Автомобильные присадки и добавки

Препараты автохимии к моторным маслам

Проведение обкатки (приработки) агрегатов транспортных средств, таких как двигатели внутреннего сгорания и элементы трансмиссии, обусловлено наличием дефектов изготовления и сборки деталей и узлов, приводящих к схватыванию поверхностей трения и возможному появлению на них задиров, а также необходимостью выявления возможных скрытых дефектов изготовления.

Известно, что большинство импортных автомобилей практически не нуждаются в эксплуатационной обкатке, тогда как для отечественных двигателей она является обязательной технологической операцией, как на автозаводах, так и на ремонтных предприятиях. Необходимость в обкатке связана с существующим уровнем проведения сборочных и особенно ремонтных работ. Например, ресурс капитально отремонтированной техники в настоящее время в России составляет около 45…50 % от ресурса новой.

Для дизеля продолжительность обкатки составляет 30…40 моточасов или около 5000 км пробега для автомобиля. Проведение столь длительной обкатки не может быть оправдано ни экономически, ни технически. Развитие машиностроения в нашей стране, и особенно за рубежом, указывает на необходимость ускорения этого процесса и сокращения его в обозримом будущем до 2…3 мин., необходимых для контроля работоспособности изделия и выявления возможных скрытых дефектов

При приработке происходит изменение геометрии поверхностей трения и физико — механических свойств поверхностных слоев материалов в начальный период трения, проявляющееся при постоянных внешних условиях и заключающееся в уменьшении силы трения, температуры и интенсивности изнашивания. Приработку деталей производят на машиностроительных и ремонтных предприятиях в процессе стендовой обкатки, а также в хозяйствах — потребителях в период эксплуатационной обкатки.

Следует иметь в виду, что практически любая разборка трущихся соединений приводит к необходимости проведения операций обкатки (приработки) вновь собранного узла с потерей части межремонтного ресурса на приработочный износ.

Приработочные присадки и обкаточные технологии давно применяются на мотороремонтных и машиностроительных заводах, однако, в розничной торговле любительских препаратов не так уж и много. Фирмы, выпускающие автохимию, предлагают в качестве приработочных материалов использовать, в основном, препараты, предназначенные для повышения антифрикционных и противозадирных свойств поверхностей трения.

Анализ кривой межремонтного цикла (рис. 7) показывает, что применение приработочных препаратов позволяет интенсифицировать приработку, тем самым сократить продолжительность этапа приработки с T п до Т по и продлить зону установившегося режима изнашивания (межремонтного ресурса с Т р до Т ро). За счет этого увеличение в зависимости от условий эксплуатации межремонтный ресурс агрегата может увеличиться до 50 %, что особенно заметно на дизелях.

Рис. 7. Кривые межремонтного цикла эксплуатации техники с применением (1) и без применения (2) обкаточных присадок: W отк — показатель наступления неработоспособного состояния (отказа) объекта; Wпр — показатель завершения приработки объекта; Т п — продолжительность штатной приработки (без присадок); Т по — продолжительность приработки с присадкой; Тр — межремонтный ресурс объекта со штатной обкаткой; Т ро — межремонтный ресурс объекта с обкаткой на присадках

Как уже отмечалось, из любительских препаратов автохимии наиболее известны специальные приработочные составы L ubrifilm Diamond Run (Actex S. A ., Швейцария) и F enom Nanodiamond Green Run на базе наноалмазов, а также приработочные составы для топлива, двигателя и трансмиссии — марки Fenom Green Run той же фирмы.

Fenom Nanodiamond Green Run (англ. Green Run — «приработка») — состав на базе неабразивных наноалмазов (диаметром 4…6 нм) и кластерного углерода для ускоренной приработки трущихся соединений двигателей и трансмиссий автомобильной и другой транспортной техники, содержащий дополнительно смесь диэфиров и антиоксидантов в высококачественной синтетической основе. Препарат используется в составе масла и обеспечивает ускоренную и качественную приработку пар трения после ремонта агрегатов, при обкатке новых автомобилей или при технологической обкатке агрегатов на машиностроительных предприятиях.

Состав изменяет реологические свойства масла и реализует безабразивную трибохимическую приработку не за счет скалывания и разрушения микронеровностей поверхностей трения, а посредством пластифицирования, деформирования (вдавливания) и наклепа микровыступов шероховатости поверхности. При этом в период обкатки обеспечивается экономия топлива до 8 и моторного масла до 10 %.

Приработочная присадка к топливу Fenom Green Run предназначена для введения в бензин и в дизельное топливо. Она обеспечивает ускоренную послеремонтную приработку с минимальным износом пар трения цилиндропоршневой группы, клапанов и топливной аппаратуры; не содержит абразивных и иных наполнителей, применяемых для ускорения приработки; повышает компрессию и обеспечивает ее выравнивание по цилиндрам, снижает угар масла и удельный расход топлива, к тому же она безопасна для каталитических нейтрализаторов.

Приработочный состав Fenom Green Run для двигателя и трансмиссии серии Fenom предназначен для ускорения и улучшения качества приработки других деталей ДВС, таких как соединение «шейка коленчатого вала — вкладыш», деталей газораспределительного механизма, а также деталей механических трансмиссий и т. п., в случае их замены при ремонте. Он совместим со всеми типами моторных и трансмиссионных масел, не влияет на периодичность смены масла и не требует его досрочной замены. Не содержит абразивных и иных металлических наполнителей, применяемых для ускорения приработки. Состав безопасен для каталитических нейтрализаторов. Обеспечивает быстрое и эффективное достижение равновесной шероховатости, минимизирующей трение и износ в период длительной эксплуатации машин.

Несмотря на высокую эффективность и целесообразность использования приработочных препаратов на отечественной автомобильной технике, автолюбителям всё же лучше воздержаться от их применения до окончания гарантийного срока, установленного заводом — изготовителем. Иначе любой дефект или отказ двигателя, даже случившейся по вине завода — изготовителя, будет им оспорен по результатам химического анализа моторного масла, который неизбежно укажет на применение не допущенных заводом смазочных материалов и присадок.

Однако после проведения ремонтных работ своими силами или при отсутствии по каким‑либо причинам гарантийных обязательств применение приработочных препаратов позволит не только быстрее выйти на штатные режимы эксплуатации (сократить время обкатки), но и значительно увеличить межремонтный ресурс техники (повысить качество приработки).

В результате многолетних исследований в основном отечественных ученых и практиков трение теперь представляется не только как разрушительное явление природы. Стало известно, что в определенных условиях оно может быть реализовано как самоорганизующийся созидательный процесс, что позволило разработать новые, ранее не известные методы технического сервиса машин, в том числе безразборного восстановления агрегатов и узлов техники в процессе их непрекращающейся эксплуатации.

Впервые термин «безразборное восстановление» официально применен и введен в начале 1993 года одним из авторов данной книги в связи с изобретением, а затем патентованием «Способа безразборного восстановления трущихся соединений». В дальнейшем, на основании теоретических предпосылок и проведенных исследований автором данной книги сформулировано и в настоящее время интенсивно развивается самостоятельное научно — техническое направление — безразборный технический сервис машин и механизмов.

Теоретическими предпосылками к появлению безразборного сервиса (восстановления) явились исследования в области теории самоорганизации, предсказанной И. Р. Пригожиным, а также научные открытия российских ученых. К ним в первую очередь относятся: эффект пластифицирования поверхностей трения в присутствии поверхностно — активных веществ (ПАВ), открытый П. А. Ребиндером; явление избирательного переноса при трении (эффекта безызносности), открытое и исследованное Д. Н. Гаркуновым и И. В. Крагельским; эффект аномально низкого трения, обнаруженный Е. А. Духовским, А. А. Силиным и их коллегами.

Безразборный сервис подразумевает комплекс технических и технологических мероприятий, направленных на проведение операций технического обслуживания и ремонта узлов и механизмов без проведения разборочно — сборочных операций с применением передовых разработок автохимической промышленности. Он базируется на вышеуказанных открытиях и является новым научно — практическим направлением.

К разработкам в области безразборного сервиса относятся не только присадки и добавки к различным автомобильным технологическим средам, но и самостоятельные препараты и технологии по их применению. Безразборный сервис может включать операции обкатки, диагностики, профилактики (сезонной подготовки), автохимического тюнинга, очистки и восстановления как отдельных соединений, агрегатов и механизмов, так и автомобиля в целом.

Особое место, и это признали даже производители смазочных материалов, начав производство специальных моторных масел для автотранспорта с пробегом более 100 тыс. км, занимают методы и средства, предназначенные для частичного восстановления изношенных поверхностей трения узлов и агрегатов автомобиля в процессе непрекращающейся эксплуатации.

В классическом понимании процесс восстановления детали, соединения или машины в целом подразумевает проведение технических и технологических мероприятий, направленных на изменение либо их геометрических размеров до номинальных или ремонтных, либо восстановление работоспособности до нормативных показателей. При этом проводить ремонтные работы имеет смысл даже в том случае, если наблюдается только частичное (неполное) выполнение этих требований.

Известные в настоящее время ремонтно — восстановительные препараты (РВП) по компонентному составу, физико — химическим процессам их взаимодействия с трущимися поверхностями, свойствам получаемых покрытий (защитных пленок), а также механизму функционирования в процессе эксплуатации автомобиля можно разделить на три основные группы: реметаллизанты (металлоплакирующие соединения), полимерсодержащие препараты и геомодификаторы.

К восстановителям, в основном по критерию повышения технико — экономических показателей обработанной техники, следует условно отнести также кондиционеры поверхности, слоистые добавки — модификаторы и нанопрепараты.

В некоторых случаях РВП называют еще ремонтно — эксплуатационными препаратами (РЭП), что на самом деле более точно отражает их предназначение и заложенные функциональные свойства.

Практически все фирмы — производители препаратов автохимии выпускают также добавки к трансмиссионным маслам и пластичные смазки — восстановители.

Все препараты различаются способами применения (введения в трущиеся соединения). Большинство составов вводят в моторные и трансмиссионные масла, топливо или пластичные смазки. Другие подают через систему питания (впускной трубопровод) в виде аэрозолей и добавок к топливно — воздушным смесям — так называемая «специальная обработка». Ряд препаратов подается непосредственно в зону трения, например, в цилиндропоршневую группу.

Применение РВП определяется техническим состоянием автомобиля. При этом необходимость того или иного воздействия оценивается на основании результатов технической диагностики. По результатам диагностирования назначаются либо профилактические препараты более «мягкого» действия, либо препараты, обеспечивающие более интенсивное воздействие на трущиеся соединения и агрегаты автомобиля.

Иногда необходимость применения РВП обусловлена рядом других причин (принудительных), например, участием в соревнованиях, пробегах или каких‑то других нештатных испытаниях (автохимический тюнинг).

Выпускаются также РВП комплексного действия, например, в одном флаконе реметаллизант и кондиционер металла, полимерсодержащий препарат и слоистая добавка. Встречаются препараты, вроде присадки в моторное масло Engine R 263 японской фирмы AUG, разработчики которой заявляют о содержании в ней практически всех ремонтно — восстановительных компонентов: тефлона, керамики, молибдена, а также еще каких‑то полимерных и поверхностно — активных веществ в одном флаконе.

Реметаллизанты (металлизанты) — особый класс препаратов автохимии, базирующийся на аспектах теории самоорганизации, предсказанной И. Р. Пригожиным, и научном открытии российских ученых Д. Н. Гаркунова и И. В. Крагельского — явлении избирательного переноса при трении (эффекта безызносности).

Механизм их действия заключается в металлоплакировании трущихся поверхностей вследствие осаждения металлических компонентов, входящих в состав реметаллизантов во взвешенном или ионном виде. При этом частично устраняются микродефекты, снижается коэффициент трения, значительно повышается износостойкость плакированных поверхностей, в некоторых случаях в сотни раз.

Термин «металлоплакирующий» введен Д. Н. Гаркуновым, В. Г. Шимановским и В. Н. Лозовским в связи с изобретением ими в 1962 году смазочного материала, реализующего эффект избирательного переноса при трении.

В настоящее время металлоплакирующие композиции (реметаллизанты) делят на порошковые и ионные. Порошковые металлоплакирующие препараты в качестве основного компонента содержат ультрадисперсные порошки, а ионные — полностью маслорастворимые соли пластичных металлов, органические кислоты, мыла жирных и нафтеновых кислот, жирные амиды, эфиры жирных кислот и спиртов, а также глицерин. В качестве плакирующих металлов используются медь, олово, цинк, железо, алюминий, свинец, серебро, хром, никель, молибден.

Металлсодержащие смазочные композиции, кроме порошкообразных металлов, обычно содержат активные химические компоненты, способные образовывать с ними структуры, необходимые для реализации эффекта безызносности. Активные компоненты смазочной среды образуются в процессе трения или добавляются при приготовлении. Подтверждением этому служат смазочные композиции, содержащие альдегиды, способные при трении образовывать вещества, необходимые для формирования металлсодержащих соединений, например комплексов двухвалентной меди.

Все жирные кислоты (предельные и непредельные) являются поверхностно — активными веществами (ПАВ). Под действием жирных кислот и других органических компонентов поверхности трения пластифицируются, что способствует быстрому созданию оптимальных шероховатостей трущихся поверхностей. При относительно высоких температурах, порядка Т = 423…477 К, на них образуются тончайшие медные структуры (толщиной около 100 нм) — «сервовитная» пленка (рис. 8). Под действием содержащихся в присадке активных групп СООН и компонентов СМ на поверхности «сервовитной» пленки образуется полимерная пленка — «серфинг — пленка».

Рис. 8. Структура поверхности, восстановленной реметаллизантом: 1 — металлическая поверхность детали; 2 — смазочный материал; 3 — «сервовитная» пленка

Впервые присадка, образующая в процессе работы на трущихся поверхностях трения медную пленку, разработана в 60–х годах прошлого века в Московском технологическом институте (ныне Московский университет сервиса) под руководством Ю. С. Симакова и Д. Н. Гаркунова. Она состояла из продуктов взаимодействия 50 % олеиновой кислоты и 50 % олеата меди. Эта присадка послужила прототипом металлоплакирующей присадки (МПП) МКФ-18, а впоследствии целой группы маслорастворимых (ионных) присадок этой серии, таких как МКФ-18У, «Ника», «Стимул-1», «Урал» (производства ООО «Кристалл», Екатеринбург), МКФ-18Е (выпускавшейся на Елецком ремонтно — техническом предприятии и имевшей торговое наименование «Велап» для масел и «Сомет» для смазочно — охлаждающих технологических сред), МКФ-18Х (для холодильного оборудования — выпуска Новокуйбышевского нефтезавода), «Return Metal» (ИЧП «Петров», г. Москва) и многих других.

Швейцарская компания Actex S. A. в 1979 году начала серийное производство металлоплакирующих порошковых препаратов марки Lubrifilm metal, основанных на практической реализации эффекта безызносности. Через 13 лет, в 1992 году, Lubrifilm metal — одним из первых препаратов автохимии этого класса — был официально сертифицирован НАМИ (Научный автомоторный институт, г. Москва) и одобрен АвтоВАЗом.

Современные разработки компании Actex S. A . — реметаллизанты Metalyz 6 и Metalyz 8, которые использовались в качестве одного из компонентов моторного масла «Уфалюб» Уфимского нефтезавода.

Lubrifilm metal (Metalyz) представляет собой ультрадисперсный порошок, состоящий из частиц свинца, включённых в кристаллическую матрицу медно — серебряного сплава и покрытых специальной защитной оболочкой, позволяющих исключить их окисление. Применяется в виде добавки к моторному маслу для создания в зоне высоких удельных нагрузок металлической композиционной пленки. Способ применения, описываемый в инструкции, следующий:

— произвести замену моторного масла и масляного фильтра;

— пустить двигатель и в течение 5 мин. произвести его разогрев;

— остановить двигатель, снять пробку маслозаливной горловины, встряхнуть тубу и содержимое вылить в горловину;

— закрыть пробку и приблизительно через 5 мин. произвести запуск двигателя.

Российскими аналогами Lubrifilm metal по составу и технологическим свойствам являются реметаллизанты РиМет, РиМет — Т, Motor Healer, р азработанные в 1987–2001 гг. Институтом металлургии Уральского отделения РАН.

Реметаллизант РиМет состоит из высокодисперсных порошков (размер частиц до 100 нм) сплава меди, олова и серебра в базовой нейтральной основе. Порошковый сплав получают из металлического газа в условиях глубокого (космического) вакуума.

Однако при использовании РиМета отмечено оседание крупных частичек порошка в картере при стоянке автомобиля в течение нескольких суток. Разработанный в основном для бензиновых двигателей, он показал слабую эффективность в дизелях. Связано это с тем, что ПАВ, образующие на поверхности каждой микрочастицы защитную оболочку, которая защищает основной металл частицы от окисления (сгорания) на воздухе, при более высокой рабочей температуре в цилиндрах дизеля теряют свои защитные свойства. Это приводит к ухудшению качества моторного масла и, естественно, эффективности самого препарата.

С целью устранения отмеченных недостатков екатеринбургская фирма — производитель «Fine Metal Powders» разработала новый препарат «Motor Healer» с более мелкодисперсными компонентами.

Независимая фирма «ВМПАвто» (бывший официальный представитель «ВМП» в г. Санкт — Петербурге) выпустила несколько порошковых металлоплакирующих препаратов собственного производства марки «Ресурс», а также продукт комплексного металлоплакирующего и кондиционирующего действия — R emetall . В разработках фирмы был применен пористый, или канальчатый, хром. Данный тип материала используется в высокофорсированных дизельных двигателях, работающих при высоких нагрузках в камере сгорания и температуре до 250 °C, в том числе в двигателях автомобилей, участвующих в гонках «Формула-1». Для обеспечения необходимой долговечности кольца покрывают гальваническим пористым хромом. Известно, что обыкновенный хром обладает высокой износостойкостью, но плохо смачивается маслом. Пористый хром может, как губка, удерживать масло, что позволяет выдерживать нагрузки, недоступные материалам с плотным покрытием, особенно в период приработки.

Одной из последних разработок фирмы «ВМПАвто» является металлоплакирующий препарат «Remteka».

Так как маслорастворимые соли пластичных металлов (меди, олова) и глицерин, часто входящий в состав металлоплакирующих присадок и поглощающий воду, обладают повышенными коррозионными свойствам, то в их состав добавляют специальные ингибиторы коррозии, такие как аминопарафин, АКОР-1 и др.

Наиболее известными ионными металлоплакирующими композициями являются медьсодержащие препараты типа МКФ-18 (в розничную продажу не выпускается), а также оловосодержащие СУРМ (ООО «Пиотр», Санкт — Петербург).

На Московской международной автомобильной выставке «Мотор — Шоу» (MIMS —2004) фирма Shell Car Care Internaional Ltd (г. Манчестер, Великобритания) впервые представила собственный ионный реметаллизант для двигателя — Remetallisant Moteur под торговой маркой «Blue Coral» .

При применении препаратов этой группы необходимо учитывать следующие особенности:

1. Если рассматривать эффективность совместного применения хрома и дисульфида молибдена в смазочных материалах, то надо иметь в виду, что в классическом триботехническом понятии эти два компонента достаточно антагонистичны. Хром при высоких нагрузках проявляет свойства металлоплакирования, для чего необходимы ювенальные (свободные от окислов и ПАВ) поверхности, тогда как дисульфид молибдена эти самые поверхности пассивирует (снижает поверхностную энергию), а также препятствует непосредственному контакту активного хрома и трущейся поверхности. Сказанное можно отнести и к совместному применению цинка и дисульфида молибдена в многоцелевой смазке МС 1000.

2. При применении препаратов на основе ультрадисперсных порошковых материалов необходимо учитывать, что ряд частиц, введенных в СМ в виде добавок (взвесей), например реметаллизантов РиМЕТ, Ресурс, Lubrifilm, Супермет и др., могут быть центрифугированы как фильтрами тонкой очистки (центрифугами дизелей), так и коленчатым валом, что может привести к забиванию основной масляной магистрали двигателя (каналов коленчатого вала). Поэтому более прогрессивно применение ионных металлоплакирующих препаратов, как наиболее безопасных и стабильных по своим свойствам, даже при попадании в базовое масло топлива и воды, что для изношенных автомобилей является актуальным.

3. Существует критическая концентрация соединений, обладающих восстановительной способностью, выше которой из‑за быстрого восстановления оксидных пленок в зоне трения вероятность намазывания возрастает. В этом случае отмечается повышенная интенсивность изнашивания. Завышенные концентрации могут приводить к восстановлению ионов металлов и их выпадению в осадок, повышению коррозионных свойств композиций базового смазочного материала и восстановителя.

4. Надо иметь в виду, что образование устойчивых защитных металлических пленок — процесс достаточно продолжительный (постепенный), поэтому при испытаниях, а также штатной работе техники резкое (внезапное) улучшение эксплуатационных показателей может не наблюдаться, но обязательно будет отмечаться их положительная динамика, существенно влияющая на повышение надежности и ресурса узлов и агрегатов техники.

В конце пятидесятых годов прошлого столетия 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. Поэтому эти соединения было предложено называть «полимерами трения» (frictional polymers).

Автохимические препараты, содержащие в своем составе политетрафторэтилен («тефлон»), фторопласт-4, перфторпропиленоксид, перфторполиэфир карбоновой кислоты («эпилам»), полисилоксаны (силикон) и некоторые другие, следует выделить в отдельную группу — полимерсодержащие (или полимерные) добавки или модификаторы.

Еще в 30–е годы прошлого века американский инженер норвежского происхождения Оле Бардаль (Bardahl) разрабатал и внедрил революционный, на тот момент, принцип смазывания. Он был основан на феномене поляризации молекул смазочного материала, что позволяло слою смазочного материала притягиваться к любым металлическим поверхностям, создавая защитную пленку. Разработка была столь эффективна, что американская армия присвоила ей гриф «секретно» вплоть до конца второй мировой войны. Эти разработки можно считать первыми прообразами нового направления в производстве смазочных материалов и автохимии — поляризованных соединений. В настоящее время фирма Bardahl продолжает дело своего основателя, производя целый спектр препаратов специальной автохимии.

В конце прошлого столетия за рубежом получила известность и достаточно длительное время широко применялась специальная жидкость SLIK-50 на основе политетрафторэтилена (ПТФЕ), разработанная Нейлом Греттоном и производимая в Великобритании, но затем она надолго изчезла с рынка автохимии. Также была известна более поздняя разработка — S LIDER 2000 PTFE . Как указано в рекламных проспектах фирмы — производителя, она также содержала ПТФЕ и позволяла существенно повышать надежность обработанных узлов и агрегатов: она могла применяться как добавка к маслам двигателей, станков и т. д., а также вводиться во впускной коллектор ДВС в виде аэрозолей.

Политетрафторэтилен или фторопласт (химическая формула (C2F4)n, где n = 1000…10 000) был открыт в 30–х годах прошлого столетия американским ученым Роем Планкеттом и был запатентован компанией «DuPont de Neumours & Company» (Дюпон) под торговой маркой Тефлон®. Применение ПТФЕ обусловлено тем, что он занесен в Книгу мировых рекордов Гиннесса, как самый скользкий материал в мире. Многие ученые всего мира стали активно работать с этим материалом, предлагая его применение во многих областях, в том числе в автомобильной и автохимической промышленности.

Было также разработано множество модификаций ПТФЕ, которые получили различные наименования: полифлон (Япония), алгофлон (Италия), флюон (Англия), сорефлон (Франция), гостафлон TP (Германия);

политрифторхлорэтилен, известный под торговыми марками фторопласт-3, дайфлон (Япония), гель F (США), гостафлон (Германия), волталеф (Франция); поливинилиденфторид, известный под торговыми марками, фторопласт-2, кайнар (США), KF — п олимер (Япония); видар (Германия); солеф (Бельгия), форафлон (Франция); сополимер тетрафторэтилена с этиленом, известный под торговыми марками фторопласт-40, тефзел (США), неофлон ETFE (Япония), хостафлон ET (Германия); сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом, известный под торговой маркой фторопласт-42; сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, известный под торговыми марками фторопласт-4МБ, тефлон FEP (США), хостафлон FEP (Германия), неофлон (Япония); сополимер тетрафторэтилена с перфторвинилпропиловым эфиром, известный под торговыми марками фторопласт-50, тефлон PFA (США), а также отечественные фторопласты марок Ф4, Ф3 и др.

Компания Shell, получив права на торговую марку SLIK 50, снова выпустила на рынок автохимии серию препаратов под данной торговой маркой.

Выше указывалось, что разработчиком и обладателем зарегистрированной торговой марки «Teflon» и одним из первых производителей тефлоновых препаратов для автохимии (DLX -600 и др.) является американская фирма DuPont, которая, однако, давно прекратила выпуск препаратов этого класса, а тефлоновые препараты сняты с вооружения американской армии уже почти 20 лет.

Полимерсодержащие препараты в основном применяются для повышения надежности и экономичности двигателей. Наиболее простой способ обработки заключается в следующем:

— полностью слить отработанное моторное масло и заменить масляный фильтр;

— тщательно взболтать содержимое флакона с препаратом в течение 3…5 мин.;

— ввести препарат в установленной пропорции в приготовленный к заправке объем моторного масла;

— тщательно перемешать полученный состав и залить в двигатель;

— немедленно пустить двигатель и проехать не менее 10…15 км или оставить его работающим на 25…30 мин. и не менять масло до пробега 5 тыс. км для лучшей обработки всех деталей двигателя.

Автохимические препараты этого класса также рекомендуется применять для специальной обработки, заключающейся во введении добавки в виде аэрозоля (или капельным путем) через впускные трубопроводы дизелей или карбюраторы бензиновых двигателей.

После обработки на прогретом и работающем двигателе, его не следует останавливать (глушить) в течение 15…20 мин., или можно осуществить технологический пробег на расстояние порядка 10 км.

В процессе обработки ПТФЭ покрывает трущиеся поверхности деталей, что заменяет трение металла о металл трением полимер по полимеру. Приводимые в рекламных проспектах (SLIDER 2000 PTFE treatment team (Великобритания), Antifriction PTFE (США) и др.) данные указывают на значительное увеличение сроков службы обработанной полимерами техники, снижение расхода топлива и смазочных материалов, на другие положительные факторы.

Были попытки создания подобного автохимического соединения на основе ПТФЭ и в нашей стране. Широкую рекламную компанию вели авторы препарата «Аспект — модификатор» на основе перфторпропиленоксида (химическая формула CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COF, где n = 15…55), а также «Универсальный модификатор», производимых российскими фирмами «Амтек», «Автоконинвест», которые предлагалось вводить в моторные и трансмиссионные масла.

Как заявляли разработчики, данные препараты изначально были созданы для применения в армейской технике в условиях боевых действий, когда во что бы то ни стало надо выполнять боевую задачу. Вопрос о сохранении межремонтного ресурса в этом случае, конечно, ни имел никакого смысла, так как, например, «время жизни» бронетанковой техники в современном бою составляет около 30 мин. Возможность длительной эксплуатации автомобилей на таких препаратах, как показала реальность, детально не исследовалась (если исследовалась вообще). Видимо, этим можно объяснить множество негативных «аспектов» их применения.

Новосибирская компания «Новофорум» одно время выпускала серию специальных противоизносных препаратов марки Forum, содержавших поверхностно — активированный фторопласт-4 (химическая формула (C2F4)nCOF, где n = 100…1000), разработанных в Институте химии Дальневосточного отделения РАН. К достоинствам данного препарата можно отнести его невысокую стоимость (около 100 р.) по сравнению с западными аналогами. Например, английский препарат S lik-50R стоил в США от 25 долларов, в Японии от 150 долларов. Минимальный размер частиц ПТФЭ (менее 1 мкм) в этом препарате позволяет беспрепятственно проходить через ячейки масляного фильтра (диаметр около 10 мкм) автомобиля и длительно удерживаться в смазочном материале во взвешенном состоянии.

В настоящее время имеется возможность производства волокон политетрафторэтилена диаметром всего в 40…60 нм при длине несколько микрометров. На рис. 9 (справа) представлены фотографии нановолокон ПТФЭ, полученные на электронном микроскопе.

Рис. 9. Фрагменты структуры Ленгмюра на поверхностях трения (слева) и нановолокна политетрафторэтилена (справа): 1 — смазочный материал; 2 — спиралевидные молекулы эпилама; 3 — трущиеся поверхности

Ряд фирм заявили о применении в своих препаратах эпиламных полимерных соединений, наиболее известные из препаратов: «Универсальный модификатор-2» производства ЗАО «Автокон», марки «КАМП» производства ООО «Автостанкопром» (Россия) и серия препаратов под торговой маркой Energie 3000 (Энергия 3000) производства фирмы E 3000 (Франция).

Эпиламные препараты Energie 3000 были разработаны по заказу заводской гоночной команды французской фирмы «Renault» для участия в международных ралли «VX‑Racing», где достаточно успешно апробированы и только затем перешли в розничную торговлю.

Особенность применения препаратов этой марки — они должны вводиться примерно за 1000 км до смены моторного масла. Затем масло с препаратом сливается, двигатель обрабатывается промывочными маслами и заправляется новым маслом. По утверждениям разработчиков, необходимая обработка трущихся соединений происходит ещё до смены масла, и дополнительное введение препарата не требуется.

За счет таких мероприятий, во — первых, достигается очистка систем двигателя от образовавшихся шламов, нагара и лаков. Во — вторых, удаляется из системы не израсходованный (не осевший) полимерный компонент, дальнейшее нахождение которого в двигателе нежелательно из‑за опасности его коагуляции (слипания) и блокировки масляного фильтра и приемного грибка масляного насоса. Однако не совсем корректно считать повышение эффективности работы двигателя после залива нового моторного масла только результатом действия обработки препаратом, уже слитым вместе с отработавшим маслом.

Из промышленных эпиламов наиболее известны марки 6–СФК-180–05 и 6–СФК-180–20, представляющие собой растворы перфторполиэфира карбоновой кислоты общего вида RfCOOH (где Rf — фторсодержащий радикал) в хладоне 113 (ГОСТ 23344—79).

В процессе обработки эпиламными препаратами фторсодержащие поверхностно — активные вещества (ПАВ) образуют так называемые структуры Ленгмюра в виде перпендикулярно ориентированных к поверхностям трения спиралей толщиной около 30…50 Å, способных выдерживать удельную нагрузку до 3 000 мН/мм 2 (см. рис. 9).

По некоторым данным, применение эпиламов значительно снижает поверхностную энергию материала, например, для металлов с 3 000…5 000 до 2…4 мНм, т. е. в 1000…10 000 раз.

Такие структуры, по данным разработчиков, способны надежно удерживать в зоне трения смазочный материал и в связи с этим значительно снижать интенсивность изнашивания и коэффициент трения обработанных подвижных соединений. Так, момент трения может снизиться до 10 раз, а момент страгивания в 10 000 раз по сравнению с необработанными поверхностями. Установлено, что ПАВ заполняет все микропоры и микротрещины на поверхности, вытесняя из них кислород и водород, предотвращая окисление и водородное изнашивание, а также рост микротрещин. Одно из достоинств эпиламов — возможность их применения в широком диапазоне рабочих температур, от очень низких (—200 °C) до достаточно высоких (+520 °C).

При тяжелых режимах работы соединений, приводящих к росту температуры и появлению очагов схватывания, фторорганические соединения (типа эпилама) могут вступать в реакцию с ювенальными (свободными от оксидных и других пленок) поверхностями с образованием на глубине до 40 Å фторида железа, что обеспечивает их высокие противозадирные свойства и снижение интенсивности изнашивания.

В связи с вышесказанным, эпиламы нашли широкое применение не только в качестве добавок к смазочным материалам, но и к смазочно — охлаждающим технологическим средам (СОТС) при механической обработке изделий из металлов, а также при специальной обработке резин, полимеров и других материалов в машиностроении.

Рассмотрим также более подробно силиконовые препараты. Полисилоксаны или силиконы — это полимерные кремнийорганические соединения (разнообразные жидкости, каучуки и смолы), находящие все более широкое применение в качестве специальных смазочных материалов и препаратов, в том числе при производстве синтетических моторных масел. Их основу составляет цепочка из чередующихся атомов кремния и кислорода. Углеводородные и другие органические радикалы различного структурного строения занимают боковые связи атомов кремния. Наибольшее практическое применение в качестве смазочных материалов имеют полимеры с метильными (метилполисилоксаны) и этильными (этилполисилоксаны) радикалами.

Кремнийорганические полимерные жидкости не имеют запаха, сильно различаются по вязкости, температуре кипения и замерзания. Они очень термостойки и, если горят, то с большим трудом, мало подвержены воздействию воды, большинства химических и физических факторов, разрушающих обычные органические материалы. В свою очередь, и они очень мало влияют или не влияют совсем на большинство таких органических материалов, как пластмассы, каучуки, краски или живые ткани и организмы. Кремнийорганические жидкости являются хорошими электроизоляционными материалами, они прозрачны и обладают гидрофобными (водоотталкивающими) свойствами.

Редкое сочетание физических свойств объясняет такие разные области их применения. Их используют в присадках для моторных масел; при изготовлении различных смазочных веществ, гидравлических и демпферных жидкостей, работающих в широком диапазоне положительных и отрицательных температур; в кулинарии в составе варенья и джемов (для предупреждения вспенивания); в косметике; лакокрасочных покрытиях; при пропитке одежды и обивочных тканей; в пленках, покрывающих стенки сосудов для хранения некоторых жидких лекарств, чувствительных к контакту со стеклянной поверхностью; в составе мебельных и автомобильных полиролей; медицинском оборудовании; при производстве асфальта и пр. Тонкие пленки, оставляемые после обработки поверхности кремнийорганическими полиролями и пропитанными ими полировальными тканями, обладают исключительными пыле— и водоотталкивающими свойствами. Поверхность после такой обработки не смачивается водой и легко очищается от грязи.

Полисилоксаны (полиорганосилоксаны) отличаются низкой температурой застывания, имеют пологую вязкостно — температурную кривую, термостабильны. Эти смазочные материалы и препараты на их основе химически инертны, не вызывают коррозию стали, чугуна, цветных сплавов даже при нагревании до температуры 150 °C.

Кремнийорганические полимерные жидкости используются и в чистом виде. Точность чувствительных приборов и устойчивость их к повреждениям часто повышаются, если в качестве амортизирующих жидкостей применяются кремнийорганические полимеры. Хорошо подобранная жидкость устраняет нежелательное дрожание и скачки стрелки, даже если прибор испытывает значительные вибрации. Кремнийорганические жидкости позволяют снимать вибрацию маховиков в двигателях различных типов — от автомобильных моторов до локомотивных дизелей. Кремнийорганические полимеры обладают хорошей сжимаемостью, что дает возможность применять их в жидкостных амортизаторах.

Недостатками препаратов этой группы являются низкие смазывающая способность и противоизносные свойства, которые, в свою очередь, повышаются введением в них самих дополнительных присадок. Поэтому полисилоксаны более перспективны для применения в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах и гидроамортизаторах, а также для изготовления пластичных смазочных материалов и добавок к ним.

Анализ показывает, что, несмотря на доказанную результативность применения полимерсодержащих препаратов, существует целый ряд серьезных проблем при их широком использовании.

1. Так, лабораторные исследования и длительные эксплуатационные испытания одного из известных тефлоновых препаратов, проведенные в конце прошлого века Институтом автомобилей и прицепов в г. Радоме (Польша), выявили ряд негативных последствий использования данного восстановителя.

Было замечено, что образовавшееся на поверхностях трения тефлоновое покрытие может постепенно насыщаться мелкодисперсными частицами (продуктом износа) и абразива. Образуется подобие абразивного круга с пластичной матрицей из полимера и режущих элементов из застрявших в ней высокотвердых частиц. В результате, возможен переход от трения полимер по полимеру к трению в режиме абразивный круг — деталь .

2. Отмечено также, что применение тефлоновых препаратов способствует образованию смолистых отложений с белым налетом и нагара на днищах поршней и поршневых кольцах.

Похожие отложения на ряде поверхностей масляной системы двигателя, в том числе в фильтрах и каналах коленчатого вала, отмечаются и при применении некоторых других полимерсодержащих препаратов.

3. Рекомендуемые концентрации многих полимерсодержащих препаратов для введения в моторное масло необоснованно завышены (до 25 % от объема моторного масла), что сказывается на химмотологических свойствах базового масла.

4. Применение полимерсодержащих препаратов (особенно содержащих тефлон) на новых автомобилях, преимущественно японского производства, имеющих жёсткие допуски на изготовление трущихся соединений, например «шейка коленчатого вала — вкладыш», может привести к «забиванию» ими масляных каналов коленчатого вала и отказу двигателя.

В связи с этим в инструкциях по применению ряда полимерсодержащих препаратов указывается: «Не применять в период обкатки!» Учитывая близкий состав и механизм действия, целесообразно это предупреждение распространить на ВСЕ препараты этой группы.

5. По данным разработчиков, примененный однажды полимерсодержащий препарат может находиться на трущихся поверхностях до 80 000 км пробега и блокировать применение других РВП и технологий, которые либо не окажут никакого влияния на состояние обработанного узла, либо, хуже того, могут осесть в уже суженных тефлоном каналах и фильтрах.

6. В настоящее время в странах Западной Европы и США применение в автохимии препаратов, содержащих фторсодержащие материалы, крайне ограничено. Это вызвано том, что при их горении возможно образование в отработавших газах ядовитых химических соединений, близких по составу к боевым отравляющим веществам типа «фосген» и некоторых других.

В настоящее время в ряде научно — технических центров разрабатывается новое направление в автохимии и трибологии в целом. Это направление получило наименование «геотрибология» (от греческого г еос — земля) — т. е. трение, износ и смазывание в условиях применения различного рода минералов и других соединений геологического происхождения.

Целью работ в этом направлении является создание специальных добавок в топливно — смазочные материалы, способствующих формированию металлокерамического слоя на контактирующих участках поверхностей трения, что приведет к частичному устранению дефектов и обеспечению высоких антифрикционных и противоизносных свойств. Такие материалы, главным образом на основе измельченного и модифицированного серпентина, а также других минералов естественного и искусственного происхождения, получили наименование «геомодификаторы» или РВС — технологии.

Началу исследований в данном направлении положило необычное явление, обнаруженное еще во времена Советского Союза при бурении сверхглубокой скважины на Кольском полуострове. Было выявлено, что при прохождении буровым инструментом (долотом) горных пород, богатых минералом серпентином (змеевиком), ресурс режущих кромок инструмента резко увеличивался.

Серпентин — группа природных минералов, которые встречаются в нескольких видах. Все серпентины — зеленые минералы, образующие жирные на ощупь массивные агрегаты и имеющие слоистую структуру, отдалённо напоминающую графит. Из серпентиновых пород добывают природный асбест (хризотил — асбест). Хризотил — асбест является минералом группы серпентинита, залегает жилами, в виде блестящих зеленоватых поперечно— или продольноволокнистых агрегатов. Элементарные волокна хризотила представляют собой свернутые в тончайшие трубочки серпентиновые листочки, различимые лишь под электронным микроскопом (рис. 10).

Рис. 10. Слоистая структура строения серпентина (слева) и волокна хризотила под электронным микроскопом (справа)

Формула серпентина — Mg6[Si4010](OH)8, или 3MgO2SiO22H20 или (МgОН)6Si4011Н2О.

Серпентин включает несколько минеральных видов:

— антигорит (Mg, Fe)2+3[Si2O5](OH)4;

— хризотил (клинохризотил, ортохризотил, парахризотил) Mg3[Si205](OH)4;

— лизардит Mg5[(OH)8|Si4O10].

Компонентный состав серпентина: МgО — 43 %, SiO2 — 44 %, Н2О —12,1…12,9 % (серпентин содержит около 13 % конституционной воды (в виде ионов гидроксила ОН— и в единичных случаях ионов Н+, располагающихся в узлах кристаллической решетки минерала). Эта вода прочно удерживается внутри минерала при комнатной температуре, но выделяется при нагревании в температурном интервале 300…1300 °C. Выделение воды сопровождается разрушением кристаллической решетки минерала.

Рентгенофазовый анализ геомодификаторов показывает, что эти составы бывают двух видов: один содержит в основном 75…80 % лизардита и 10…15 % хризотила, другой, наоборот, — 10…15 % лизардита и 75…80 % хризотила.

Все слоистые силикаты состоят из двух сеток [Si205]2—, соединенных вместе катионами в компактные пакеты состава [Si4O10]4—. Особенностью каждой сетки [Si2O5]2— является наличие нескомпенсированного электростатического заряда, обусловленного тем, что сетки из кремнекислородных тетраэдров с одной стороны имеют одну свободную валентность, и это определяет появление тетраэдров отрицательного заряда только на одной стороне сетки. В сдвоенных пакетах [Si4O10]4— отрицательные заряды обеих сеток направлены внутрь пакета и скомпенсированы катионами Мg+. Фактически в слоистых пакетах [Si4O10]4— между двумя сетками состава [Si2O5]2— располагается бруситовый слой Мg(ОН)2.

Специфическое строение слоистых силикатов — наличие пакетов, состоящих из гексагональных сеток — слоев, связанных друг с другом очень слабыми связями, определяет и свойства этих минералов: низкую твердость, весьма совершенную спайность и расщепляемость на тонкие пластинки.

Изучение данного явления проводилось в конце 80–х годов прошлого столетия в институте «МеханОбр» (г. Ленинград) под руководством академика В. И. Ревнивцева и при участии к. т. н. Т. Л. Маринича. Ими было установлено, что данный эффект — следствие разложения серпентина в зоне бурения с дополнительным выделением большого количества тепловой энергии. Вследствие этого наблюдается разогрев материала шарошки бурового долота, диффузия в него разложившихся элементов минерала и образование композиционной металлокерамической структуры, обладающей высокой твердостью и износостойкостью.

В 1992 году коллектив ученых (А. Ю. Хренов, Н. В. Уткин, В. В. Казарезов, А. И. Голубицкий, И. В. Никитин) из научно — производственной инновационной фирмы «ЭНИОН — БАЛТИКА» (Санкт — Петербург), созданной на базе ленинградского филиала «Федерация инженеров СССР «ЭНИОН»», продолжила работы над созданием препаратов на базе серпентина. Разработанный ими препарат был назван НИОД («Направленная ИОнизация Диспергированием»).

В январе 1993 года группа в следующем составе: ушедший из «ЭНИОН — БАЛТИКА» И. В. Никитин, а также А. К Агафонов, П. Б. Арацкий, С. И. Бахматов и Е. А. Гамидов, — выпустила первый ремонтно — восстановительный состав (РВС) на базе Кольских серпентинов. Ими были созданы две самостоятельные фирмы — «Промремонт» (Санкт — Петербург) и «Высокие технологии» (Харьков).

С апреля 1996 по сентябрь 1999 года И. В. Никитин работал с группой московских исследователей В. И. Неждановым и В. И. Ермаковым в научно — техническом центре «Конверс — Ресурс», который был образован Международным фондом конверсии для реализации РВС — технологии на практике.

В 1999 году специалистами новосибирской компании ЗАО «Промышленные технологии» подана заявка, а в 2001 году получен патент на изобретение собственного ремонтного состава, получившего торговое наименование — «Motor Doctor».

В настоящее время на отечественном рынке автохимии наиболее известными препаратами этого класса являются: синтезатор металлов F orsan nanoceramics, выпускаемый российской компанией «Нанопром»; восстановители RVS Technology, изготовляемые в Финляндии фирмой «RVC — ТЕС Оу» по лицензии НПО «Руспром — ремонт»; смазочные композиции марки Супротек компания «Супротек», а также нанокондиционер Fenom Nanotechnology российской компании «Автохимпроект».

Рассмотрим более подробно химический состав «геомодификаторов», механизм действия и основные свойства получаемых защитных покрытий.

Точный компонентный и количественный состав своих разработок фирмы держат в строжайшем секрете, поэтому здесь мы можем привести только результаты независимых исследований препаратов сторонними фирмами и литературно — патентного поиска.

По химическому и фазовому составу многие геомодификаторы представляют собой смесь классического магнезиально-железистого силиката (серпентина — Mg6{Si4O10}(OH)8, являющегося формой целого ряда минеральных руд класса оливинов), конечными фазами которого являются форстерит Mg2SiO4 и фаялит Fe2SiO4, а также в незначительных количествах кремнезём SiO2 и доломит CaMg(CO3)2.

В качестве основы (и в определенной степени растворителя) в геомодификаторах, например в ГТМ, используется осветительный керосин ГОСТ 10227—88 (38,5 % по объёму) в полусинтетическим моторном масле 10W-40 (60 %).

В ряде работ предлагается для повышения эффективности образования геомодификаторами керамических защитных покрытий в качестве дисперсионной среды дополнительно к силикатам металлов (антигорит — естественный силикат магния, ревдинскит — минерал, смесь силикатов магния и никеля и др.), измельченным до размера зёрен от 1 до 10 мкм, добавлять мономеры с непредельными связями (диметиловый эфир малеиновой кислоты, пропиоловая кислота и др.).

В основе метода лежит способность этих составов при определенных условиях диффундировать в глубину приповерхностного слоя металла атомов углерода, вызывая образование упрочняющих его дислокаций (возникновение «булатного» эффекта). Базой для этих препаратов служат синтетические порошки оксидов металлов — катализаторов. Их основой являются следующие серпентинизирующие ультрабазиты: амфибол, биотит, ильнетит, магнантит, коротковолокнистый асбест, лизоргит, пирротин, петрандит, серпентин, тальк, альфа, орто— и клинохризотил, халькопирит и т. д. Кроме того, в состав триботехнических смесей могут входить такие минералы, как каолинит, доломит, графит, шунгит.

В последнее время на рынке геомодификаторов появились препараты с новыми минеральными компонентами — бёмитом и цеолитом.

Минерал бёмит, названный по имени немецкого ученого — минералога XX века И. Бёма, в чистом виде в природе встречается довольно редко. Диаспор и бёмит, Al2O3. Н2О и AlO(OH), — полиморфные разновидности одноводного оксида алюминия, находятся в природе в составе бокситов в кристаллической и скрытокристаллической формах. При температуре около 500 °C диаспор и бёмит теряют кристаллизационную воду, превращаясь в безводный глинозем.

Промышленностью налажено производство очень дешевого нанодисперсного искусственного бёмита. Исследования, проведенные в ГНУ ГОСНИТИ по применению синтезированного нанокристаллического бёмита в качестве добавок к смазочным материалам, показывают возможность повышения ресурса деталей и уменьшения трения в процессе эксплуатации на 30…33 %.

Цеолиты — минералы из группы водных алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных элементов. В 1756 году Ф. Кронштедт обнаружил увеличение объема образца, сопровождающееся выделением воды из минерала стильбита (гидратированные силикаты алюминия) при нагревании. Поэтому он и ввел термин «цеолит» (в переводе с греческого «кипящий камень»). Оказалось, что подобным свойством обладают и другие минералы этого семейства: клиноптилолит, морденит, фожазит, шабазит. В отличие от кристаллогидратов (серпентинов и бёмита), также выделяющих значительное количество воды при нагреве, цеолиты поглощают и выделяют не только воду, но и другие молекулы без изменения кристаллической структуры.

Химический состав цеолитов в обобщенном виде может быть представлен формулой: Mx/n(AlO2)x. (SiO2)y. zH2O, где М — катионы с валентностью n (обычно это Na+, K+, Ca2+, Ba2+, Si4+, Mg2+), z — число молекул воды, а отношение у/х может изменяться от 1 до 5 для различных видов цеолитов. Например, основной состав природных цеолитов Сокирницкого месторождения,%: SiO2 — 71,5; Al2O3 — 13,1; Fe2O3 — 0,9; MnO — 0,19; MgO — 1,07; CaO — 2,1; Na2O — 2,41; K2O — 2,96; P2O5 — 0,033; SO3 — следы. В качестве основных микропримесей могут содержаться: никель, ванадий, молибден, медь, олово, свинец, кобальт и цинк.

Цеолиты имеют строго определенный диаметр входных отверстий (от 0,3 до 1 нм в зависимости от вида минерала) и являются высокоактивными адсорбентами (рис. 11).

Рис. 11. Внешний вид минерала и нанопористая структура цеолита

В настоящее время известно более 600 видов цеолитов и только около 50 из них имеют природное (естественное) происхождение. Искусственные или синтетические цеолиты имеют классификацию А; Х и Y . Цеолиты, вследствие особенностей своей структуры, обладают высокой адсорбцией — концентрированием вещества из газовой фазы на поверхности твердого тела (адсорбента) или в порах, образуемых его структурой. При использовании цеолитов в качестве адсорбирующего элемента происходит молекулярно — ситовый отбор при сорбции молекул из газа в жидкости, позволяющей разделять молекулярные смеси в интервале размера молекул 10…20 нм.

Рассмотрим рекомендации по применению некоторых металлокерамических материалов и механизм их восстанавливающего действия.

Для машин с разной степенью износа и пробегом от 50 000 км пробега и выше рекомендуется:

1. Слить старое масло, промыть двигатель.

2. Залить новое масло и прогреть двигатель до температуры охлаждающей жидкости 70…80 °C.

3. Исключить подачу топлива в карбюратор и выработать из него весь бензин.

4. Вывернуть свечи и через каждое свечное отверстие ввести в каждый цилиндр по 5…10 мл состава.

5. Не вворачивая свечей, стартером 5…6 раз прокрутить двигатель в течение 10 с, каждый раз с интервалом между попытками в 30…40 с.

6. Ввернуть свечи, подать топливо в карбюратор и запустить двигатель.

7. Оставшийся состав влить в заливную масляную горловину. Поднять обороты коленчатого вала двигателя до 3000…3500 об/мин и поддерживать их в течение 10…15 мин. По указаниям производителей, это очень важный момент обработки, так как снижение оборотов двигателя или его остановка может существенно повлиять на результаты обработки.

8. Произвести замену масляного фильтра после пробега 1500…2000 км. Моторное масло можно не менять до 50 000 км пробега, чем обеспечиваются наилучшие показатели обработки.

Однако единого мнения по применению геомодификаторов нет. По одним источникам, геомодификаторы рекомендуется применять после пробега около 1000 км, что обосновывается лучшими условиями и наглядностью обработки.

Другие рекомендуют применять геомодификаторы не только для автомобилей с пробегом, но и для новых автомобилей. В этом случае предлагается вводить состав непосредственно в моторное масло, при соблюдении остальных требований к обработке, а смену масляного фильтра рекомендуется производить после 5…6 тыс. км пробега.

Восстановление и упрочнение подвижных соединений металлокерамическими материалами осуществляется за счет формирования на поверхностях трения структур повышенной прочности, подавления процессов водородного изнашивания и охрупчивания металла, повышения термодинамической устойчивости системы поверхность трения — смазочный материал. Поверхностно — активные вещества (ПАВ) металлокерамического восстановителя после введения в системы двигателя подготавливают поверхности трения химически (катализ) и физически (суперфиниш), очищая их от нагара, оксидов, отложений и т. д.

Для получения необходимого эффекта от применения геомодификатора должно произойти его разрушение по формуле

Mg6{Si4O10}(OH)8 = 3Mg2{SiO4} + SiO2 + 4H2O,

до этого времени он (например, серпентин) работает, как простой абразив.

После разложения геомодификатора в очищенную зону трения вместе с катализатором происходит внедрение его керамических и металлокерамических частиц (фибрилла). Зона контакта обедняется свободным водородом, а поверхностные слои вследствие диффузии изменяют свою структуру и увеличивают прочность в несколько раз. В процессе дальнейшей работы на поверхностях трения формируется органо — металлокерамическое покрытие, частично восстанавливающее дефекты поверхности трения и обладающее высокими антифрикционными и противоизносными свойствами.

Металлокерамический защитный слой, который получается на поверхностях трения, может обладать уникальными триботехническими характеристиками:

— микротвердость 65…72 HRC;

— шероховатость 0,3…0,1 мкм;

— коэффициент трения 0,003…0,007;

— температура разрушения 1700…2000 °C.

При применении геомодификаторов в ДВС наблюдается некая оптимальная точка (момент времени) в процессе обработки, когда регистрируемый эффект достигает своего оптимального значения. Продолжение процесса обработки, как указывают ряд исследователей, может привести к ряду негативных последствий.

Наряду с высокой эффективностью геомодификаторов и РВС — технологии, остается множество нерешенных вопросов, связанных с их применением.

1. Так, исследованиями, проведенными в триботехнической лаборатории фирмы «ВПМАвто» установлено, что геомодификаторы увеличивают износ хромированного кольца в паре трения «хром — чугун» в два раза по сравнению с базовым вариантом, а также пары трения «вкладыш — шейка коленчатого вала». Это является следствием вдавливания (вкрапления) в более мягкой материал неразложившихся частиц геомодификатора и их функционирования как микрорезцов, закрепленных в пластичной матрице.

2. При обработке металлокерамическими материалами наблюдается выделение свободной воды. По данным, приведенным во втором томе советско — польского издания «Справочник по триботехнике. Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения», повышение ее содержания в моторном масле всего на 5 % приводит к росту интенсивности изнашивания до 10 раз.

3. Отмечается нарушение температурной стабильности обработанного двигателя вследствие дополнительного теплового сопротивления металлокерамического слоя (кстати, как и полимерного) отводу тепла от поршня через поршневые кольца. Всё это может привести к перегреву двигателя и его отказу, особенно на режимах перегрузок.

4. По этой же причине наряду со снижением концентраций в отработавших газах окиси углерода СО и углеводородов СН, наблюдается почти двукратный рост выхода окислов азота NО.

5. При применении РВС — технологии в периоды приработки из‑за возрастающих температур отмечаются случаи дополнительного сверхнормативного выгорания масла и отпуск (снижение прочностных свойств) термообработанных поршневых колец.

6. Большинство геомодификаторов представляют собой не что иное, как взвесь порошковых материалов в соответствующем носителе (осветительном керосине, минеральном масле и т. д.), которая, как и порошковые реметаллизанты, может задерживаться фильтрами, центрифугироваться и выпадать в осадок. Так, например, при безразборном восстановлении тепловозных дизелей разработчиками рекомендуется на период обработки вообще исключать из системы смазки фильтры тонкой очистки (центрифуги) моторного масла.

Поэтому при применении геомодификаторов необходимы следующие дополнительные рекомендации:

1. Показанием к применению должны быть результаты технического диагностирования двигателя, указывающего на то, что степень износа систем, подлежащих обработке препаратом, составляет не менее 50 %.

2. Если пробег после замены масла и масляного фильтра составил более 5 000 км, либо качество моторного масла не соответствует эксплуатационным требованиям, а также при наличии отказов деталей в узлах и механизмах автомобиля, подлежащих обработке, то восстановительная обработка не рекомендуется.

3. Качественная обработка геомодификатором требует строгого квалифицированного инструментального контроля первого этапа процесса восстановления, поэтому такую обработку целесообразнее и безопаснее проводить в автосервисах с получением гарантий качества обработки.

4. На наш взгляд, геомодификаторы целесообразнее всего применять в элементах трансмиссии и ходовой части. Обладая высокими водо- и грязеотталкивающими свойствами, они могут существенно понизить износ и температуру в зоне трения, в том числе и в открытых узлах, таких как шарниры карданных валов, цепная передача мотоциклов и т. д.

В заключение данного раздела следует отметить, что главной проблемой, существенно сдерживающей применение препаратов на основе геомодификаторов, является нестабильность их свойств, а как следствие, результатов обработки. Все это, прежде всего, обусловлено минеральной основой добавок с наличием множества неконтролируемых примесей и загрязнений. Разработка для таких присадок синтетических компонентов, свободных не только от балластных, а, прежде всего, от возможных абразивных компонентов, способна открыть новые перспективы для их широкого применения в автомобильной промышленности.

К отдельной группе РВП относятся кондиционеры (металла или поверхности). Это целый спектр различных препаратов автохимии, в основном на базе поверхностно — активных веществ (ПАВ) и химически — активных веществ (ХАВ), в том числе традиционно применяемых в смазочных материалах, но официально не именуемых кондиционерами.

Впервые термин «кондиционер» (от английского «condition» — условие, состояние) был употреблен еще в 1815 году. Именно тогда француз Жан Шабаннес получил британский патент на метод «кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях». Почти через сто лет, в 1902 году американский инженер — изобретатель Уиллис Карриер собрал первую промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью — Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, ухудшавшей качество печати.

Слово «кондиционер» по отношению к устройству для поддержания нужной температуры и влажности в помещении прижилось только у нас в стране. Фактически это фрагмент словосочетания a ir — condition, что в переводе с английского означает «состояние воздуха». В дальнейшем слово кондиционер стало применяться в других отраслях, например «кондиционер металла», «кондиционер волос», «кондиционер белья» и т. д.

Собственно, смысл словосочетания кондиционер поверхности применительно к автохимии можно интерпретировать как препарат и механизм воздействия на процессы трения и изнашивания, позволяющие восстанавливать антифрикционные и противоизносные свойства, а также химический состав (состояние) поверхностей трения посредством доставки необходимых компонентов (среды или энергии) за счет введения химически активных веществ.

Одним из главных компонентов автомобильных кондиционеров поверхности являются галогенированные производные углеводородов. Эти химически активные углеводороды являются соединениями, полученными замещением в структурной формуле углеводорода одного или более атомов галогена (хлора, фтора, брома, йода) равным числом атомов водорода. К активным компонентам таких присадок следует отнести также ряд соединений серы и фосфора.

Наиболее часто в кондиционерах металла применяются хлоропарафины, отвечающие по составу предельным углеводородам или парафинам СnН(2n+2), в которых один или несколько атомов водорода замещены хлором. Из химических свойств хлоропарафинов наиболее важным и характерным для них является чрезвычайная подвижность атомов хлора, вследствие чего при действии соответствующих агентов они способны обменивать хлор снова на водород или на другие атомы или группы. Эта способность обусловливает широкое применение хлоропарафинов для разнообразнейших синтезов, в том числе для препаратов автохимии.

Механизм противозадирного действия хлорсодержащих соединений заключается в образовании хлоридов на локальных микроучастках контакта поверхностей трения в условиях высоких удельных нагрузок и скоростей скольжения, особенно в присутствии следов влаги.

Сера и сернистые соединения образуют сульфидную пленку на поверхности металла начиная с температуры 200 °C. Эта пленка содержит карбиды и оксиды железа, а также сульфаты железа (вследствие окисления). Толщина образовавшейся сульфатной пленки зависит от прочности связи серы в молекулах присадки и составляет 300…400 нм. С применением рентгеноспектральных методов было установлено, что в процессе работы сульфатная пленка непрерывно истирается и восстанавливается, однако средняя толщина пленки остается постоянной.

Другим химически активным компонентом РВП являются препараты на основе соединений фосфора. Так, металлические соли дитиофосфорных (ДТФ) кислот придают смазочным композициям высокие антиокислительные, антикоррозионные, противоизносные, а также незначительные противозадирные свойства за счет химических реакций присадок с металлом поверхности с образованием на поверхностях трения фосфатов металлов, имеющих высокое сопротивление сдвигу.

Дитиофосфаты цинка применяют в качестве антиокислительной и противоизносной присадки. Наиболее широко распространены российские присадки ДФ-11 (50 %-ный раствор изобутилизооктилдитиофосфата цинка в веретённом масле), а также А-22 — присадка нового поколения (дитиофосфат цинка, модифицированный бромом), с содержанием активного вещества не менее 85 %. Их применяют в моторных, трансмиссионных и индустриальных маслах в концентрации от 0,5 до 2,0 % (мас.).

В моторных маслах они используются как компонент полифункциональных присадок для обеспечения синергизма (содружества) триботехнического действия различных присадок.

Противоизносное действие дитиофосфатов или дитиокарбонатов молибдена в основном реализуется вследствие химического модифицирования продуктами термического разложения этих соединений на поверхностях пар трения и последующего образования на них полимолекулярного граничного слоя. Продукты их разложения вступают в реакцию с ювенальными поверхностями трения и насыщают их серой, молибденом и в некоторых случаем фосфором. Затем при высоких температурах происходит дальнейшее разложение присадки, образуются соединения MoS2 и МоО4 или их модификации, создающие полимолекулярный противоизносный антифрикционный граничный слой. Присадками такого типа являются ПАФ-4 («Экомин»), производства Рязанского опытного завода ВНИИ НП (Россия) и, по некоторым данным, «MotorProtect» немецкой фирмы L iqui Moly GmBh . Дитиофосфат цинка также взаимодействует с продуктами окисления, образующимися в масле при эксплуатации, повышая его антикоррозионные свойства.

Все эти вещества в той или иной концентрации входят или могут входить в состав РВП группы кондиционеров металла. Механизм их действия основан на физической адсорбции, хемосорбции и химическом взаимодействии ПАВ с поверхностями трения.

Механизм физической адсорбции заключается в том, что полярные молекулы кондиционера удерживаются на трущихся поверхностях силами Ван — дер — Ваальса, образуя достаточно прочные перпендикулярно расположенные к трущимся поверхностям слои, способные выдерживать высокие нормальные нагрузки и имеющие низкое сопротивление к действию касательных напряжений.

Хемосорбция основана на удержании на поверхности металла молекул кондиционера химическими связями, при этом атомы металла не покидают свою кристаллическую решетку и не вступают в химические реакции.

В результате на поверхностях трения образуются молекулярные пленки физического (адсорбция), химического (хемосорбция) строения, а также ряд химических соединений.

Физическая адсорбция и хемосорбция протекают практически одновременно. Например, адсорбция жирных кислот при нормальных температурах носит в основном физический характер, а при высоких температурах — химический. Так, кондиционеры поверхности, с одной стороны, за счет физической адсорбции образуют на смазываемых поверхностях достаточно прочные слои ориентированных молекул смазочного материала, работающие при низких температурах. С другой стороны, в результате хемосорбции за счет образования в смазочном материале, например, активных ионов хлора (при применении хлоропарафинов), опережая процессы схватывания, на поверхностях трения образуются устойчивые пленки, а в смазочном материале маслорастворимые или твердые химические соединения, состоящие из хлоридов, фосфатов, йодидов, сульфидов и др.:

FeO + 2HCl = FeCl₂ + H₂O;

Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O.

Высокая скорость их образования позволяет быстро восстанавливать такие пленки в местах разрушения граничного слоя базового смазочного материала, обеспечивая защитный режим трения во фрикционном контакте вплоть до температуры плавления.

Образовавшиеся адсорбированные, хемосорбированные структуры и химические соединения на поверхностях трения, обладающие относительно высокой прочностью и стойкостью, защищают их от непосредственного механического и теплового контакта, препятствуют взаимной адгезии поверхностей.

Наиболее известным препаратом этого класса является антифрикционный кондиционер металла «Energy release» («освобождающий энергию»), разработанный американской компанией Entech Corp . в рамках абсолютно закрытой программы по созданию самолета — невидимки «Stelth». Он был создан специально для турбин реактивных двигателей и других узлов и механизмов, работающих в сверхтяжелых условиях, когда обычные СМ не обеспечивали необходимых свойств.

Физико — химические исследования «Energy release», проведенные с участием Центра лазерной технологии при Институте общей физики РАН, указывают на образование на трущихся поверхностях сервовитной пленки из чистейшего железа. Методом оже — спектроскопии установлено, что толщина этой пленки составляет всего 250 Å (25 нм), что в 2000 раз меньше толщины человеческого волоса. В условиях применения «Energy release» наблюдается значительное снижение шероховатости поверхностей — с 1 до 0,01 мкм, т. е. до уровня зеркальной поверхности, что позволяет в 5…12 раз снизить износ деталей и механизмов двигателя. Результаты расчетов показали, что использование «Energy release» на серийном моторе без всяких конструктивных доработок позволяет получить прирост мощности на 5 л. с. (3,73 кВт).

В последнее время получила распространение новая американская разработка — полностью биоразлагаемый синтетический кондиционер металла второго поколения «SMT 2», обладающая, к тому же, по данным фирмы — производителя, более высокими антифрикционными свойствами.

Научно-производственная компания «Автохимпроект» выпускает отечественный кондиционер металла Fenom (Феном), который в настоящее время широко известен на автомобильном рынке и входит в целую группу различных продуктов для автохимии. Название Fenom образовано от Fe — обозначение железа в таблице Д. И. Менделеева и Nom — от латинского Nomen — основа основ (имя).

Особенностью кондиционирования металла при использовании препарата Fenom заключается в дополнительном пластифицировании поверхностей трения и формировании на них тончайших слоев, по свойствам близких к сервовитной пленке, характерной для эффекта безызносности. Это обусловлено избирательным растворением веществами кондиционера легирующих элементов конструкционного материала детали и образованием структуры, состоящей из чистого железа с включенными в него остаточными фазами углерода.

При этом контактируемые участки покрываются достаточно устойчивыми полимерными и полиэфирными структурами, создавая эффект прочной «масляной шубы», способной исключить непосредственный контакт трущихся соединений. Это позволяет существенно снизить в подвижных соединениях потери на трение и их интенсивность изнашивания, в том числе при пуске, разгоне, режимах перегрузок и т. д.

Fenom обеспечивает реальный эффект при концентрации всего 3 % от объема моторного масла, в то время как многие другие препараты подобного назначения вводятся в пропорции до 25 %, что может нарушить сбалансированный состав масла. Препарат можно заливать в двигатель, коробку передач, задний мост и т. д. в любой момент и при любом пробеге автомобиля. Рекомендуемое количество препарата для каждого конкретного агрегата указано в инструкции.

Обработку двигателя гораздо лучше приурочивать к смене моторного масла. При этом рекомендуется использовать 5–минутную промывку двигателя с препаратом Fenom, который в составе промывки не только обеспечивает защиту двигателя, но и повышает энергетику очистителя, усиливая его моющие свойства.

По данным профессиональных аналитиков, комплексное применение Fenom на всех этапах производства и эксплуатации позволяет увеличивать ресурс механизма в целом в 3…6 раз, на этапе эксплуатации — от 2 до 5 раз и получать дополнительную экономию материальных средств от 10 до 40 %.

Антифрикционные кондиционеры металла выпускаются многими известными автохимическими компаниями мира. Так, концерн Lubrichim (Швейцария — Бельгия — Испания) выпускает антифрикционную и противоизносную присадку к маслу (многоцелевой концентрат антифрикционного кондиционера металла) Auto Plus 2025, предназначенную для снижения износа деталей и потерь на трение, избыточного потребления топлива, замедления окисления масла и предотвращения образования черных смолистых отложений.

Фирма SCT‑Vertribs GmBh (Германия) производит добавку в моторное масло E stocada Metall Conditioner (Торговая марка — MANNOL), предназначенную для упрочнения металлических поверхностей поршневых колец и гидрокомпенсаторов, очистки двигателя от смолистых отложений, снижения потерь на трение, повышения износостойкости деталей, снижения расхода топлива и масла, облегчения холодного пуска, оптимизации показателей выхлопа, т. е. стандартного набора функциональных свойств, присущих кондиционерам металла.

Следует иметь в виду, что применение в смазочных материалах галогенных соединений способствует образованию кислот, которые повышают кислотное число базового смазочного материала, а следовательно, и его коррозионную активность. Все это требует строгого соблюдения инструкций по применению, не допускающих превышению рекомендуемых расчетных концентраций, порядка и периодичности применения таких препаратов.

Другой немаловажной проблемой является наличие в кондиционерах металлов хлор— и фторсодержащих компонентов, применение которых в странах Западной Европы и США ограничено в связи с экологическими требованиями.

В настоящее время на рынке автохимии присутствует целый ряд препаратов автохимии, предназначенных для кондиционирования (восстановления свойств) самых различных конструкционных материалов, таких как резинотехнические и полимерные уплотнения систем двигателя, ременных передач, поверхностей облицовки и обивки салона и т. д., которые следует называть кондиционерами поверхности.

Следующую группу препаратов можно объединить понятием «слоистые добавки», которые также часто называют модификаторами. Препараты, отнесенные к данной группе, в основном включают в свой состав элементы с низким усилием сдвига между слоями, например дисульфиды молибдена (МоS2), вольфрама (WS2), тантала (TaS2) и ниобия (NbS2), диселениты молибдена (МоSе2), титана (TiSе2) и ниобия (NbSе2), трисульфид молибдена (МоS3), графит (C), нитрид бора (BN — «белый графит») и некоторые другие.

Слово «графит» происходит от греческого корня «графо» — пишу, так как он издавна применялся для изготовления грифелей карандашей. Примерно с XV века графит начал применяться для изготовления тиглей. В XVI веке началась добыча графита в Англии, где он стал использоваться как карандашные грифели взамен свинцовых. В связи с этим его вначале даже называли «плюмбаго» (от латинского «плюмбум» — свинец). Интересно и то, что его долгое время совсем не отличали от другого твердосмазочного материала — молибденита (по — гречески «молибдос»). Древние греки обычно путали молибденит с графитом, а иногда и со свинцом.

Рассмотрим механизм восстановительного, в основном антифрикционного и противоизносного, действия слоистых добавок, на примере химического строения графита и дисульфида молибдена, который, в общем, аналогичен и для других материалов подобной структуры.

Графит находит широкое применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности — от изготовления карандашных грифелей до блоков замедления нейтронов в ядерных реакторах. Атомы углерода в кристаллической структуре графита связаны между собой прочными ковалентными связями и формируют шестиугольные кольца, образующие, в свою очередь, прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями. Расстояние между атомами, расположенными в вершинах правильных шестиугольников, равно 0,142 нм, между слоями — 0,335 нм. Слои слабо связаны между собой (рис. 12). Такая структура — прочные слои углерода, слабо связанные между собой, определяет специфические свойства графита: низкую твёрдость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки, что обусловило его применение в различных смазочных материалах в качестве противозадирного и противоизносного материала.

Приведенная модель не является полной, так как некоторые факты не позволяют полностью описать механизм смазочного (защитного) действия графита только слоистой структурой. Например, при применении графита в сухом воздухе сила трения выше, чем во влажном, в атмосфере азота существенно выше, чем на воздухе (причем в сухом азоте выше, чем во влажном), а в восстановительной среде смеси газов вообще не обладает хорошей смазочной способностью. Таким образом, наличие пленки влаги или окисных пленок на поверхностях трения является необходимым условием для проявления графитом своих максимальных смазочных свойств.

Рис. 12. Слоистая структура кристаллической решетки графита (справа) и дисульфида молибдена (слева)

В настоящее время, ультрадисперсный графит входит в состав практически всех смазочных материалов, выпускаемых бельгийской компанией Marly под маркой Black gold, технологического партнера гонок «Формулы-1», «Форд», «Рено» и ряда российских автосоревнований. Например, 100 %-ное синтетическое моторное масло Blaсk gold bio carat специально разработано для использования в автоспорте. Оно содержит уникальную коллоидную смазку, основанную на графите, а также до 65 % эстеров, благодаря чему значительно снижается трение и износ трущихся соединений, увеличивается мощность двигателя и снижается расход топлива.

Кристаллическая решетка дисульфида молибдена схематично подобна решетке графита: между атомами молибдена и серы имеются достаточно сильные связи, в то время как расстояние между слоями серы много больше и связи слабее. Благодаря этому дисульфид молибдена может надежно работать при отрицательных температурах (до —50 °C), а также в вакууме. Однако при температуре 538 °C молибденит превращается в триоксид, являющийся абразивным материалом.

История одной из наиболее известных фирм мира, немецкой «Liqui Moly GmbH», как раз тесно связана с этим химическим соединением. Даже название фирмы является производным от Liqui (сокр.) — жидкость и Moly (сокр.) — молибден.

Однажды в одном из магазинчиков армии США, базировавшейся в Германии после окончания второй мировой войны, немца Ханса Хенле заинтересовал жестяной «бутылек», продававшейся под торговой маркой «Liqui Мoly». Этот пузырек содержал специальную жидкую смесь для добавки в моторное масло, которая должна была защищать двигатель самолета от повреждений в случае внезапной потери масла. Основой этой смеси являлся дисперсионный порошок темно — серого цвета — дисульфид молибдена (MoS2), который и придавал продукту эти удивительные защитно — смазывающие свойства. При поражении масляного бака или утечки масла дисульфид молибдена какое‑то время «смазывал» и защищал двигатель самолета, позволяя пилотам благополучно приземлять свои поврежденные машины.

В 1955 году Ханс Хенле выкупил права на торговую марку «Liqui Мoly» и патент на вещество «Дисульфид молибдена». В марте 1957 года была основана компания «Liqui Moly GmbH», которая начала выпуск своей собственной присадки в моторное масло (Oil‑Additiv), называвшейся тогда «Kfz 1», и по сей день представленной в фирменном ассортименте.

Дисульфид молибдена стал составной частью различных продуктов фирмы: Kfz 1 (Масляная присадка), Kfz 2 (Присадка в трансмиссионное масло), Kfz 3 (Универсальная смазка) и Kfz 4 (Монтажная паста). Продукты компании, содержащие различные соединения дисульфида молибдена, и сейчас занимают одно из ведущих мест в линейке продукции ставшей всемирно известной фирмы.

Наиболее известны специальные молибденсодержащие смазки для высоких механических и термических нагрузок в шарнирах карданов и равных угловых скоростей. Так, многоцелевая смазка Molybden эффективна при действии ударных нагрузок, устойчива к окислению и, что наиболее важно, способна защищать смазываемые детали от коррозии даже в случае попадания в смазку воды.

Достаточно известно на рынке моторное масло MANNOL Molibden немецкой фирмы SCT GmBH, содержащее дисульфид молибдена и широко представленное в сети магазинов России, реализующих смазочные материалы.

Нитрид бора (BN) — таков состав вещества, которое иногда называют «белым графитом». Его получают, прокаливая технический бор или окись бора в атмосфере аммиака. Это белый, похожий на тальк порошок, но сходство с тальком чисто внешнее, намного больше и глубже сходство аморфного нитрида бора с графитом. Одинаково построены кристаллические решетки, оба вещества с успехом применяют в качестве твердой высокотемпературной смазки. Известное сходство с углеродом проявляет и сам бор, а не только его соединения с азотом. Это не должно удивлять. Бор и углерод — соседи по таблице Менделеева, оба элемента — неметаллы, мало отличаются размеры их атомов и ионов. Главное следствие этого сходства — быстрое развитие химии бороводородов, которая, по мнению многих ученых, может со временем стать «новой органикой». Напомним, что просто «органика», органическая химия это, по существу, химия углеводородов и их производных.

В автохимии наиболее известны препараты, содержащие нитрид бора — «Ceramic Engine Protector» производства голландской фирмы Petromark Automotive Chemicals BV (Торговая марка — P. M. Xeramic), комбинированный препарат Z enox NV . производства бельгийской нефтехимической компании Marly SA ., слоистая добавка на эстеровой основе — «VX 500» также от бельгийской фирмы SWF s. a. / n. v ., (Торговая марка — Xenum), а также «CeraTec» немецкой фирмы Liqui Moly GmBH и др.

В ряде работ по трибологии указывается, что ряд йодистых комплексов также имеют слоистую структуру. В то же время йодистые соединения уменьшают количество и твердость нагаров на поршнях и головках цилиндров за счет перевода твердых окислов металлов под действием йода в йодиды, имеющих как раз слоистую структуру, меньшую твердость и кислотность.

Известен еще целый ряд так называемых светлых твердых добавок к смазочным материалам. В основном это соединения на основе цинка: сульфиды — ZnS, фториды — CaF, фосфаты — Zn3(РО4)2, оксиды — ZnO и гидрооксиды Zn(OH)2; кальция: гидрооксид — Са(ОН) и ортофосфат — Са3(РО4)2, а также железа: пирофосфат — Fe2Р2О7 и некоторых др.

При работе слоистый материал заполняет (сглаживает) микронеровности поверхностей трения, вследствие чего до 50 % снижается коэффициент трения и износ обработанных поверхностей. Данные присадки (модификаторы) необходимо вводить при каждой замене масла, так как при работе двигателя на чистом масле происходит интенсивное вымывание частиц графита (дисульфида молибдена) из микронеровностей и вынос их из зоны трения.

Диаметр частиц должен превышать максимальную высоту микронеровностей (параметра шероховатости), чтобы разделять трущиеся поверхности. Поэтому в западных фирмах дисульфид молибдена и графит перемалываются в шаровых мельницах несколько суток, а затем тщательно калибруются (просеиваются).

Для стабилизации дисперсий (предотвращения их оседания в фильтрах маслосистем) слоистых материалов требуется дополнительное введение в смазочные материалы сульфонатов, алкилфенолятов, эфиров, кетонов, сополимеров этилена и пропилена, полимеризованного растительного масла, фталиевого ангидрита, танина, церизина. Все это перегружает пакет присадок базового смазочного материала.

Использование слоистых препаратов в качестве добавок, а также готовых моторных масел, содержащих слоистые составляющие, имеет ряд особенностей.

1. Применение препаратов на основе дисульфида молибдена не рекомендуется в маслах, содержащих цинк и кальций в базовом масляном пакете присадок, так как возможно их взаимодействие и выпадение в осадок.

2. Применение дисульфидмолибденовых присадок, а также многих других ремонтно — восстановительных препаратов значительно увеличивают сульфатную зольность моторных масел, превышая допустимые нормы.

3. Ряд частиц, введенных в СМ в виде добавок (взвесей), например, слоистых добавок (как, кстати, реметаллизантов и геомодификаторов), могут быть центрифугированы фильтрами тонкой очистки (центрифугами) и коленчатым валом, что грозит забиванием каналов коленчатого вала.

4. Добавки, масла и смазки этого класса (Black gold, MANNOL Molibden, Motor Protect, Getriebeoil Additiv, Molybden и др.) имеют черный или темно — серый цвет из‑за содержания в них графита или дисульфида молибдена, что является их отличительной особенностью. В то же время, использование таких масел визуально «маскирует» (не позволяет правильно оценить) качество очистки систем двигателя перед сменой масла с одной стороны, а с другой — интенсивность старения моторного масла в период его эксплуатации.

5. Применять дополнительные РВП наиболее целесообразно для двигателей с большим пробегом и сниженными технико — экономическими показателями. Однако именно в этих случаях возможно попадание в моторное масло топлива и прорыв отработавших газов в картер через изношенную или накоксованную цилиндропоршневую группу, что приводит к интенсивному окислению масла и резкому нарушению стабильности базового пакета присадок.

6. Как известно, при эксплуатации автомобиля в зимний период, и особенно при длительном простое, в цилиндрах двигателя, а также в топливном баке (тем более, если оставить его на зимовку полупустым) скапливается водяной конденсат. Под воздействием кислорода происходит распад дисульфида молибдена, а попадающая влага способствует образованию серной кислоты и возникновению «стоп — эффекта» (заклиниванию узла), описанного в середине прошлого века отечественным классиком трибологии профессором И. В. Крагельским.

7. При разрушении (разрыве) пыльника на ШРУС он выходит из строя не только вследствие попадания внутрь абразива (грязи), а также и потому, что продукты окисления дисульфида молибдена состоят из окиси молибдена (MoO3), обладающей высокой абразивной способностью, и серы — коррозионно — активного компонента.

8. Наиболее эффективно и целесообразно применение смазочных материалов на основе дисульфида молибдена, графита, нитрида бора и других слоистых модификаторов трения в трансмиссионных маслах и консистентных смазках, где опасность деструкции (разложения), выпадения в осадок и засорения фильтров не столь актуальна.

Наноматериалы и нанотехнологии находят всё большее применение в различных химических препаратах для автомобильной промышленности, называемых потребителями автохимией и автокосметикой. К таким разработкам относятся различные ремонтно — эксплуатационные присадки и добавки к топливу и смазочным материалам, а также лакокрасочные покрытия, шампуни, полироли и некоторые другие товары.

Реально диапазон рассматриваемых объектов гораздо шире — от отдельных атомов (размером менее 0,1 нм) до их конгломератов и органических молекул, содержащих свыше 109 атомов и имеющих размеры даже более 1 мкм в одном или двух измерениях, а наиболее ярко выражены и эффективны они при размере зерен менее 10 нм. Наноструктуры обладают сочетанием ряда параметров и физических явлений, не свойственных традиционным моно- и поликристаллическим состояниям материалов. Уменьшение размера кристаллов (в первую очередь в металлах и сплавах) может приводить к существенному изменению свойств материалов. Принципиально важно, что они состоят из небольшого числа атомов, и, следовательно, в них уже в значительной степени проявляются дискретная атомно-молекулярная структура вещества, квантовые эффекты, энергетика развитой поверхности наноструктур.

При этом самым простым наноматериалом препарата автохимии или автокосметики могут служить фрагменты вещества, измельченные до наноразмерного состояния или полученные каким‑то другим физическим или химическим способом, имеющие хотя бы в одном измерении протяженность не более 100 нм и проявляющие качественно новые свойства (физико-химические, функциональные, эксплуатационные и др.). Это могут быть и сферические (многогранные) частицы, нановолокна (например ПТФЕ), пластинки монтмориллонита или иглы серпентина.

На рис. 13 показаны сферические наноразмерные структуры кремния, здесь 84 % частиц имеют диаметр 44 нм и 16 % — 14 нм. Этот наноразмерный кремний получен при разложении газообразного моносилана (кремневодорода) SiH4, из которого получают чистый полупроводниковый кремний в инертной среде при резонансном поглощении лазерного излучения.

Рис. 13. Наноразмерные частицы кремния диаметром 14…50 нм (distance 40,7 nm — ориентировочная шкала размеров)

Известные автохимические препараты для безразборного сервиса автотракторной техники могут быть отнесены к нанотехнологическим разработкам по трем основным критериям:

1. Наличие в их составе наноразмерных частиц (ультрадисперсных алмазов, металлических порошков, политетрафторэтилена (ПТФЕ), модифицированного графита и т. д.);

2. Использование компонентов, полученных (произведенных) с использованием нанотехнологий, например золь — гель — технологии (рекондиционеры);

3. Формирование на поверхностях трения, вследствие взаимодействия с активными компонентами этих препаратов (ионных металлоплакирующих присадок, кондиционеров, геомодификаторов), защитных наноразмерных (наноструктурированных) покрытий и структур.

Несомненно, что всевышеперечисленные свойства в той или иной мере присущи практически всем ремонтно — восстановительным препаратам автохимии, применяемым для безразборного сервиса (восстановления) автотракторной техники. В одних случаях они являются определяющими для того, чтобы быть отнесенными к нанотехнологическим препаратам, а в других могут быть отнесены к вспомогательным (дополнительным) эффектам. Например, во всех препаратах наряду с макрочастицами могут находиться и наноразмерные частицы.

Углерод и его аллотропные формы — химические элементы, которые больше всего интересуют ученых в области нанотехнологий. До недавнего времени было известно, что углерод образует четыре аллотропные формы — алмаз, графит, карбин (получен искусственно) и лонсдейлит (впервые найден в метеоритах, затем получен искусственно). Известны и другие формы углерода, такие как аморфный углерод, белый углерод (чароит) и др., но все эти формы являются композитами, то есть смесью малых фрагментов графита и алмаза.

В настоящее время стала известна еще одна аллотропная форма углерода, так называемый «фуллерен» (многоатомные молекулы углерода Сn). Молекула фуллерена С60 была обнаружена в 1985 году при исследовании масс — спектров паров графита после лазерного облучения твердого образца. Название дано в честь известного американского архитектора — авангардиста, философа, поэта и инженера Р. Б. Фуллера (Fuller), разработавшего дизайн строительных конструкций, форма которых аналогична форме молекулы фуллерена С60.

Фуллерен является, по существу, новой формой углерода. Молекула С60 содержит фрагменты с пятикратной симметрией, не свойственной неорганическим соединениям в природе. Поэтому признано, что молекула фуллерена является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами (фуллерит), — это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органическим и неорганическим веществом.

Алмазные наночастицы в зависимости от условий применения могут выступать в виде либо тончайшего абразива, либо эффективного модификатора трения. Оказалось, что алмазная шихта (промежуточный продукт получения наноалмазов) чрезвычайно эффективна в виде добавок к моторным и трансмиссионным маслам, консистентным смазкам и смазочно — охлаждающим технологическим средам. Различный набор наночастиц алмазной шихты оказывает сильное структурирующее действие, как на поверхности трения, внедряясь в поверхности деталей, армируя ее, так и на смазочный материал, изменяя его характеристики.

Как ни парадоксально, но алмазосодержащая смазочная композиция обладает высокими антифрикционными, противоизносными и противозадирными свойствами, наряду с высокой коллоидной стабильностью. Содержание наночастиц в рабочей среде в ничтожных количествах (всего 0,01…0,003 %) обеспечивает мягкую безабразивную приработку деталей двигателей и трансмиссий.

Научно — производственная фирма «Лаборатория триботехнологии» впервые в мире разработала препарат на основе наноразмерных комплексов органосорбента, полученных по золь — гель — технологии из бентонитовых глин, названный «рекондиционер».

Бентонитовые глины получили название от форта Бентон, расположенного в штате Вайоминг (США), где в конце прошлого века была начата их первая промышленная добыча. В дальнейшем практический интерес к бентонитовым глинам значительно возрос, и их месторождения были разведаны почти на всех континентах нашей планеты. Так, монтмориллонит — основной минерал бентонитовых глин — получил название от города Монтмориллон (Франция), вблизи которого был впервые обнаружен.

Бентонитами следует называть тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 60…70 % из минералов группы монтмориллонита, обладающие высокой связующей способностью, адсорбционной и каталитической активностью.

Более точную качественную характеристику природных бентонитов по одним только результатам их химического анализа дать весьма затруднительно. Для сравнительно чистых бентонитов содержание отдельных компонентов, в частности, окислов кремния и алюминия, и их молекулярное соотношение являются характеризующими признаками.

Бентониты — важный вид минерального сырья, который находит все большее применение в различных отраслях. Они используются в практике глубокого бурения — для изготовления высококачественных глинистых буровых растворов, в литейном производстве — в качестве превосходного связующего материала, в нефтеперерабатывающей, энергетической, химической и пищевой промышленности — в качестве адсорбентов и катализаторов, в строительной и керамической промышленности, в сельском хозяйстве (при изготовлении комбикорма и в других целях), медицине и автохимии.

Органобентонит является универсальным структурообразователем различных масляных сред. Он одновременно является загустителем масел, повышая их вязкость, термостойкость и термостабильность различных систем, может работать в агрессивных средах, в том числе в средах с любой минерализацией, а также значительно повышает устойчивость различных масел. С помощью органобентонита можно создавать системы из компонентов, которые в обычных условиях несовместимы, например, удерживать в воде или в масле специальные вещества или химические элементы — носители определенных заданных свойств.

Для получения органобентонита используют бентонитовые глины. Предлагаемые к использованию глины обогащаются, перерабатываются и выпускаются в виде бентонитовых порошков с дисперсностью частиц 1·102…5·103 Å.

При получении рекондиционеров проводится модификация бентонитовой глины фторуглеродным ПАВ, т. е. получаются наночастички глины с поверхностью, аналогичной тефлоновой (рис. 14).

Рис. 14. Наноразмерные слоистые частицы монтмориллонита, модифицированного фторуглеродными соединениями

Группа препаратов на основе бентонитового наноразмерного органосорбента, выпускаемых компанией «Автохимпроект», имеет торговую марку «Old Chap», что переводится с английского как «старый друг». Фирмой выпускаются препараты данной марки для применения в двигателях, механических коробках передач и гидроусилителях руля автомобилей с пробегом более 100 000 км.

Препараты обеспечивают повышение несущей способности (прочности) смазочного слоя в зоне контакта трущихся поверхностей, особенно имеющих повышенные зазоры вследствие износа.

Этой же фирмой выпущен новый рекондиционер марки F enom Tensei, который разработан специально для японских автомобилей (с учетом особенностей их эксплуатации и старения) с пробегом более 100 000 км для снижения темпа изнашивания деталей двигателя, улучшения его эксплуатационных и ресурсных характеристик. Препарат компенсирует недостатки в диагностике и техническом обслуживании автомобилей, несоответствие применяемых отечественных ТСМ требуемому уровню их качества.

Fenom Tensei изготовлен с применением химических материалов компании Ciba Specially Chemicals Inc. (Швейцария) — мирового лидера в производстве компонентов пакетов присадок для масел. Препарат включает беззольные противоизносные компоненты Irgalube, антиоксиданты Irganox, дезактиваторы металлов Irgame t, реологические добавки Arglube, моющие компоненты, синтетическую основу. Компоненты созданы с помощью молекулярной инженерии, представляют собой беззольные соединения и предназначены для эффективной защиты двигателя и моторного масла в широком диапазоне нагрузок, скоростей и температур.

Применение рекондиционеров следующее. Прогреть двигатель, залить в масляную систему препарат (флакон 250 мл) в двигатель и оставить работать на холостом ходу в течение 10…20 мин. После этого автомобиль можно эксплуатировать в штатном режиме. Рекондиционер добавляется в моторное масло любого типа из расчета одна упаковка на 3,5…5 л масла. Рекомендуется заливать препарат в новое моторное масло, через две смены моторного масла.

Продукцией компании «Автохимпроект» в области ремонтно — восстановительных нанопрепаратов являются добавки Renom Engine NanoGuard — к моторному маслу и Renom Gear NanoGuard — к трансмиссионному маслу.

Renom Engine NanoGuard повышает ресурс и улучшает энергоэкономические показатели бензинового двигателя и дизеля. Препарат содержит полиалкиларены и современные нанокомпоненты — NanoJell‑C ®, формирующие защитную пленку (наноструктурированную твердую смазку), эффективно снижающую износ деталей и трение. Смесь неабразивных наноалмазов и наночастиц политетрафторэтилена с повышенной поверхностной энергией (Hi‑Energy PTFE) находится в добавке в виде нанокапсул. При работе двигателя нанокапсулы образуют на металлических поверхностях устойчивую к истиранию при температурах до 500 °C «сверхскользкую» фторопластовую пленку, армированную наноалмазами. Это пленка равномерно заполняет все неровности металла, снижает трение, обладая свойствами твердой смазки и надежно защищая от износа.

Для применения данной добавки необходимо прогреть двигатель, энергично встряхнуть флакон, залить добавку в двигатель, дать поработать двигателю на минимальных оборотах коленчатого вала в течение 10 мин. Добавляется в моторное масло любого типа из расчета одна упаковка на 4…6 л масла.

Применение нанопрепаратов — восстановителей связано с некоторыми особенностями:

1. Прежде всего, это вопросы, связанные с центрифугированием их фильтрами тонкой очистки (центрифугами) и коленчатыми валами; стабильностью их в смазочных материалах, особенно в случае изношенных двигателей; возможностью внедрения твердых наночастиц в менее твердые поверхности и последующего микрорезания дорогостоящей контактирующей детали, например коленчатого вала, и т. д.

2. Кроме того, нанотехнологии несут в себе ряд реальных и потенциальных опасностей. Так, в 2002 году американское Агентство по защите окружающей среды (EPA), НАСА и международная неправительственная группа по защите прав человека в технологическую эру (ETC Group) по результатам совместного исследования заявили, что вдыхание нанотрубок (на сегодня базового строительного наноматериала), которому случайно подверглась группа астронавтов, привело к заболеванию легких. Такие углеродные трубки весьма схожи по негативному воздействию с обычной сажей. Кроме того, частицы наноустройств легко могут проникать в клетки через поры их стенок и накапливаться в органах. Последствия такого воздействия пока недостаточно изучены, но можно ожидать, что вряд ли они окажутся позитивными.

Вопрос: Почему производители смазочных материалов не рекомендуют добавлять в свою продукцию каких‑либо присадок и добавок?

Ответ: Производители масел не рекомендует дополнительные присадки и добавки, так как в первую очередь их интересует продвижение на рынке собственной продукции, а не продукции конкурентов, тем более, если она улучшает свойства их разработок.

Для примера, при незначительной течи масла можно было бы применить масляные антитечи, но, если строго следовать рекомендациям производителей масел, то заливать (применять) их нельзя, а нужно перебирать двигатель.

При этом необходимость в препаратах автохимии (в дополнительных присадках и добавках) возникает у автовладельцев тогда, когда стандартные масла, рекомендованные фирмами — производителями, по каким‑то показателям уже не в полной мере удовлетворяют их требования и ожидания.

До тех пор, пока автомобиль работает без отказов (без проблем), его владелец не задумывается ни о присадках, ни о добавках, — и напрасно, так как следует думать о профилактике износа, об образовании нагара, о возможности снижения расхода топлива и т. д.

Кроме того, крупные автохимические компании, зачастую, обладают рядом «ноу — хау», которые не всегда имеются даже у производителей известных марок масел.

К тому же, многие передовые фирмы — производители масел сами также выпускают дополнительные присадки к своим маслам.

Вопрос: Как правильно выбрать ремонтно — эксплуатационный препарат?

Ответ: Несомненно, выбор того или иного препарата автохимии должен определяться в основном техническим состоянием того узла автомобиля (двигателя, трансмиссии, рулевого управления, кузова, салона и т. д.), для которого он предназначен.

Наиболее простой способ диагностирования двигателя — по давлению, развиваемому в цилиндрах в конце такта сжатия (компрессии). Компрессия является одним из индикаторов многих характеристик автомобиля, в том числе мощности и приемистости, расхода (угара) моторного масла и топлива, токсичности отработавших газов и т. д.

Выбор препарата зависит от результатов диагностики:

1. Так, при номинальных значениях компрессии (небольшом пробеге автомобиля) применяются профилактические масляные препараты, «мягкого» действия, например кондиционеры металла : ER, Fenom и ли S MT2 .

2. При допускаемых параметрах компрессии (пробеге автомобиля около 100 000 км) рекомендуются рекондиционеры Old Chap или Tensai .

3. В случаях, когда значение компрессии близко к предельным значениям, но более или менее равномерное во всех цилиндрах, следует применять масляные ремонтно — восстановительные препараты серии Renom, обеспечивающие образование защитных пленок и «лечение» микродефектов на поверхностях трения ЦПГ.

Вопрос: Совместимы ли кондиционеры металла и никель — кремниевое покрытие цилиндров?

Ответ: Как известно, никель — кремниевое покрытие (никосил) на блоках цилиндров представляет собой слой никеля толщиной 0,1…0,2 мм со сверхтвердыми частицами карбида кремния размером до 3 мкм. Разработчик технологии фирма Mahle называет это покрытие «Nicasil», а фирма Kolbenschmidt использует другое название — «Galnical».

Такие покрытия применялись в двигателях автомобилей, выпускаемых до сентября 1998 года, а также различной двухтактной мото- и авиатехники (например, в двигателях парапланов СНАП-100).

Имеются данные о том, что в условиях отечественной эксплуатации «Nicasil» со временем почти гарантированно разрушается. При этом восстановление никосил — покрытий не предусмотрено, и изношенный блок цилиндров необходимо менять.

Причиной этого, прежде всего, является низкое качество отечественного бензина, к тому же часто содержащего различного рода антидетонационные добавки, причем в Аи-95 они встречаются значительно чаще, чем в Аи-92. Также известно, что некоторые промывочные препараты могут способствовать быстрому изнашиванию данного защитного покрытия.

В ряде случаев, еще по гарантии, «никосиловые» двигатели заменялись на новые, имеющие покрытия из «алюсила» (алюминий — кремниевое покрытие).

В инструкциях по применению кондиционеров металла делается акцент на их высокую эффективность в железосодержащих соединениях, поэтому применять их без специальных лабораторных и эксплуатационных исследований на двигателях с такими покрытиями не рекомендуется.

Вопрос: Какие масляные кондиционеры лучше?

Ответ: Как уже отмечалось, первым на отечественном рынке автохимии появился антифрикционный кондиционер металла «Energy release» (ER), разработанный в рамках программы по созданию самолета — невидимки «Stelth».

Затем был разработан аналогичный отечественный препарат — кондиционер металла «Fenom», который был удостоен множества российских и международных наград самого высокого уровня. В дальнейшем был создан целый ряд кондиционеров и рекондиционеров металла и поверхности.

Наука не стоит на месте, и в новом веке был разработан и выведен на рынок автохимии полностью биоразлагаемый кондиционер металла второго поколения «SMT-2», обладающий, по данным фирмы — производителя, более высокими трибологическими свойствами.

Ставить вопрос о том, какой из этих препаратов лучше или хуже — несколько не корректно. Все они основаны на близких физических принципах, имеют частично родственный химический состав и сопоставимые эксплуатационные свойства.

Вопросы эффективного применения кондиционеров металла, да и других препаратов автохимии, несомненно, актуальны и требуют постоянного исследования, так как появляются новые смазочные и конструкционные материалы в автомобильной промышленности, различные технологические решения и т. д. Поэтому, компании — производители постоянно находятся в научном и техническом поиске оптимальных решений, как по эффективному применению уже известных препаратов, так и по разработке новых препаратов с уникальными свойствами.