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01.08.2016 | Original Paper | Ausgabe 2/2016

Tribology Letters 2/2016

Tertiary and Quaternary Ammonium-Phosphate Ionic Liquids as Lubricant Additives

Zeitschrift:
Tribology Letters > Ausgabe 2/2016
Autoren:
William C. Barnhill, Huimin Luo, Harry M. Meyer III, Cheng Ma, Miaofang Chi, Brian L. Papke, Jun Qu
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s11249-016-0707-6) contains supplementary material, which is available to authorized users.
Brian L. Papke retired from Shell Technology Center Houston, Shell Projects and Technology (US), Houston, TX, 77210, USA.
This manuscript has been authored by UT-Battelle, LLC, under Contract No. DE-AC05-00OR22725 with the US Department of Energy. The United States Government retains and the publisher, by accepting the article for publication, acknowledges that the US Government retains a nonexclusive, paid-up, irrevocable, worldwide license to publish or reproduce the published form of this manuscript, or allow others to do so, for US Government purposes.

Abstract

In this work, we investigated the feasibility of five quaternary (aprotic) and four tertiary (protic) ammonium ionic liquids (ILs) with an identical organophosphate anion as lubricant anti-wear additives. Viscosity, oil solubility, thermal stability and corrosivity of the candidate ILs were characterized and correlated to the molecular structure. The protic group exhibits higher oil solubility than the aprotic group, and longer alkyl chains seem to provide better oil solubility and higher thermal stability. Selected ILs were applied as oil additives in steel–cast iron tribological tests and demonstrated promising anti-scuffing and anti-wear functionality. The thickness, nanostructure, and composition of the tribofilm formed by the best performing IL were revealed by surface characterization for mechanistic understanding of the tribochemical interactions between the IL and metal surface. Results provide fundamental insights of the correlations among the molecular structure, physiochemical properties and lubricating performance for ammonium-phosphate ILs.

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Zusatzmaterial
Supplementary material 1 (DOCX 24 kb)
11249_2016_707_MOESM1_ESM.docx
Literatur
Über diesen Artikel

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