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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이영제
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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많은 기계장치 부품에는 운동성 향상을 위해 윤활유가 사용되고 있다. 그 적용분야는 거의 모든 기계부품이라고 해도 과언이 아닐 정도로 많은 곳에 적용되고 있다. 하지만 반복적인 접촉으로 인해 온도가 상승하고 그에 따른 윤활유 점도의 감소로 인해 표면이 파괴되고 마모가 증가하는 등의 문제점이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 현재 많은 윤활유에는 극압첨가제 등의 다양한 첨가제들이 사용되고 있지만, 환경에 유해한 물질들이기 때문에 앞으로 그 사용이 제한될 것이다.
본 논문에서는 친환경 탄소소재인 나노다이아몬드를 시중에서 판매되고 있는 두가지의 선박 윤활제에 첨가하여, 기존의 첨가제들을 대체할 수 있는지 마찰, 마모 ,스커핑 특성을 평가하였으며, 나노다이아몬드의 함량에 따른 표면의 마찰, 마모, 스커핑, 고온 환경에서의 마모 특성을 알아보았다. 실험결과는 다음과 같다.
1. 나노입자윤활유의 마찰, 마모 특성
윤활제에 나노다이아몬드를 첨가하여 농도가 높아질수록 마찰계수가 줄어든 것을 확인 할 수 있었다. 하지만 나노다이아몬드가 0.5 wt.% 이상일 경우 연삭마모가 발생됨을 알 수 있었고, 농도가 더해질수록 연삭마모가 더욱 심하게 발생하는 것을 확인하였다. 이는 과도한 나노다이아몬드의 첨가로 인해 나노 입자간의 응집현상이 발생하였고, 자체 경도로 인하여 연삭마모가 발생하였다.
2. 나노입자윤활유의 스커핑 특성
급작스럽게 마찰계수가 높아져 표면파괴현상이라 불리우는 스커핑에 대해 나노다이아몬드 첨가제가 이에 얼마나 효과적인지에 대하여 실험을 진행하였다. 그 결과 나노다이아몬드의 농도가 높아질수록 스커핑 발생 하중이 높아지는 것을 확인하였다. 이는 나노다이아몬드가 마찰하는 두 표면 사이에서 표면 접촉부위 면적을 줄이고, 스커핑의 요인 중 하나인 마찰열을 나노다이아가 가진 열분산성으로 마찰열을 분산시킴으로서 스커핑 내하중성을 높인다.
3. 고온에서의 나노입자윤활유의 마모 특성
윤활제가 작용하는 환경은 높은 온도에서 사용이 되므로 이에 따라 주변 환경의 온도를 높여 나노다이아몬드 첨가제가 이에 얼마나 효과적인지에 대하여 실험을 진행하였다. 그 결과 실온에서 마모 특성과 마찬가지로 0.3wt.%의 농도까지는 마모량이 상당량이 감소하는 것을 확인하였다. 하지만 0.5wt.%부터는 마모량이 다시 증가하는 결과를 보여주었다. 이는 앞서 실험한 실온에서의 마찰, 마모에서 보인 결과와 같이 적정한 농도의 나노다이아몬드 첨가제는 윤활환경에 도움이 되지만, 과한 농도의 나노다이아몬드는 응집현상을 일으키고 자체 경도로 인하여 연삭입자로 작용한다.
본 논문에서는 친환경 탄소소재인 나노다이아몬드를 시중에서 판매되고 있는 두가지의 선박 윤활제에 첨가하여, 기존의 첨가제들을 대체할 수 있는지 마찰, 마모 ,스커핑 특성을 평가하였으며, 나노다이아몬드의 함량에 따른 표면의 마찰, 마모, 스커핑, 고온 환경에서의 마모 특성을 알아보았다. 실험결과는 다음과 같다.
1. 나노입자윤활유의 마찰, 마모 특성
윤활제에 나노다이아몬드를 첨가하여 농도가 높아질수록 마찰계수가 줄어든 것을 확인 할 수 있었다. 하지만 나노다이아몬드가 0.5 wt.% 이상일 경우 연삭마모가 발생됨을 알 수 있었고, 농도가 더해질수록 연삭마모가 더욱 심하게 발생하는 것을 확인하였다. 이는 과도한 나노다이아몬드의 첨가로 인해 나노 입자간의 응집현상이 발생하였고, 자체 경도로 인하여 연삭마모가 발생하였다.
2. 나노입자윤활유의 스커핑 특성
급작스럽게 마찰계수가 높아져 표면파괴현상이라 불리우는 스커핑에 대해 나노다이아몬드 첨가제가 이에 얼마나 효과적인지에 대하여 실험을 진행하였다. 그 결과 나노다이아몬드의 농도가 높아질수록 스커핑 발생 하중이 높아지는 것을 확인하였다. 이는 나노다이아몬드가 마찰하는 두 표면 사이에서 표면 접촉부위 면적을 줄이고, 스커핑의 요인 중 하나인 마찰열을 나노다이아가 가진 열분산성으로 마찰열을 분산시킴으로서 스커핑 내하중성을 높인다.
3. 고온에서의 나노입자윤활유의 마모 특성
윤활제가 작용하는 환경은 높은 온도에서 사용이 되므로 이에 따라 주변 환경의 온도를 높여 나노다이아몬드 첨가제가 이에 얼마나 효과적인지에 대하여 실험을 진행하였다. 그 결과 실온에서 마모 특성과 마찬가지로 0.3wt.%의 농도까지는 마모량이 상당량이 감소하는 것을 확인하였다. 하지만 0.5wt.%부터는 마모량이 다시 증가하는 결과를 보여주었다. 이는 앞서 실험한 실온에서의 마찰, 마모에서 보인 결과와 같이 적정한 농도의 나노다이아몬드 첨가제는 윤활환경에 도움이 되지만, 과한 농도의 나노다이아몬드는 응집현상을 일으키고 자체 경도로 인하여 연삭입자로 작용한다.
목차
Chapter 1. Introduction 11.1 Research Issue 11.2 Research Purpose 2Chapter 2. Related Theory and Research 42.1 Nano-diamond 42.2 Wear Mechanism 52.3Lubrication 72.4 Scuffing 102.5 Wear Amount 15Chapter 3. Experiment Equipment and Details 223.1 Experiment Equipment 223.1.1 High Load Friction/Wear Tester 223.1.2 High Temperature Wear Tester 223.1.3 Wear Amount Evaluation Equipment 223.2 Experiment Details 233.2.1 Friction Coefficient Evaluation Test 233.2.2 Wear Amount Evaluation Test 233.2.3 Scuffing Test 243.2.4 Heat Dispersion Evaluation Test 24Chapter 4. Experiment Results 304.1 Friction Coefficient Evaluation Test 304.2 Wear Amount Evaluation Test 304.3 Scuffing and Heat Dispersion Evaluation Test 31Chapter 5. Conclusion 58Reference 60Korean Abstract 63
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