Comportamento mecânico dos tribofilmes formados pela aditivação de MoDTC e ZDDP em motores a etanol.

• Autor(a) principal: Balarini Junior, Roberto
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-20102022-082214/
• topic: Caracterização mecânica; Etanol; Ethanol; Mechanical characterization; MoDTC; Molibdênio; Motores de combustão interna; Propriedades mecânicas da solução; Tribofilm; Tribofilme; ZDDP

Apesar da extensa pesquisa em métodos alternativos, espera-se que o motor de combustão interna (MCI) permaneça como a principal fonte de propulsão veicular nas próximas décadas. Soluções de maior eficiência são a principal força motriz para o futuro dos MCI, tais como o uso de combustíveis renováveis, downsizing, óleos de motor de baixa viscosidade e pacotes de aditivos mais modernos. O óleo do motor é uma substância complexa, sendo composto por óleo base e aditivos diversos. Os compostos orgânicos à base de molibdênio, como o dialquilditiocarbamato de molibdênio (MoDTC), são largamente utilizados como aditivos do tipo modificadores de atrito (FM) destinados a redução de atrito , enquanto o dialquilditiofosfasto de zinco (ZDDP) é o aditivo antidesgaste (AW) mais comum na atualidade. Neste cenário, a expansão do uso do etanol como combustível gerou muitos questionamentos sobre o seu impacto na funcionalidade dos aditivos. Em geral, devido ao alto calor latente de evaporação do etanol, a contaminação do lubrificante por este pode ser significativa, o que pode afetar as etapas de ativação e formação dos tribofilmes derivados dos aditivos em questão. Como consequência, perda de eficiência, consumo excessivo de combustível, maiores emissões de poluentes e desgaste prematuro podem ser induzidos aos MCI. Portanto, este trabalho possui o objetivo de investigar as propriedades mecânicas dos tribofilmes formados a partir de ZDDP e MoDTC, considerando a influência do etanol anidro combustível (EAC) diluído ao óleo. Para tanto, ensaios tribológicos foram conduzidos em um tribômetro SRV-4 (Optimol Instruments), na configuração tribológica de fita contra placa, em movimento alternado e lubrificado. Três óleos lubrificantes foram testados: (i) PM (PAO 8 + 0,06 wt.% MoDTC), (ii) PMZ (PAO 8 + 0,06 wt.% MoDTC + 1% wt.% ZDDP) e (iii) FF (SAE 0W-20 completamente formulado), nas condições de novo e contaminado com 10 wt.% de EAC. Os resultados foram avaliados em termos do atrito, desgaste e tribofilmes formados. As tribocamadas foram identificadas por microscopia eletrônica de varredura com Espectroscopia de Dispersão de Raios-X (MEV-EDS) e Espectroscopia Raman e, posteriormente, caracterizadas por Microscopia de Força Atômica (AFM) e Nanoindentação Instrumentada. O óleo FF resultou nos valores mais baixos de coeficiente de atrito ( ~ 0,08), apresentando a mesma faixa de valores para as condições com e sem contaminação de EAC. O óleo PM obteve menores valores de atrito para a condição de novo em relação à contaminada ( ~ 0,10 contra ~ 0,16, respectivamente), o que também foi confirmado em ensaios com o lubrificante PMZ (0,09 e 0,12, respectivamente). A ativação do MoDTC foi prejudicada pelo acréscimo de EAC ao lubrificante PM, inclusive resultando em tribofilmes de menor espessura, enquanto este efeito não foi notado para os óleos FF e PMZ. A contaminação de EAC induziu maiores níveis de desgaste, sobretudo em ensaios com o óleo PM. O tribofilme de MoDTC apresentou comportamento mecânico altamente plástico, com dureza (H) e módulo de elasticidade reduzido (Er) da ordem de 0,08 GPa e 8 GPa, respectivamente. Por outro lado, os tribofilmes formados pelos óleos PMZ e FF apresentaram propriedades mecânicas superiores, com medidas de H e Er da ordem de 4-5 e 140-160 GPa, respectivamente. Para as condições com contaminação, foi observada uma tendência de aumento da resistência mecânica para os tribofilmes estudados, sobretudo em relação ao módulo elástico.