Виктор Балабанов - Автомобильные присадки и добавки
В моторных маслах они используются как компонент полифункциональных присадок для обеспечения синергизма (содружества) триботехнического действия различных присадок.
Противоизносное действие дитиофосфатов или дитиокарбонатов молибдена в основном реализуется вследствие химического модифицирования продуктами термического разложения этих соединений на поверхностях пар трения и последующего образования на них полимолекулярного граничного слоя. Продукты их разложения вступают в реакцию с ювенальными поверхностями трения и насыщают их серой, молибденом и в некоторых случаем фосфором. Затем при высоких температурах происходит дальнейшее разложение присадки, образуются соединения MoS2 и МоО4 или их модификации, создающие полимолекулярный противоизносный антифрикционный граничный слой. Присадками такого типа являются ПАФ-4 («Экомин»), производства Рязанского опытного завода ВНИИ НП (Россия) и, по некоторым данным, «MotorProtect» немецкой фирмы L iqui Moly GmBh . Дитиофосфат цинка также взаимодействует с продуктами окисления, образующимися в масле при эксплуатации, повышая его антикоррозионные свойства.
Все эти вещества в той или иной концентрации входят или могут входить в состав РВП группы кондиционеров металла. Механизм их действия основан на физической адсорбции, хемосорбции и химическом взаимодействии ПАВ с поверхностями трения.
Механизм физической адсорбции заключается в том, что полярные молекулы кондиционера удерживаются на трущихся поверхностях силами Ван — дер — Ваальса, образуя достаточно прочные перпендикулярно расположенные к трущимся поверхностям слои, способные выдерживать высокие нормальные нагрузки и имеющие низкое сопротивление к действию касательных напряжений.
Хемосорбция основана на удержании на поверхности металла молекул кондиционера химическими связями, при этом атомы металла не покидают свою кристаллическую решетку и не вступают в химические реакции.
В результате на поверхностях трения образуются молекулярные пленки физического (адсорбция), химического (хемосорбция) строения, а также ряд химических соединений.
Физическая адсорбция и хемосорбция протекают практически одновременно. Например, адсорбция жирных кислот при нормальных температурах носит в основном физический характер, а при высоких температурах — химический. Так, кондиционеры поверхности, с одной стороны, за счет физической адсорбции образуют на смазываемых поверхностях достаточно прочные слои ориентированных молекул смазочного материала, работающие при низких температурах. С другой стороны, в результате хемосорбции за счет образования в смазочном материале, например, активных ионов хлора (при применении хлоропарафинов), опережая процессы схватывания, на поверхностях трения образуются устойчивые пленки, а в смазочном материале маслорастворимые или твердые химические соединения, состоящие из хлоридов, фосфатов, йодидов, сульфидов и др.:
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O;
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O.
Высокая скорость их образования позволяет быстро восстанавливать такие пленки в местах разрушения граничного слоя базового смазочного материала, обеспечивая защитный режим трения во фрикционном контакте вплоть до температуры плавления.
Образовавшиеся адсорбированные, хемосорбированные структуры и химические соединения на поверхностях трения, обладающие относительно высокой прочностью и стойкостью, защищают их от непосредственного механического и теплового контакта, препятствуют взаимной адгезии поверхностей.
Наиболее известным препаратом этого класса является антифрикционный кондиционер металла «Energy release» («освобождающий энергию»), разработанный американской компанией Entech Corp . в рамках абсолютно закрытой программы по созданию самолета — невидимки «Stelth». Он был создан специально для турбин реактивных двигателей и других узлов и механизмов, работающих в сверхтяжелых условиях, когда обычные СМ не обеспечивали необходимых свойств.
Физико — химические исследования «Energy release», проведенные с участием Центра лазерной технологии при Институте общей физики РАН, указывают на образование на трущихся поверхностях сервовитной пленки из чистейшего железа. Методом оже — спектроскопии установлено, что толщина этой пленки составляет всего 250 Å (25 нм), что в 2000 раз меньше толщины человеческого волоса. В условиях применения «Energy release» наблюдается значительное снижение шероховатости поверхностей — с 1 до 0,01 мкм, т. е. до уровня зеркальной поверхности, что позволяет в 5…12 раз снизить износ деталей и механизмов двигателя. Результаты расчетов показали, что использование «Energy release» на серийном моторе без всяких конструктивных доработок позволяет получить прирост мощности на 5 л. с. (3,73 кВт).
В последнее время получила распространение новая американская разработка — полностью биоразлагаемый синтетический кондиционер металла второго поколения «SMT 2», обладающая, к тому же, по данным фирмы — производителя, более высокими антифрикционными свойствами.
Научно-производственная компания «Автохимпроект» выпускает отечественный кондиционер металла Fenom (Феном), который в настоящее время широко известен на автомобильном рынке и входит в целую группу различных продуктов для автохимии. Название Fenom образовано от Fe — обозначение железа в таблице Д. И. Менделеева и Nom — от латинского Nomen — основа основ (имя).
Особенностью кондиционирования металла при использовании препарата Fenom заключается в дополнительном пластифицировании поверхностей трения и формировании на них тончайших слоев, по свойствам близких к сервовитной пленке, характерной для эффекта безызносности. Это обусловлено избирательным растворением веществами кондиционера легирующих элементов конструкционного материала детали и образованием структуры, состоящей из чистого железа с включенными в него остаточными фазами углерода.
При этом контактируемые участки покрываются достаточно устойчивыми полимерными и полиэфирными структурами, создавая эффект прочной «масляной шубы», способной исключить непосредственный контакт трущихся соединений. Это позволяет существенно снизить в подвижных соединениях потери на трение и их интенсивность изнашивания, в том числе при пуске, разгоне, режимах перегрузок и т. д.
Fenom обеспечивает реальный эффект при концентрации всего 3 % от объема моторного масла, в то время как многие другие препараты подобного назначения вводятся в пропорции до 25 %, что может нарушить сбалансированный состав масла. Препарат можно заливать в двигатель, коробку передач, задний мост и т. д. в любой момент и при любом пробеге автомобиля. Рекомендуемое количество препарата для каждого конкретного агрегата указано в инструкции.
Обработку двигателя гораздо лучше приурочивать к смене моторного масла. При этом рекомендуется использовать 5–минутную промывку двигателя с препаратом Fenom, который в составе промывки не только обеспечивает защиту двигателя, но и повышает энергетику очистителя, усиливая его моющие свойства.
По данным профессиональных аналитиков, комплексное применение Fenom на всех этапах производства и эксплуатации позволяет увеличивать ресурс механизма в целом в 3…6 раз, на этапе эксплуатации — от 2 до 5 раз и получать дополнительную экономию материальных средств от 10 до 40 %.
Антифрикционные кондиционеры металла выпускаются многими известными автохимическими компаниями мира. Так, концерн Lubrichim (Швейцария — Бельгия — Испания) выпускает антифрикционную и противоизносную присадку к маслу (многоцелевой концентрат антифрикционного кондиционера металла) Auto Plus 2025, предназначенную для снижения износа деталей и потерь на трение, избыточного потребления топлива, замедления окисления масла и предотвращения образования черных смолистых отложений.
Фирма SCT‑Vertribs GmBh (Германия) производит добавку в моторное масло E stocada Metall Conditioner (Торговая марка — MANNOL), предназначенную для упрочнения металлических поверхностей поршневых колец и гидрокомпенсаторов, очистки двигателя от смолистых отложений, снижения потерь на трение, повышения износостойкости деталей, снижения расхода топлива и масла, облегчения холодного пуска, оптимизации показателей выхлопа, т. е. стандартного набора функциональных свойств, присущих кондиционерам металла.
Следует иметь в виду, что применение в смазочных материалах галогенных соединений способствует образованию кислот, которые повышают кислотное число базового смазочного материала, а следовательно, и его коррозионную активность. Все это требует строгого соблюдения инструкций по применению, не допускающих превышению рекомендуемых расчетных концентраций, порядка и периодичности применения таких препаратов.
