리튬, 3성분계 복합 리튬 그리스에서 마모 시험된 풀림 처리 SKD 11 시험편에 대한 미끄럼 거리에 따른 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프,
도 7은 상용 리튬, 2성분계 복합 리튬, 3성분계 복합 리튬 그리스에서 마모시험된 뜨임 처리 SKD 11 시험편에 대한 미끄럼 거리에 따른 선형 마모 높이의 변화를 나타낸 그래프,
도 8은 상용 리튬 그리스, 2성분계 복합 리튬 그리스, 3성분계 복합 리튬 그리스로 마멸 시험된 뜨임 처리 SKD 11 시험편에 대한 미끄럼 거리에 따른 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프,
도 9는 상용 리튬 그리스, 2성분계 복합 리튬 그리스, 3성분계 복합 리튬 그리스에서 마멸 시험된 경화 처리 SKD 11 시험편에 대한 미끄럼 거리에 따른 선형마멸높이의 변화를 나타낸 그래프,
도 10은 상용 리튬 그리스, 2성분계 복합 리튬 그리스, 3성분계 복합 리튬 그리스에서 마멸시험된 경화 처리 SKD 11 시험편에 대한 미끄럼 거리에 따른 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프,
도 11은 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스에서 마멸시험된 열처리에 따른 SKD 11 시험편의 마멸 표면 변화를 나타낸 사진,
도 12는 AAM 코팅된 STS 420J2 마르텐사이트 스테인리스 강의 미끄럼 거리에 따른 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프,
도 13은 오스테나이트 STS 304 스테인리스강으로 AAM 코팅된 시험편의 표면 X-ray 회절 분석 결과를 나타낸 그래프,
도 14는 3성분계 복합 리튬 그리스와 나노다이아몬드로 조질화된 3성분계 복합 리튬 그리스 윤활조건에서 마멸시험된 오스테나이트 STS 304 스테인리스 강으로 AAM 코팅된 시험편의 마멸표면 SEM 관찰결과를 나타낸 사진,
도 15는 STS 420J2 강으로 AAM 코팅된 마멸 표면층의 X-ray 회절 분석 결과를 나타낸 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the structure of a composite lithium grease produced according to the present invention,
2 is a photograph showing the dispersed phase microstructure of the composite lithium grease produced according to the present invention,
3 is a photograph showing the microstructure of the crude dispersion phase of the composite lithium grease produced according to the present invention,
FIG. 4 is a graph showing the change in the diameter of the abrasion mark according to the load on the composite lithium grease produced according to the present invention,
5 is a graph showing changes in the linear wear height according to the sliding distance with respect to the annealed SKD 11 test piece subjected to abrasion test in commercial lithium, two-component composite lithium and three-component composite lithium grease,
FIG. 6 is a graph showing changes in friction coefficient according to the sliding distance with respect to the annealed SKD 11 test piece subjected to abrasion test in commercial lithium, two-component composite lithium and three-component composite lithium grease,
7 is a graph showing changes in the linear wear height according to the sliding distance with respect to the tempered SKD 11 test piece subjected to abrasion test in commercial lithium, two-component composite lithium, and three-component composite lithium grease,
8 is a graph showing changes in the friction coefficient according to the sliding distance with respect to the tempered SKD 11 test piece subjected to abrasion test with commercially available lithium grease, two-component composite lithium grease, and three-component composite lithium grease,
9 is a graph showing the change in the linear wear height according to the sliding distance of the hardened SKD 11 test piece subjected to the wear test in commercial lithium grease, two-component complex lithium grease, and three-component composite lithium grease,
10 is a graph showing changes in coefficient of friction according to the sliding distance with respect to the cured SKD 11 test piece subjected to abrasion test in commercial lithium grease, two-component composite lithium grease, and three-component composite lithium grease,
11 is a photograph showing the wear surface change of the SKD 11 test piece according to the heat treatment subjected to the wear test in the coarse nitrided three-component composite lithium grease,
12 is a graph showing changes in friction coefficient according to the sliding distance of STS 420J2 martensitic stainless steel coated with AAM,
13 is a graph showing the results of surface X-ray diffraction analysis of AAM coated specimens with austenitic STS 304 stainless steel,
Fig. 14 is a photograph showing the SEM observation result of the AAM-coated test piece with the austenite STS 304 stainless steel subjected to the wear test under the three-component composite lithium grease lubrication condition of the three-component composite lithium grease and the nano diamond,
15 is a graph showing X-ray diffraction analysis results of an AAM-coated abrasive surface layer with STS 420J2 steel.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명은 3성분계 복합 리튬 그리스의 제조 방법에 관한 것으로 이하 각 공정에 대해 순차적으로 설명하도록 한다.The present invention relates to a process for producing a three-component complex lithium grease, and each process will be described below in sequence.

먼저, 반응기에 5L의 기축 오일을 장입한 후 혼합기와, 순환펌프(내부순환장치) 및 히터를 순차적으로 작동시키면 첨가제의 투입 준비가 완료된다.First, 5 liters of pourable oil is charged into the reactor, and then the mixer, the circulation pump (internal circulation device) and the heater are sequentially operated to complete the preparation of the additive.

이후, 기축 오일에 45g의 나노다이아몬드(ND) 혼합 분말을 투입하고, 분산장치(외부순환장치)를 이용하여 5 ~ 10분 동안 분산시킨다. 여기서, 나노다이아몬드 혼합 분말을 장입할 경우에는 오일 내 효과적인 분산을 위해 순환펌프를 정지시키고, 내부 순환 밸브를 차단한 상태에서 외부 순환 밸브를 개방하고, 다시 순환펌프를 작동시킨 후 분산장치를 가동하는 것이 바람직하며, 분산이 완료된 후에는 다시 내부 순환 시스템으로 변경되어야 한다.Thereafter, 45 g of the nano-diamond (ND) mixed powder is put into the pestle oil and dispersed for 5 to 10 minutes using a dispersing device (external circulating device). Here, when the nano-diamond mixed powder is charged, the circulation pump is stopped for effective dispersion in the oil, the external circulation valve is opened while the internal circulation valve is shut off, the circulation pump is operated again, And once the dispersion is completed, it should be changed back to the internal circulation system.

이후, 반응물의 온도가 80℃가 되면 총 810g의 12-하이드록시 스테아린 산을 투입한다. 본 발명에서 12-하이드록시 스테아린 산은 고른 분산을 위해 분말 형태로 미량을 천천히 투입하는 것이 바람직하다. 이 경우, 육안으로 확인 시 오일은 약간 굳은 상태처럼 보인다.Then, when the temperature of the reactant is 80 DEG C, a total of 810 g of 12-hydroxystearic acid is added. In the present invention, 12-hydroxystearic acid is preferably slowly added in a minute amount in powder form for even dispersion. In this case, the oil looks slightly hardened when visually confirmed.

이후, 12-하이드록시 스테아린 산이 충분히 용해되었다고 판단되면 별도의 용기에서 제조된 180g의 수산화 리튬 수용액을 투입한다. 이와 같이 수산화 리튬 수용액을 투입하면 하기의 [반응식 1]에 따라 반응이 진행되어 새로운 반응물과 물이 형성된다.Thereafter, when it is determined that 12-hydroxystearic acid has been sufficiently dissolved, 180 g of lithium hydroxide aqueous solution prepared in a separate vessel is introduced. When the lithium hydroxide aqueous solution is added in this way, the reaction proceeds according to the following Reaction Scheme 1 to form a new reactant and water.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

CHCH 33 -(- ( CHCH 22 )) 55 -- CHCH (( OHOH )-() - ( CHCH 22 )) 1010 -- COOHCOOH +  + LiOHLiOH  → CHCH 33 -(- ( CHCH 22 )) 55 -- CHCH (( OHOH )-() - ( CHCH 22 )) 1010 -- COOLiCOOLi +  + HH 22 OO

이후, 30분이 경과하면 130g의 붕산 수용액을 반응물에 투입한다. 이와 같이 붕산 수용액을 첨가하면 하기의 [반응식 2]에 따라 무수붕산리튬과 물이 형성된다.After 30 minutes, 130 g of boric acid aqueous solution is added to the reaction product. When an aqueous solution of boric acid is added in this manner, anhydrous lithium borate and water are formed according to the following Reaction Scheme 2.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

4H4H 33 BOBO 33 + 2LiOH → Li + 2 LiOH → Li 22 BB 44 OO 77 + 7H + 7H 22 OO

한편, 상술한 바와 같이 순차적으로 장입되는 12-하이드록시 스테아린 산과 수산화 리튬 수용액 및 붕산 수용액은 오일의 온도가 100℃가 되기 전에 모두 투입되어야 한다. 왜냐하면, 100℃ 이상에서 장입될 경우 거품이 형성되면서 오일이 반응기 외부로 넘치는 현상이 발생할 수 있기 때문이다.On the other hand, the 12-hydroxystearic acid, the lithium hydroxide aqueous solution and the boric acid aqueous solution, which are charged sequentially as described above, must all be charged before the temperature of the oil reaches 100 ° C. This is because, when charged at a temperature of 100 ° C or higher, bubbles may be formed and oil may overflow to the outside of the reactor.

이후, 반응물의 온도가 160℃가 되면 160g의 테레프탈산을 투입한다. 이 경우, 테레프탈산은 고른 분산을 위해 분말 형태로 천천히 조금씩 투입되는 것이 바람직하며, 이와 같이 테레프탈산이 투입되면 하기의 [반응식 3]을 통해 테레프탈산 리튬염과 물이 생성된다.Thereafter, 160 g of terephthalic acid is added when the temperature of the reaction reaches 160 캜. In this case, it is preferable that the terephthalic acid is gradually and gradually injected into the powder form for even dispersion. When terephthalic acid is added in this manner, lithium salt of terephthalic acid and water are produced through the following Reaction Scheme 3.

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

HH 22 FtFt + 2 + 2 LiOHLiOH  → LiLi 22 FtFt + 2 + 2 HH 22 OO

이후, 반응물의 온도를 최고 210℃까지 상승시키되, 160℃에서 10℃ 상승할 때마다 산도(pH)를 측정한다. 이 경우, 산도 측정은 반응중인 용액을 조금 떠내 그 위에 페놀프탈레인 용액을 떨어뜨려 섞어준 후 몇 분이 경과한 다음 색변화를 확인하는 방식으로 이루어진다. 한편, 본 발명에서 산도(pH)는 그리스의 물성을 결정짓는 중요한 척도로서 적정 상태는 약알칼리이다. 따라서 온도 상승시마다 산도(pH)를 측정하여 반응물을 약알칼리성으로 유지시키는 것이 바람직하다.Thereafter, the temperature of the reactant is raised up to 210 ° C, and the acidity (pH) is measured at every rise of 10 ° C at 160 ° C. In this case, acidity measurement is performed by dropping a small amount of the reaction solution, dropping the phenolphthalein solution thereon, and checking the color change after a few minutes have elapsed. On the other hand, in the present invention, the pH (pH) is an important criterion determining the physical properties of grease. Therefore, it is preferable to measure the acidity (pH) at each temperature rise to maintain the reactant slightly alkaline.

이후, 반응물의 온도가 210℃ 이상이 되면 가열을 중단한다. 즉, 반응물의 온도가 210℃ 이상이 되면 복합기의 결합이 끊어지게 되므로 히터의 가동을 정지시켜 온도의 추가적인 상승을 방지한 것이다. 한편, 본 발명에 따르면 210℃에서 증주제로 작용하는 복합기가 하기의 [반응식 4]를 통해 형성되며, 완성된 복합기의 구조는 도 1과 같다.Then, the heating is stopped when the temperature of the reactant reaches 210 캜 or higher. That is, when the temperature of the reactant is higher than 210 ° C, the bonding of the multifunctional device is cut off, thereby stopping the operation of the heater and preventing the temperature from further rising. Meanwhile, according to the present invention, a multifunctional unit acting as a thickener at 210 < 0 > C is formed through the following Reaction Scheme 4, and the structure of the completed multifunctional unit is shown in Fig.

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

22 LiLi 22 BB 44 OO 77 + 4 + 4 LioStLioSt +2 +2 LiLi 22 FtFt → 4 → 4 LioStLioSt ** 22 LiLi 22 BB 44 OO 77 ** 22 LiLi 22 FtFt

계속하여, 반응물을 실온이 될 때까지 냉각한다.Subsequently, the reaction product is cooled to room temperature.

마지막으로, 반응물의 온도가 130 ~ 140℃일 때 첨가제를 투입하는데, 첨가제는 그리스의 용도(극압, 윤활, 내마모 특성용)에 따라 종류를 달리할 수 있다. 구체적으로, 첨가물로는 MoS2(내마모제), PTFE(내식제)나 각종 첨가제(산화방지제, 방청제, 내하중제, 내마모제의 혼합 용액) 중에서 적의 선택하여 사용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이 첨가제를 투입한 후에는 30분 정도 반응을 더 진행시킨 다음 혼합기와 펌프의 작동을 정지시키고, 그리스를 용기에 담아 실온까지 냉각한 후 밀봉, 포장한다.Finally, when the temperature of the reactant is 130 to 140 ° C, additives are added. The additives may be different depending on the application of grease (extreme pressure, lubrication, wear resistance characteristics). Specifically, the additive may be selected from among MoS 2 (wear-resistant agent), PTFE (corrosion-resistant agent) and various additives (mixed solution of antioxidant, rust inhibitor, load-bearing agent and wear-resistant agent). On the other hand, as described above, after the addition of the additive, the reaction is further continued for about 30 minutes, the operation of the mixer and the pump is stopped, and the grease is stored in a container and cooled to room temperature.

이상으로 본 발명에 따른 복합 리튬 그리스의 제조 방법에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 설명한다. 본 발명은 아래의 실시예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있으나, 이러한 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것에 불과하고 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
The process for producing the composite lithium grease according to the present invention has been described above. Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described. The present invention can be understood more clearly by means of the following examples, which are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

실시예Example 1 One

앞서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 제조 방법으로 복합 리튬 그리스를 제조한 후 미세 구조를 확인하기 위해 SEM 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 2 및 도 3에 각각 나타내었다. 이 경우, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 기존 2성분계 복합 리튬 그리스를 동일한 방법과 조건으로 제조하여 비교하였다. 도 2로부터 3성분계 복합 리튬 염의 경우 단분자체는 2성분계 복합 리튬 염과 비교해 그 크기가 커졌으며, 이러한 고분자체는 굵은 섬유질을 형성하여 그리스 내에 분산되어 있음을 확인할 수 있다. 이와 같이 3성분계 복합 리튬 그리스 내에 존재하는 굵은 섬유질은 그리스가 우수한 내스코링 특성과 높은 기계적, 콜로이드 안정도를 가지게 된다. 또한, 도 3으로부터 조질화된 분산상을 확인할 수 있으며, 이로 인해 그리스의 굵은 섬유질이 주입된 첨가제들을 더 양호하게 유지시키고, 안정하게 해준다.SEM analysis was performed to confirm the microstructure of the composite lithium grease prepared by the manufacturing method according to the present invention as described above. The results are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. In this case, in order to confirm the effect of the present invention, conventional two-component composite lithium greases were manufactured by the same method and conditions and compared. From Fig. 2, it can be seen that the three-component composite lithium salt has a larger size than that of the two-component composite lithium salt, and that the high-molecular weight itself forms a thick fiber and is dispersed in the grease. As described above, the coarse fibers present in the three-component composite lithium grease have excellent anti-scoring properties and high mechanical and colloidal stability. In addition, it can be seen from FIG. 3 that the coarsely dispersed phase can be identified, which allows grease coarse fibers to better maintain and stabilize the injected additives.

결국, 상술한 결과를 종합하면 본 발명에 따라 제조된 3성분계 복합 리튬 그리스는 2성분계 복합 리튬 그리스보다 굵은 섬유질로 분산되어 있으며, 이는 나노크기의 첨가제에 의한 효과적인 그리스 조질화 상태를 제공함을 의미한다. 구체적으로, 분산상에서 굵은 섬유질이 형성되는 동안 나노 입자는 형성된 섬유질과 결합하며, 이렇게 하여 주입된 나노크기의 첨가제는 그리스 내에서 분산된 상태가 더 잘 유지됨으로써 그리스의 콜로이드 안정도, 기계적 안정도, 그리고 적점뿐만 아니라 마찰, 마멸 특성들이 더욱 향상된다. 또한, 3성분계 복합 리튬 그리스의 전자현미경 분석을 통해 가시화된, 그리스 내에 나노다이아몬드 입자가 주입된 굵은 섬유질은 조질화 그리스의 성능 특성 향상을 제공한다.
As a result, the three-component composite lithium grease produced according to the present invention is dispersed in a thicker fibrous material than the two-component composite lithium grease, which means that the nano-sized additive provides an effective grease- . Specifically, the nanoparticles combine with the formed fibers during formation of coarse fibers in the dispersed phase, and the injected nanosized additives are better retained in the dispersed state in the grease, thereby improving the colloidal stability, mechanical stability, In addition, friction and wear characteristics are improved. In addition, thick fibers with nano-diamond particles implanted in the grease, visualized by electron microscopic analysis of the three-component composite lithium grease, provide improved performance characteristics of the nitriding grease.

실시예 2Example 2

실시예 1에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 콜로이드 안정성(Colloidal stability)을 평가하였다. 시험은 ASTM(American Society for Testing Materials) D-217-65에 따라 진행되었고, 첨가제 포함에 따른 그리스의 콜로이드 안정성에 대한 의존성은 하기의 [표 1]에 나타내었다.The colloidal stability of the composite lithium grease prepared according to Example 1 was evaluated. The test was carried out according to ASTM (American Society for Testing Materials) D-217-65, and the dependence of the addition of additives on the colloidal stability of the grease is shown in Table 1 below.

그리스 종류Type of grease 콜로이드 안정성, %Colloidal stability,% 2성분계 복합 리튬 그리스 Two-component composite lithium grease 55 첨가물을 포함하는 2성분계 복합 리튬 그리스  Two-component complex lithium grease containing additives 22 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component composite lithium grease 4.54.5 첨가물을 포함하는 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component complex lithium grease containing additives 22

[표 1]로부터 나노크기의 첨가제가 그리스 콜로이드 안정성에 두드러진 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 따라서 이러한 결과를 볼 때 나노 첨가제들은 그리스 내에 양호하게 분산되어 있으며, 콜로이드 안정성 향상은 입자 표면에 큰 표면 에너지를 부여하여 첨가제에 분산매개체 흡수를 촉진하는 것으로 설명될 수 있다. 또한, 증주제의 차이에 따른 특성은 나노 첨가제와 비교하여 그리스 콜로이드 안정성에 더 미미한 영향을 주는 것으로 보인다.
From Table 1 it can be seen that the nano-sized additives have a pronounced effect on the colloidal stability of the grease. These results suggest that the nano additives are well dispersed in the grease and that improving colloidal stability promotes the absorption of dispersion medium into the additive by imparting large surface energy to the particle surface. In addition, the properties of the different thickener appear to have a lesser effect on the colloidal stability of the grease compared to the nano additives.

실시예 3Example 3

실시예 1에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 기계적 안정성 또는 전단 안정성(Mechanical Stability)을 평가하였다. 시험은 ASTM(American Society for Testing Materials) D-217A 따라 실시되었으며, 나노크기 첨가제 존재에 따른 그리스 기계적 안정도 변화를 하기의 [표 2]에 나타내었다.The mechanical stability or the mechanical stability of the composite lithium grease prepared according to Example 1 was evaluated. The test was carried out according to ASTM (American Society for Testing Materials) D-217A and the change in grease mechanical stability with the presence of nano-sized additives is shown in Table 2 below.

그리스 종류Type of grease 기계적 안정성, %Mechanical stability,% 2성분계 복합 리튬 그리스 Two-component composite lithium grease 7070 첨가물을 포함하는 2성분계 복합 리튬 그리스  Two-component complex lithium grease containing additives 6060 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component composite lithium grease 6262 첨가물을 포함하는 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component complex lithium grease containing additives 5858

여기서, 시험 평가된 그리스들의 기계적 안정성에 대한 나노 첨가제들의 영향은 앞서 설명한 바와 같고, 나노다이아몬드의 첨가는 그리스의 기계적 안정성을 향상시키며, 나노다이아몬드 첨가량의 증가는 그리스의 기계적 안정성에 있어 마이크로 크기의 첨가제의 역효과를 부분적으로 상쇄시킬 수 있는 방안이 된다. 동시에 조대한 섬유상을 지닌 3성분계 복합 리튬 그리스의 기계적 안정성은 2성분계 복합 리튬 그리스보다 높지만, 첨가물이 함유되면 이와 같은 차이는 감소한다.Here, the influence of the nano additives on the mechanical stability of the tested greases is as described above, the addition of the nano diamond improves the mechanical stability of the grease, and the increase in the amount of the nano diamond increases the mechanical stability of the grease, This is a way to partially offset the adverse effects of At the same time, the mechanical stability of the three-component composite lithium grease having a coarse fibrous phase is higher than that of the two-component composite lithium grease, but the difference is reduced when the additive is contained.

한편, [표 2]로부터 나노크기의 첨가제는 기계적 안정성에 있어 불명확한 영향을 나타낸다는 것을 알 수 있으며, 그 예로서 나노다이아몬드 첨가는 기계적 안정성을 향상시키는 반면 이황화몰리브덴과 불소화 플라스틱 첨가제는 기계적 안정성을 저하시킨다. 나노다이아몬드 입자의 경우 입자는 그리스 입체 구조에 들어가게 됨으로써 그리스 섬유질의 두께를 증가시키며 추가적인 섬유 다발 마디를 형성한다는 사실이 이러한 결과를 초래한다. 또한, 형성된 섬유 다발 마디는 섬유 입체 구조의 체 강도와 파단 저항성을 향상시킨다. 콜로이드 계에서 마이크로 입경을 지닌 첨가제들의 크기가 섬유 구조를 현저하게 초과하면 기계적인 작용으로 섬유 틀을 절단하여 기계적 안정성을 저하시킨다.
On the other hand, it can be seen from Table 2 that the nano-sized additives show an unfavorable influence on the mechanical stability, for example, the addition of nanodiamonds improves the mechanical stability, while the addition of molybdenum disulfide and fluorinated plastic improves the mechanical stability . This results from the fact that in the case of nanodiamond particles, the particles enter the grease structure, thereby increasing the thickness of the grease and forming additional fiber bundle nodes. In addition, the formed fiber bundle node improves the strength and fracture resistance of the fiber steric structure. In the colloidal system, when the size of the additives having micro-particle diameter significantly exceeds the fiber structure, the mechanical action is cut by the mechanical action to lower the mechanical stability.

실시예 4Example 4

실시예 1에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 주도(Penetration)를 평가하였다. 이 경우, 그리스의 주도는 ASTM(American Society for Testing Materials) D-217-10 시험규격에 따라 결정되며, 본 발명으로부터 얻어진 나노크기 첨가제에 따른 그리스 주도 특성 변화는 하기의 [표 3]에 나타내었다.The penetration of the composite lithium grease prepared according to Example 1 was evaluated. In this case, the lead of the grease is determined according to ASTM (American Society for Testing Materials) D-217-10 test standard, and the change of the grease-driven characteristics according to the nano-size additive obtained from the present invention is shown in the following Table 3 .

그리스 종류Type of grease 주도, m·10-4 Led, m · 10 -4 2성분계 복합 리튬 그리스 Two-component composite lithium grease 275275 첨가물을 포함하는 2성분계 복합 리튬 그리스  Two-component complex lithium grease containing additives 260260 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component composite lithium grease 275275 첨가물을 포함하는 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component complex lithium grease containing additives 260260

[표 3]으로부터 나노크기 첨가제는 그리스 주도에 큰 영향을 미치는 것으로 보이며, 이와 같은 효과는 첨가제들의 높은 분산성이 그리스의 증주성을 향상하는 결과를 보인다는 것과 관련된다. 첨가제가 함유된 그리스의 최종 주도는 설정된 기술적인 측정방법으로 평가되었고, 첨가제의 양에 따라 그 값이 변화되었다.
From Table 3, the nanoscale additive appears to have a significant effect on the grease-laden effect, which is related to the high dispersibility of the additives resulting in improved grease susceptibility. The final lead of the additive-containing grease was evaluated by the established technical measurement method and its value was changed according to the amount of additive.

실시예Example 5 5

실시예 1에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 적점 온도(Drop temperature)를 측정하였다. 시험은 ASTM(American Society for Testing Materials) D-566에 제시된 방법에 따라 실시되었으며, 경질 첨가제의 종류에 따른 그리스의 적점 온도 변화는 하기의 [표 4]에 나타내었다.The drop temperature of the composite lithium grease prepared according to Example 1 was measured. The test was carried out according to the method described in ASTM (American Society for Testing Materials) D-566, and the change in the redox temperature of the grease according to the type of hard additive is shown in Table 4 below.

그리스 종류Type of grease 적점온도, ℃Rewind temperature, ℃ 2성분계 복합 리튬 그리스 Two-component composite lithium grease 228228 첨가물을 포함하는 2성분계 복합 리튬 그리스  Two-component complex lithium grease containing additives 230230 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component composite lithium grease 235235 첨가물을 포함하는 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component complex lithium grease containing additives 235235

[표 4]로부터 그리스의 적점 온도에 대한 첨가제들의 영향은 미미하였고, 3성분계 복합 리튬 그리스의 적점 온도는 2성분계 복합 리튬 그리스보다 더 높았다.
From Table 4, the effect of additives on the redox temperature of grease was negligible, and the redox temperature of the three-component composite lithium grease was higher than that of binary composite lithium grease.

실시예 6Example 6

실시예 1에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 기화도(Vaporability)를 평가하였다. 시험은 ASTM(American Society for Testing Materials) D-972에 따라 실시되었으며, 첨가제의 종류에 따른 기화도 변화 평가 결과를 하기의 [표 5]에 나타내었다.The vaporization of the composite lithium grease produced according to Example 1 was evaluated. The test was conducted according to ASTM (American Society for Testing Materials) D-972, and the evaluation results of the change in vaporization degree according to the type of additives are shown in Table 5 below.

그리스 종류Type of grease 기화도 at 100℃, %Vaporization at 100 ℃,% 2성분계 복합 리튬 그리스 Two-component composite lithium grease 1.751.75 첨가물을 포함하는 2성분계 복합 리튬 그리스  Two-component complex lithium grease containing additives 1.701.70 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component composite lithium grease 1.751.75 첨가물을 포함하는 3성분계 복합 리튬 그리스 Three-component complex lithium grease containing additives 1.701.70

[표 5]로부터 나노크기 첨가제들은 기화도 변화에 미미한 영향을 미치는 것을 알 수 있으며, 이와 같은 결과는 그리스 기화도의 경우 제조에 사용된 기유인 광유의 특성에 전반적으로 의존하며, 증주제 또는 나노크기 첨가제의 종류에 따라 변화되지 않는다는 일반적인 사실과 일치한다. 따라서 본 발명에서도 그리스의 기화도는 최적의 광유(기축 유: base oil) 종류에 따라 결정된다고 할 수 있다.
From Table 5, it can be seen that the nanoscale additives have a negligible effect on the degree of vaporization, and these results are generally dependent on the properties of the mineral oil, which is the base oil used for the grease vaporization, It is consistent with the general fact that it does not vary with the type of additive. Therefore, in the present invention, the degree of vaporization of grease is determined according to the type of the optimal mineral oil (base oil).

실시예 7Example 7

실시예 1에 따라 제조된 복합 리튬 그리스의 부하용량(loading capacity)을 평가하였다. 그리스의 마찰, 마멸 및 윤활 특성(Tribological properties)은 ASTM(American Society for Testing Materials) D-2266의 절차에 따라 four-ball 설비(ChShM-3.2)를 통하여 마찰, 마멸 특성에 대한 결과에 기초하여 평가되었고, 전체적인 시험 결과는 하기의 [표 6]에, 하중에 따른 마모 지름 변화 추이는 도 4에 각각 나타내었다.The loading capacity of the composite lithium grease prepared according to Example 1 was evaluated. The tribological properties of grease were evaluated on the basis of the results of friction and wear characteristics through a four-ball facility (ChShM-3.2) according to the procedures of the American Society for Testing Materials (ASTM) D-2266 The overall test results are shown in Table 6 below, and the change in wear diameter with load is shown in FIG. 4, respectively.

Figure 112012070582694-pat00001
Figure 112012070582694-pat00001

나노다이아몬드가 포함된 복합 첨가물을 함유하는 3성분계 복합 리튬 그리스의 임계하중(마모 자국 지름이 급격하게 커지는 하중)은 2,450N이었고, 융착이 시작되는 하중은 5,880N을 보였으며, 4 볼 극압(EP) 시험 결과는 3,437N을 나타내었다.The critical load (abruptly increasing the diameter of abrasive wear) of the three-component composite lithium grease containing the nanodiamond-containing composite additive was 2,450 N, the load at which the fusion start was 5,880 N, ) The test result was 3,437N.

분석 결과, 3성분계 복합 리튬 그리스는 2성분계 복합 리튬 그리스보다 더 높은 마멸 저항성과 스코링(scoring; 일정 부분이 마멸되어 뜯어져 나가는 마멸) 저항성을 보인다. 이와 같은 결과는 3성분계 증주제가 더 조대한 섬유 구조를 형성하고, 이 같은 구조는 그리스에 있어 더 표면 활성적인 물질로 작용하는 특성을 나타내며, 윤활제에 더 견고한 경계층이 형성되도록 한다. 복합 첨가물은 이와 같은 차이를 부분적으로 감소시키며, 그리스 조성에 있어 첨가되는 고체 첨가제 양의 증가는 마멸저항성 및 스코링 저항성을 얻고자 할 경우에 이용된다. 하지만 첨가되는 고체 첨가제의 양은 이전 실험에서 제시된 것처럼 3wt% 이상 초과되지 않아야 하며, 증주제 함량 보정은 체 기계적 특성 변화 보충을 위해 실시된다.
As a result, the three-component composite lithium grease exhibits higher wear resistance and scoring resistance than the two-component composite lithium grease, and scoring (part of the wear-out wear resistance). These results show that the three-component thickener forms a more coarse fiber structure, which acts as a more surface-active material in the grease and forms a more rigid boundary layer in the lubricant. Composite additives partially reduce these differences, and an increase in the amount of solid additive added in the grease composition is used to achieve wear resistance and scoring resistance. However, the amount of solid additive added should not exceed 3 wt% as shown in the previous experiment, and the thickener content correction is carried out to compensate for changes in the mechanical properties.

실시예 8Example 8

다양한 조건으로 열처리된 냉간 금형강(SKD 11, KS) 시험편에 대한 나노크기 첨가제를 포함하는 3성분계 복합 리튬 그리스의 마찰-마멸 시험을 실시하였으며, 그 결과를 도 5 내지 도 11과 하기의 [표 7]에 각각 나타내었다.The friction-wear test of the three-component composite lithium grease including the nano-size additive to the cold-formed steel (SKD 11, KS) test pieces heat-treated under various conditions was performed. The results are shown in FIGS. 7] respectively.

Figure 112012070582694-pat00002
Figure 112012070582694-pat00002

도 5는 상용 리튬 그리스(Litol-24(그리스 1)), 나노크기 첨가제를 포함하는 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2), 그리고 나노크기 첨가제를 함유하는 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)로 윤활되는 풀림 처리된 SKD 11(HRC23) 시편에 대한 미끄럼 거리(S)에 따른 상대적인 마멸 높이 변화(linear wear, h, ㎛)를 나타낸다. 도 6은 다양한 그리스에 대한 미끄럼 거리에 따른 마찰계수(COF) 변화를 나타내며, 여러 가지 방법으로 열처리된 시험편의 시험 후 그리스 종류에 따른 시험편 표면층의 미소경도(μ-HV), 마찰계수 그리고 선형 마멸율 평가 결과는 [표 7]에 나타내었다.Fig. 5 is a graph showing the results of lubrication with three-component composite lithium grease (grease 3) containing commercial lithium grease (Litol-24 (grease 1)), two component composite lithium grease (grease 2) containing nanoscale additive, (Linear wear, h, 탆) according to the sliding distance S for the annealed SKD 11 (HRC 23) specimen. Fig. 6 shows the change in coefficient of friction (COF) according to the sliding distance against various greases. The microhardness (μ-HV), friction coefficient and linear wear of the test piece surface layer according to the type of grease after the test of the heat- The evaluation results are shown in [Table 7].

도 5, 도 6 및 [표 7]로부터 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스는 상용 리튬 그리스(그리스 1)와 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2)와 비교하여 풀림 처리된 SKD 11 강의 마찰 계수 안정화 구간을 크게 증가시키며, 마멸 높이(h) 및 마멸율을 현저하게 감소시킨다는 것을 알 수 있다. 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스3)의 마찰계수는 0.12 ~ 0.09를 나타내며, 시험 동안 마찰쌍(시험편과 상대재)은 마찰계수의 큰 변화 없이 더 안정적으로 작동한다.The three-component system composite lithium grease nitrided from FIGS. 5, 6 and 7 has a coefficient of friction stabilization of SKD 11 steel annealed in comparison with commercial lithium grease (grease 1) and two-component system lithium grease (grease 2) It can be seen that the section is greatly increased, and the abrasion height h and the wear rate are remarkably reduced. The friction coefficient of the three-component composite lithium grease (grease 3) is 0.12 to 0.09, and during the test, the friction pair (specimen and mating material) operates more stably without large changes in coefficient of friction.

2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2)와 마찬가지로, 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)의 마찰계수 안정화 구간의 확대는 그리스 내 나노다이아몬드 입자가 존재한다는 것에 기인하며, 이들 입자는 마찰되는 시험편과 상대재의 표면층에 매우 양호하게 분산된 아결정 구조를 형성한다. 이 같은 구조는 마멸 시험 시 크랙의 형성과 전파에 더 큰 저항을 지닌다. 조질화 처리된 그리스에서 시험된 풀림처리 시험편의 상대적으로 낮은 마찰계수는 시험 동안 마찰쌍이 더 안정하게 작동되었음을 나타낸다.
As with two-component composite lithium greases (grease 2), the expansion of the coefficient of friction stability of the three-component composite lithium grease (grease 3) is due to the presence of nano-diamond particles in grease, To form a very well dispersed sub-crystalline structure on the surface layer. Such a structure has a greater resistance to the formation and propagation of cracks in the wear test. The relatively low coefficient of friction of the untreated specimens tested in the nitrided grease indicates that the friction pair was operated more stably during the test.

한편, 뜨임(tempering) 처리된 SKD 11 시편(경도 HRC50)의 마찰-마멸 시험결과는 풀림 처리된 시험편의 결과와 비교하여 시험편의 선형 마모 높이(h)가 감소되었고(도 5), 상용 리튬 그리스(그리스 1)로 윤활 시험 시 초기 단계에서 마찰계수 안정화 구간은 상대적으로 커지며, 이로써 상대적으로 낮은 선형 마멸 높이(h)를 보인다(도 7).On the other hand, the friction-wear test results of the tempered SKD 11 specimen (hardness HRC50) showed a decrease in the linear wear height (h) of the specimen (Fig. 5) (Grease 1), the friction coefficient stabilization period at the initial stage becomes relatively large, thereby exhibiting a relatively low linear wear height h (FIG. 7).

조질화 처리된 2성분계 복합 리튬 그리스 시험결과를 볼 때, 마찰계수 안정화 구간은 증가하였고, 미끄럼 거리 600m 시험 이후에 뜨임 처리된 시험편의 마멸높이는 현저하게 감소되었다. 나노크기 첨가제를 포함하는 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2)로 윤활시험 시 뜨임(tempered) 처리된 시험편의 마멸시험 최종 단계에서 누적된 선형마멸 높이(h)는 상용 리튬 그리스(그리스 1)와 비교하여 더 작은 수치를 보인다(도 7).From the results of the coarse nitrided composite lithium grease test, the friction coefficient stabilization period was increased and the wear height of the tempered test specimens after the 600m slip distance test was significantly reduced. Wear of tempered test specimens during lubrication test with two-component composite lithium grease (nacelle 2) containing nano-size additive The linear wear height (h) accumulated at the final stage is compared with commercial lithium grease (grease 1) (Fig. 7).

정상상태 마멸 단계에서 얻어진, 조질화 처리된 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2 )로 시험된 시험편의 마멸율은 상용 리튬 그리스(그리스 1)에서 시험된 뜨임 처리된 시편의 마멸율과 비교하여 대략 2배 정도 낮은 결과를 보이며[표 7], 이때 조질화 처리된 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2)는 Ih= 0.28×10-9, 그리고 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)는 Ih= 0.29×10-9의 선형 마멸율을 각각 나타내었다. 그러나 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)는 조질화 처리된 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2)과 비교하여 약 1.5배로 다소 작은 선형 마모 높이(h) 결과를 보였다(도 7). 이와 같은 경우에 마멸된 표면의 미소경도 값은 Hm = 5,700MPa에 도달하였다(도 10). 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2)와 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3) 윤활 시험 조건에서, 뜨임 처리된 SKD 11 시편의 마찰계수는 μ = 0.1 ~ 0.09 값을 보였고, 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)에서 마멸 시험될 경우 마찰계수의 뚜렷한 변동을 보이지 않고 가장 안정적인 작동상태를 보였다.The wear rate of the test specimens tested with the co-nitrided two-component composite lithium grease (Grease 2) obtained in the steady-state wear step was approximately 2 compared to the wear rate of the tempered specimens tested in commercial lithium grease (Grease 1) (I 2), I h = 0.28 × 10 -9 , and the nitrided three-component composite lithium grease (grease 3) are shown in Table 7, And I h = 0.29 × 10 -9 , respectively. However, the nitrided three-component composite lithium grease (Grease 3) showed a linear wear height (h) of about 1.5 times smaller than that of the nitrided composite lithium grease (Grease 2) (Fig. 7). In this case, the microhardness value of the worn surface reached H m = 5,700 MPa (FIG. 10). The coefficient of friction of the tempered SKD 11 specimen was μ = 0.1 ~ 0.09 in the two-component composite lithium grease (grease 2) and the three component composite lithium grease (grease 3) 3) showed the most stable operating condition without any significant variation of friction coefficient.

풀림(annealed) 처리된 시험편과 마찬가지로 뜨임 처리된(tempered) 시험편의 안정화(running-in) 구간은 조질화 처리된 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2)와 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)에서 크게 연장되었고, 정상상태 마멸단계에서 선형 마멸율은 매우 작은 값(Ih= 0.29×10-9)을 나타낸다. 또한, 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)는 고강도 풀림 처리 시험편과 상대재가 안정적으로 마찰 작동할 수 있게 하였고, 상용 리튬 그리스(그리스 1)와 비교하여 대략 2배 정도 낮은 선형 마멸율을 보였다. 이와 같은 경우, 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)에서 누적 마멸은 조질화 처리된 2성분계 그리스(그리스 2)에서보다 약 1.5배 낮은 값을 보였고, 실질적으로 정상상태 구간에서는 같은 마멸율을 보인다. 여러 가지 그리스 윤활조건에서 시험된 경화된(hardened) 시험편의 마찰-마멸시험 결과는 도 9와 도 10에 각각 나타내었다.The running-in section of tempered specimens, similar to the annealed specimens, can be roughly divided into two parts: the nitrided composite lithium grease (grease 2) and the three component composite lithium grease (grease 3) And the linear wear rate in the steady state wear phase shows a very small value (I h = 0.29 × 10 -9 ). In addition, the nitrided three-component composite lithium grease (Grease 3) enables stable operation of the high-strength annealed test piece and the mating material, and has a linear wear rate of about twice as low as that of commercial lithium grease (Grease 1) Respectively. In such a case, cumulative wear in the nitrided three-component composite lithium grease (grease 3) was about 1.5 times lower than that in the nitrided two-component grease (grease 2) Rate. The results of the friction-wear test of the hardened test specimens tested under various grease lubrication conditions are shown in FIGS. 9 and 10, respectively.

경화 처리된 SKD 11 시험편의 선형마멸 높이(h) 측정결과는 조질화 처리된 2성분계 복합 리튬 그리스와 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스로 윤활되는 상태에서 상대적으로 빠르게 마멸되고 있음을 나타내며, 이때 마찰계수(f)는 0.1 ~ 0.08 정도로 안정하게 유지되었지만, 조질화 처리된 2성분계 복합 리튬 그리스(그리스 2)의 미끄럼 거리에 따른 선형 마멸 높이 변화는 직선에 가까웠고, 마멸율(Ih)은 0.69×10-9을 보인 반면, 미끄럼 거리 900m 이후 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스(그리스 3)에서 선형 마멸율은 0.45×10-9에 도달했다. 양호하게 분산된 나노다이아몬드 입자들이 첨가제로 조질화 처리된 그리스들로 윤활 시험된 경화 처리 SKD 11 시험편이 상대적으로 높은 마멸율을 보이는 것은 경화된 시험편이 지닌 낮은 파괴인성에 기인하는 것으로 보인다.The result of the measurement of the linear wear height (h) of the hardened SKD 11 test piece indicates that the composite nitrided lithium grease and the nitrided three-component composite lithium grease are being worn relatively quickly in a lubricated state, The friction coefficient (f) remained stable at about 0.1 to 0.08, but the linear wear change according to the sliding distance of the nitrided composite lithium grease (grease 2) was close to a straight line and the wear rate (I h ) was 0.69 × 10 -9 , while the linear wear rate reached 0.45 × 10 -9 in a three-component composite lithium grease (grease 3) that had been nitrided after 900 m of sliding distance. It appears that the relatively high wear rates of hardened SKD 11 specimens lubricated with well dispersed nanodiamond particles with grease nitrated with additives appear to be due to the low fracture toughness of the cured specimens.

도 11은 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스에서 마멸 시험된 경화처리 SKD 11 시험편의 전형적인 마멸 표면을 나타낸다.Fig. 11 shows a typical wear surface of hardened SKD 11 test specimens subjected to abrasion testing in co-nitrided three component composite lithium grease.

풀림과 뜨임 처리된 강 시험편들과 경화 처리된 시험편과의 비교 평가 결과를 고려해 볼 때, 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스는 경화 처리된 시험편의 마멸저항성을 증가시키고, 뜨임 처리된 시험편의 마멸 시험이 더욱 안정화 되도록 하며, 또한 풀림 처리된 시험편의 마멸율을 현저하게 감소시킨다. 이에 따라, 나노다이아몬드 입자를 포함하는 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스는 고강도 뜨임 강과 같은 높은 강도와 경도를 지닌 소재들이 포함된 상호마찰 구성에서 큰 효과를 보일 것으로 판단된다. 그리스에서 나노크기 첨가제의 첨가량 변화는 나노다이아몬드 입자를 첨가제로 하는 그리스로 윤활 작동하는 경화강의 마찰쌍(마멸소재와 상대재)에서 더 우수한 마찰, 마멸 특성을 부여할 것으로 보인다.
Given the comparative evaluation results between annealed and tempered steel specimens and cured specimens, the nitrided three-component composite lithium grease increases the wear resistance of the cured specimens and causes wear and tear of the tempered specimens To further stabilize the test, and to significantly reduce the wear rate of the annealed test specimen. Accordingly, the nitrided three-component composite lithium grease containing the nano diamond particles is expected to have a great effect in the mutual friction configuration including the materials having high strength and hardness such as high strength tempered steel. The change in the addition of nano-sized additives in grease seems to give better friction and wear characteristics in the friction pairs (wear and counterparts) of hardened steel lubricated with grease with nanodiamond particles as additives.

실시예 9Example 9

나노다이아몬드를 함유하는 첨가제가 포함된 그리스의 윤활 작동과 관련된 마멸기계적인 특성 개선은 가스 용사 도포(gas-thermal coating)된 오스테나이트와 마르텐사이트 강의 사용 하중을 높이는데 적용될 수 있다. 가스 용사 코팅은 프로판-공기 혼합물질의 연소반응을 이용한 반응성 젯을 통해 용융된 금속을 도포(AAM-코팅)하는 활성 아크(arc) 금속피복법을 통하여 진행되었고, 코팅된 샘플의 마멸시험은 10 ~ 100MPa 하중(P)과 0.1m/sec의 평균 미끄럼 속도의 왕복운동 경계윤활조건에서 실시되었다. 상대재는 강화 처리된 SK-5 강(HV = 7800 ~ 8000 MPa) 이었고, 시험편은 나노다이아몬드(ShA-A)입자로 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스로 윤활 되었다. 시험 전, 후의 코팅 표면층의 구조적인 변화와 상 변태는 X-ray 회절기(XRD)로 분석되었다.The improvement of the wear-mechanical properties associated with the lubrication of greases containing nanodiamond-containing additives can be applied to increase the working load of gas-thermal coated austenitic and martensitic steels. The gas spray coating was carried out through an active arc metal coating method (AAM-coating) of molten metal through a reactive jet using a combustion reaction of a propane-air mixture, and the wear test of the coated sample was carried out at 10 Was carried out under a reciprocating boundary lubrication condition of ~ 100 MPa load (P) and an average sliding speed of 0.1 m / sec. The counterpart was SK-5 steel (HV = 7800 ~ 8000 MPa) reinforced and the test specimen was lubricated with three component composite lithium grease treated with nanodiamond (ShA-A) particles. Structural changes and phase transformation of the coating surface layer before and after the test were analyzed by X-ray diffractometer (XRD).

ATVP-9M 마멸시험기에서 실험된 결과는 도 13에 제시된 바와 같고, 조질화 처리되지 않은 3성분계 복합 리튬 그리스로 윤활된 SK 5 위 코팅층의 마찰계수(f)는 초기 단계에서 0.11 ~ 0.12를 나타내었으며, 안정화구간 동안에 2,000m 미끄럼 거리로 시험된 이후에 STS 304 오스테나이트 스테인리스 강에 AAM 코팅된 시험편의 마찰계수(f)는 0.095로 감소되었다. STS 420J2 마르텐사이트 강에 GF 코팅된 시험편은 미끄럼 거리 1,600m 시험 후에 마찰계수(f)는 0.090을 나타낸다. 그리스 내 나노 크기 다이아몬드 조질 입자가 1.0wt% 포함될 때 안정화 구간은 확대되며, 미끄럼 거리 2,000m 이후에 표면 코팅된 STS 304 오스테나이트 스테인리스 강 시험편의 마찰계수는 0.080, 그리고 코팅된 STS 420J2 마르텐사이트 스테인리스강 시험편은 0.075를 각각 나타낸다.The results of the tests on the ATVP-9M abrasion tester were as shown in Fig. 13, and the coefficient of friction (f) of the SK 5 -strip coating layer lubricated with the three-component composite lithium grease without the nitriding treatment was 0.11 ~ 0.12 at the initial stage , The coefficient of friction (f) of AAM coated specimens on STS 304 austenitic stainless steels was reduced to 0.095 after testing at 2,000 m slip distance during the stabilization period. STS 420J2 GF coated specimen on martensitic steel has a coefficient of friction (f) of 0.090 after 1,600 m sliding test. The stabilization zone is extended when 1.0 wt% nano-sized diamond grains in the grease are included. The coefficient of friction of the surface coated STS 304 austenitic stainless steel specimen after a sliding distance of 2,000 m is 0.080, and the coated STS 420J2 martensitic stainless steel The specimen shows 0.075.

도 13은 조질화 처리되지 않은 3성분계 복합 리튬 그리스로 윤활되는 STS 304 오스테나이트 스테인리스강으로 AAM 코팅된 시험편 표면층의 마멸압력(P)에 따른 X-ray 회절(Co Kα) 분석 결과를 나타내며, 구체적으로 (a)는 초기 상태, (b)는 10MPa, (c)는 20MPa, (e)는 50MPa에서 시험된 표면에 관찰된 결과를 각각 나타낸다. 또한, 나노다이아몬드로 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스로 윤활 마멸 시험된 마멸하중 10, 50MPa로 시험된 후의 상변화 분석 결과가 (d)와 (f)에 각각 제시되었다. 도 13의 결과를 비추어 볼 때, 마멸 시험된 시험편 표면에 준안정 오스테나이트에서 변형 유기 마르텐사이트로 γ(FCC) → α(Bct) 상변태가 발생된 것으로 보이며, 나노다이아몬드로 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스로 윤활될 때 α상 함량은 더 빠르게 증가(30 ~ 40vol%까지)되고 있음을 나타낸다. 예로서, 3성분계 복합 리튬 그리스에서 10MPa로 시험된 시험편에서 잔류 오스테나이트 함량은 STS 304 오스테나이트 스테인리스강 강으로 AAM 코팅된 것과 동일한 함량까지 감소하고 있으며, 이와 동일한 결과는 나노다이아몬드로 조질화 처리되지 않은 복합 리튬 그리스로 윤활 시험될 때는 20MPa으로 마멸압력이 증가되어야 나타난다[표 8].13 shows X-ray diffraction (Co K?) Analysis results of the surface layer of the AAM-coated test piece with STS 304 austenitic stainless steel lubricated with the non-roughened three-component composite lithium grease according to the wear pressure (P) (A) is the initial state, (b) is 10 MPa, (c) is 20 MPa, and (e) is 50 MPa. (D) and (f) show the results of phase change analysis after three-component composite lithium grease nitrided with nano-diamonds and tested for abrasion wear at 10 and 50 MPa. 13 shows that γ (FCC) → α (Bct) phase transformation occurs from the metastable austenite to the modified organic martensite on the surface of the test piece subjected to the wear test, and the three-component system The alpha phase content increases more rapidly (up to 30 to 40 vol%) when lubricated with composite lithium grease. As an example, the residual austenite content in the test specimens tested at 10 MPa in a three component composite lithium grease is reduced to the same content as that of the AAM coated with STS 304 austenitic stainless steels, and the same result is not co- When lubricated with non-composite lithium grease, the wear pressure is increased by 20 MPa [Table 8].

마멸시험 조건Wear test conditions 미소경도 Hm, MPаMicrohardness H m , MPa 잔류 오스테나이트 함량, vol.%Residual austenite content, vol.% 초기상태 Initial state 33003300 8888 P=10MPa, 3성분계 복합 리튬 그리스 P = 10 MPa, 3-component composite lithium grease 40004000 8080 P=10MPa, 3성분계 복합 리튬 그리스 + 나노다이아몬드 P = 10 MPa, 3-component composite lithium grease + nano diamond 48004800 7575 P=20MPa, 3성분계 복합 리튬 그리스 P = 20MPa, 3-component composite lithium grease 46004600 7575 P=20MPa, 3성분계 복합 리튬 그리스 + 나노다이아몬드 P = 20 MPa, 3-component composite lithium grease + nano diamond 53005300 6868 P=50MPa, 3성분계 복합 리튬 그리스 P = 50MPa, 3-component composite lithium grease 50005000 7070 P=50MPa, 3성분계 복합 리튬 그리스 + 나노다이아몬드  P = 50 MPa, 3-component composite lithium grease + nano diamond 55005500 6060 P=100MPa, 3성분계 복합 리튬 그리스 + 나노다이아몬드 P = 100 MPa, 3-component composite lithium grease + nano diamond 56005600 5555

3성분계 복합 리튬 그리스로 윤활되는 고 접촉압력(P ≥ 50MPa) 시험중 마멸표면에서 스코링은 급격한 마멸작용에 의해 발생되며(도 14의 a, b 와 [표 9]), 나노다이아몬드를 포함하는 첨가제로 조질화 처리된 3성분계 복합 리튬 그리스에서 시험된 오스테나이트 STS 304 스테인리스강으로 AAM 코팅된 표면은 100MPa의 고 하중까지 충분히 견딜 수 있음을 알 수 있다(도 14의 c, d와 [표 9]).High contact pressure (P ≥ 50 MPa) lubricated with a three component composite lithium grease. Scoring at the wear surface during the test is caused by abrasive action (Fig. 14a, b and [Table 9]), It can be seen that the surface of the AAM coated with the austenitic STS 304 stainless steel tested in the three-component composite lithium grease treated with the additive can withstand a high load of 100 MPa (FIG. 14, c, d and Table 9 ]).

윤활제slush 압력
(MPa)
pressure
(MPa)
미끄럼거리
(m)
Sliding distance
(m)
스코링 저항성Scoring resistance
3성분계 복합 리튬 그리스Three-component composite lithium grease 2020 30003000 highhigh 5050 40-5040-50 scoringscoring 7575 5-65-6 scoringscoring 3성분계 복합 리튬 그리스 + 나노다이아몬드Three-component composite lithium grease + nano diamond 2020 30003000 highhigh 5050 30003000 highhigh 7575 30003000 highhigh 100100 30003000 highhigh

마찰계수 안정화구간은 분산된 나노다이아몬드 입자를 포함하는 3성분계 복합 리튬 그리스로 윤활되는 GF(가스 화염) 코팅 표면층에서 크게 확장되는 것으로 추측할 수 있으며, 이와 같은 작용은 γ → α 변태를 수반하며, 나노 크기로 파쇄된 구조를 지닌 계면층의 형성은 미세 크랙의 전파를 억제한다. 이 같은 결과는 3성분계 복합 리튬 그리스로 고 압력하(P= 50 ~ 75MPa)에서 시험된 STS 304 오스테나이트 스테인리스강으로 코팅된 시험편은 파단 마멸 형태를 보이며, 나노다이아몬드 첨가제로 조질화 처리된 그리스에서 마찰계수 안정화 구간은 확대되며, 코팅층이 도포된 시험편의 하중 지지 능력은 현저하게 향상되어 접촉 압력 100MPa까지 안정적으로 작동 할 수 있다.It can be inferred that the friction coefficient stabilization period is greatly extended in the surface layer of GF (gas flame) coated with a three-component composite lithium grease containing dispersed nanodiamond particles, and this action involves γ → α transformation, Formation of interfacial layer with nano-sized fractured structure inhibits propagation of micro cracks. These results show that test specimens coated with STS 304 austenitic stainless steels under high pressure (P = 50 ~ 75 MPa) with three-component composite lithium grease show rupture wear and grease treated with a nano-diamond additive The friction coefficient stabilization period is enlarged, and the load supporting ability of the test piece coated with the coating layer is remarkably improved, so that it can be stably operated at a contact pressure of 100 MPa.

위와 유사한 결과는 와이어 형태의 마르텐사이트 STS 420J2 강으로 스퍼터링 도포된 가스화염 코팅층에서도 얻을 수 있었고, 실제 3성분계 복합 리튬 그리스 내 나노다이아몬드의 첨가는 매우 낮은 압력하에서도 α-상의 형성을 2배 정도 가속화하였다.Similar results were obtained with a sputtered gas flame coating layer of wire-type martensitic STS 420J2 steel. The addition of nano-diamonds in a three-component composite lithium grease accelerated the formation of the α-phase by a factor of two even at very low pressures Respectively.

안정화 조정 과정은 나노다이아몬드를 함유하는 첨가제로 조질화 처리된 그리스에서 준안정한 오스테나이트 상을 포함하는 코팅층의 마찰을 강화시킬 수 있고, 이와 같은 작용은 γ → α 상변태를 수반한다. 또한, 나노크기로 파쇄된 하부구조는 모노리스 소재의 경우와 같이 마멸되는 표면층에 형성될 수 있으며, 이와 같은 파쇄 하부구조는 미소 크랙의 형성과 전파에 대해 높은 저항성을 보인다.The stabilization adjustment process can enhance the friction of the coating layer including the metastable austenite phase in the nitrided grease with the additive containing the nano-diamond, and this action involves a? -? Phase transformation. In addition, the nano-scaled lower structure can be formed on the surface layer to be worn as in the case of the monolith, and such a scraped lower structure exhibits high resistance to micro crack formation and propagation.

Claims (4)

(a) 반응기에 기축 오일을 장입한 후 혼합기와, 순환펌프 및 히터를 작동시키는 단계와;
(b) 기축 오일에 나노다이아몬드 혼합 분말을 투입하여 5 ~ 10분 동안 분산시키는 단계와;
(c) 반응물의 온도가 80℃가 되었을 때 12-하이드록시 스테아린 산을 투입하여 용해시키는 단계와;
(d) 반응물에 수산화 리튬 수용액을 투입하는 단계와;
(e) 30분 경과 후 반응물에 붕산 수용액을 투입하는 단계와;
(f) 반응물의 온도가 160℃가 되었을 때 테레프탈산을 투입하는 단계와;
(g) 반응물의 온도가 160℃에서 10℃ 상승할 때마다 산도를 측정하는 단계와;
(h) 반응물의 온도가 210℃ 이상이 되면 가열을 중단하는 단계와;
(i) 반응물을 실온으로 냉각하는 단계; 및
(j) 상기 (i) 단계에서 반응물의 온도가 130 ~ 140℃일 때 첨가제를 투입하는 단계;
를 포함하는 복합 리튬 그리스의 제조 방법.
(a) operating the mixer, the circulation pump and the heater after charging the pivotal oil into the reactor;
(b) adding a nano diamond mixed powder to the pestle oil and dispersing the mixture for 5 to 10 minutes;
(c) introducing and dissolving 12-hydroxystearic acid when the temperature of the reaction reaches 80 占 폚;
(d) introducing an aqueous solution of lithium hydroxide into the reactant;
(e) introducing an aqueous solution of boric acid into the reaction product after a lapse of 30 minutes;
(f) introducing terephthalic acid when the temperature of the reactant reaches 160 占 폚;
(g) measuring the acidity of the reaction product every time the temperature rises from 160 캜 to 10 캜;
(h) stopping the heating when the temperature of the reactant is 210 캜 or higher;
(i) cooling the reaction to room temperature; And
(j) adding the additive when the temperature of the reactant is 130 to 140 ° C in the step (i);
By weight based on the total weight of the composite lithium grease.
제 1 항에 있어서,
상기 12-하이드록시 스테아린 산과 상기 테레프탈산은 분말 상태인 것을 특징으로 하는 복합 리튬 그리스의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the 12-hydroxystearic acid and the terephthalic acid are in powder form.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 첨가제는 MoS2, 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene; PTFE), 산화방지제, 방청제, 내하중제, 내마모제 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 복합 리튬 그리스의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the additive is at least one selected from the group consisting of MoS 2 , polytetrafluoroethylene (PTFE), an antioxidant, an anti-rust agent, an anti-load agent, and a wear resistant agent.
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