Присадки к маслам

        Присадки к маслам

1 Определение  присадок к маслам

Присадки к  маслам - вещества, усиливающие положительные  природные свойства базовых масел  или придающие им необходимые  новые свойства, если присадки к  маслам добавлены в необходимом  количестве и оптимальном сочетании.

Последнее условие  следует особо подчеркнуть. Передозирование  присадок к маслам или их нерациональное сочетание приводит к отрицательным  последствиям.

2 Классификация  присадок

Композиции присадок, добавляемых к моторным маслам, различны в зависимости от назначения и условий применения масел. Количество добавляемых присадок к маслам может составлять от нескольких процентов до 25-30 % готового масла. Практически все присадки к маслам оказывают на свойства последних многообразное влияние, большинство присадок многофункциональны. Некоторые из присадок к маслам обладают негативными побочными эффектами, с которыми приходится мириться, поскольку положительный эффект многократно перекрывает недостатки.

Обычно композиция присадок к современному моторному маслу содержит следующие функциональные присадки: беззольные диспергирующие (дисперсанты), детергенты (моющие присадки), антиокислительные, противоизносную, антикоррозионную, противопенную, депрессорную. Кроме того, всесезонные масла почти всегда содержат вязкостные (загущающие) присадки, в энергосберегающих маслах обычно содержится антифрикционная присадка - модификатор трения.

Пакет присадок к маслам может содержать  следующие виды:

Диспергирующие присадки к маслам – одни из основных компонентов в композициях присадок (их доля составляет около половины общего количества присадок в масле). Повышают дисперсность попадающих в масло нерастворимых загрязнений, стабилизируют образующуюся суспензию.

Моющие присадки к маслам (детергенты) – добавляют для предотвращения образования нагара или лакообразных отложений на наиболее нагревающихся деталях.

Загущающие (или вязкостные) присадки к маслам – макрополимеры, имеющие переменную растворимость в масле при разной температуре, повышают вязкость, уменьшают степень ее изменения при изменении температуры в широком диапазоне.

Депрессорные присадки к маслам – понижают температуру застывания масла, препятствуют образованию кристаллов парафина в маслах при низкой температуре.

Противопенные присадки к маслам – уменьшают склонность масла к образованию пены.

Противоизносные присадки к маслам – препятствуют изнашиванию поверхностей трения деталей двигателя, являются одними из первых химических присадок.

Противозадирные присадки к маслам – являются разновидностью противоизносных присадок и применяются при высоких нагрузках и температурах.

Антикоррозионные присадки к маслам – для защиты от коррозии деталей из сплавов цветных металлов.

Антиокислительные присадки к маслам – вводят в моторные масла для уменьшения скорости окисления основы и скорости накопления в масле продуктов глубокого окисления.

Модификаторы  трения или антифрикционные присадки к маслам – обеспечивают экономию топлива путем снижения мощности трения, увеличивают КПД двигателя.

 

3 Модификаторы  трения или антифрикционные присадки к маслам

На рынке автохимии  появилось несколько десятков присадок в масляную систему, призванных обеспечить снижение потерь на трение и скоростей  износа деталей двигателя. При этом классификация подобных препаратов достаточно условна.

Зачастую производители близких по составу и способу действия материалов придумывают им новые «родовые» названия. Так, например, обстоит дело с различными «кондиционерами металлов», «модификаторами трения» и т.п. При этом никто не объяснит, в чем состоит «кондиционирование металла» или «модификация трения». По крайней мере, современной науке такие понятия неизвестны.

Логически оправдано  разделение препаратов по структуре  и свойствам основных активных компонентов, воздействующих на двигатель. Следует  выделить такие группы:

— реметаллизаторы поверхностей трения;

— тефлонсодержащие антифрикционные  препараты;

— полимерные антифрикционные  препараты;

— ремонтно-восстановительные  составы на базе минеральных порошков;

— эпиламные (эпиламоподобные) и металлоорганические антифрикционные восстанавливающие составы.

Реметаллизаторы — составы, в которых в нейтральном носителе, полностью растворимом в масле, содержатся соединения или ионы мягких металлов. Эти соединения, попадая  в зону трения, заполняют микронеровности  и создают плакирующий слой, восстанавливающий поверхность. Его соединение с основным металлом происходит на механическом уровне. Поверхностная твердость и износостойкость слоя существенно ниже соответствующих параметров стали или чугуна, из которых изготовлены основные детали двигателя, поэтому для существования слоя необходимо постоянное присутствие реметаллизатора в масле.

Замена масла в данном случае быстро сводит к нулю эффект от начальной обработки. Более того, даже кратковременное отсутствие препарата  в масляной системе приводит к «состругиванию» защитного слоя с поверхности цилиндров поршневыми кольцами, особенно в пусковых режимах. Поэтому нередко наблюдаются случаи заклинивания двигателя после обработки такими препаратами.

Выходит, реметаллизаторы  для мотора подобны сильным наркотикам для человека — даже однократное их применение вызывает быстрое «привыкание», и любая попытка отказа от использования этих препаратов весьма болезненна. Приходится принимать радикальные меры, вплоть до капитального ремонта.

Ситуация с тефлонсодержащими препаратами аналогична. Тефлон — хороший антифрикционный и антипригарный материал, эффективно работающий практически сразу после попадания в зону трения. Однако хорошо известна и нестойкость тефлоновых покрытий. Потому, в частности, сомнительны утверждения некоторых фирм, будто однократная обработка двигателя препаратом этой группы обеспечивает длительность действия антифрикционного слоя порядка 1 млн миль (!) пробега.

Как и в предыдущем случае, для эффективной работы присадки необходимо ее постоянное присутствие в масле. Кроме того, тефлон — теплоизолятор, и наличие тефлонового слоя на стенках камеры сгорания ведет к существенному росту температур газа в цилиндре. С одной стороны, это хорошо, поскольку увеличивается эффективность работы двигателя и снижается выброс СО и СН, с другой — наблюдается практически двукратный рост выхода окислов азота в отработавших газах. Вдобавок наличие фторсодержащих частиц тефлона в зоне горения приводит к образованию в отработавших газах следов ядовитого фосгена. Именно поэтому применение таких препаратов резко ограничено в США и Западной Европе.

Отмечены также случаи, когда длительное использование  тефлоновых препаратов приводило к  закоксованию поршневых колец и, как следствие, перегреву поршней  и выходу силового агрегата из строя.

Полимерные антифрикционные  препараты появились раньше остальных. Эти препараты создавались специалистами  оборонной промышленностью и  изначально имели узкое назначение — обеспечить кратковременное сохранение подвижности боевой техники в случае серьезного повреждения масляной системы.

Долгая работа препарата в масляной системе  двигателя обычного автомобиля была исследована слабо. Видимый эффект от использования полимерных антифрикционных  препаратов сводился к росту мощности мотора и снижению расхода топлива.

У изношенного  двигателя на малых оборотах гасла  контрольная лампа давления масла, из чего делался вывод о восстанавливающем  действии препарата. Однако эффект снижения расхода топлива быстро пропадал, а причина увеличения давления масла со всей очевидностью вскрывалась при разборке двигателя: приемный грибок масляного насоса и масляные каналы «зарастали» полимером, сечения каналов уменьшались, что и приводило к росту давления.

Уменьшение расхода  масла, естественно, отрицательно сказывалось на работе подшипников двигателя. Пока действовала полимерная защита поверхностей трения, это было не очень заметно, но, как только она пропадала, износ двигателя и расход топлива резко возрастали, а мощность падала.

Действие ремонтно-восстановительных составов (РВС), содержащих минеральные присадки, базируется на уникальных свойствах порошка серпантивита (змеевика), открытых в СССР при бурении сверхглубоких скважин на Кольском полуострове. Тогда неожиданно обнаружилось, что при прохождении слоев горных пород, насыщенных минералом серпантивитом, ресурс режущих кромок бурового инструмента резко увеличивается.

Дальнейшие исследования показали, что серпантивит в зоне контакта бура с горной породой разлагается  с выделением большого количества тепловой энергии, под воздействием которой происходит разогрев металла, внедрение в его структуру микрочастиц минерала и образование композитной металлокерамической структуры (металл—минерал), обладающей очень высокой твердостью и износостойкостью.

Позже предпринимались многочисленные попытки применить порошки серпантивита для обработки двигателя. Обработка поверхностей трения в моторе действительно наблюдается — происходит микрошлифовка поверхностей цилиндров, растет компрессия, падает скорость износа. Однако применение РВС в двигателях неожиданно столкнулось с серьезной проблемой: агрегат, обработанный минералами, теряет температурную стабильность. Температура охлаждающей жидкости в контуре охлаждения перестает реагировать на режим — обороты коленчатого вала и нагрузку.

Объяснение этому  простое. На пути основного теплоотвода  от поршня через поршневые кольца встало дополнительное мощное тепловое сопротивление — металлокерамический  слой. Сначала это старались выдать за дополнительное достоинство РВС, но вскоре стали наблюдаться многочисленные случаи выхода двигателей из строя по причине перегрева деталей ЦПГ. Чаще всего такой эффект отмечается в предельных режимах работы мотора, но кто может дать гарантию, что двигатель не заклинит, когда вы захотите резко стартовать после долгого стояния в уличной пробке жарким летним днем?

Помимо прочего  выявилось, что в процессе приработки двигателя с РВС из-за резко  возросших температур цилиндра значительно  увеличивается расход масла и  достаточно часто отпускаются термофиксированные поршневые кольца. Разработчики РВС не учли также, что в моторе работают пары трения с различными механическими свойствами. И если в цилиндре поверхности поршневых колец и гильзы цилиндра (блока) имеют примерно одинаковую твердость, то при работе пар «тронк поршня — гильза цилиндра» и «шейка коленчатого вала — вкладыш подшипника» поверхностная твердость различается, как минимум, на порядок. В этих парах происходит не микрошлифовка поверхности с образованием защитного слоя, а простой абразивный износ, при котором твердые частицы минералов внедряются в мягкие поверхности, нарушая их структуру и ухудшая условия формирования смазочных слоев.

Действие эпиламных (эпиламоподобных) антифрикционных  препаратов построено на базе формирования т.н. эпиламных слоев на всех поверхностях трения двигателя. В зоне трения под воздействием высоких контактных давлений и температур реализуется механизм локальных поверхностных реакций, при котором «съедаются» выступы шероховатостей. Продуктами реакции — соединениями металлов — заполняются впадины шероховатостей и дефекты поверхности, образовавшиеся в процессе эксплуатации силового агрегата.

Испытания показали, что чистота поверхности после  формирования упрочненного слоя на 60 — 80% выше, чем до обработки, при этом резко возрастают поверхностная твердость и износостойкость покрытия. Кроме того, формируется специальная микроячеистая «сотовая» структура, способствующая удержанию масла.

Действие эпиламов давно известно в металлообработке, где эпиламообразующие присадки используются для увеличения ресурса металлорежущего инструмента и скорости обработки деталей. Таким образом, эпиламный износостойкий антифрикционный слой формируется на атомарном уровне и является, по сути, структурой кристаллической решетки металла, что определяет высокую прочность слоя. Он формируется один раз, при начальной обработке, и в дальнейшем не требует присутствия препарата в масле.

Аналогичный эффект может быть достигнут за счет ввода  в состав присадок поверхностно-активных веществ различной природы — галогенов (классическое эпиламообразующее вещество — фтор) или органических соединений. В последнем случае защитный слой образуется металлоорганическими соединениями, близкими по свойствам к классическим эпиламам.

Препараты этой группы достаточно редки на нашем рынке (автору известны только два). Они существенно дороже материалов других групп, однако, как показали исследования, за исключением некоторой нестабильности результатов обработки, никаких отрицательных последствий для двигателя применение этих препаратов за собой не влечет.

Нередко в магазинах  появляются присадки, состав и описание действия которых либо держатся в  секрете, либо страдают несуразицами, выдающими отсутствие профессионализма «авторов» (например, вещество, которое  непонятно как, но «где надо — ускоряет, а где надо — замедляет процесс сгорания, восстанавливает начальный размер детали путем разрыхления кристаллической решетки, легирующее структуру металла в зоне трения»).

 

Список используемой литературы

1. 4. Гуреев А.А., Серегин  Е.П., Азев B.C. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. М, Химия, 1984.- 200 с.; ил.

5. Кондрашева Н.К., Ахметов  А.Ф. Судовые топлива. Уфа: Гилем, 2001. 143с.