Медесодержащие присадки к моторному маслу: добавляем медь в масло, и расход снижается! — журнал За рулем

Просмотров: 22 931

Что-нибудь такое туда капнуть живительное и эта машина наконец-то меня порадует, раскроется, как цветок, будет великолепна!

Но если на масло денег нет, тогда должна быть волшебная присадка. Волшебством, знахарством занимается вся наша страна. Программа «Гараж» должна все-таки дать ответ, что же туда заливать.

Сергей Михайлович, парадокс-то у нас какой? Технологии все лучше и лучше, а двигатели живут все меньше и меньше. В этой связи народ начинает подозревать: либо нас обманывают, либо мы что-то не доливаем.

Сергей Михайлович Мамыкин, кандидат технических наук в программе С.Асланяна “Гараж”

Сергей Мамыкин: Скорей всего ситуация несколько отличается от того, что мы думаем. Технологии производства конструкционных материалов совершенствуются, металлообработка совершенствуется, моторные масла все лучше и лучше, сплошные инновации. В то же время двигатели, которые еще недавно были “миллионниками”, сейчас превратились в “стотысячники”, а к 150 тысяч уже умирают.

Что же произошло? Дьявол, как всегда, кроется в деталях. За последнее время в угоду экологии, это, наверно, правильно, ведущие компании перешли на низковязкие масла. Еще недавно мы ездили на вязкостях W-50, а сейчас 0W-20 и 0W-16.

В России уже бензин Евро-5, в Европе Евро-6, то есть топливо все чище и чище, серы в нем практически нет, смазывающая способность топлива практически исчерпана.

Сергей Асланян: Василий Алибабаевич по сию пору свирепствует на окраинных заправках и мониторинг того, что нам заливают, регулярно может поспорить с ослиной мочой по наличию удивительных присадок. Серы там, действительно, маловато. Говорить о том, что в нашей стране грянул, согласно закону, Евро-5 — преждевременно, в Москве — да. Но это не главная причина, по которой мы не знаем, что залить в двигатель в качестве моторного масла.

С. Мамыкин: Конечно же, надо рассмотреть в комплексе. Двигатель — это сложная техническая система, в которой имеет место быть косой десяток поверхностей трения. Безусловно, ресурс двигателя напрямую зависит от того, сможем ли мы одним и тем же маслом обеспечить необходимую работоспособность всех этих поверхностей трения.

Так вот, изменилась вязкость. Вязкость — это толщина масляной пленки или масляного клина в паре трения. Наука говорит, что так как после металлообработки на поверхности имеется шероховатость, то в процессе работы – при запуске, остановке, в пиковых нагрузках – имеет место быть постоянный контакт по шероховатости. Естественно, чем тоньше масляная пленка, тем будет больше таких локальных взаимодействий.

В середине прошлого века в Союзе группа ученых открыла очень интересное явление, которое было зарегистрировано, как открытие, — водородный износ металлов. Оно говорит о том, что при локальных взаимодействиях, учитывая, что площадь контакта минимальна, происходят высокотемпературные вспышки, приводящие к полиморфизму железа, к полиморфному превращению.

Выделяется значительное количество водорода, который буквально всасывается в поверхность трения металла и разрушает кристаллическую решетку изнутри.

Водородный износ металлов

Вот ключик к одной из разгадок. Масляный клин стал тоньше, количество взаимодействий стало больше, условия более жесткие, температурный режим более жесткий. Водородный износ проявляет себя все больше и больше.

На наш взгляд это одна из объективных причин, почему те самые “миллионники”, когда их перевели на низковязкие масла, вдруг стали служить всего-навсего по 100-150 тысяч километров.

С. Асланян: При этом очень на многих автомобилях, которые к нам приходят даже из Америки своеобразные чугунины образца 1955 года, а на крышечке заливной горловины уже написано 0W-20. На Tahoe это написано и слесаря в ремзоне первое, что говорят: «Не обращай внимание», — этому двигателю 0W-20 — смерть, 5W-40 — вот его параметры.

Это происходит в том числе по злому умыслу производителя. Его задача — заставить вас жить в ремзоне и побыстрее пересесть на новую машину. И они надеются, что новая машина, как ни странно, окажется этого же бренда. Что не всегда происходит.

С. Мамыкин: Это совершенно очевидно. Если посмотреть открытую информацию, то мы увидим, что такие крупнейшие концерны, как Volvo, только порядка 30% дохода имеют от продажи техники, а 70% — это запасные части и сервис. Так что посыл производителя здесь совершенно понятен — привязать нас к сервису.

Это как дешевый фотоаппарат когда-то, но очень дорогие расходники. Так и конкуренция заставляет их делать качественные автомобили, но зарабатывать потом на запчастях и сервисе.

С. Асланян: А как мы должны этому противостоять? В двигатель, на котором написано 0W-20 завивать 5W-50?

С. Мамыкин: Нет, к сожалению, у нас это не получится. Зазоры в двигателе сделаны под вязкость 0W-20. Заливая 5W-50 мы будем тратить гораздо больше денег на топливо и будем подталкивать износ.

С. Асланян: Потому что масло в паре трения как раз и не окажется.

С. Мамыкин: Да, оно просто туда не будет попадать. 0W-20 отличается от 0W-50 тем, что фактический размер молекул масла в 0W-50 гораздо больше.

С. Асланян: Просто не пролезет. Поэтому, когда начиная играть в экологию, автопроизводители переходят на масла 0W-20 или 0W-16, они играют против нас и выигрывают.

С. Мамыкин: Отчасти, да. Они тем самым снижают затраты в двигателе. Это им позволяет тратить меньше бензина. Это в общем-то сейчас основной путь улучшения экологии. Сжигать как можно меньше топлива, тогда экологии будет лучше.

Нынешнюю ситуацию можно в принципе сравнить с медициной. У нас медицина поддерживающая. Так же и производители делают: «Да, мы знаем, что у вас двигатель болен. Мы вам даем масло, которое позволяет доживать двигателю до определенного пробега».

С. Асланян: В этой связи у нас появляется надежда, что есть какая-нибудь волшебная присадка, которая в это масло предписана производителем. Безальтернативная, которую мы не можем обойти и вынуждены заливать. Присадка нас спасет, поскольку имеет какие-то дополнительные преимущества. Это верный путь?

Почему развитие автономных присадок, как целого рынка, потихонечку идет, но при этом всплеска никакого? Кто-то где-то сделал, кто-то попробовал, потом позвонили мне, назвали магическое слово «Супротек», спросили, что с ним делать. После этого все разошлись с собственным мнением.

С. Мамыкин: У нас ситуация, когда и производителю не надо, чтобы его двигатель служил достаточно долго, и производителям топлива тоже не очень выгодно, потому что присадки, которые должны продлять срок службы, фактически приводят еще к повышенному энергосбережению, к экономии топлива. Поэтому и написаны различные спецификации, в том числе ACEA, API.

Все производители, как один, говорят: «У нас в масле все есть и боже упаси что-то туда доливать, тем самым вы испортите масло». Подход совершенно понятный с точки зрения производителя моторных масел и техники. В то же время, у нас есть очень большая надежда и уверенность, что это можно преодолеть.

Мы, жители Земли, в определенной степени механизмы, но биологические. У нас есть узлы трения, они, независимо от своего функционала, устроены практически все одинаково и служат нам всю жизнь. При этом потребляют возможный минимум энергии. Так нас за миллиарды лет эволюции создала природа.

Оказывается, природа дала возможность нам нечто подобное сделать в неживой природе. Человечество мечтает полететь в космос, но туда с собой шахту и уголь не возьмешь и ничего не выплавишь. То есть нужно, чтобы механизмы работали очень-очень долго. В неживой природе можно реализовать точно такой же режим, как в суставах человека.

Практически одновременно с открытием водородного износа те же ученые в Советском Союзе открыли еще одно интересное явление, которое тоже зарегистрировано, как открытие. Это как закон Ньютона: хотим мы или нет, яблоко все равно упадет и стукнет по голове. Открыли явление, которое сокращенно называется эффект безызносности — что-то такое крамольное от вечного двигателя.

С. Асланян: Но у человека тоже изнашивается все не сразу, поэтому можно допустить, что и в неживой природе решение где-то на поверхности. Человек пробегает огромный километраж в своей жизни и ноги у него не отваливаются. Значит, в природе тоже что-то подобное должно быть.

С. Мамыкин: Это явление связано с процессами водородного износа на поверхности трения. Водород сначала готовит узел трения под образование пленки, аналогичной хрящику в нашем суставе. А дальше – химия. Ничего волшебного в общем-то нет.

Окислительно-восстановительные реакции, которые проистекают на поверхностях трения. Если после того, как водород разрушил фрагмент кристаллической решетки, образовалась чисто железная поверхность, так называемая ювенильная, то в результате окислительно-восстановительной реакции можно получить защитную пленку из пластичного металла. Она закроет полностью стальную поверхность трения, защитит ее от коррозии и окисления и будет являться промежуточным телом, которое не даст изнашиваться поверхностям.

С. Асланян: Это промежуточное тело либо уже содержится в масле, предписанном эксплуатацией, либо это волшебная присадка, которую мы долили сами.

С. Мамыкин: Для этого нужно посмотреть состав масла. Мы знаем, что применяются в основном в качестве противозадирных, противоизносных присадок различные фосфаты цинка, то есть соли пластичного металла. Но нужно посмотреть ряд напряжения металлов, ряд электрической активности. Злосчастный водород, который выделяется в зоне трения в протонном виде, условно разделяет металлы на неблагородные и благородные, которые стоят правее его.

Исходя из этого, нам необходима пленка защитная не из цинка, который будет разрушен водородом, а из металлов, стоящих правее — медь, серебро, золото и платина. По понятным причинам серебро, золото и платина — это очень дорого. Значит, нам остается медь.

С. Асланян: Мягонькая, податлива медь.

С. Мамыкин: Да, мягкая, имеющаяся в достаточном количестве и по разумной стоимости. Самое интересное, если посмотреть справочник физических величин, то атомы железа в холодном состоянии и атомы меди очень близки по размерам. Видимо не спроста железо сваривают медным электродом.

С. Асланян: И на место в чугунной гильзе выкрошившегося водорода, должна попасть медь?

С. Мамыкин: На место выкрошившегося железа или чугуна водородом. Да, то место, которое оторвал водород, займет медь, как заклепочка закроет этот фрагмент.

С. Асланян: А почему медь при этом должна иметь какие-то прочностные характеристики и не быть сдернута наждаком поршневого кольца со своего места?

С. Мамыкин: Потому что это как бы выступающая зона была подвержена там, где кольцо чиркнуло. Водород как бы убрал этот пик шероховатости. Медь, как заклепка, не будет нарастать до беспредела, она закроет локальное повреждение и фактически не будет вступать в непосредственное взаимодействие с поверхностью поршневого кольца, пока не будет выглажена вся поверхность трения.

С. Асланян: Но выглажена она же будет тоже медью. Получится – была чугунная гильза, стала медная.

С. Мамыкин: Да, получится так, что у нас чугунная подложка, а поверхность вся закрыта медными заклепочками.

С. Асланян: При том, что медь всегда мягкая.

С. Мамыкин: Да, но она будет пористая, будет прекрасно держать масло. Поверхности специально хонингуют, чтобы удержать масленую пленку, чтобы не было задира. Здесь медная пленка будет великолепно отводить тепло, не давать перегреваться и будет отлично удерживать масляную пленку, причем очень тонкую.

Так как количество взаимодействий, естественно, огромное при работе двигателя. Постепенно, но это достаточно быстро, какие-то часы работы, вся поверхность трения покрывается такими заклепочками медными, которые образуют практически сплошную пленку. Основная задача этой пленки какая?

В результате площадь фактического контакта возрастает в сотни и даже, исследования говорят, чуть ли ни в тысячу раз. Соответственно, все удельные нагрузки, которые были на микроуровне по шероховатости, они просто уходят. То есть уходит микротемпературный трафик, который был постоянно и приводил к микроподжогу, микровыгоранию значительных объемов масла, окислению их. Теперь поверхность трения представляет собой совсем другую структуру.

Если посмотреть по аналогии с суставом, у нас есть суставная сумка, есть корпус двигателя, есть твердые кости, в технике есть твердая гильза, твердое кольцо. В живой природе дальше хрящик, а у нас образовавшаяся медная пленка. Синовиальная жидкость не дает разрушаться хрящику, поддерживает его в рабочем состоянии. Так же и моторное масло родило медную пленку и поддерживает ее в рабочем состоянии. Эта система способна функционировать практически неограниченно долго.

У многих из нас на дачах, в гаражах стоят и работают холодильники, которые купили еще наши родители. Работают они уже десятки лет. Цилиндро-поршневая группа абсолютно аналогична цилиндро-поршневой группе двигателя внутреннего сгорания. Она как качала, так и качает, совершенно не потеряв своих свойств, она не износилась.

Если разобрать такой рабочий компрессор, то вы увидите, что поверхности поршневых колец красные, визуально видна медная пленка, которая там образовалась. Образовалась она естественным путем, потому что масляно-фреоновая смесь, проходя через медный охладитель, вымывает ионы меди, которые попадают в зону трения и образуют медную пленку. Вот вам, пожалуйста, двигатель внутреннего сгорания, который 40-50 лет у некоторых работает и не изнашивается.

С. Асланян: Но там разный температурный режим и при этом нет бензина.

С. Мамыкин: При локальных взаимодействиях на микроуровне температурная вспышка намного выше, чем нагрев, который разный в двигателе внутреннего сгорания. Есть дополнительный нагрев от сгорания, который, кстати, стимулирует водородный износ. Двигатель внутреннего сгорания гораздо быстрее будет образовывать медную пленку, если мы ему подсунем ионы меди в зону трения.

По своим свойствам двигатель внутреннего сгорания более благоприятен для образования медных защитных пленок, чем компрессор холодильника, работающий при более низких температурных режимах.

С. Асланян: Если на стенке цилиндра появилась медь, то будет еще и электрохимическая коррозия. С чугуном, может быть, меньше, а с алюминиевой стенкой цилиндра больше.

С. Мамыкин: Это тоже все связано с трением, с протеканием токов. В этом случае медь намного более работоспособна с точки зрения электрических процессов, чем тот же чугун. Она будет менее подвержена различным электрическим явлениям.

Сам процесс образования пленки таков: она может в принципе разрушаться, туда попадают абразивные частицы, опять же электрохимическая коррозия. Но так как ее родило трение, то трение ее и восстановит. При работе на маслах, содержащих ионы меди, этот процесс невозможно остановить.

С. Асланян: Единственное, что может произойти — это вы перестали пользоваться подобным маслом и залили стандартное, купленное в магазине или у официального дилера. Здесь дополнительного присутствия меди уже нет и двигателю неоткуда его взять, чтобы залатать дырки.

С. Мамыкин: Да, там будет наблюдаться эффект последействия, который достаточно длительный. Все зависит от типа двигателя. Но через какое-то время пленка износится и так как ей неоткуда будет пополняться, то все вернется на круги своя.

С. Асланян: Открытие было сделано в середине прошлого века и у нас что-то не слышно о медесодержащих маслах.

С. Мамыкин: Все очень просто. Открытие пришлось не ко двору, машиностроители первые, кто оказались против этого по понятным причинам — не нужны запчасти, не нужен сервис. Производители масел, они же производители топлива, получающие основной доход от топлива, им фактически не нужны моторные масла, которые сберегают топливо. ВНИИ НП, к сожалению, был тоже ярым противником этого открытия. Поэтому спустя уже 70 лет только сейчас стало появляться.

С. Асланян: Уже есть какие-то производства, занимающиеся изготовлением подобного масла, либо присадок?

С. Мамыкин: На рынке я знаю несколько производителей подобных присадок. Есть и производители масел.

С. Асланян: Теперь вся страна напряглась, схватила авторучки, чтобы этот список услышать и понять, куда же идти. Поскольку мы не рекламная программа, соответственно, вам придется искать косвенные методы в получении подобной информации. Но то, что их несколько говорит о том, что все-таки мы не один на один с судьбой.

Но это же для очень пытливых: попытаться найти ответ, прочитать на баночке рецепт и сопоставить услышанное с увиденным. Нет общего рецепта. Получается, есть колдовское зелье, способное спасти двигатель. Осталось только понять, по каким параметрам его выбрать-то. Куда смотреть, что должно быть написано на этикетке, должна быть написана медь?

С. Мамыкин: Да, однозначно медь, потому что только медь спасет от водорода, она более электрически активна и медная пленка не разрушается выделяющимся в зоне трения водородом. После ее образования он практически и не выделяется, потому что нет температурного фактора, нет полиморфизма на поверхности и все это уже не страшно. Не исключаю, что может быть кто-то с серебром и золотом когда-нибудь будет выпускать.

Медь должна быть, но это не должно быть порошковой меди. Медь не должна быть в чистом виде, должны быть соли меди, а дальше полет фантазий.

С. Асланян: В двигателе, помимо водородного износа, есть еще ряд факторов, которые тоже приводят к износу. А ключ ко всему только в солях меди?

С. Мамыкин: Когда открыли явление водородного износа, если поглубже в него вникнуть, то становится понятным, что абразивный износ, механический и прочие, выступают в качестве катализатора именно водородного износа. Сам по себе абразив не способен нанести такое разрушающее воздействие стальной поверхности. Именно водород разрушает кристаллическую решетку железа и разрушает поверхность трения.

С. Асланян: Что значит абразив не может привести к разрушению? Песка сыпанули в двигатель и он заклинил.

С. Мамыкин: Да, но это уже не связано с износом, это аварийная ситуация.

С. Асланян: То есть в рамках нормально работающего двигателя, у которого нет внешнего фактора, есть лишь одна основная проблема — это водородный износ?

С. Мамыкин: Совершенно точно. Все железосодержащие поверхности, а они практически все, хотя бы одна из поверхностей железная, они разрушаются в двигателе внутреннего сгорания при неаварийных режимах фактически исключительно водородом.

С. Асланян: Если заливать эту медную присадку, через какое-то время вскрывать двигатель и любоваться из любопытства, то получается, что красного цвета будут поршневые кольца, сам поршень и стенки цилиндра.

С. Мамыкин: В двигателе внутреннего сгорания не совсем красный цвет, он больше похож на латунь, на бронзу. Это связано с тем, что все-таки пористая поверхность, там присутствует достаточно большое количество масла, масло не прозрачное и не чистое, оно в процесс работы должно темнеть и пачкаться.  В отличии от холодильника, где фреон и почти стерильная чистота.

Но самое главное, что мы должны получить. Если посмотреть с точки зрения экологии, все экологические нормы справедливы для нового двигателя, а потом по мере работы он теряет кондиции и вся его экология падает.

Если мы будем 100 тысяч ездить, применяя такие присадки, либо перейдем на масла с такими свойствами, которые работают значительно лучше, потому что в них нет присадок, содержащих фосфор и серу, которые как раз портят экологию и мешают процессу образования медной пленки, то этот двигатель будет фактически в первозданном состоянии. Его экология ничуть не будет хуже экологии нового двигателя, она будет даже несколько лучше.

Это основная прелесть. Он не будет фактически стареть, не будет все больше потреблять топлива, он будет в неком замороженном состоянии.

С. Асланян: Если мы берем масло, которое уже залито в двигатель, туда влили присадку, содержащую медь, то происходит химический конфликт между тем пакетом присадок фторсодержащим фосфатным, который был – и медью?

С. Мамыкин: Нет, происходит некий конфликт на поверхности трения. Стандартный пакет присадок пытается свою пленку фосфатную организовать, который тоже мягко рыхло держит. Она будет мешаться процессам образования медным пленкам.

Соответственно, медная пленка будет несколько замедлено образовываться. Не будет образовываться так, как нам хотелось бы, закрывая полностью где-то поверхность. Качество процесса медного блокирования будет несколько хуже. Будет приводить к некоторым потерям энергии и возможно к локальным износам.

С. Асланян: Но поскольку медь хоть и младшая по званию, но тем не менее стоит в ряду благородных металлов, она все равно неизбежно победит.

С. Мамыкин: Да, безусловно, но победа 70 на 30. Не будет полной победы, мы не получим 100-процентного результата.

С. Асланян: Подобные присадки в двигатель, предположим, его спасают. Но еще есть коробка передач, редуктора и другие нагруженные узлы. Поскольку там тоже есть трение, которое приводит к износу, здесь медь способна нам помочь?

С. Мамыкин: Медь выступает в роли твердосмазочного покрытия. В природе нет таких масел, даже самых вязких, которые могли бы по противоизносным свойствам сравниться с медной пленкой. Когда не работает масло, масляный клин, начинает работать поверхность. Прежде чем износ доберется до стали, ему сначала нужно износить медную пленку, а это намного сложнее, чем при любом смазывании маслом.

С. Асланян: А масло, которое на самом деле не является маслом, в автоматической коробке передач в классическом гидраче, туда-то что лить?

С. Мамыкин: Нас приучили, что это гидравлическая жидкость. Если посмотреть состав, то в принципе это масло, просто сделанное на базе другой группы. Может быть IV группа — чистая синтетика, V — эфиры. Все равно в общем-то это масло, хоть его назвали жидкостью.

Эти присадки замечательно работают в таких системах. Там нужны и фрикционные свойства и антифрикционные. Вроде бы медь, коэффициент трения должен снизиться, но за счет увеличения фактической площади контакта, причем многократного, как раз фрикционное свойство в таких узлах трения очень сильно возрастает.

Это характерно для автоматических коробок, для сцеплений в масляной ванне. Антифрикционная защита приводит к улучшению работы фрикционного контакта.

С. Асланян: За последнее время появилось огромное количество новых конструкций, в том числе коробок и треклятое DSG, которое не хочет жить. Там в числе прочего была проблема с качеством изготовления и применяемым маслом. DSG набило оскомину всей стране и не только нашей. Если в DSG влить спасительную присадку? До этого не додумался производитель Volkswagen и фирма Lucas?

С. Мамыкин: Совершенно точно. У нас есть опыт изучения антифрикционных противоизносных свойств масел, которые применяются в этих коробках. Они, действительно, очень невысокие. И есть опыт применения присадок к ним, которые заметно улучшают работу коробок с двумя сцеплениями.

С. Асланян: Люди еще постоянно мучаются с выбором перехода на новое масло. Это неверный путь, это тупик?

С. Мамыкин: В мире масло-то много, кто производит, а пакеты присадок к ним выпускают 4 крупных фирмы. Наш Лукойл, Газпром нефть или Addinol покупают пакеты присадок у Lubrizol или Infinium. Учитывая, что европейские производители синтетиков используют российские базы, наши производители используют европейские базовые масла IV группы, фактически мы имеем на рынке одни и те же масла, изготовленные из одних и тех же базовых продуктов и с одними и теме же пакетами присадок.

С. Асланян: Разговор о маслах только начали, продолжим. Спасибо.

О присадках

Присадки под разным углом зрения

и комментарии специалиста

Современные высокооборотные, работающие при высоких нагрузках и температурах двигатели и механизмы трансмиссии, предъявляют к смазочным материалам все более высокие требования, с которыми последние явно не справляются. Благодаря чему на рынке автохимии с каждым годом появляются новые виды «антифрикционных препаратов». Основное их назначение — снизить потери на трение и повысить ресурс ДВС и трансмиссии..

Вместе с тем, большинство производители автотехники и производителей смазочных материалов предостерегают потребителей от дополнительного использования присадок в смазочных материалах.

«Многие автопроизводители предостерегают своих потребителей от использования масляных присадок, предупреждая, что в некоторых случаях может быть повреждено гарантированное защитное покрытие» (журнал «Road Rider»).

«Моторное масло, купленное у одной из крупных компаний по производству моторных масел, уже содержит обширный пакет присадок. Этот пакет состоит из многочисленных, специфических добавочных компонентов, которые смешаны и представляют собой специфическую формулу, которая призвана удовлетворять потребности двигателя. По крайней мере, несколько из этих присадок будут синергетическими. В процессе взаимодействия этих добавок получается эффект, которого невозможно было бы достичь, используя каждую из присадок в отдельности. Изменения или добавления к этой формуле могут нарушить равновесие и испортить защитный эффект, который достигается с помощью специальной формулы. То же самое может произойти, если Вы добавите большее количество одного из компонентов, уже включенных в состав первоначального пакета присадок» (журнал «Road Rider»).

Чем это вызвано?

Тем, что не все “антифрикционные препараты” высокого качества и потребителю невозможно разобраться в нахлынувшей рекламе кому, отдать предпочтение.      

Отсутствие достоверной информации по данной тематике в массовых автомобильных изданиях — одна из причин, по которой производители автотехники и смазочных материалов не рекомендуют использовать присадки во избежание непредвиденных эффектов.

Нельзя понять игру, не зная ее правил

Ведь ряд уважаемых компаний, производящих моторные и трансмиссионные масла, сами производят отдельные виды дополнительных «антифрикционных препаратов», хотя их число невелико.

И, тем не менее, возникает вопрос: с чем же связано появление такого потока “антифрикционных препаратов” на отечественном рынке автохимии?

На данный момент можно выделить несколько ответов на поставленный вопрос:

 — первое это медленный рост качества отечественной автотехники сходящей с конвейера;

— второе это наплыв поддержанных иномарок требующих значительных затрат даже в случае  небольшого ремонта;

— третье и, наверное, самое главное: автомобильные масла не в состоянии обеспечить необходимый ресурс узлов трения;

Относительно первых двух ответов следует заметить, что желание отодвинуть ремонт как можно дальше остается весьма актуальным для абсолютного большинства владельцев автомобилей.

А, относительно последнего вопроса можно сказать следующее, что производители могут выпускать масла со сверхвысокими характеристиками. Но противостояние между «масленщиками» и трибологами идущее с середины 50-х годов, сводит на нет усилия первых в этом направлении в России.

Так что, вопрос о дополнительном применении «антифрикционных препаратов» по сей день, нерешен и остается на усмотрение потребителей.

Чтобы разобраться в вопросах применения «антифрикционных препаратов»  необходимо обратиться к науке трибологии – «науке об изучении явлений и механизмов трения, смазки и износа поверхностей движущихся тел» («Триботехника» Д.Н.Гаркунов т.1,2 и автомобильный справочник BOSCH).

До недавнего времени считалось, что трение является разрушительным процессом. Обратное утверждение считалось абсурдом, как и то, что можно создать узел, который бы не изнашивался вообще.

Чтобы понять вышесказанное, необходимо  вернуться на 40 лет назад в середину 50-х годов, когда нашими учеными Д.Н.Гаркуновым и И.В. Крагельским при исследовании деталей авиационной техники обнаружено  явление самопроизвольного образования в зоне трения некоторых медьсодержащих соединений тонкой, металлической, не окисляющейся пленки с низким сопротивлением сдвигу, приводящей к существенному снижению коэффициента трения и интенсивности изнашивания контактирующих деталей. Особенностью эффекта было то, что пленка покрывала не только бронзовую деталь, но и сопряженную с ней стальную поверхность. Слой толщиной всего 1- 3 мкм снижал износ и уменьшал силу трения в соединении в десять и более раз.

Был открыт эффект избирательного переноса пластичных металлов при трении или так называемый «эффект безызносности»,  за рубежом известен как «эффект Гаркунова» (Открытие № 41 сделанное в 1956г.)

В поисках новых путей повышения износостойкости деталей машин целесообразно обратиться к живой природе.

Было обнаружено, что подобные пары трения,  обладающие практически полной «безызносностью», существуют давным-давно. Суставы живых организмов десятки лет работают на принципах «самоорганизации», к которым современная наука только  приближается.

Рассмотрим один из примеров «самоорганизации» – узлы трения компрессора холодильника. Компрессор холодильника, работает десятки лет в тяжелых условиях (постоянные пуски и остановки) практически без износа. Детали, работающие на трение, изготовлены из стали, смазочным материалом служит смесь 50% масла и 50% фреона. В процессе работы на поверхностях трения деталей – шейках коленчатого вала, поршне и цилиндре – самопроизвольно образуется тонкая медная пленка толщиной 1 – 3 мкм. Пленка формируется из ионов меди, образующихся в смазочном материале в результате незначительного коррозионного процесса медных трубок охладителя. Медные трубки растворяются маслофреоновой смесью и в ней появляются ионы меди.

Из всего изложенного ясно проступают черты  новой концепции трения и изнашивания, основанной на глубокой теоретической проработке раздела физики — термодинамики образования самоорганизующихся структур при необратимых процессах. Возникло новое понятие — «синергетика» (от греч. Synergeticos — совместимый). Синергетика ставит задачей выявление и познание общих закономерностей, управляющих процессами самоорганизации в системах разной природы: физических, химических, биологических, технических, экологических и т.д.

У научных истоков данного направления стоит наш соотечественник И.Р. Пригожин (лауреат Нобелевской премии 1977 г. в области химии), одним из первых установивший, что некоторые системы при определенных условиях могут обладать свойствами самоорганизации, при этом их характеристики радикально меняются.

Как подтвердила практика, термодинамические процессы диссипации энергии (от англ. Disappearance – рассеивание, процесс необратимого рассеивания или возврата энергии, полученной системой ранее) и синергизма при трении более фундаментальны, чем теория простого разрушения контактирующих поверхностей.

Был сделан вывод о перспективности исследований, разработки и применения методов и средств, позволяющих в процесс непрекращающейся эксплуатации, без разборки узлов и агрегатов, осуществлять  восстановление и эффективно повышать износостойкость деталей автомобиля, а также снижать вредные выбросы в окружающую среду и эффективно влиять на экономические характеристики работы машины.

Появились методы и средства для безразборного восстановления трущихся соединений. В классическом понимании процесс восстановления узла трения подразумевает проведение технологических мероприятий, направленных на изменение ее геометрических размеров  до номинальных или ремонтных, а также снижения в нем сил трения и повышения его износостойкости.

Прежде чем говорить о методах увеличения ресурса узлов трения, необходимо четко представить себе назначение присадок и принципы их действия. Все они делятся на классы:

1.          Порошковые:

          слоистые модификаторы трения — графит, дисульфид молибдена, моликот, молиприз, фриктол, OIL-ADDITIV Liqui Moly;

          геомодификаторы (фуллерены) – РВС/RVS, ХАДО, Живой металл, Реагент-2000, Форсан;

          оксиды мягких металлов – Римет, REMETALL, METAL-5, REPOWER, LUBRIFILM metal;

2.           Металлоплакирующие – МПП (металлоплакирующие присадки),

                     Ремитализанты – МКФ-18, МКФ-18НТ™, Валена, СУРМ, СУРАД, ГРЕТЕРИН, ТРИБОСИП, КТМЦС,  Стимул-1, НИКА ;

3.           Химические соединения  — Аспект-модификатор,Энергия-3000;

                     кондиционеры – металла – ER, FENOM, SMT-2;

4.           РТFE (политетрафторэтилен), фторопласт 4, «Тефлон» — SLIDER 2000 PTFE, SLIK-50, SUPER DURA LUBE SR3 ;

5.           Жидкие кристаллы;

6.           Жидкие магниты — анамегаторы.

Слоистые модификаторы трения — графит, дисульфид молибдена, моликот, молиприз, фриктол; 

Это порошки, состоящие из элементов слоисто-решетчатой структуры и с низким усилием сдвига между слоями, например MoS₂ – дисульфид молибдена. (Фриктол СССР.1987г.), графит, сульфид серебра, пористый свинец и дисульфид  вольфрама.

Остановимся на механизме смазочного действия гра­фита и дисульфида молибдена, который, в общем, аналогичен и для других тел подобной структуры.

В кристаллической решетке графита атомы углерода расположены в параллельных слоях, отстоящих один от другого (ближайшего) на рас­стоянии 0,34 нм, а в каждом слое они размещаются в вершинах правиль­ных шестиугольников с длиной стороны 0,14 нм . Так как силы взаимного притяжения        

                                         между атомами тем меньше, чем больше расстоя­ние между    

                                         ними, то связи между атомами в слоях значительно прочнее, чем между слоями. Поэтому при большом сопротивлении графита сжа­тию перпендикулярно слоям (плоскостям спайности) сопротивление срезу параллельно слоям мало. Если учесть, что незакрепленные агрегаты плас­тинчатых кристаллов располагаются на металлической поверхности плос­костями спайности, то образовавшийся граничный слой из цепочек, нор­мальных к поверхности, обладает качествами (прочностью и сопротивлением деформации), характерными для граничных слоев, образованных смазочными маслами («Триботехника» Д.Н.Гаркунов т.1,2).

 При работе слоистый модификатор заполняет (сглаживают) микронеровности поверхностей трения. Их необходимо вводить при каждой замене масла, т.к. при работе двигателя на чистом масле происходит интенсивное вымывание из микронеровностей частиц дисульфида молибдена и их вынос из зоны трения

Эффективность добавок дисульфи­да молибдена и графита зависит от размера их частиц. Слишком мелкие частицы (1) полностью «провалива­ются» во впадины микрорельефа и оказываются неэффективными, по­зволяя трущимся поверхностям контактировать по своим выступам. Более крупные частицы (2) эффек­тивнее, однако в растворе они менее стабильны, склонны к образованию осадка. В трансмиссионных маслах, менее склонных к высокотемпера­турному окислению, агломерация, или выпадение «необычных» приса­док в осадок, будет менее заметна. Кроме того, здесь осадок не вызо­вет засорения фильтра, как это мо­жет произойти в двигателе. Влияние размера частиц также определяет различную эффективность приса­док  на     разных поверхностях.

Необходимо отметить, что во влажной среде в присутствии кислорода дисульфид молибдена окисляется с образованием серной кислоты, если сопряженное с этим покрытием деталь выполнена из коррозионно-нестойких материалов, эксплуатация подобных трибосопряжений может иметь негативные последствия.

Дисульфид молибдена используется как антифрикционная добавка к маслу в температурном диапазоне от –50 до +500°С, при температуре свыше +538°С он переходит в триокись молибдена – являющийся абразивом.

Геомодификаторы (фуллерены) — РВС/RVS, ХАДО, Живой металл, Реагент-2000, Форсан, XERAMIKC, Супротек, АВ ; 

Экспериментально в середине 80-х годов были обнаружены антифрикционные свойства древнейших горных пород  докембрия,   раннего   протерозоя,   архея.

В последние годы появилось ряд препаратов, имеющих в своем составе минералы природного происхождения  с дисперсностью 5-10 мкм, так называемые серпентинные структуры, в которые входят шунгит, офит, фаялит и нефрит и т.д. (серпентин Mg₆(Si₄O₁₀)(OH)₈), являющегося формой целого ряда минеральных руд класса оливинов, конечными фазами которого являются форстерит (Мg₂SiO₄) и фаялит (Fe₂SiO₄), а также в незначительных количествах кремнезема (SiO₂) и доломита CaMg(CO₃)₂.

В процессе применения геомодификаторов присутствует  химическая метаморфоза. В процессе приработки поверхности деталей  нагреваются   до 900-1200°С, и происходит замещение атомов   магния из минералов  на атомы железа, из которых состоят детали.   

Т.е. чтобы геомодификатор начал работать в паре трения, должно произойти его разрушение.

До этого момента геомодификаторы  работает как абразив. При разрушении продукты его распада внедряются в поверхность на глубину 1 – 3 мкм и образуют так называемые природные «зеркала скольжения». 

Необходимо также обратить внимание на одну особенность — геомодификаторы дают положительный эффект только на высоко­твердых стальных поверхностях и при больших нагрузках.

Поэтому, если твердость материалов различна, то частицы минералов внедряются в мягкую поверхность и начинают изнашивать более твердую.

Например, в паре трения хром — чугун скорость изнашивания хромированного кольца увеличивается в 1,5 — 2 раза. В паре трения  вкладыш – вал  дело обстоит еще хуже.

Согласно рекламным проспектам производителей применение геомодификаторов позволяет получить следующие результаты:

Коэффициент трения 0,007-0,003;

Восстановление изношенных поверхностей от 0,5 до 1,5 мм;

Микротвердость 400-450 кг/мм^2;   

Экономия топливно-энергетических ресурсов до 35 %;

Замена масла после обработки  через 50 тыс. км.

Столь высокие показатели пока никому не удалось достичь и зафиксировать в лабораторных условиях, кроме как написать их в рекламных проспектах?!

Оксиды мягких металлов Римет, REMETALL, METAL-5, REPOWER, LUBRIFILM metal;

Порошки, состоящие из высокодисперсных 1 мкм и  ультрадисперсных 1-10 мкм. Не обладают чем-нибудь значительным в области снижения трения. Cu– медь, Zn – цинк, Sn – олово, Ni – никель, Pb – свинец, In – индий, Ag – серебро, Cr – хром и комбинации этих элементов.

Имея данную дисперсность, порошки оседают в так называемых «ловушках» коленчатого вала и со временем перекрывают его калиброванные отверстия, либо вымываются в виде комков слипшейся массы в шатунные подшипники, что вызывает резкий износ последних, а также забивают масляные фильтра.

Но существуют порошки металлов с дисперсностью 80-100 нм (нанометр 10^{-6 мм) – сверхтонкие. Они обладают рядом преимуществ перед ультрадисперсными и высокодисперсными порошками. Дисперсность имеет огромное значение для любого материала, так как при этом изменяются химико-физические и механические свойства вещества.}

Достаточно сказать, что при дисперсности до 100 нм любой материал включая алмазы, теряет свои абразивные свойства. Размер частиц полностью исключает фильтрацию их из состава масла системой очистки. Образовавшаяся суспензия не выпадает в осадок при потере вязкости масла. Такие размеры частиц получены пока только в лабораторных условиях.

Металлоплакирующие присадки (МПП – металлоплакирующие присадки, ремитализанты). – МКФ-18, МКФ-18НТ, Валена, СУРМ, СУРАД, ГРЕТЕРИН, ТРИБОСИП, КТМЦС,  Стимул-1, НИКА, STP (XER2), ДФ-11 ;

На сегодняшний день единственный класс присадок, за спиной которых присутствуют фундаментальные научные исследования. Данный класс опирается на открытие № 41 от 13 сентября 1966г. с приоритетом от 12 ноября 1956 г. названное «Эффект избирательного переноса при трении (Эффект безызносности)».

Авторами открытия являются профессор д.т.н. Д. Н. Гаркунов и профессор д.т.н.  И.В. Крагельский. Формула открытия звучит в следующей редакции: « Обнаружено, что при трении медных сплавов о сталь в условиях граничной смазки, исключающей окисления меди, происходит явление избирательного переноса меди из твердого раствора медного сплава на сталь и обратного её переноса со стали на медный сплав, сопровождающийся уменьшением коэффициента трения до жидкостного и приводящее к значительному снижению износа пары трения».

Избирательный процесс возникает в результате протекания на поверхности контактирующих тел химических и физических процессов, приводящих к образованию самоорганизующихся систем автокомпенсации износа и снижению трения. Для этого явления наиболее характерно образование защитной пленки. Данное авторами открытия название «сервовитная» (пленка) происходит от латинского servo witte – спасать жизнь, что подразумевает спасение трущихся поверхностей от изнашивания. Она представляет собой вещество, образованное потоком энергии  и существующее в процессе трения.           

Трение не может уничтожить пленку, оно ее создает.

Открытие избирательного переноса при трении позволило разработать ряд принципиально новых материалов и технологий, находящих в настоящее время все более широкое применение.

Их использование позволяет значительно сократить продолжительность приработки и повысить  ресурс узлов трения.

Образование «сервовитных» пленок может происходить и в соединениях, не содержащих медных или других пластичных сплавов. Для этого необходимые компоненты должны быть введены в смазочный материал. Такой принцип лежит в основе разработки металлоплакирующих присадок.

В состав металлоплакирующих присадок могут входить Cu — медь, Zn — цинк, Ni — никель, Sn — олово, Ag — серебро, СuSn — бронза, Cu Zn латунь.

 Следует отметить, что не все смазочные материалы, содержащие различные металлы, можно отнести к металлоплакирующим присадкам дающим «эффект безызносности». Для реализации последнего необходимо наличие активной смазочной среды, обеспечивающей протекание физико-химических процессов, «самоорганизующихся» с образованием защитной пленки, содержащей металл, вводимой присадки.

Эти металлы и сплавы с дисперсностью 100 нм находятся в специальном жидком составе – органическом комплексообразователе.

На начальной стадии трения основную роль играют три эффекта: избирательное растворение металлоплакирующей присадки, адсорбционное понижение прочности
(эффект Ребиндера) и различие в скорости диффузии компонентов в деформированном объеме сплава (эффект Киркендала). Эти три эффекта и  приводят к образованию тонкой «сервовитной» пленки на трущихся поверхностях.

На основе металлоплакирующей присадки с размером частиц 100 нм, в смазочном материале образуются заряженные частицы (мицеллы). Направление движения мицелл в смазочном материале осуществляется за счет разности потенциалов, возникающих в узлах трении. В начальный момент контакта, когда медь заряжена положительно, разрушение мицелл происходит на одной поверхности. Затем происходит перезарядка, и аналогичный процесс протекает уже на другой поверхности. Заряженные частицы переносятся на контактирующие микровыступы шероховатостей поверхности, а затем происходит заполнение и впадин микронеровностей. Описываемый процесс продолжается до образования на обоих поверхностях трения слоя свободной меди толщиной 1 — 3 мкм после чего процесс переноса прекращается и наступает режим пассивации.  Наблюдается значительное снижение микрошероховатости с 0,1 до 0,005мкм т.е. до уровня зеркальной поверхности.

Если по каким-то причинам медная пленка разрушается, (попадание крупного абразива, действие коррозионной среды и т.д.) процесс избирательного переноса возобновляется. Происходит «залечивание» разрушенного участка.

Основываясь на теоретических положениях избирательного переноса, можно создать условия для полной безызносности трущихся соединений, что явилось бы качественным прорывом в области надежности техники и оборудования в целом.

Химические соединения –  «Аспект-модификатор» «ЭНЕРГИЯ — 3000»

кондиционеры – металла – «ER», « FENOM», « SMT-2», SUPER DURA LUBE SR3;

     Применительно к автохимии можно интерпретировать как вещество и механизм воздействия на металл, позволяющие восстановить структуру (состав) металла, на который препарат воздействует, посредством доставки необходимых компонентов (среды или энергии) от внешних источников.

Действие препаратов данной группы  основано на взаимодействии (адсорбции) их поверхностно – активных компонентов, например, соединений на основе фторкарбоната (смолы) кварца, эстеров (продукта специальной переработки копры кокосового ореха, а также смол ряда хвойных деревьев) или других ПАВ с поверхностями трения.

При использовании кондиционера металла наблюдается пластифицирование поверхностей трения и формирование на них тончайшего слоя, по свойствам близкого к «сервовитной» пленке, характерной для эффекта безызносности. Это обусловлено избирательным растворением ПАВ кондиционера легирующих элементов конструкционного материала детали и образованием структуры, состоящей из чистого железа с включенными в него остаточными фазами углерода в алмазоподобном виде. Растворенные легирующие элементы и железоорганические соединения кондиционера — металла осуществляют определенную подпитку разрушаемых при трении контактирующих поверхностей, создавая замкнутый трибологический  цикл «пассивация (стабилизация) поверхности износа пленки растворение (вынос) легирующих элементов      восстановление пленки (осаждение активных элементов кондиционера) — пассивация».

Ионизированные молекулы  кондиционера (рекондиционера) металла, проникая внутрь металлической поверхности, изменяют ее структурный состав и, следовательно, прочностные и антифрикционные свойства. При этом контактируемые участки покрываются достаточно устойчивыми полимерными и полиэфирными структурами.         

Создается «эффект прочной масляной шубы», способной исключить непосредственный контакт трущихся соединений, Эго позволяет существенно снизить в подвижных соединениях потери на трение и интенсивность изнашивания, в том числе при пуске, разгоне, в режимах перегрузок и т.д.

Как — же так? Молекулы  кондиционера (рекондиционера) металла, проникают внутрь металлической поверхности, изменяют ее структурный состав, но при замене масла эффект исчезает и это подтверждение многих владельцев автомобилей!

 PTFE (политетрафторэтилен), фторопласт 4, «Тефлон» — FORUM, SLIDER 2000 PTFE, SLIK-50;

 В конце пятидесятых годов Х.В. Германсом и Т.Ф. Иганом было обнаружено явление образования органических отложений (загрязнений) на релейных контактах телефонной и телеграфной связи. На основании специальных высокоточных экспериментов ими было установлено, что отложения в зоне контакта образуются вследствие химических превращений паров органических веществ, выделяемых некоторыми изоляционными материалами. Во, всех случаях образовавшиеся отложения снижали коэффициент трения в контактной паре, а также ухудшали токопроводность. Результаты наблюдений были впервые опубликованы ими в 1958 г. в работе «Органические отложения на контактах благородных металлов».

В результате полученных экспериментов, выявивших образование при трении релейных контактов химических соединений с высокой молекулярной массой, ими сделан вывод о том, что отложения могут быть смесью полимеров. Поэтому эти соединения они предложили называть «полимерами трения» (frictional polymers).

В дальнейшем рядом ученых делались попытки создания искусственных «полимеров трения» за счет введения в смазочный материал специальных присадок, которые были названы ими полимеробразующими. Однако однозначного мнения по данному вопросу не выработано по настоящее время.

ПТФЭ — общепринятая аббревиатура для политетрафторэтилена, более известного под торговой маркой «Тефлон», которая является официально зарегистрированной торговой маркой Химической Корпорации DuPont de Neumours  & Company (Дюпон).

Занесен в книгу рекордов Гиннесса как самый скользкий материал. Состоит из высококачественной суспензии «Тефлон» в базовом масле.

Около 10 лет назад Корпорация DuPont de Neumours  & Company (Дюпон) прекратила поставку «Тефлона» фирмам производящим масляные присадки.

В заявлении, Технического специалиста по фторполимерам Корпорации DuPont de Neumours  & Company (Дюпон), Дж. Ф. Имбальзано сказано: «Teфлон, как компонент масляной присадки или моторного масла, не приносит пользы для двигателей внутреннего сгорания».

ПТФЭ добавки других производителей имеют большие размеры, и довольно быстро засоряют фильтры.

Изготовители масляных присадок утверждают, что это твердое покрытие подвижно в двигателе (хотя это совершенно не обосновано с научной точки зрения).

Однако подобные твердые вещества покрывают скорее неподвижные части двигателя, такие как смазочные отверстия и фильтры.

Это заключение подтверждено тестами масляных присадок, содержащих ПТФЭ, проведенными Национальным комитетом по аэронавтике и исследованию космического пространства США. В отчете было сказано: «В тех местах, где поверхности входят в контакт, мы не увидели никакого положительного эффекта. В некоторых случаях мы видели даже отрицательный эффект. Твердые вещества, находящиеся в масле, имеют тенденцию накапливаться во входных отверстиях и действовать по принципу дамбы, блокируя проход масла. Вместо помощи, это фактически лишает механизм смазки». 

Почти все производители, а их  порядка 10 фирм, утверждают, что тефлон обладает повышенной адгезией к металлу. Очень сложно поверить, что самый скользкий материал в мире обладает этим свойством.

Установлено также что, с течением времени (примерно 10 000 км) пленка образованная тефлоном в узлах трения насыщается продуктами износа, и покрытие превращается в абразив на тефлоновой подложке.

Формула состава:

COF- оксифторид углерода или газ фосген.

Газ выделяется при сгорании тефлона, правда в небольших количествах, но тем не менее…

 Жидкие кристаллы

            Известны узкому кругу специалистов, получены только в лабораторных условиях, имеют крайне низкий коэффициент трения менее 0, 0002, но небольшой температурный диапазон до 150°С, ограничивает степень их применения.

Жидкие магниты – анамегаторы.

  Принцип действия данных присадок состоит в том, что они покрывают поверхности трения слоем одноименно заряженных молекул вещества, создающих «магнитную подушку», исключающую «сухое трение», образование питингов, «водородную усталость» металла. Они наращивают и точно подгоняют пары трения. Молекулы масла получают свойства «шарика» с поверхностным зарядом препятствующим «раздавливанию».

Возникает эффект замены трения скольжения трением качения.  Уменьшается сопротивление трения слоев масла. Общепринятая кинематическая вязкость остается идентичной исходному маслу и сохраняется значительно дольше.

Позорная акция «Нет маслу»

          За последний годы на многих выставках и автосалонах рядовые потребители становятся свидетелями животрепещущей демонстрации основных достоинств некоторых масляных присадок. Демонстраторы представляли автомобиль в двигатель, которого они залили масло и соответствующую дозу их «чудодейственной присадки». После некоторого времени работы двигателя, его    останавливали, сливали масло, и автомобиль ехал дальше. Внимание, чудо! Двигатель работал безупречно в течение нескольких часов, доказывая эффективность присадки, которая, возможно, образовала покрытие внутри двигателя, исключив, тем самым, потребность в масле. На первый взгляд, результат на лицо, теперь не нужно останавливаться и терять время, в случае утечки масла.

Довольно убедительный довод — пока Вы не знаете фактов. Поскольку на одном из показов использовались двигатели таких компаний как Briggs и Stratton, эти компании решили сами провести подобный несколько научный эксперимент.

Для эксперимента было взято два идентичных двигателя новой марки прямо со сборочной линии. Единственное различие было в том, что в один двигатель залили моторное масло с «чудодейственной» присадкой, а во второй только моторное масло.      Эксплуатировались оба двигателя в течение 20 часов, затем их работа была приостановлена и масло слито. Затем двигатели запустили еще на 20 часов. Оба двигателя, казалось, безупречно исполняют этот маленький «волшебный трюк».
          После 20-часовой работы, оба двигателя оказались полностью изношены и инженеры компании произвели их осмотр. Выяснилось, что в большей мере были повреждены подшипники нижней головки шатуна обоих двигателей, но в двигателе, обработанном присадкой, повреждены были еще и стенки цилиндров, чего не было на необрабатываемом двигателе.
          Это еще раз говорит о том, что масляные присадки устраняют защитный слой смазки. В первую очередь, страдают поршневые кольца, где особенно необходимо достаточное количество масла. Практически все отчеты и исследования показали, что масляные присадки, и особенно те, в состав которых входят твердые взвеси, такие как ПТФЭ, являются основной причиной повреждений двигателя.

Перспектива для гонщиков

          Среди наиболее убедительных отзывов в пользу масляных присадок — отзывы профессиональных гонщиков или команд гонщиков: «Проверено на гоночных трассах командой  AGA. Победа команды AGA – это лучшее подтверждение победы FENOM над трением и износом». Как уже ранее было отмечено, некоторые из масляных присадок способны к снижению коэффициента трения трущихся поверхностей в двигателе, экономии топлива и увеличению количества лошадиных сил.  

В мире профессиональных гонок, преимущество в доли секунды, которое может быть выиграно за счет применения такого рода присадок, может решить все — быть вам победителем или побежденным.

Фактически, все недостатки или вредные эффекты масляных присадок проявляются лишь при их долгосрочном применении.   Высокооборотистые, сверхмощные двигатели разработаны для эксплуатации не более чем один гоночный сезон или даже на один заезд, поэтому эффекты, которые могут проявиться спустя длительный промежуток времени, никого не интересуют. Также гонщики используют специальные шины с высокой степенью прилипания, которые обеспечивают лучшее зацепление с дорогой и управление, но вы, конечно же, не сможете долго колесить на них, так как изнашиваются они за несколько сотен (или меньше) миль. Тот факт, что некоторые масляные присадки имеют огромные достоинства, будучи применяемыми, в гоночных автомобилях, это вовсе не значит, что эти присадки будут иметь те же достоинства при использовании их на обычных авто.

Психологический эффект Плацебо

            Не задавали ли вы себе вопрос, почему, несмотря на такое количество отрицательных отзывов в адрес масляных присадок, многие люди продолжают их покупать?

Часть ответа может содержаться в том, что некоторые психиатры называют «психологическим эффектом плацебо». Просто многим из нас не хватает той внутренней уверенности, что мы покупаем лучшее, что только может быть.
           А еще больше нам нравится думать, что мы купили нечто новое «продвинутое», что хотя бы на чуть-чуть лучше, чем у кого-то.

И, наверное, самое важное это отсутствие достоверной информации из действительно независимого источника о данном продукте. В магазинах автохимии менеджеры в большинстве своем дилетанты по данному вопросу, а в специализированных журналах вся информация существует «на правах рекламы».
           Возможно, это исходит от нашей давней крепко укоренившейся потребности верить в волшебство. Всегда находились проходимцы, которые наживались на нашей искренней вере в то, что можно купить волшебную микстуру, которая поможет и заставить наши двигатели работать дольше и лучше.

Что касается рекламы и продвижения продукции, большинство производителей масляных присадок полагается на личные «соображения». Основной рекламой в печати являются письма от удовлетворенных заказчиков, которые пишут что-то вроде: «В течение последних двух лет я использовал присадку фирмы SLIK-50 для своего двигателя и наездил 50,000 миль, двигатель стал работать лучше и снизился расход масла. Я в восторге от этой присадки и всем советую ее применять».
            Подобные свидетельства очень широко используются при продвижении чудодейственных препаратов.
Дело в том, что опросы покупателей и их личные отзывы — самый простой и самый надежный рекламный трюк. Видите ли, ведь личное мнение отдельно взятого потребителя нет необходимости доказывать! Это — только мнение, и не оно не нуждается, в каких бы то ни было, основаниях.
           С другой стороны, аккредитованными учреждениями и исследовательскими центрами был проведен тщательный научный анализ большого количества масляных присадок.
Например:
            Avco Lycoming, основной производитель двигателей для самолетов, сообщает: «Мы испробовали почти все масляные присадки представленные на рынке, и не нашли для себя ничего стоящего».
            Briggs и Stratton, известные производители одних из самых надежных двигателей в мире, заявляют в своем отчете о масляных присадках следующее: «Кажется, от них никакого толку».
            Государственный университет штата Северная Дакота провел тесты на масляных присадках и в своем отчете говорит следующее: «Теоретически звучит убедительно, но дело в том, что на практике это просто не работает».
            И, наконец, Эдд Хакетт, химик Университета Исследовательского Центра пустыни штата Невада, утверждает: «Не следует применять масляные присадки. Компании производители моторных масел делают все возможное, чтобы разработать пакет присадок к маслу, отвечающий всем требованиям транспортных средств. Если вы что-нибудь добавляете в это масло, вы можете, нарушить баланс компонентов и масло уже не будет отвечать своим техническим характеристикам».
            Компании производители масляных присадок утверждают: «Многократные тесты, проведенные независимыми лабораториями, показали, что SLIK-50 значительно снижает степень износа механизмов в двигателе, если правильно использовать эту смазку. Результаты теста доказали, что двигатели обработанные присадкой   SLIK-50 изнашиваются на 50% меньше, чем двигатели, куда залили лишь высококачественное масло».
            Звучит довольно убедительно, не так ли?
            Проблема заключается в том, что производители масляных присадок, ссылаясь на «научные доказательства независимых лабораторий», отказываются называть эти лаборатории и критерии, согласно которым подобные тесты проводились. Они утверждают, что не имеют права называть эти лаборатории согласно условиям заключенного Договора.
            Обратите внимание, что мы четко указывали, где проводились те научные исследования, о которых говорится в нашей статье. И нет необходимости утаивать их от всеобщей огласки. Если вы заметили, то фактически все результаты этих исследований отрицательны. Не потому что мы хотим дать необъективную оценку масляным присадкам, а потому, что мы не смогли найти ни одной лаборатории, ни одного производителя двигателей и ни одной независимой лаборатории, которые смогли бы открыто заявить, что хотя бы одна масляная присадка полезна для двигателя. Вывод напрашивается сам собой.

Последний штрих к общей картине рекламного бума раздающего в современном мире, рекламный ролик масляной присадки SLIK-50, который мы увидели по телевидению. В рекламе звучал призыв покупать присадки SLIK-50потому, что: «Более 14 миллионов Американцев испробовали SLIK-50!» Великолепно! Точно также легко можно было бы сказать: «Более чем 14 миллионов Американцев курят! » — но ведь это не повод для того, чтобы начать курить? Конечно, не потому что это вредно с научной точки зрения. Точный такой же принцип применяется и здесь.
Заключение
            Крупные компании по производству моторных масел — одни из самых богатых, наиболее влиятельных и активных корпораций в мире. Они вкладывают миллионы долларов в научные исследования, проводимые лучшими инженерами в области химии каких только можно нанять. Можно с уверенностью сказать, что любая из этих компаний имеет огромные возможности и все необходимые ресурсы для изучения потребительского рынка, продвижения товаров от производства к потреблению, проведения рекламных компаний, исследований и разработки продукции. Само собой разумеется, что, если бы хотя бы одна из масляных присадок действительно повышала качества моторных смазок, крупные компании по производству моторных масел смогли бы это определить и найти какой-нибудь способ, чтобы нажиться на этом. К тому же ни на одной из масляных присадок, которые мы изучили, не стояли имена крупных производителей моторных масел. Кроме того, все производители автомобилей и изготовители двигателей тратят каждый год миллионы долларов, пытаясь увеличить долговечность своих изделий, и десятки миллионов долларов на гарантийные рекламации, если их продукция терпит крах.

И опять-таки, само собой разумеется, что, если бы масляные присадки действительно увеличивали долговечность механизмов или улучшали их эффективность, то наверняка автопроизводители активно бы использовали их и продавали или, по крайней мере, одобряли их использование. Вместо этого, многие автопроизводители предостерегают своих потребителей от использования масляных присадок, предупреждая, что в некоторых случаях может быть повреждено гарантированное защитное покрытие.

Вышеприведенная статья из уважаемого американского специализированного журнала затрагивает масляные присадки на основе PTFE и диалкилдитиофосфата цинка.

В любой такой истории, трудно установить непреложные факты

Сколько людей, столько мнений

Заключения, сделанные известными «высококвалифицированными экспертами» в области трибологии не всегда вносят ясность в эту проблему, потому что специалистов области триботехнологий в России можно пересчитать по пальцам.

Заключения, которые предоставлены независимыми  «лабораториями триботехнологий » финансируемые самими же компаниями , производящими присадки, вообще не должны приниматься во внимание.

Все «за и против» необходимо взвесить и прийти к разумному обоснованному выводу.

В ситуации сложившейся вокруг присадок, есть много доказательств,  доказывающих их эффективность. Ниже приведены выдержки из заключений  об испытании двух российских металлоплакирующих присадок.

Проведенные в 1989 г. НАМИ испытания составов СУРМ в  качестве присадок  к  моторному маслу М-6₃/10Г₁ (в количестве 1,5 %) двигателя ЗМЗ-24Д после капитального ремонта выявили возможность их использования «… для восстановления изношенных деталей без разборки машин. Например, износ деталей цилиндропоршневой группы автомобильного двигателя компенсируется путем введения в цилиндры по 20 см³ композиции СУРМ. За 1 ч работы двигателя на его деталях образуется покрытие, которое продлевает его ресурс на 30 000 км» …

Проведенные испытания в Инженерно–Техническом Центре ВАЗа (ИТЦ ВАЗ) присадки ТРИБОСИП были зафиксированы в результате 300 – часовых испытаний в начале  90-х годов:

«4.2.    На цилиндрах блока двигателя № 2396788 (обрабо­танного два раза) отмечается уменьшение диаметра (прирост ра­бочей поверхности) до 0.015 мм. На двигателе № 2396790 (об­работанного три раза) отмечается увеличение диаметра стержня клапана (прирост рабочей поверхности) до 0,010 мм на клапанах №№ I, 3, 4, 6, 7 и 8.

Данные результаты нельзя объяснить ошибкой измерения из-за их многократной повторяемости при конкретных измерениях,

4.3.     Результаты физико-химического анализа проб масла взятых в соответствии с    пп. 7, 8 « Программы» проводились в лаборатории ИТЦ  ВАЗа.

5.        Выводы и предложения.

5.1.     На двигателе № 2396903 (не обработанном) компрессия в цилиндрах в процессе испытаний постоянно снижалась. Снижение средней величины компрессии после испытаний составило — 1,47 кгс/см².

На двигателях № 2396790 и 2396788 (обработанных) компрес­сия в процессе испытаний увеличивалась на 1.4 кгс/см²  и 0,85 кгс/см², и после испытаний — на 1,05 кгс/см²  и 0,67 кгс/см² со­ответственно.

5.2.     На двигателе № 2396903 (не обработанном) мощность к концу испытаний снизилась на 7,55 кВт (10 л.с.) в сравнении с начальным значением. На двигателях       № 2396790 и № 2396788 (обра­ботанных) мощность концу испытаний увеличилась на 2,63 кВт (3,5 л.с.) и 1,52 кВт.(2,05 л.с.) соответственно.

В процессе испытаний на указанных двигателях имело место увеличение мощности.   До 7,2 кВт (9,8 л.с.) и 4,47 кВт (6,0 л.с.) соответственно.

5.3.     Износ рабочих поверхностей блока цилиндров, коренных шеек коленвала, корпуса распредвала обработанных двигателей в 1,5 — 2 раза меньше, чем у необработанного двигателя. Износ ша­тунных шеек коленвала практически одинаков. По износу распредвала и клапанов однозначных выводов сделать нельзя. Можно пред­положить, что на износ распредвала оказала влияние регулировка зазоров в ГРМ.

5.4.     По результатам анализа проб моторного масла не отме­чено существенных различий между маслом обработанных и необра­ботанного двигателей. Качество масла в двигателе № 2396790 (обработанного) отра­ботавшего сверх нормы 25 циклов практически не ухудшилось.

5.5.     По результатам испытаний можно сделать вывод, что в целом трибокомпозиция ТРИБОСИП улучшает мощностные качества дви­гателя, повышает компрессию и снижает величину износа деталей.

Исходя из вышеизложенного ИТЦ «АВТО» рекомендует трибокомпозицию ТРИБОСИП к применению для обработки двигателей ВАЗ в эксплуатации…»

Эти доказательства предоставлены известными экспертными источниками.           

Противопоставить таким фактам производителям масел и производителям транспортных средств иногда нечего. Остается только одно, отправлять под сукно подобного рода документы.

Проведенные исследования ряда отечественных и зарубежных моторных масел методом рентгеноспектрального флуоресцентного анализа подтверждают, что высокие триботехнические свойства зарубежных моторных масел могут быть обусловлены наличием в их составе комплексов пластичных металлов. В моторных маслах, выпускаемых ведущими зарубежными фирмами, в отличие от отечественных, концентрация ионов цинка в 1,5…2 раза выше при повышенном содержании свинца. В то же время следует отметить, что за исключением моторного масла Havoline Formula 3 («S.А. Техасо») в них не зарегистрировано повышенного содержания меди, что говорит о недостаточной изученности за рубежом влияния меди на триботехнические параметры транспортных средств.

Именно из-за недостаточной изученности за рубежом влияния меди на триботехнические узлы авиационный концерн « Boeing »  9 лет назад приглашал именно наших трибологов во главе с профессором д.т.н. Д.Н.Гаркуновым для испытания российской металлоплакирующей присадки на аэробусе « Boeing -747 ». 

Необходимо обратить внимание на то, что в последние годы в популярной технической литературе появилось много рекламных материалов о новых препаратах российского и зарубежного производства, применение которых в эксплуатации даст потрясающие ре­зультаты по экономии топлива, повышению ресурса и других эксплу­атационных характеристик машин. Некоторые из них не обоснованы с научной точки зрения, не исследованы и не дают ожидаемых результатов. Иногда авторы, без проведения необходимых исследова­ний, ссылаются на эффект «безызносности» и наличие «сервовитной» пленки, которые якобы проявля­ются при применении разработанных препаратов, но на других прин­ципах, отличных от избирательного переноса (эффекта «безызноснос­ти»). Поясним это.

Эффект «безызносности», как явление природы, может быть толь­ко один, так же как нет нескольких эффектов Ребиндера, явлений сверхпроводимости или сверхпластичности и др. При работе узлов трения детали могут не соприкасаться между собой (например, при газовой или гидродинамической смазке). В этом случае износ дета­лей может быть равен нулю, однако это в научном плане не является эффектом «безызносности». Иногда авторы при экспериментах вслед­ствие малой чувствительности метода измерения износа его не улав­ливают и выдают это как «безызносность», не анализируя физических причин «безызносности». («Триботехника» Д.Н.Гаркунов т.1,2)

Резюме

Несмотря на недоверие к спецавтохимии, необходимо заметить, что многие присадки дают положительный эффект в большей или меньшей степени и в реальных условиях и на специальных машинах трения имитирующих узлы трения автомобиля.     

Необходимо так же отметить, что  утверждения «масленщиков», по поводу высокотемпературного окисления смазочных масел металлосодержащими присадками абсолютно безосновательны (доклад д.т.н. В.Г.Бабель  «Влияние некоторых переходных металлов на окисление масел» 1993г. г. Радом Польша).

Директор ООО НВФ «ТРИБОТЕХНОЛОГИЯ»      Сокол С.А.

  Наверх

Роль присадок в моторном масле: виды, функции пакетов присадок

Современное моторное масло является высокотехнологичным продуктом со сложным составом. Получить материал с заданными эксплуатационными характеристиками и оптимальным соотношением цены и качества, используя только комбинации базовых масел, невозможно. Поэтому в состав товарных продуктов вводят пакеты функциональных присадок. Специальные добавки обеспечивают стабильность свойств моторных масел в различных условиях. По принципу действия присадки можно условно разделить на модифицирующие (антипенные, вязкостно-загущающие, депрессорные и т. д.) и защитные, призванные уменьшить износ трущихся поверхностей в узлах и механизмах двигателей (антикоррозионные, антифрикционные, диспергирующие и т. д.).

Виды и функции основных присадок для моторных масел

Вязкостно-загущающие присадки

Основу модификаторов составляют полимеры различной массы и строения. Вязкостно-загущающие присадки повышают индекс вязкости смазывающего материала. Расширяется температурный диапазон эксплуатации. Продукт с вязкостно-загущающими присадками остается достаточно текучим для легкого пуска в мороз и образует стабильную противоизносную пленку при экстремальном нагревании в рабочих узлах. Утрата свойств масла в процессе эксплуатации обусловлена деструкцией загустителя под воздействием сдвиговых нагрузок.

Антиокислительные присадки

Основная задача добавок – замедлить окислительные процессы. Моторное масло работает в условиях повышенного давления и температуры, контактирует с кислородом и другими химически активными газами, с нагретыми металлами, действующими по типу катализатора. Антиокислительные присадки нейтрализуют агрессивные факторы. Увеличивается срок службы товарного масла и межсервисный интервал.

Антикоррозионные присадки

Добавки предотвращают коррозию металлических поверхностей. Детали двигателя окисляются под воздействием органических и минеральных кислот, газов. Коррозия ускоряется в условиях повышенных температур. Антикоррозионные присадки обеспечивают формирование защитной пленки на деталях двигателя, нейтрализуют действие кислот, увеличивают срок службы мотора.

Депрессорные присадки

Улучшают низкотемпературные свойства товарного масла. Повышение вязкости продукта при замерзании обусловлено кристаллизацией парафинов, которые содержатся в продуктах нефтепереработки. Образуются крупные органические конгломераты, снижается фильтруемость и прокачиваемость масла при низких температурах. Депрессорные присадки препятствуют кристаллизации парафинов. Добавки не позволяют макромолекулам срастаться в крупные конгломераты, сохраняя показатели прокачиваемости и фильтруемости, обеспечивая защиту двигателя при холодном пуске.

Антифрикционные присадки

Добавки уменьшают трение в нагруженных узлах. Повышается КПД двигателя, замедляется износ поверхности. В качестве антифрикционных присадок используют органические вещества, растворимые в базовом масле, а также мелкодисперсные минеральные компоненты: коллоидальный графит, дисульфид молибдена, политетрафторэтилен.

Противоизносные присадки

Вещества образуют на поверхностях деталей двигателя тонкую постоянно возобновляемую пленку. Стабильность защитного слоя обеспечена физическим взаимодействием противоизносных присадок с металлами. Добавки активно работают на тех участках, где толщина масляной пленки недостаточная для эффективной защиты от истирания, а также в высоконагруженных узлах. Свойства противоизносных компонентов усиливаются при выделении тепла в парах трения.

Моющие присадки

Вещества предотвращают образование лака, нагара в термонагруженных зонах. Твердые отложения снижают подвижность поршневых колец и ухудшают отвод тепла, что отрицательно влияет на срок службы двигателя. Моющие добавки, или детергенты, поддерживают чистоту металлических поверхностей мотора и растворяют уже имеющийся нагар.

Диспергирующие присадки

Работают в паре с моющими веществами. Диспергаторы удерживают растворенные отложения, сажу во взвешенном состоянии. Добавки предотвращают выпадение осадка и выводят загрязнения вместе с отработанным маслом.

Пакеты присадок ROLF для моторных масел

Для улучшения свойств товарного продукта не достаточно одной присадки – вещества добавляются пакетом со строго выверенной рецептурой. В компании ROLF Lubricants GmbH разработкой и испытанием компонентов занимаются высокотехнологичные лаборатории. Компаундирование выверяется с точностью до сотых долей грамма. Многофункциональные пакеты присадок ROLF обеспечивают длительный срок службы и стабильность свойств товарных масел.

Для улучшения свойств товарного продукта не достаточно одной присадки – вещества добавляются пакетом со строго выверенной рецептурой. В компании ROLF Lubricants GmbH разработкой и испытанием компонентов занимаются высокотехнологичные лаборатории. Компаундирование выверяется с точностью до сотых долей грамма. Многофункциональные пакеты присадок ROLF обеспечивают длительный срок службы и стабильность свойств товарных масел.

Другие преимущества продуктов:

• хорошая растворимость в базовых маслах;
• соответствие требованиям экологической безопасности;
• современные компоненты, инертные по отношению к металлам и уплотнителям в конструкции двигателей;
• оптимальная цена.

Ответственность производителя за качество продукции застрахована. Узнать больше о присадках ROLF для моторных масел можно в ближайшем представительстве компании.

Виды присадок в моторные и трансмиссионные масла

Присадки – это вещества, которые добавляются в моторные масла, чтобы усилить эффективность базовых жидкостей и наделить их новыми свойствами. Такие добавки способны увеличить рабочий ресурс двигателя внутреннего сгорания с большим пробегом, повысить его мощность, уменьшить уровень шума во время работы, снизить расход горючего, поднять компрессию и в какой-то мере устранить течи из-под прокладок и сальников.

Присадки могут быть заводскими и индивидуальными. Первые добавляются в моторное масло производителями смазочных материалов, и их химический состав – закрытая информация. Индивидуальные присадки – это те, что можно купить в автомагазине или на рынке. Такие добавки используются водителями и сервисными центрами для решения каких-то конкретных задач с учетом фактического состояния двигателя. Какие виды присадок применяют сегодня заводы-изготовители и автовладельцы для улучшения рабочих характеристик моторных масел?

Вязкостные

В процессе использования моторного масла его эффективность постепенно снижается. Это особенно ощутимо, если машина часто простаивает в пробках, передвигается по бездорожью и эксплуатируется с перегрузками. Повысить вязкость смазочного материала при высоких температурах, не меняя свойств жидкости в холодное время, позволяют так называемые вязкостные присадки. Обычно это высокомолекулярные полимеры с переменной растворимостью в масле при разной температуре. Нередко эти вещества наделяют антиокислительными, дисперсными и другими свойствами, чтобы снизить общее число добавок в смазочной жидкости.

Противоизносные

Прямое предназначение этих присадок – снижение количества продуктов износа в моторном масле. Добавки такого типа усиливают смазывающую способность жидкости, образуя дополнительную защитную пленку в результате контакта с металлическими поверхностями. Вещества этого класса препятствуют образованию натиров, рисок, задиров, продлевая тем самым жизнь поршневым кольцам, цилиндрам, вкладышам подшипников и другим деталям двигателя. Высокую степень защиты от износа обеспечивают передовые пакеты присадок, которые используются в синтетических, полусинтетических и моторных маслах Rolf.

Противопенные

Вспенивание моторного масла происходит чаще всего в результате смешивания смазочной жидкости с антифризом. Такое случается после разгерметизации системы охлаждения из-за пробоя прокладки головки блока цилиндров. Еще одна причина, по которой может вспениться масло, – несовместимость используемых видов смазочных материалов. Неполное растворение друг в друге двух взаимоисключающих видов продукта ведет к образованию конденсата, который и вызывает пенообразование. Вспененное масло сразу же теряет теплопроводность, вязкость, смазывающую способность. Уменьшить склонность масла к образованию пены помогают противопенные присадки.

Антикоррозийные

Чтобы защитить внутренние поверхности двигателя от коррозии, эти присадки нейтрализуют кислоты, которые образуются в процессе интенсивной эксплуатации смазочной жидкости, а также при сгорании сернистого топлива. Для этой цели используются соединения, обладающие щелочными свойствами. Антикоррозийные добавки с содержанием серы, азота и фосфора образуют адсорбционную пленку, которая препятствует возникновению химических реакций кислот с металлами.

Антиокислительные

Для уменьшения скорости окисления масел и накопления в них продуктов этой химической реакции применяют антиокислительные присадки. Окислению смазочного материала способствует контакт с металлическими поверхностями и частицами износа, действующими как катализаторы. В результате изменяются химико-физические свойства масла, что ведет к ухудшению его эксплуатационных показателей. Если окислительный процесс зашел достаточно далеко, может потребоваться полная замена жидкости в системе смазки.

Дисперсные

Присадки этого типа сохраняют в виде суспензии твердые примеси, которые образуются в результате работы ДВС. Такие примеси могут представлять собой несгоревшие углеводороды, смолы, сажу, различные загрязнения и пр. Таким образом дисперсанты не допускают скопления твердых примесей и снижают степень закоксованности рабочих поверхностей двигателя.

Моющие

В состав этих добавок входят соли металлов на основе кальция или магния. Моющие присадки, или детергенты, препятствуют накоплению примесей и нагара в виде сажи, смолы, несгоревших углеводородов, грязи на деталях ДВС, испытывающих воздействие высоких температур, например, в канавках цилиндров. Их воздействие помогает бороться с углеродистыми осадками и окисленными смесями, а также с загрязнениями и смолистым налетом на металлических поверхностях.

Присадки в трансмиссионные масла и топливо

Не менее важную роль играют присадки трансмиссионных жидкостей. Они способны продлить срок службы коробки передач и повысить качество ее работы. При самостоятельном использовании этих добавок важно убедиться в их совместимости со смазочным материалом. Заводские присадки качественных масел для трансмиссии, например, из линейки продукции торговой марки Rolf, обладают высокими противоизносными, антикоррозийными и защитными свойствами, обеспечивая увеличенный рабочий ресурс оборудования. Определенную пользу могут принести также добавки в топливо. Предотвратить детонацию после заправки некачественным горючим можно с помощью октан- и цетан-корректоров (для бензиновых и дизельных моторов соответственно). Для профилактики загрязнений внутренних поверхностей двигателя многие водители применяют очищающие присадки.

Заключение

В составе большинства современных моторных и трансмиссионных масел уже имеются присадки, повышающие эффективность смазочных материалов. Если есть необходимость улучшить качество жидкости, применяют индивидуальные добавки. При этом, выбирая подходящий вид продукта, важно учитывать его совместимость с маслом, а также степень изношенности силового агрегата. В противном случае можно нанести вред узлам и механизмам автомобиля.

Liqui Moly Bremsen-Anti-Quietsch-Paste — для тормозов — Автомасла

Синтетическая паста для тормозной системы (синяя) — Liqui Moly Bremsen-Anti-Quietsch-Paste

Синтетическая смазка для тормозной системы Liqui Moly Anti-Quietsch-Paste – это специально разработанная паста из синтетических и керамических активных веществ, устраняющая резкие звуки при торможении, возникающие между тормозным поршнем или площадью контакта и тормозными накладками. Обладает очень высокой адгезией. Устойчиво к действию солей и попаданию воды. Уменьшает и предотвращает появления скрипов и шумов при работе тормозов, например между накладкой тормозной колодки и опорой. Улучшает надежность работы тормозной системы в целом. Температурный диапазон применения от -40°С до +1200°С.

Для всей тормозной системы автомобилей, для дисковой тормозной системы, крепежа, а также для барабанной тормозной системы (посадочные места).

СВОЙСТВА
— превосходная прилипающая способность
— легкое применение
— хорошая защита от коррозии
— минимальный коэффициент трения
— очень устойчива к температуре
— предотвращает резкие звуки
— устойчива к посыпной соли и брызгам воды

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Состояние : пастообразное
Основа: синтетические и керамические активные вещества
Цвет: голубой
Плотность при 15°C: 1,08 г/см3
Рабочая температура: от -40 °C до +1 200 °C
Температура  воспламенения: >210 °C

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Синтетическая смазка для тормозной системы разработана специально для монтажа, ремонта и работ по техобслуживанию тормозной системы. Для основной смазки и профилактического использования в целях предотвращения резких звуков при торможении. Однако она пригодна также в качестве универсальной пасты для многочисленных областей применения, не связанных с тормозной системой.

ПРИМЕНЕНИЕ
Вначале почистите щеткой или напильником для тормоза на седле тормоза плавающей рамы все рабочие поверхности, каналы и площади контактов. Затем почистите детали тормоза очистителем быстрого действия, продукт 3318. После испарения растворителя смажьте почищенные детали на всех рабочих поверхностях, каналах и площадях контакта пастой для предотвращения резких звуков при торможении.

Не наносите пасту для предотвращения резких звуков при торможении на трущуюся поверхность прокладки или тормозного диска!

Чаще всего, при покупке тормозных колодок продавцу задается вопрос – а эти колодки скрипят? Однозначно ответить на него никогда не получается, слишком много факторов влияет на акустический комфорт хозяина авто. Приходится вспомнить о рекомендациях фирм-производителей колодок и о некоторых других рекомендациях, основанных на собственном опыте.

Многие фирмы-производители, при установке колодок рекомендуют пользоваться специальными смазками. Казалось бы смазка и тормоза – две вещи несовместимые, но не все так просто…
Колодка не должна терять подвижности. Для дисковых тормозов это особенно важно, т.к. растормаживаие происходит от упругости манжет тормозного цилиндра. Подвижность колодки в суппорте можно обеспечить применением специальных медьсодержащих или керамических паст, наносимых на торцевые стороны колодок и обеспечивающих надежную смазку при очень высоких температурах трущихся поверхностей. Например, керамическая паста от фирмы LIQUI MOLY используется на конвейере таких известных фирм, как BMW, Porsche, Mercedes для монтажа колодок и выпускных систем.

Известные производители колодок, в инструкции по установке прямо говорит о необходимости использования медьсодержащих смазок. Для смазки направляющих суппортов с компенсирующей скобой так же используются высокотемпературные медь или керамико-содержащие смазки, но это лишь одна составляющая борьбы за эффективность и бесшумность.

Средний срок службы жигулевского тормозного цилиндра три года.
Коррозия в тормозных цилиндрах – проблема, характерная не только для Украины. Достаточно легко одолеть этот недуг на тормозах любой конфигурации, применяя при сборке гидравлики, или просто прыская под пыльник, аэрозольную силиконовую смазку. Кроме защиты от коррозии она, не реагируя с тормозной жидкостью предотвратить старение резиновых уплотнений. Всего 2-3 препарат современной автохимии, при грамотном употреблении, способны довести параметры любой отечественной тормозной системы до европейских стандартов. Это проще, чем менять суппорта перед каждым ТО.

Хорошо, когда есть возможность оперативно (по электропроводности) определить количество влаги, которые «насосала» в себя «тормозуха». Если под руками нет нужного оборудования, тормозную жидкость приходится заменять привентивно, до возникновения серьезных проблем. Срок ее службы от одного до трех лет в условиях Украины. Мои рекомендации – заменять жидкость не реже одного раза в год и пользоваться «тормозухой» не разных, а одной фирмы, например LIQUI MOLY DOT4 (температура кипения 265 оС). специальные составы той же фирмы, позволяют ухаживать за тормозными шлангами, предотвращая их старение и растрескивание. Проводя такую профилактику хотя бы раз в год в работе тормозов можно быть уверенным. Шершавой вам дороги!

Инновации: медь на пути к успеху

Применение меди в автомобилестроении

Джефф Гритэм

Если вам сказали, что комбинация нескольких частей на миллион меди в масле, произведенном из семян подсолнечника, так же хороша, как и в лучших доступных минеральных моторных маслах, вы могли бы отнестись к этому скептически. Но это правда. Небольшая, но динамично развивающаяся исследовательская компания Renewable Lubricants Inc (RLI) за последние семь лет добилась замечательных результатов.

Почему медь и почему семена подсолнечника? Причины относительно просты, хотя исследовательская работа по достижению текущего уровня производительности была исчерпывающей и отнимала много времени.

1. Моторное масло SAE 60
2. SAE 75W140 Трансмиссионное масло
3. SAE 10 Трансмиссионная жидкость

Большинство масел и консистентных смазок для смазки оборудования и, в частности, автомобильных двигателей, представляют собой масла на минеральной основе, полученные из нефти, источника, который не является экологически безопасным, они очень стабильны и их нелегко утилизировать.

С другой стороны, растительные масла производятся из возобновляемых источников. Благодаря своему особому химическому составу они также поддаются биологическому разложению, что позволяет избежать проблем с утилизацией. Они нетоксичны и не представляют опасности для здоровья в случае разлива. Кроме того, повышается безопасность, поскольку растительные масла обладают очень высокими температурами воспламенения, что снижает опасность возгорания смазочного материала.Из-за их низкой летучести и высоких точек кипения меньше смазочного материала попадает в выхлопные газы и в виде твердых частиц. Изменения вязкости с температурой не так велики, как у минеральных масел, что позволяет использовать более жидкое масло при комнатной температуре. Более высокие вязкостные свойства также снижают трение и, следовательно, снижают расход топлива. Наконец, даже несмотря на то, что растительные масла разлагаются, твердые продукты разложения прилипают к металлическим поверхностям и могут улучшить противоизносные свойства.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что растительные масла в основном экологически чистые и легко возобновляемые.

Поскольку теперь у нас есть веские причины использовать растительные масла для смазки, почему бы не использовать их? Есть, к сожалению, как всегда проблемы!

Растительные масла состоят из различных типов органических молекул.Каждый тип органических молекул состоит из атомов углерода (C), кислорода (O) и водорода (H). Количество атомов C, O и H и способ их связи определяют как химические, так и физические свойства молекулы. Способ, которым различные атомы образуют молекулу, зависит от валентности атома. Углерод четырехвалентен, то есть он может образовывать четыре связи, кислород может образовывать две связи, а водород может образовывать только одну связь. В органической химии линии, как показано ниже, представляют эти связи:

 |
- С - - О - Н -
  |
 

 \ /
 С - С - С = С -
/ \
 

Типы молекул, присутствующих в маслах, происходят из глицерина, который имеет органическую формулу

 H
                     |
H - C - O - H Ch3OH
    | |
H - C - O - H или CHOH
    | |
H - C - O - H Ch3OH
    |
    ЧАС
 

 O
                            ||
                        Ch3OC - R1
                         | О
                         | ||
                        CHOC- R2
                         | О
                         | ||
                        Ch3OC - R3
 

Свойства масла зависят от атомов C, H и O в R1, R2 и R3 и от того, как они расположены. Определить, что такое R1, R2 и R3, можно с помощью процесса, называемого гидролизацией (просто добавлением молекул воды), который преобразует компоненты R1, R2 и R3 в жирные кислоты. Если гидролизацию проводят на обычном растительном масле, образуются жирные кислоты, указанные в таблице 1.

Важно отметить, что пальмитиновая кислота имеет только одинарные связи C и, следовательно, является насыщенной кислотой.Олеиновая кислота имеет одинарную двойную связь C и, следовательно, является мононенасыщенной кислотой, а линолевая кислота является диненасыщенной кислотой, поскольку она имеет более одной двойной связи C.

1. Двухтактное моторное масло
2. SAE 75W90 Масло нижнего редуктора
3. Гидравлическая жидкость класса ISO для рулевого управления

RLI определил, что для лучших смазывающих свойств требуется максимальное количество R1, R2 и R3, которые при гидролизе производят мононенасыщенные кислоты.Другими словами, R1, R2 и R3 должны содержать как можно большую долю олеиновой составляющей. Поэтому первой целью было разработать сорта сельскохозяйственных культур, которые производили бы больше мононенасыщенного компонента в масле. В настоящее время это достигнуто путем генетической модификации сельскохозяйственных культур, и уже доступны растительные масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, и, в частности, теперь производится подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты, которое содержит до 80% олеинового компонента. Таким образом, был сделан большой шаг вперед в разработке растительных масел в качестве возобновляемого источника.

После разработки средств производства растительных масел в коммерчески жизнеспособных количествах, Sunyl — высокоолеиновое подсолнечное масло сейчас продается SVO Enterprises, Огайо, но его необходимо модифицировать, чтобы стать полезным смазочным материалом, поскольку подсолнечное масло все еще имеет практическое применение. недостаток. При использовании при температурах до 250 по Цельсию он быстро разлагается за счет эффективного соединения молекул в масле с образованием молекул с более высокой молекулярной массой. По мере увеличения молекулярной массы температура плавления увеличивается и, в конечном итоге, образуются твердые отложения в виде шлама.При этом смазочные свойства масла ухудшаются. Этим реакциям разложения способствует кислород. Итак, проблема в том, как остановить окисление масел при рабочих температурах двигателя.

Чтобы определить, подходит ли добавка, необходимо иметь относительно быстрый и экономичный метод тестирования. Испытания запущенных двигателей являются непомерно дорогими и трудоемкими, поэтому группа трибологии факультета химической инженерии Университета штата Пенсильвания разработала микрореактор с повышенной устойчивостью к окислению.В этом тесте используется металлический блок с небольшой полостью, в которую помещается небольшое, но отмеренное количество масла. Масло нагревается до испытательной температуры 225 ° C в течение заданного времени. Затем определяется количество твердого осадка, количество испарившегося масла и количество оставшегося жидкого масла. Чем меньше масла испарилось или превратилось в твердый осадок, тем лучше результат. 30-минутный тест примерно эквивалентен использованию автомобильного двигателя от 3000 до 6000 миль, в зависимости от конструкции двигателя и нагрузки двигателя.

Минеральные масла также имеют проблему окисления при высоких рабочих температурах, и были разработаны присадки, замедляющие процесс окисления. Эти добавки были опробованы с растительными маслами, чтобы подтвердить их эффективность, и оказались лишь частично успешными. Тесты 2-6 в таблице 2 показывают, что коммерчески доступные добавки не являются полностью удовлетворительными, даже несмотря на то, что они уменьшают разложение по сравнению с подсолнечным маслом без добавки, тест 1, таблица 1. Фактически, после 60 минут тестирования все коммерческие добавки были неудовлетворительными.

Это момент, когда RLI начала разрабатывать альтернативы, подходящие для растительных масел, и обратилась к растворимым соединениям меди. Они обнаружили, что можно использовать несколько типов соединений меди, включая дигидрокарбилтио- или дитиофосфаты меди, дитиокарбоаматы меди, сульфонаты, карбоксилаты и фенаты меди. Важно, чтобы присадка была растворимой в масле, чтобы ингибирование окисления было эффективным. При добавлении в масло количеств от 50 до 3000 частей на миллион (ppm) был отмечен замечательный эффект.

Результаты 7, таблица 2, показывает, что небольшое количество растворимой в масле добавки меди, достаточное для получения 2000 ppm меди в масле, резко снизило разложение масла. Что еще более важно, этот эффект продолжался через 30 минут, и присадка все еще была эффективной после 60 минут испытаний, когда все коммерческие присадки к минеральным маслам перестали работать.

Новый смазочный материал на растительном масле с добавкой меди 2000 ppm был затем испытан на обычной четырехшаровой машине для испытания на износ.В этом испытании три стальных шара удерживаются неподвижно, а четвертый, верхний шар, вращается против них, будучи погруженным в смазку. Любой образовавшийся след износа измеряется. В этом тесте добавка меди увеличивала износ по сравнению с отсутствием добавки. хотя результаты были лучше, чем при использовании обычного минерального масла. Затем RLI обнаружила, что за счет снижения уровня меди примерно до 500 ч / млн и добавления 500 ч / млн с использованием второго соединения, растворимого в сурьмяном масле, износ был ниже, чем при использовании только подсолнечного масла.Теперь, когда масло содержит всего 500 ppm меди и 500 ppm сурьмы, оно не только устойчиво к окислению, но и замедляет износ.

Обычное испытание на истирание, в котором нагрузка на верхний шар в четырехшариковой испытательной машине увеличивается до тех пор, пока смазка не разрушится, показало, что новый состав масла позволил увеличить нагрузку с 50 кг необработанного подсолнечного масла до 160 кг для масла с присадками. . Коммерческое масло SEA 10W30 имело истирающую нагрузку менее 80 кг.

Плюс в том, что добавки с медью и сурьмой, используемые в новых маслах, дешевле, чем присадки, используемые в минеральных маслах.

RLI начал свою деятельность еще в 1993 году по контракту на передовые материалы Министерства сельского хозяйства США и Министерства обороны США от Программы возобновляемых ресурсов, который включал сотрудничество с Университетом штата Пенсильвания. Разработано несколько составов растительных гидравлических и моторных масел. Nervo / Coggin Racing теперь продает формулу подсолнечника RLI под маркой NC-SAE 30 Vegetable Base Racing Oil и использует ее в качестве заводской заливки для своих двигателей со скоростью вращения 12 000 об / мин. RLI также разработала высокоэффективное гоночное масло на основе кукурузы SAE 60 для гоночной команды IHRA Mark Thomas.В 1994 году гоночный автомобиль мощностью 3000 лошадиных сил, работающий на этаноле, установил рекорды трека, используя смазку из кукурузного масла в двигателе, трансмиссии и дифференциале. В настоящее время RLI разрабатывает моторное масло на основе кукурузы для нового автомобиля с гибким топливом FFV E-85 Ford Taurus. На 3,8-литровом двигателе Oldsmobile накоплено более 45 000 тестовых миль.

Новые растительные масла с медной технологией улучшают требуемые физические свойства смазочных материалов в соответствии с новыми стандартами, установленными промышленными и / или мировыми правительствами, с сокращением выбросов и повышенной экономией топлива.Медь снова демонстрирует свою универсальность, помогая решить сложную проблему.

Innovations благодарит Уильяма В. Гармьера, вице-президента Renewable Lubricants Inc., за предоставленную информацию и иллюстрации, содержащиеся в этой статье.

Также в этом выпуске:

Масла для меди и дизельных двигателей

Недавно я проанализировал базу данных, содержащую более 30 000 отчетов об анализе масла из проб дизельных двигателей (класс 8, грузовики дальнего следования).Имея под рукой столько информации, я был как ребенок в кондитерской.

Сегодняшние программные продукты для баз данных предоставляют пользователям универсальные аналитические инструменты, которые позволяют быстро искать, сортировать, строить графики и статистически анализировать данные. С помощью правильных запросов можно превратить огромные объемы данных анализа сырой нефти в новые руководящие принципы интерпретации, деревья отказов и наборы правил для нефтяного аналитика.

Естественно, после пары часов нарезки и нарезки этой богатой базы данных я обнаружил много интересных фактов.Один из таких фактов относится к меди. В дизелях медь уступает только железу как наиболее распространенный металл износа.

Я всегда знал, что медь важна, но никогда не ставил ее в одну шкалу с железом. Взгляните на цифры ниже для более 30 000 проб масла:

Эти статистические данные явно показывают, что показания по меди колеблются гораздо сильнее, чем показания по железу. Например, 95 процентов данных для железа было ниже 136 частей на миллион (в среднем плюс 2 SD).

Однако для меди среднее значение было ниже, но данные имели гораздо большую изменчивость; то есть 95 процентов данных были ниже 167 частей на миллион. Это связано с тем, что, в отличие от железа, существуют источники, которые могут выделять медь в масло со скоростью, большей, чем при классических режимах износа.

Выщелачивание ядра охладителя

В отличие от механического износа, выщелачивание более холодной активной зоны представляет собой химический процесс. Хотя это хорошо описано в литературе, только недавно были поняты факторы, приводящие к этому явлению.Кажется, все сводится к трем вещам: диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP), тепло и новые двигатели.

Основным элементным компонентом ZDDP является сера. Для новых двигателей со сроком службы менее 1500 часов сердечник охладителя становится активным местом реакции для ZDDP, в результате чего на медных трубках охладителя образуются сульфиды меди.

Эти сульфиды позже оседают в нефти, способствуя повышению концентрации меди, которая может достигать более 300 частей на миллион.Как бы тревожно это ни звучало, сообщалось, что сульфид меди, даже в таких высоких концентрациях, в целом является безвредным и поэтому не может быть связан (причиной или следствием) с отказом охладителя, ускоренным износом или окислением смазки.

Хотя я лично не видел данных, подтверждающих эти утверждения, у меня также нет оснований их опровергать.

Интересно, что реакция начинается при температуре масла около 220 ° F (104 ° C) и усиливается (ухудшается) при более высоких температурах масла с экспоненциальной скоростью.Хорошая новость заключается в том, что со временем более холодные медные поверхности сердечника начнут умиротворяться, поскольку поверх сульфида меди образуется прозрачное лакоподобное покрытие.

Затем выделение сульфидов меди в нефть начнет значительно замедляться или вообще прекратиться. Для этого может потребоваться несколько замен масла. До тех пор можно ожидать уровней меди от 100 до более чем 300 частей на миллион.

Даже после образования лакового покрытия изменение химического состава масла может привести к его внезапному удалению и возвращению к высоким показаниям меди.Например, переход на моторное масло другой марки или добавление добавки может потенциально привести к депацификации.

Утечка охлаждающей жидкости

В большинстве случаев утечка охлаждающей жидкости в масло картера приводит к обнаруживаемой и часто значительной концентрации меди. Сопутствующие элементы обычно также появляются из-за присадок, в состав которых входит гликоль или которые вводятся в качестве добавки к охлаждающей жидкости.

Эти добавочные элементы могут представлять собой различные комбинации, среди прочего, натрия, кремния, калия, молибдена и бора.Всегда полезно определить базовый уровень антифриза, чтобы определить нормальное семейство элементов, входящих в его состав. Когда такие же относительные концентрации элементов, наряду с медью, обнаруживаются в отработанном моторном масле, следует с полным основанием подозревать утечку охлаждающей жидкости.

Медь как износостойкий металл

Медь является основным металлургическим компонентом латуни и бронзы. Такие металлы обычно встречаются во втулках, используемых, например, в коромыслах, пальцах запястья и подшипниках турбонагнетателя.Многие подшипники коленчатого и распределительного валов могут иметь слой бронзы, находящийся чуть ниже покрытия подшипников из свинца / олова.

Есть и другие источники меди в дизельном двигателе, включая регулятор, масляный насос и приводную шестерню сервисного счетчика. Сопутствующие легирующие элементы, такие как цинк и олово, могут помочь выявить источник, а также металлы, образующиеся на сопряженных поверхностях (обычно железо). Ожидайте, что легирующие элементы будут иметь более низкую концентрацию по сравнению с медью.

Медь, образующаяся в результате износа, редко дает концентрации выше 50 ppm, на самом деле, от 10 ppm до 20 ppm было бы более типичным.Таким образом, более высокие концентрации меди из-за более холодного выщелачивания активной зоны и утечек охлаждающей жидкости могут замаскировать более серьезные источники меди, связанные с износом.

Если есть подозрение, что медь связана с износом, возможно, лучше всего подготовить фильтрограмму и выполнить микроскопический анализ частиц. Поскольку суспензии меди от более холодного выщелачивания активной зоны и утечек охлаждающей жидкости растворимы или связанные с ними частицы меди меньше 1 микрона, они, вероятно, не появятся на мембране для микроскопического анализа.Будет видна только медь от износа, что помогает отличить источник.

Также стоит отметить, что элементные спектрометры ограничены размером частиц. Частицы бронзы и латуни, образующиеся в зонах активного износа, не могут быть полностью обнаружены с помощью обычной спектрометрии в их истинных концентрациях из-за этого ограничения. Поскольку размер частиц превышает 5 микрон, их количество становится все труднее измерить эмиссионными спектрометрами.

Согласно исследованию Северо-Восточного университета, только 7 процентов частиц меди размером от 1 до 11 микрон измеряются элементными спектрометрами (RDE или ICP).Это подчеркивает необходимость микроскопического анализа или, возможно, спектрометрии XRF / SEM-EDX, на которые не влияют ограничения по размеру частиц.

Следует учитывать множество других источников меди. К ним относятся источники окружающей среды (например, пыль из медных рудников), противозадирные составы, прокладки, краска и некоторые противоизносные добавки. Тщательный осмотр производственной среды и элементарных компонентов материалов, которые обрабатываются и обрабатываются дизельным оборудованием, — это мудрое начало.

Таким образом, медь, содержащаяся в маслах для дизельных двигателей, может поступать из самых разных источников и может присутствовать в масле в различных состояниях. С точки зрения нефтяного аналитика, определение источника, природы и состояния меди имеет важное значение для правильной интерпретации сигнала тревоги с точки зрения надежности двигателя и соответствующего реагирования.

Хотя элементарный анализ очень ценен, он имеет лишь ограниченные возможности и, фактически, может давать ложные срабатывания или маскировать реальные срабатывания сигнализации, если другие тесты не выполняются одновременно или в исключительных случаях.Правильно разработанная программа анализа масла, которая снижает эти риски, — лучший план игры.

Гибридный оксид наноцеллюлозы и меди (II) в качестве присадок к моторному маслу для улучшения трибологического поведения

Молекулы. 2020 июл; 25 (13): 2975.

Hussein A. Mohammed

² Школа инженерии, Университет Эдит Коуэн, 270 Joondalup Drive, Joondalup, WA 6027, Австралия

Махендран Самикано

³ Инженерный колледж, Механический кафедра, Университет Малайзии Паханг, Пекан 26600, Паханг, Малайзия; гм.ude.pmu@nardneham

Саидур Рахман

⁴ Исследовательский центр наноматериалов и энергетических технологий (RCNMET), Школа науки и технологий, Университет Сануэй, Бандар Сануэй, Петалинг Джая 47500, Селангор, Малайзия; ym.ude.yawnus@rudias

⁵ Технический факультет, Ланкастерский университет, Ланкастер, LA1 4YW, Великобритания

Ашок Каккар, академический редактор и Джузеппе Чирилло, академический редактор

² Школа инженерии, Университет Эдит Коуэн, 270 Joondalup Drive, Joondalup, WA 6027, Австралия

⁵ Технический факультет Ланкастерского университета, Ланкастер, LA1 4YW, Великобритания

Поступила в редакцию 12 мая 2020 г .; Принято 18 июня 2020 г.

Abstract

Трение и износ являются основными факторами выхода из строя поршня в автомобильных двигателях. Целью данной работы было улучшение трибологических свойств и смазочных свойств с использованием гибридных нанокристаллов целлюлозы (CNC) и наночастиц оксида меди (II), смешанных с SAE 40 в качестве базовой жидкости. При приготовлении гибридной наножидкости использовался двухэтапный метод. Были приготовлены три различных концентрации в диапазоне от 0,1% до 0,5%. Также были определены кинематическая вязкость и индекс вязкости.Трение и износостойкость оценивали с помощью трибометра на основе ASTM G181. Наносмазка CNC-CuO демонстрирует значительное улучшение показателя вязкости на 44,3–47,12%, в то время как для трения коэффициент трения (COF) снижается на 1,5% соответственно при высоких и низких скоростях нагрузок (граничный режим), и 30,95% при высокой скорости и низкой нагрузке (смешанный режим). Результаты морфологии износа также показывают, что после использования смазки CNC-CuO nano была получена более гладкая поверхность по сравнению с SAE 40.

Ключевые слова: нанокристалл целлюлозы , оксид меди (II), трение, износ

1. Введение

Подходящий смазочный материал в первую очередь связан с его составом, что означает, что присадки, содержащиеся в смазочных материалах, играют жизненно важную роль в улучшение характеристик в отношении снижения трения и износа. Смазка с подходящей и актуальной комбинацией базового масла и присадки помогает снизить потери энергии в механическом состоянии системы [1]. Использование твердой присадки в смазке не только снижает коэффициент трения, но и увеличивает грузоподъемность [2].

Применение наночастиц в качестве присадки к смазочным материалам неуклонно растет в последние годы, поскольку многие исследователи [3] продемонстрировали снижение трения и износа смазочного состава, содержащего наночастицы, который также известен как наносмазочный материал [4]. Исследователи разработали ряд присадок для преодоления и уменьшения трибологических проблем, таких как износ, трение, окисление, коррозия и механизм задира на базовых компонентах смазочного материала, а также для повышения эффективности смазочного материала [4,5,6,7,8].Основные преимущества использования наносмазочных материалов заключаются в том, что они относительно нечувствительны к температуре, а трибохимические реакции ограничены по сравнению с традиционными добавками [9]. Могут использоваться различные типы наночастиц, такие как полимер, металл, органические и неорганические материалы, такие как оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ), оксид титана (TiO ₂ ), оксид меди (CuO) и мульти -стенная углеродная нанотрубка (MWCNT). Наночастица меньшего размера улучшит трибологические свойства и сделает ее форму почти сферической, демонстрируя превосходное качение, меньшее сродство к поверхности металла и уменьшая температуру контакта.

Из-за различных преимуществ наносмазочных материалов органо-неорганические, другими словами, гибридные наночастицы, вызвали большой интерес в связи с их текущим и потенциальным применением, поскольку они могут сочетать полезные химические, оптические и механические характеристики. Гибридная наночастица представляет собой композицию из двух или более наночастиц, синтезированных и диспергированных в базовой смазке [10] для улучшения свойств отдельных материалов за счет превосходного улучшения реологических свойств [11].В последние годы дисперсия органических-неорганических наночастиц, таких как гибрид многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT), с различными неорганическими наночастицами, такими как оксид алюминия и кремнезем, для определения трибологических свойств, привлекает внимание исследователей и академиков, поскольку они способствуют трению и износу. редукция [12,13]. Есть несколько исследовательских статей о гибриде нанокристалла целлюлозы (CNC) с другой наночастицей в жидкости на масляной основе. CNC известен как нетоксичный и биоразлагаемый, поскольку он основан на растениях [14,15,16].

Трение в механической системе не возникает при наличии смазочных материалов, а основными факторами отказа механической системы являются потеря энергии и более низкий КПД. Таким образом, смазка является одним из наиболее эффективных способов уменьшения трения, снижения дополнительного нагрева, а также предотвращения потерь энергии и снижения эффективности промышленных компонентов и инструментов за счет снижения трения между механическими частями, что является наиболее важным свойством [17]. . Необходимо разработать хорошую смазку, чтобы уменьшить износ и трение.Использование минеральных масел в качестве смазки вызывает растущую озабоченность во всем мире, особенно для тех, кто заинтересован в предотвращении экологических проблем. В этой статье исследуется новый процесс разработки смазочного материала, который может дать преимущества людям, поскольку он может снизить затраты на энергию (экономию затрат), уменьшить количество отходов и оказать положительное воздействие на окружающую среду. Наносмазочные материалы были выбраны потому, что они обладают такими преимуществами, как улучшение трибологических свойств и увеличение теплопроводности [18].Наносмазка предназначена для уменьшения естественного износа и трения. Концентрация наночастиц влияет на износ и трение при добавлении в базовое масло. Однако необходимо установить ограничение на концентрацию, поскольку некоторые смазочные материалы уже содержат некоторые присадки.

Чтобы получить преимущество присадки в смазке для трибологических свойств, необходимы дальнейшие исследования, особенно в отношении концентрации используемой присадки и соответствующих параметров. Считается, что концентрация добавки способствует трению и износу во время эксперимента.В настоящем исследовании гибридный оксид наноцеллюлозы-меди (II) был добавлен в SAE 40 для изучения характеристик гибридного CNC-CuO, стабильности наносмазочного материала, вязкости смазочного материала и трибологических свойств наносмазочного материала.

2. Методология

2.1. Приготовление наночастиц и их характеристика

ЧПУ, использованное в этом исследовании, было извлечено из растворяющейся целлюлозы ацетатного сорта с завода Western Hemlock для получения гелевой формы от белого до слегка не совсем белого цвета.CNC был приобретен у Blue Goose Biorefineries Inc с 7,4% суспензии CNC w / w . По словам производителя, CNC от Blue Goose Biorefineries Inc, он не содержит фрагмент полуэфира сульфата, который является биоактивным ингредиентом, который может ржаветь на металле; таким образом, ЧПУ подходило для улучшения трения и износостойкости двигателя. Оксид меди (II) (CuO) был закуплен у US Research Nanomaterials, Inc. (США). Наночастицы оксида меди выглядят как коричневато-черный порошок.Двухэтапный метод, предложенный в [2,5,9,19,20], был использован при приготовлении образцов наносмазок с объемными концентрациями от 0,1% до 0,5%. В этом методе есть два процесса: (i) синтез наночастиц в форме порошка и (ii) диспергирование наночастиц в базовых жидкостях (SAE 40) с образованием стабильного и гомогенного раствора. Поскольку CNC находится в форме геля, сушка распылением была предложена как технически приемлемый процесс для преобразования его в форму порошка [21]. Для приготовления ЧПУ в виде порошка суспензии сушили распылением с помощью мини-воздуходувки.Влага в этих суспензиях быстро испаряется при прямом контакте с потоком горячего воздуха через отверстие сопла распылительной сушилки, что приводит к высыханию и стабильной хлопьевидной форме ЧПУ. Затем хлопья измельчали ​​в порошок. Затем ЧПУ подвергали сухому смешиванию с CuO. Образцы наносмазки с объемной долей твердого вещества 0,1%, 0,3% и 0,5% были приготовлены путем добавления CNC и CuO в SAE 40 с использованием магнитной мешалки и ультразвуковой ванны.

Характеристика наночастиц CNC-CuO с суспензией проводилась с помощью полевой эмиссионной сканирующей электронной микроскопии (FESEM), оснащенной энергодисперсионным рентгеновским аппаратом (EDX) от Jeol Japan, и использовался номер модели JSM-7800F.Это устройство обеспечивает изображения с очень большим увеличением и разрешением 1,3 нм при 30 кВ. EDX в этом устройстве может обнаруживать идентификацию элементов и отображение поверхности элементов от натрия до урана. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) от Jeol Japan номер модели JEM-2100 была использована для определения характеристик наночастиц CNC-CuO. Устройство включает в себя рентгеновский спектрометр, который химически характеризует образцы. Разрешение устройства составляло 0,34 нм (точка) и 0.20 нм (линия) и мощность увеличения от X 35 до X 750 000. Образец для испытаний был подготовлен путем капания одной капли нано-смазки на угольную решетку, которая была предварительно очищена 100% этанолом. После высыхания капли на естественном воздухе в течение 15 минут твердые наночастицы были получены и использованы для визуализации.

2.2. Приготовление нанолубриканта и его стабильность

Образцы наносмазочного материала с существенной объемной долей 0,1%, 0,3% и 0,5% были приготовлены путем добавления ЧПУ и CuO в SAE40 с использованием магнитной мешалки и ультразвуковой ванны.Наночастицы в суспензии имеют тенденцию к агломерации из-за их большой площади поверхности и поверхностной активности [20]. В этой работе оценка стабильности наносмазочных материалов проводилась с использованием метода седиментации и спектрофотометра UV-Vis. В этом эксперименте использовался спектрофотометр UV-Vis от Pelkin Elmer с номером модели TGA 4000. Диапазон длин волн этого спектрофотометра UV-Vis составляет от 190 до 3300 нм. Устройство работало при постоянной длине волны 1200 нм для каждого образца наноразмерной смазки.Прозрачная макрокварцевая кювета объемом 2 мл использовалась для помещения всех концентрационных образцов наносмазочного теста внутрь прорезей. Спектрофотометр UV-Vis использовался для измерения ослабления луча света после его прохождения через образец или после отражения от поверхности образца. Поглощение и рассеяние света измеряли, сравнивая интенсивность света наноразмерной смазки CNC-CuO с SAE 40 в качестве базовой жидкости.

2.3. Кинематическая вязкость и индекс вязкости (VI)

Для получения данных кинематической вязкости было проведено испытание в соответствии с Американским стандартным методом испытаний (ASTM) D445 в сочетании с терморегулируемой ванной Cannon Instrument Company, Соединенные Штаты Америки, Модель CT-500 Series II с использованием стеклянного капиллярного вискозиметра Cannon-Fenske Routine Model с внутренним диаметром 2 мм от Cannon Instrument Company, Соединенные Штаты Америки.Термомасло использовалось для получения стабильного распределения температуры внутри капиллярной трубки в диапазоне от 40 ° C до 100 ° C при каждой концентрации, и они были измерены соответствующим образом.

2.4. Трибологические испытания

Испытания проводились с использованием изготовленного на заказ прибора для испытания на трение и износ, который также воспроизводит геометрию контакта, имеющую отношение к трибологическим явлениям, возникающим при контакте поршневого кольца с гильзой цилиндра в двигателе. Принципиальная схема пар трения представлена ​​на рис.Испытание на износ заключается в совершении линейных возвратно-поступательных движений, аналогичных действию пары цилиндр-поршневое кольцо в реальных условиях. Морфология износа, вызванная на поверхности образца и во время линейного возвратно-поступательного движения скольжения по внешней поверхности алюминия 6061 в течение 30 мин в режиме граничной смазки (низкая скорость и высокая нагрузка) в присутствии SAE 40 и различных концентраций Также сообщалось о добавлении наночастиц (0,1%, 0,3% и 0,5%) в SAE 40. Температура составляла 85 ° C, что является режимной температурой двигателя внутреннего сгорания, и время работы каждого образца составляло 30 мин.Коэффициент трения регистрировался автоматически с помощью NI-DAQ через отношение силы трения к нормальной нагрузке.

Принципиальная схема трибологических испытаний.

3. Результаты и обсуждение

Основные результаты показывают характеристики ЧПУ и оценку производительности, которая была получена в результате анализа. Характеристика была сделана термофизическим наблюдением морфологии, стабильности и вязкости. Между тем производительность определялась по коэффициенту трения и механизмам износа.

3.1. Характеристика наночастиц

Сухой ЧПУ под FESEM изображения показаны на. На изображениях ЧПУ четко видно неравномерное распределение по размерам. Также показано, что частицы имеют сферическую форму, а средний размер частиц составляет 82,6 нм, как показано на гистограмме в. Поскольку вода геля CNC была высушена с помощью нагнетателя горячего воздуха, CNC агломерировалась из-за образования необратимых водородных связей между наноцеллюлозой, которые влияют на размер наноцеллюлозы в наномасштабе, поэтому независимые частицы CNC не видны [22,23].показывает информацию о размерах ЧПУ, предоставленную производителем.

Гранулометрический состав.

Таблица 1

Изображение ЧПУ сначала также показывает, что частицы имеют форму агломератов, и они начинают разделяться на частицы более однородного размера после добавления CuO, как показано в .Агломераты, образующие наночастицы, должны быть разрушены магнитной мешалкой и ультразвуковым перемешиванием, чтобы получить стабильную нанолубку [22,24]. Этот шаг был очень важен для обеспечения равномерного распределения наночастиц CNC-CuO в образце трения и износа. показывает ПЭМ-изображения суспензии наночастиц CNC-CuO. Изображения ПЭМ также показывают, что суспензия однородно хорошо диспергирована, как показано на рис. показывает результаты EDX для наночастиц с ЧПУ. Результаты EDX показывают, что при ЧПУ были обнаружены только два элемента, C (углерод) и O (кислород), с массовым процентом 55.70% для C и 44,30% для O. показывает результаты EDX для CNC-CuO, и три элемента были обнаружены в CNC-CuO, C с массовым процентом 6,08%, O с массовым процентом 15,56% и Cu с наибольшим массовый процент 51,08%.

Изображение FESEM для сухого порошка наночастиц CNC-CuO.

ПЭМ-изображение суспензии наночастиц CNC-CuO.

Спектр площади для наночастиц с ЧПУ и процентное содержание элемента EDX в наночастице с ЧПУ.

Площадь спектра наночастиц с ЧПУ и процентное содержание элемента EDX в наночастице с ЧПУ.

3.2. Стабильность суспензии CNC-CuO в SAE 40

Спектр спектра при различных объемных концентрациях смазки CNC-CuO показан на рис. Можно заметить, что пиковое поглощение находится в диапазоне от 0,1 до 0,5. Положение пика было расширено из-за увеличения концентрации наночастиц гибридов CNC-CuO. Наблюдение за абсорбцией проводили через два месяца. показывает значения поглощения при различных объемных концентрациях наночастиц CNC-CuO с SAE 40. Можно наблюдать, что пиковое поглощение для 0.1 происходит на длине волны 419 нм, а для 0,3 и 0,5 — на длине волны 415 нм. Более высокий пик уровня поглощения показывает, что гибридная смазка стабильна. показывать значение пика поглощения каждую неделю. Это показывает, что при низкой концентрации наносмазки осаждается быстрее из-за быстрой агломерации [25]. Коэффициент оптической плотности указывает отношение конечной оптической плотности в определенное время седиментации к начальной оптической плотности раствора. Идеальным коэффициентом поглощения будет один или 100%, что демонстрирует превосходную стабильность в течение периода седиментации.По данным Hajjar et al. [26] чем ближе отношение к единице с увеличением времени осаждения, тем стабильнее образец. Уравнение 1 определяет коэффициент окончательной абсорбции:

где A _r обозначает коэффициент поглощения, A обозначает конечное поглощение, а A _o обозначает начальное поглощение. Согласно, 0,1% показывает коэффициент поглощения, наиболее близкий к единице; Таким образом, концентрация 0,1% показывает наиболее стабильную наносмазку, за которой следует 0.5%, а наименее стабильная нано-смазка — это концентрация 0,3%. показывает наблюдение седиментации на начальной и четвертой неделе. После четвертой недели было обнаружено, что образцы хорошо перемешаны без оседания наночастиц на дне пробирки. Таким образом, смазка CNC-CuO nano должна оставаться в стабильном состоянии до одного месяца или более.

УФ-видимый спектр для концентрации от 0,1% до 0,5%.

Значение пика поглощения каждую неделю.

Коэффициент поглощения для всех концентраций.

( a ) Седиментация на 0 неделе, ( b ) Седиментация на 4 неделе.

3.3. Влияние CNC-CuO на вязкость смазки

Согласно SAE 40 показывает более высокие значения кинематической вязкости при 40 ° C по сравнению с другим смазочным материалом, который содержит наночастицы CNC-CuO. Наночастица CNC-CuO с концентрацией 0,1 показывает немного более высокую кинематическую вязкость, в то время как 0,3 и 0,5 не показывают больших различий между ними. Когда температура вязкости приближается к 100 ° C, значение кинематической вязкости наносмазки приближается к базовому маслу SAE 40.Вязкость смазочного материала является наиболее важным показателем для испытания смазки, потому что вязкость смазочного материала тесно связана с его способностью уменьшать трение при существенном контакте с телом. Как правило, желательна наименее вязкая смазка [21]. Это связано с тем, что масляный насос системы работает с меньшим усилием для перемещения менее вязкой жидкости. Если смазка слишком вязкая, это потребует значительного количества энергии для движения, а если она слишком тонкая, поверхности будут соприкасаться, и трение возрастет [27].Чтобы определить, какая смазка обладает лучшими свойствами, был рассчитан индекс вязкости (VI) и нанесен на график, как показано на рис. Чем ниже индекс вязкости, тем выше изменение вязкости масла в зависимости от температуры. Более высокий индекс вязкости требовался для лучшего трения и износа [28]. Согласно данным, по мере того, как концентрация наночастиц CNC-CuO увеличивается, VI выше, что может доказать, что наночастицы CNC-CuO, добавленные с моторным маслом, действительно улучшили смазывающую способность базового масла относительно его вязкости на 44.3–47,12%.

Кинематическая вязкость SAE 40 и различных концентраций наносмазки CNC-CuO.

Индекс вязкости SAE 40 и различных концентраций.

3.4. Трибологические характеристики наносмазки CNC-CuO

3.4.1. Трение и износ при высокой нагрузке на низкой скорости и высокой скорости и низкой нагрузке

Коэффициент трения (COF) базового масла SAE 40 и наносмазки при концентрациях 0,1, 0,3 и 0,5 при низкой скорости и высокой нагрузке представлен в .При низкой скорости и высокой нагрузке COF является самым высоким, и в этом состоянии индекс смазки известен как значение лямбда (λ) меньше 1, что указывает на граничный режим смазки на кривой Штрибека [29]. Как показано на рисунке, SAE 40 ясно показывает самое высокое трение по сравнению со смазкой, содержащей наночастицы CNC-CuO. Кроме того, график показывает тот же образец; со 2-й по 8-ю минуту COF начинает увеличиваться и медленно становится постоянным с 8-й по 12-ю минуту и ​​начинает падать на 15-й минуте вверх.При трибологических испытаниях на низкой скорости и высокой нагрузке температура области трения составляет 40 ° C, что приводит к снижению вязкости наносмазок SAE 40 и CNC-CuO. Средний результат COF показан в.

Результаты COF для образца смазки при низкой скорости и высокой нагрузке.

Средний коэффициент трения при низкой скорости и высокой нагрузке.

При высокой скорости и низкой нагрузке значение лямбда всегда показывает от 1 до 3, что указывает на смешанную эластогидродинамическую смазку, как доказано в [29], а иногда и на гидродинамическую смазку, как доказано в [30].В этом случае гидродинамическая смазка невозможна, так как время проведения эксперимента составляет 30 мин. показывает результаты COF в зависимости от времени при высокой скорости и низкой нагрузке. Результат показывает, что SAE 40 обеспечивает самое высокое трение во время скользящего контакта, в то время как по мере увеличения концентрации CNC-CuO коэффициент трения также увеличивается. В условиях высокой скорости и низкой нагрузки меньшее трение снижает температуру области трения до 31 ° C, что приводит к увеличению вязкости; таким образом, увеличение вязкости приводит к низкому коэффициенту трения.Соответственно, степень износа образца-образца, смазанного SAE 40, более значительна, чем образца-образца, смазанного 0,5 CNC-CuO. показывает средний коэффициент трения по результатам для высокой скорости и низкой нагрузки, и он ясно показывает улучшение коэффициента трения при всех концентрациях. Как показано на рисунке, ширина следа износа при смазке SAE 40 составляет 3,20 мм, в то время как для CNC-CuO наносмазка составляет 1,86 мм. Как видно на фиг. И, имеет место только стадия обкатки и установившаяся стадия, поскольку время работы составляет 15 мин.Коэффициент трения увеличивается на стадии обкатки, которая обычно занимает 6–12 мин [31].

Результаты COF для образца смазки при высокой скорости и низкой нагрузке.

Среднее значение COF при высокой скорости и низкой нагрузке.

Степень износа при ( a ) SAE 40 ( b ) 0,5.

3.4.2. Механизм износа

Морфологические испытания проводились при нагрузке 100 Н и скорости 250 об / мин. Этот параметр был выбран для наблюдения, потому что наибольшее трение происходит при низкой скорости и высокой нагрузке [20] и податливости, как показано в результате.сравнивает результаты СЭМ поверхности образца с базовой смазкой SAE 40 и 0,5% наносмазкой CNC-CuO, используя то же увеличение (увеличение 1000 ×). Можно заметить, что произошло некоторое сильное истирание и расслоение, как показано на a, в то время как были обнаружены легкие потертости, как показано на b. Обширные царапины возникли из-за микроабразивного износа. Этот износ происходит из-за того, что трибопленка теряется на изношенной поверхности и становится шероховатой во время скольжения. Эти результаты показывают, что при использовании смазки CNC-CuO nano наблюдается уменьшение задиров и микроабразивного износа.На изношенной поверхности поршневого кольца также четко видно, что трибопленка CNC-CuO образовалась на изношенной поверхности поршневого кольца, таким образом, покрывая значительные царапины, обнаруженные в a, и приводя к более гладкой поверхности.

Морфология износа при ( a ) SAE 40, ( b ) 0,5 CNC-CuO.

Это образование также можно подтвердить с помощью EDX-исследований, как показано на. Формирование трибопленки CNC-CuO помогло залечить трещины и царапины на поверхности поршневого кольца и гильзы цилиндра, в том числе в верхней мертвой точке, как показано на рисунке а.Это также доказало снижение среднего COF, как показано в и. Принципиальная схема того, как CNC-CuO действует как трибопленка, показана на рис. показывает изображения SEM между скользящей и не скользящей областями. Cu и более высокий процент элемента O были обнаружены в зоне скольжения, что указывает на то, что адгезионный износ был обнаружен на поверхности элемента, как показано на и. Это также показывает, что имела место химическая реакция между CNC-CuO и поверхностью металла, поскольку Cu была доминирующим элементом, обнаруженным в наночастицах CuO, а элемент O в основном из всех органических наночастиц, что, возможно, способствовало эффекту полировки поверхности.

Вид спереди механизма наносмазки на основе CuO с ЧПУ.

Скользящая и нескользящая поверхность контакта.

EDX спектр скользящих и нескользящих контакторов.

Таблица 2

Процент элемента согласно спектру EDX.

4. Выводы

На основе теплофизических результатов и рабочих характеристик были получены характеристики гибридного CNC-CuO, начиная с стабильность наносмазки и вязкость смазки вместе с трибологическими характеристиками наносмазки.Выводы из этой работы можно резюмировать следующим образом:

• Средний размер наночастиц CNC-CuO составляет 82,6 нм. Пиковое поглощение для концентрации 0,1 составляет 419, а для 0,3 и 0,5 — 415 нм.

• SAE 40 показывает более высокие значения кинематической вязкости при 40 ° C, чем все другие смазочные материалы, содержащие наночастицы CNC-CuO, тогда как между концентрацией наночастиц CNC-CuO 0,1 показывает немного более высокую кинематическую вязкость, тогда как 0,3 и 0,5 не показывают много отличий.Когда температура вязкости приближается к 100 ° C, значение кинематической вязкости наносмазки было близко к базовому маслу (SAE 40). Что касается VI, то с увеличением концентрации VI увеличивается.

• При низкой скорости и высокой нагрузке SAE 40 явно демонстрирует самое высокое трение по сравнению со смазкой, содержащей наночастицы CNC-CuO. На начальном этапе 0,1, 0,3 и 0,5 показывают почти одинаковый коэффициент трения, в то время как SAE 40 показывает самое высокое трение. При низкой скорости и высокой нагрузке температура области трения составляет 40 ° C, что приводит к снижению вязкости наносмазок SAE 40 и CNC-CuO.Средний результат COF также показывает, что SAE 40 является самым высоким, в то время как при различных концентрациях CNC-CuO он не показал больших различий. При высокой скорости и низкой нагрузке результат ясно показывает, что SAE 40 обеспечивает наибольшее трение во время скользящего контакта, в то время как по мере увеличения концентрации CNC-CuO коэффициент трения также увеличивается.

• Обширные царапины возникли из-за микроабразивного износа. Этот износ происходит из-за того, что трибопленка теряется на изношенной поверхности и становится шероховатой во время скольжения.Эти результаты показывают, что при использовании смазки CNC-CuO nano наблюдается уменьшение задиров и микроабразивного износа. Износ уменьшается с помощью наносмазки.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Universiti Malaysia Pahang (UMP) и министерство высшего образования Малайзии за предоставление дополнительной финансовой поддержки в рамках схемы грантов на фундаментальные исследования.

Аббревиатуры

Вклад авторов

Концептуализация, методология, подготовка оригинального проекта письма, анализ данных: S.Х., К.К., Х.А.М. и D.R .; написание обзора и редактирование, курирование данных: K.K., H.A.M. и А.К .; надзор, администрирование проекта, получение финансирования, написание обзора и редактирование; К.К., Д.Р., М.С. и С.Р. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Исследование финансируется Universiti Malaysia Pahang под номером гранта [RDU RDU1803136 & RDU1

] и высшим образованием Малайзии в рамках программы грантов на фундаментальные исследования (FRGS) номер гранта [FRGS / 1/2017 / TK03 / UMP / 02 / 25 и RDU170125].

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Наличие образца: Авторы не могут предоставить образцы соединений.

Ссылки

Нанотехнологическая медная присадка к смазке устанавливает новый стандарт износа поверхностей

Смазочная техника приближается к золотому веку, веку присадок.

В промышленном мире, где синтетические смазочные материалы, кажется, достигли вершины своей эволюционной игры, так что же тогда, если мы хотим продолжать улучшать экономию механического износа за счет снижения трения?

Ответ небольшой: нанотехнологии.

В настоящее время сотни компаний по всему миру изо всех сил пытаются разработать способы добавления определенных веществ в виде микроскопических частиц размером нанометра или сотни, чтобы улучшить характеристики смазочных материалов, масел и консистентной смазки.

Естественно, любое улучшение характеристик смазки оказывает влияние на потоке, снижая уровень использования ископаемого топлива, уменьшая износ, продлевая срок службы компонентов и сокращая расходы на техническое обслуживание.

В условиях такой жесткой конкуренции за следующий технологический прорыв одна компания, кажется, опережает остальных, и это, конечно, не одна из крупнейших компаний.

Финская компания Nanol Technologies — относительно новый стартап, основанный четыре года назад в Хельсинки, часть яркой культуры новых технологических стартапов, в которую входят разработчики игр, музыкальные продюсеры и ученые-биологи.

Сочетание предпринимательской рабочей культуры и химического опыта дало отличные результаты для Nanol Technology, у которой уже есть офисы продаж в Финляндии, Германии и России.

Производство передано в Харьявалта, Западная Финляндия, финскому производителю специальных химикатов под названием CrisolteQ, который был пионером в восстановлении и переработке ценных элементов и металлов для химической промышленности.

Nanol Technologies получила новое финансирование и привлекла нескольких лучших химиков, исследователей и экспертов по добавкам к маслам, чтобы помочь разработать революционные материалы, которые расширяют границы характеристик поверхностного износа, снижают эксплуатационные расходы для клиентов и повышают эффективность.

Один из основателей компании, генеральный директор Nanol Йохан фон Кнорринг очень гордится достижениями, которых они добились за такое короткое время, и большую часть этого он связывает с их деловой культурой.

«Это захватывающая область для посещения», — сказал он.

«Конечно, мы не типичный стартап, с хвостиками и мешками в офисе, но у нас хорошее сочетание энтузиазма и опыта, люди как молодые, так и более опытные, люди, которые много работают. знающих людей и людей, увлеченных тем, чего мы можем достичь ».

Всего за четыре года Nanol Technologies производит свою фирменную коммерческую присадку к смазочным материалам Nanol ™.

Короче говоря, Nanol ™ улучшает смазку, образуя защитный нанослой из ионов меди на поверхностях трения, который предотвращает разрушение водородом контактных поверхностей.

Наночастицы меди находятся во взвешенном состоянии и идеально распределяются в наноле, который просто добавляется в смазку.

Старший советник Nanol д-р Обри Берроуз имеет более чем 30-летний опыт работы в нефтяной отрасли, большую часть своей карьеры он посвятил энергоэффективности и долговечным смазочным материалам.

«Продукты Nanol уникальны и отличаются друг от друга по химическому составу и принципам действия», — сказал он.

«Традиционные присадки к смазочным материалам, используемые для защиты от износа и снижения трения, основаны на диалкилдитиофосфатах цинка (ZDDP) и органических производных жирных кислот.

«ZDDP содержат фосфор, который отравляет катализаторы выхлопных газов, что является серьезной проблемой.

«Органические производные жирных кислот, используемые в качестве модификаторов трения, быстро истощаются и не обеспечивают надежных характеристик, поэтому для повышения энергоэффективности требуются новые типы добавок».

Берроуз сказал, что продукты Nanol отличаются, потому что они не основаны на традиционных нанотехнологиях, что повышает их безопасность.

«Добавка Nanol однородна и содержит частицы меди, диспергированные в стабильном коллоиде.

«Структура коллоида аналогична структуре моющих средств с избыточной базой, содержащих карбонаты металлов, которые широко используются в составах масел».

«Это означает, что продукты Nanol не имеют проблем и трудностей, связанных с традиционными нанотехнологиями, и не вызывают проблем со здоровьем и безопасностью.

Часть гениальности Nanol заключается в том, что наночастицы фактически активируются поверхностным трением, что помогает меди сцепляться с поверхностями.

«Ключевым этапом формирования нанопленки является активация поверхности, которая запускает окислительно-восстановительную реакцию, которая восстанавливает ионы меди в добавке, чтобы отложить медь на поверхности металла», — пояснил Берроуз.

«Добавка также способна восстанавливать нанопленку и обеспечивать надежные улучшенные характеристики».

Доктор Берроуз добавил: «Технология Nanol меняет правила игры, потому что она не только отличается химически и механически, но и открывает двери для разработки нового поколения смазочных материалов с улучшенными характеристиками».

Профессор Маттиас Шерге, который работает с Nanol в качестве независимого исследователя, является одним из мировых экспертов по трибологии, изучению трения, износа и смазки.

Он проработал в этой отрасли около 10 лет и в настоящее время является директором Центра микротрибологии Фраунгофера IWM, Германия.

«С помощью трибологии мы стараемся создавать долгосрочные рецепты. Большинство людей думают, что если дверь скрипит, вы получите немного масла. Это временное решение на несколько месяцев. Мы ищем способы решить проблему скрипящих петель в течение следующих 10 лет », — сказал Шерге.

«У Nanol другой подход к тестированию, чем у многих других.Они используют данные, которые больше соответствуют реальным приложениям, а не пытаются ускорить процесс. Это дает более точные результаты ».

«Их подход к продукту на основе меди является умным, с изменениями в структуре меди. Трение изменяет первые сто или двести нанометров материала, и люди думают, что вы наносите слой поверх материала, и все. Но это не так, вот чем отличается продукт Nanol ».

20 мая 2014 г. Бен Хагеман в горнодобывающей промышленности Австралии

Экспериментальная оценка свойств моторного масла, содержащего наночастицы оксида меди в качестве нанодобавки

Приготовление наносмазочных материалов

Одним из наиболее эффективных факторов свойств наножидкости является скорость диспергирования и стабильность наночастиц внутри базовой жидкости.Когда диспергирование частиц внутри базовой жидкости неудовлетворительное, возможно, что происходит агломерация и осаждение наночастиц; в этом случае образуются макрочастицы, такие как включения, которые вызывают повреждение поверхностей трения, а также блокируют вентиляционные отверстия для смазки. В настоящем исследовании для диспергирования наночастиц внутри базового масла мы использовали три механических метода, включая методы ультразвуковой ванны и зонда, а также методы планетарной шаровой мельницы (таблица 2). Для достижения наилучшего и наиболее стабильного состояния значение 0.Образец 1 мас.% Масло / CuO был получен с использованием каждого из трех упомянутых способов. Все образцы выдерживались внутри полностью прозрачных стеклянных контейнеров в полностью неподвижном состоянии в течение примерно 720 часов с целью оценки условий их стабильности. В этот период времени состояние стабильности всех образцов периодически визуально проверялось и регистрировалось. Наночастицы в каждом из трех образцов выпали в осадок в значительном количестве, хотя скорость осаждения в образце, полученном методом шаровой мельницы, была намного меньше, чем в двух других образцах.Похоже, что из-за высокой вязкости базового масла, а также из-за агломерированного состояния наночастиц, для раскрытия и диспергирования наночастиц внутри базового масла нам требуется большое количество энергии для подачи в методе шаровой мельницы с большей скоростью по сравнению с два ультразвуковых метода.

Вязкость

Степень сопротивления масла течению называется вязкостью, которая является одним из наиболее важных факторов при выборе подходящего масла для устройства. Из-за особой важности вязкости для смазочного материала в настоящем исследовании мы сосредоточили свое внимание на изучении изменений вязкости моторного масла в результате добавления наночастиц CuO.

Для этого вязкость моторного масла, не содержащего наночастиц, рассматриваемого как базовая жидкость, а также вязкость смазочных материалов, содержащих наночастицы CuO, в трех концентрациях 0,1, 0,2 и 0,5 мас.%, А также при двух температурах 40 ° C. и 100 ° C. Полученные результаты показаны на рисунке 2. Как видно, вязкость наносмазочных материалов при каждой из двух упомянутых температур увеличивалась за счет увеличения концентрации наночастиц, хотя скорость изменения вязкости при более низких концентрациях намного меньше, чем у при более высоких концентрациях.Наибольшее увеличение вязкости по отношению к базовой жидкости составляет 5,7%, что связано с нанолазком с концентрацией 0,5 мас.% И температурой 40 ° C. Интересный момент, связанный с вязкостью наносмазочных материалов с концентрацией 0,1 мас.%, Заключается в том, что при каждой из двух упомянутых температур (40 ° C и 100 ° C) вязкость масла, не содержащего наночастиц CuO, была очень низкой. уменьшения. Когда наночастицы добавляются в масло, они помещаются между слоями масла и облегчают перемещение слоев жидкости друг по другу.В результате вязкость немного снизится. По мере увеличения концентрации наночастицы агломерируются и создают более крупные и асимметричные частицы, которые предотвращают перемещение слоев масла друг по другу, поэтому вязкость увеличивается.

Кинематическая вязкость смазочных материалов при 100 ° C (а) и при 40 ° C (б).

Итак, наконец, можно сделать вывод, что вязкость моторного масла SAE 20W50, содержащего наночастицы CuO, является функцией концентрации наночастиц, и при более низких концентрациях она не претерпела заметных изменений по сравнению с вязкостью базового масла.

Теплопроводность

Результаты, относящиеся к измерению коэффициента теплопроводности базовой смазки и смазки, содержащей наночастицы CuO, показаны на рисунке 3. Как можно видеть, теплопроводность моторного масла, содержащего наночастицы CuO, имела увеличилась по отношению к базовому маслу, хотя скорость увеличения составляет всего 3%. Мы должны заметить, что в случае различных наножидкостей различные параметры влияют на скорость производимых изменений, а также на их свойства, включая вид базовой жидкости и вид наночастиц, взвешенных внутри базовой жидкости.

Теплопроводность наносмазки и базовой смазки.

Температура вспышки и температура застывания

Тенденция изменений температуры вспышки в зависимости от концентрации наночастиц CuO показана на рисунке 4a. Точка воспламенения — это самая низкая температура, при которой пары масла, соприкасающиеся с воздухом и подверженные возгоранию, мгновенно загораются, а затем быстро гаснут. Видно, что добавление наночастиц CuO к базовому маслу вызывает повышение температуры вспышки базового масла.Можно сделать вывод, что увеличение теплопроводности за счет добавления наночастиц связано с увеличением сопротивления масла против воспламенения. Кроме того, температура вспышки имеет прямую связь с концентрацией наночастиц, хотя эта зависимость не является линейной, и изменения интенсивности при более низких концентрациях больше, чем изменения при более высоких концентрациях. Скорость увеличения температуры вспышки наножидкости при концентрации 0,1 мас.% По отношению к базовой жидкости составляет 7,5%, и наибольшее увеличение связано с 0.5 мас.% Образца, что составляет 13%.

Температура вспышки (a) и температура застывания (b) наносмазок.

Самый высокий уровень износа в двигателе наблюдается в первый момент, когда двигатель начинает работать, что возникает из-за того, что достаточное количество масла не достигает частей, и чтобы избежать этой проблемы и уменьшить ее влияние, необходимо, чтобы масло было перекачиваемый и достаточно текучий, чтобы легко и с высокой скоростью достигать всех частей двигателя.Это свойство масла оценивается параметром, называемым температурой застывания. Фактически, температура застывания масла — это граничная точка температуры, при которой жидкость также не может течь. В связи с важностью этой темы в настоящем исследовании были изучены производимые изменения скорости потери текучести базового масла под действием добавления наночастиц CuO в различных концентрациях. Тенденция изменения температуры застывания в зависимости от концентрации наночастиц CuO показана на рисунке 4b. Как было замечено, количество температуры застывания наносмазки в значительной степени зависит от концентрации наночастиц CuO, такой как 0.1 и 0,5 мас.%, Температура потери текучести снизилась, но при концентрации 0,2 мас.% Было улучшение на 3,7% по сравнению с базовым маслом.

Экспериментальная

Для синтеза наночастиц CuO сначала подают Cu (CH ₃ COO) ₂ · 2H ₂ O, CH ₃ COOH и твердый NaOH. В нашей типичной методике 600 мл 0,2 М водных растворов ацетата меди смешивают с 2 мл ледяной уксусной кислоты в круглодонной колбе. При интенсивном перемешивании 0.К кипящему раствору при 100 ° C быстро добавляют 16 г твердого NaOH (гранулы) до тех пор, пока значение pH смеси не достигнет 6-7. На этой стадии цвет растворов меняется с синего на черный, а затем — на черный. одновременно образуется осадок. После охлаждения до комнатной температуры осадок центрифугируют, дважды промывают трижды дистиллированной водой, этанолом и ацетоном и, наконец, сушат при комнатной температуре.

Наносмазки, использованные в этом исследовании, были получены с помощью следующей процедуры.Например, для образца 0,1 мас.% Сначала 0,025 г наночастиц CuO были смешаны с 25 г базового масла внутри чашки планетарной шаровой мельницы, а затем шаровая мельница работала в соответствии с условиями, приведенными в таблице 2.

Мицеллярный оксид меди и оценка его смазывающих свойств

Исследовательская статья

Том 2 Выпуск 1-2020

Мицеллярный оксид меди и оценка его смазывающих свойств

Zenon Pawlak ¹ *, Krzysztof Gocman ² , Tomasz J.Калдонски ² и Тадеуш Калдонски ²

¹ Консультации по трибохимии, Солт-Лейк-Сити, Юта 84117, США и Университет экономики, лаборатория биотрибологии, 85-229 Быдгощ, Польша
² Военный технологический университет, факультет машиностроения, Варшава, Польша

* Автор, ответственный за переписку: Зенон Павляк, консультант по трибохимии, Солт-Лейк-Сити, Юта, 84117, США, и Университет экономики, лаборатория биотрибологии, 85-229 Быдгощ, Польша.

Поступила: 05.05.2020; Опубликован: 14 мая 2020 г.

Аннотация

Целью данной работы является исследование эффективности мицеллярного оксида меди в качестве противоизносной присадки к смазочным маслам. Явление переноса было изучено для трибопар (сталь-бронза) и (сталь-сталь) с добавкой мицеллярного оксида меди в трансформаторном масле. Механизм снижения износа мицеллярным оксидом меди основан на образовании прочной трибопленки металлической меди на трущейся стальной поверхности в процессе трибохимической реакции: Cu ²⁺ + 2e ^— _трибо → Cu °.На изношенной стальной поверхности образуется трибопленка, содержащая металлическую медь. Образование медной трибопленки может обеспечить достаточно низкий коэффициент износа и трения. Мицеллярная присадка демонстрирует значительный потенциал для дальнейшего применения в качестве эффективной присадки в рецептурах масла.

Ключевые слова: Мицеллярная добавка оксид меди; Смазочное масло; Износ и трение; Коэффициент трения; Явление передачи

Введение

Образование трибопленки из чистой меди первоначально трактовалось как образование очень тонкой мягкой пленки при контакте медного сплава со сталью в условиях граничной смазки и было названо явлением переноса [1-3].Сообщалось, что образование медной трибопленки сопровождалось очень низким коэффициентом трения <0,01 и практически нулевым износом. Маслорастворимые соединения меди, такие как нафталин и олеат меди, являются хорошими антиокислительными присадками [4], а мицеллярный оксид меди может дать максимальную пользу при использовании в качестве многофункциональных присадок в жидких смазочных материалах, смазках, топливе, смазочно-охлаждающих жидкостях и гидравлических системах. жидкости [5-7]. Низкий коэффициент трения (f = 0,003 — 0,004) имеет место на смазанных поверхностях скольжения с покрытием из меди и медных сплавов, полученным электроимпульсным напылением, и его значение близко к значениям в вязких средах [8].

В последние годы внимание было переключено на производство и использование наноразмерных порошков и жидкости из MoS ₂ , WS ₂ , h-BN и графита, сообщалось о значительном снижении трения и износа [9 , 11]. Однако медные добавки следует рассматривать в первую очередь из-за их низкой стоимости, простоты обслуживания и эффективности в смазочных материалах [2, 11].

Комбинации трибопар (сталь-бронза) и (сталь-сталь) были исследованы в синтетическом эфире и смесях с пятью различными противоизносными присадками.Было обнаружено, что в контакте между бронзой и сталью с граничной смазкой может происходить перенос меди в сталь, что дает более низкий коэффициент трения изнашивания [12]. Некоторые присадки к моторному маслу, растворенные или диспергированные в составе масла, существуют в мицеллярных формах в виде твердых ядер обратных мицелл RM или агрегатов мицелл [6, 11, 13].

Термин обратные мицеллы (РМ) относится к аморфным ядрам оксида меди, сольватированным молекулами ПАВ [3, 13]. Для образования трибопленки (Cu _{металлический} ) требуется, чтобы трибохимическая реакция происходила между обратными мицеллами (CuO) _{x (олеиновая кислота)} n и активированными металлическими поверхностями [6, 11, 14].

(CuO) _{x (олеиновая кислота) n} (RMs) + e ^— _трибо → (Cu _{металлический} ) _x — трибопленка (1)

Целью данной работы является оценка мицеллярного оксида меди в качестве противоизносной добавки для трибопары (сталь-бронза) в масле с использованием четырехшарикового аппарата и тестера трения. Однако влияние мицеллярной меди на трение и износостойкость трибопары (сталь-бронза) полностью не установлено.Были проведены анализы отработанных масел на содержание растворенных меди и железа, чтобы обсудить реакцию трибовосстановления 1). Также следует рассмотреть другой возможный процесс:

2Fe ⁺² (или Fe °) + 3CuO + 2H ₂ O → Fe ₂ O ₃ + 3Cu ° + 4H ⁺ (2)

Материалы и методы или экспериментальные процедуры

Мицеллярная паста оксида меди была приготовлена ​​в условиях, в которых коллоидные микрочастицы образовывались в соответствии с химической реакцией (CuSO ₄ + NaOH) в присутствии олеиновой кислоты в качестве поверхностно-активного вещества (CuO) _{x (олеиновая кислота) n} и затем диспергировались. в углеводородном масле.Соотношение концентраций мицеллярных микрочастиц к олеиновой кислоте и трансформаторному маслу составляло 2: 2: 1,5 по массе соответственно [9]. Паста мицеллярного оксида меди была проанализирована на содержание всех тяжелых металлов, и был проведен элементный анализ [11]. Паста с добавкой меди содержала [мг / кг]: 108000 мг / кг меди, 1780 мг / кг никеля и около 100 мг / кг мышьяка, свинца и железа. Концентрацию металлов в мицеллярной присадке оксида меди и пробах отработанного масла определяли с помощью индуктивного парно-оптического эмиссионного спектрометра Perkin-Elmer, модель 4300 DV.Сбраживание образцов добавки меди проводили по методу EPA 3050B [16].

Микрочастицы (CuO) _{x (олеиновая кислота) n} размером от 30 до 40 мкм были добавлены в качестве добавки к трансформаторному маслу с различной концентрацией (0,5 и 1,5 мас.%), И это масло использовалось в качестве основы. склад. Физические свойства трансформаторного масла следующие: плотность при 20 ° C (г / см ³ ) 0,870 и кинематическая вязкость ( ² мм / с) при 40 ° C 11,63 и при 60 ° C 3.4. Испытанными материалами в данном исследовании были сталь NC6 и бронза B101. Сталь NC6 стандартная цапфа составляла [%]: C 1,3-1,45; Mn 04-07; P и S 0,03; Si 0,15-0,4; Cr 1,3-1,65; Ni 0,35; Mo 0,2; Вт 0,2; V 0,25; и Cu 0,35 и имеющий твердость поверхности 62HRC и шероховатость поверхности до R _z = 0,90 мкм. B101 представляет собой оловянную бронзу (CuSn10P) и состоит [%]: Cu плюс Sn 9-11, P 0,8-1,2.

Следы износа различного диаметра определяли на четырехшариковой установке от Stanhope Seta Ltd (PN-C-04147).Рабочие условия, при которых измеряли износ, применялись при нагрузке 32 Н и температуре 25 ° C. Испытание на износ проводилось для трансформаторного базового масла и масла с добавкой (0,5 и 1,5 мас.%) В течение 5, 10, 15, 20 и 30 минут (см. Рисунок 2).

Испытание на трение проводилось на приборе для испытания на трение (см. Рисунок 1) [10]. Системные характеристики подшипника скольжения определялись с помощью трибопары подшипника (сталь – бронза). Все испытания проводились при скорости скольжения 2.5 м / с (1530 об / мин) и продолжительность 140 минут, рис. 3 и зависимость трения от времени действия напряжения (нагрузки) 200 минут, рис. 4. Размер бронзового подшипника был ø25 / ø36 x 20 (мм). Последующее исследование с помощью микроскопа и микрометра NU2-Carl / Zeiss Jena показало, что поверхности стального металла и бронзовой втулки были гладкими.

Рисунок 1: Схематический вид устройства для проверки трения, показывающий расположение его основных компонентов: бронзового подшипника (1), термочувствительного резистора (2), стальной шейки NC6 (3), зажима (4), подшипника качения (5).

Результаты и обсуждение

Мицеллярные частицы оксида меди легко диспергируются в маслах, топливе и воде, образуя стабильную смазку [ 7 ]. Перенос и адгезия мицеллярных частиц ускоряют модификацию поверхности, самовосстановление и формирование тонкой трибопленки меди. Известно, что в условиях граничного трения трибоэмиссия может приводить к высвобождению трибоэлектронов, заряженных частиц и фотонов [14]. Граничное трение и энергия трения вызывают образование тонкой медной трибопленки.Поскольку образование трибопленки происходит в процессе трения, распад СО происходит в соответствии с трибохимической реакцией (см. Реакцию 1).

Анализ концентрации меди в образцах масла во время испытания на четырехшариковой машине износа показывает, что уровень меди снизился с 216 мг / кг в свежем масле до 133, 85 и 43 мг / кг после пробега в течение 10, 30 и 60 минут соответственно. .

Когда происходит образование слоя меди на натертой стальной поверхности (см. Реакцию 1), некоторое количество железа изнашивается с поверхности в виде металлических частиц Fe или других частиц Fe ⁺² .Это остается в масляной рецептуре. Другие процессы осаждения ионов меди в растворе и на поверхности стали можно объяснить контактным замещением ионов железа медью:

2 Fe ⁺² (или Fe °) + CuO + 2H ₂ O → Fe ₂ O ₃ + 3Cu ° + 4H ⁺ (2)

Если достаточное количество металлического железа находится в контакте с мицеллами меди, растворение железа (трение быстрее насыщает поверхность) и осаждение меди. Разница окислительно-восстановительных потенциалов ΔE между двумя окислительно-восстановительными парами составляет около 0.5 В: Fe ³ / Fe ² +0,80 В, а для Cu ⁺² / Cu ° составляет 0,3 В (в водной шкале) [ 7 ]. Окислительно-восстановительные потенциалы просто представляют собой количественную меру окисления или восстановления данного вещества в составе масла.

Рис. 2: Зависимость диаметра пятна износа (WSD) от времени для трибопары (сталь / сталь) в трансформаторном масле и масле с добавкой 0,5 и 1,5 мас.% CuO.

Испытания на износостойкость, проведенные на четырехшариковой машине при граничных условиях, показанных на рисунке 2, привели к значениям WSD (диаметр пятна износа) для трансформаторного масла и масла, содержащего 0.5 и 1,5% масс. Добавки CuO. Можно видеть, что потери от износа в значениях WSD для масла, содержащего добавку оксида меди, намного ниже, чем у масла, что позволяет предположить, что добавка CuO очень эффективно снижает износ.

Рисунок 3: Коэффициент трения (ƒ) в зависимости от увеличения продолжительности работы для трибопары (сталь-бронза) в трансформаторном масле и трансформаторном масле с добавкой (0,5 и 1,5) мас.% CuO.

На рисунке 3 показан коэффициент трения как функция увеличения времени трения в трансформаторном масле и масле, содержащем 0.5 и 1,5 мас.% CuO. Основное уменьшение (ƒ) наблюдается в начальный период скольжения, слой материала, перенесенный с бронзы на стальную поверхность, становится сплошным (рис. 3), достигая оптимального коэффициента трения. Из рисунка видно, что коэффициент трения достиг установившегося состояния после резкого снижения в течение начального периода скольжения. Износ и трение в условиях эксперимента происходят за счет переноса материалов на пару (сталь / бронза), смазанной трансформаторным маслом, и через 140 мин был идентифицирован тонкий пористый слой желто-красного цвета.Видно, что коэффициент трения масла, содержащего присадку CuO, низкий и более стабильный, чем у масла только. При длительном нахождении трибопары (сталь – бронза) в масле без присадки трение уменьшилось с f = 0,15 до 0,06 после 1,2 ч работы, а затем стабилизировалось.

Илие исследовал явления переноса на парах (сталь-бронза), смазанных глицерином [2], и продемонстрировал, что основное уменьшение () происходит за 5-10 минут, покрывая поверхности пористым красно-желтым слоем толщиной 1- 5 мкм.

Рисунок 4: Коэффициент трения (ƒ) в зависимости от увеличения нормальной нагрузки для трибопары (сталь-бронза) в трансформаторном масле и трансформаторном масле с добавкой (0,5 и 1,5) мас.% CuO для скорости скольжения 2,5 м / с в течение 200 г. мин. пробег.

На рис. 4 показана зависимость коэффициента трения от увеличения приложенной нагрузки для трансформаторного масла и масла, содержащего 0,5 и 1,5 мас.% Присадки CuO. Коэффициент трения смазки с присадкой CuO намного ниже, чем у только трансформаторного масла, что указывает на то, что присадка CuO имеет хорошие свойства снижения трения.Видно, что коэффициент трения медленно увеличивается с увеличением нагрузки до 600 Н, затем имеет тенденцию к внезапному увеличению (ƒ). Смазка с добавкой CuO при различных нагрузках имеет тенденцию к стабилизации (ƒ) около низких значений.

В процессе трения Cu (II) очень реактивна и легко прилипает к стальной поверхности. Литературные данные показывают, что трибопленка меди очень тонкая [8], и для обеспечения хорошей смазки требуется низкая концентрация меди. Небольшое количество растворимой медной добавки (менее 2000 частей на миллион) значительно улучшило качество масла.Greetham [17] сообщил, что отложения уменьшились с 6% до 0,5%, а испарение масла уменьшилось с 7% до полного отсутствия при сравнении масла с коммерческими присадками с маслом, содержащим присадку меди.

Рисунок 5: Спектры рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) Cu2p: (кривая 5) Фон, (кривая 4) литиевая смазка LT34 под нагрузкой 50N, (кривая 3) присадка CuO (смазка) под нагрузкой 5N, ( кривая 2) присадка CuO (консистентная смазка) под нагрузкой 50 Н, (кривая 1) минеральное масло SN650 +1,5 мас.% присадка CuO (консистентная смазка) [18].

XPS-анализ химического состояния некоторых типичных элементов на изношенных стальных поверхностях был проведен с целью дальнейшего подтверждения результатов наших испытаний смазочного механизма (консистентная смазка с присадкой CuO, кривая 2 и кривая 3) и (масло + 1,5% масс. CuO, кривая 1) присадка, используемая в качестве смазки. На рис. 5 показаны XPS-спектры Cu2p: 932,6 эВ на изношенной стальной поверхности, смазанной микрочастицами CuO. Обнаружено, что относительная интенсивность присутствующих на граничной пленке элементов Cu и Cu ₂ O увеличилась примерно на 100% (кривые 1, 2, 3) по сравнению с фоном (кривые 4 и 5).

Заключение

Результаты испытания трибопары с четырьмя шариками (сталь-сталь) на износ показали, что образование металлической трибопленки Cu на трущихся поверхностях значительно снижает износ. Покрытие поверхности, содержащее медь, обеспечивает длительную смазку шарикоподшипника с меньшим износом и меньшим трением. На изношенной стальной поверхности формировалась трибопленка, содержащая металлическую медь. Образование медной трибопленки может обеспечить достаточно низкий коэффициент износа и трения. Данные испытаний показали, что концентрация меди изменяется со временем работы, что указывает на химическую реакцию с металлической поверхностью, подверженной износу, для трибопары сталь-бронза.Результаты этого исследования показывают, что добавки CuO образуют толстые трибопленки как на стальных, так и на бронзовых поверхностях. Для трибопары (бронза-сталь) присадка CuO обеспечивает гораздо меньший износ, чем базовое масло. Во многих составах медь более эффективна, чем большинство традиционных добавок. Изношенные поверхности исследовали с помощью XPS для определения механизма трения.

Список литературы

1. Д.А. Ригни, (2000). Перенос, смешение и связанные с ним химические и механические процессы при скольжении пластичных материалов », Wear, 245, 1-9.
2. Ф. Илие, (2006). «Исследования и исследования трибологического поведения пар трения, функционирующих с селективным переносом», Tribol. Междунар. 39, 774-780.
3. Н.К. Мышкин, (2000). «Образование пленки передачи трения при граничной смазке», Wear, 245, 116-124.
4. М. Чжан, X. Ван, В. Лю, X. Фу, (2009). «Эффективность и противоизносный механизм наночастиц Cu в качестве присадок к смазочным маслам», Ind. Lub Tribol. 61, 311-318.
5. Д.Доусон, (1998). История трибологии, 2-е издание, Professional Engineering Publishing, Лондон
6. З. Павляк, (2003). «Трибохимия смазочных масел», Elsevier, Амстердам.
7. ГП. Шпенков, (1995). «Явления поверхности трения», Эльзевир, Амстердам.
8. Я. Подгурскас, В. Снитка, В. Янкаускас и А. Андрюшис, (2000). «Явление избирательного переноса в смазанных поверхностях скольжения с медью и покрытиями из ее сплавов, полученными электроимпульсным напылением», Wear, 260, 652-661.
9. Erdemir, (2005). «Обзор разработанных трибологических интерфейсов для улучшенной граничной смазки», Tribol. Междунар. 38, 249-256.
10. Z. Pawlak, T. Kaldonski, R. Pai, E. Bayraktar, A. Oloyede, (2009). «Сравнительное исследование трибологического поведения гексагонального нитрида бора (h-BN) в качестве микрочастиц смазочного материала — добавки в пористых подшипниках скольжения для сцепления автомобиля», Wear, 267, 1198-1202.
11. Z. Pawlak, B.E. Кламецкий, Т. Раукките, Г.П., Шпенков и А.Копковский, (2005). Трибохимический и мицеллярный аспекты смазочно-охлаждающих жидкостей », Трибол. Междунар. 38, 1-4.
12. А. Петтерссон, К., Элизабет и И. Минами, (2008). «Присадки для экологически безопасных смазочных материалов — образование трибопленки», Tribol. Online, 3, 168-172.
13. J.L. Mansot, M. Hallouis and J-M. Мартин, (1993). «Коллоидные противоизносные добавки 2. Трибологическое поведение коллоидных добавок в режиме мягкого износа», Коллоиды и поверхности, A: Physicochem. Англ. Аспекты, 75, 25–31.
14. К. Кайдас, М.Дж. Фьюри, А.Л. Риттер и Г.Дж. Молина, (2002). «Трибоэмиссия как основная часть режима пограничного трения: обзор», Любр. Sci. 1, 223-254.
15. С. Сагатовски и Г. Шпенков, (1995). «Приготовление присадок к смазочным материалам, смазочно-охлаждающим жидкостям и топливам», Патент PL 167710 B1.
16. EPA Method 3050B, (1996). «Кислотное разложение отложений, шламов и почв», редакция 2.
17. Г. Гритэм, (1999). «Применение меди в автомобилестроении.Медные гонки к успеху ». www. Copper.org/innovation/1999/09/oil.html.
18. K. Gocman, T.J. Kaldonski, T. Kaldonski и Z. Pawlak, Оценка смазывающих свойств CuO и нитрида h-бора (h-BN). Трибол. Онлайн (в печати).

Образец цитирования: Zenon Pawlak., et al. . (2020). Мицеллярный оксид меди и оценка его смазывающих свойств. Архив химии и химической инженерии 2 (1).

Авторские права: © 2020 Zenon Pawlak.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

HiTEC® 4313, Afton Chemical — ChemPoint

Ой, это не сработало!

Приносим свои извинения! Документ не удалось загрузить из-за неизвестной ошибки. Наша команда получила уведомление, и мы исправим это как можно скорее.Заполните форму ниже, и мы отправим вам документ в кратчайшие сроки!

Беззольный ингибитор коррозии меди и противозадирная присадка для использования в составе топливных масел и смазок.

Размеры упаковки

Барабан 500,44 фунта

Обзор продукта

 HiTEC® 4313 представляет собой беззольный ингибитор коррозии на основе алкилтиадизола, предназначенный для использования в различных составах консистентных смазок и жидкого топлива. 

Характеристики продукта

 Внешний вид: прозрачная вязкая жидкость от желтого до янтарного цвета 
 Плотность, фунт / галлон: 9.32 
 Удельный вес при 15,6 / 15,6 ° C: 1,12 
 Вязкость при 100 ° C, сСт: 13,6 
 Температура вспышки, ° C (PMCC): 130 мин. 
 Сера, мас.%: 35 
 Азот, мас.%: 6,4 
 ОКЧ, мгKOH / г: 30 
 Цвет, ASTM D-1500: 2 
 Макс.температура обработки: 65 ° C 
 Срок годности: 30 месяцев при 0- 25 ° C, 
 2-3 месяца при 50 ° C
 

Особенности и преимущества

 Защищает медьсодержащие сплавы от разрушения из-за серы 
 Превосходные свойства пассиватора металла и ингибитора коррозии 
 Обладает высокими антиоксидантными свойствами 
 Обеспечивает противозадирные свойства 
 Обеспечивает свойства пассиватора меди в селективных топливах 
 Усилитель для FZG, TIMKEN, ASTM D130, ASTM D4048 и многих других ЕР коррозионные испытания 

Решенные проблемы

 Коррозия меди и медных сплавов 
 Быстрое окисление смазки 
 Плохая защита металлических поверхностей от смазки 

Приложения

 Типичная дозировка HiTEC® 4313 составляет 0.01 мас.% Для промышленных масел и от 0,045 мас.% До 0,15 мас.% Для автомобильных масел в зависимости от базового масла. 

Не можете найти нужный товар?

Поговорите с экспертом

Спасибо!

Спасибо за ваш запрос и интерес к ChemPoint. Скачивание начнется в ближайшее время.

ChemPoint ни при каких обстоятельствах не будет раскрывать личную информацию о пользователях или владельцах регистрации частным лицам или компаниям. Весь сбор информации используется исключительно для поддержки обслуживания клиентов ChemPoint и связи.Прочтите наше Уведомление о конфиденциальности

Спасибо

Благодарим вас за запрос и интерес к ChemPoint.
Мы ответим вам в ближайшее время.

Закрывать

Спасибо

Благодарим вас за запрос и интерес к ChemPoint.
Мы ответим вам в ближайшее время.

Закрывать