ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обнаружение образования полимеров трения из "Механизм действия противоизносных присадок к маслам" В 1958 г. была опубликована работа Германса и Иге-на [64], которые впервые наблюдали образование аморфных высокомолекулярных продуктов на металлах платииовой группы при трении в условиях, моделирующих работу телефонных контактов. Смазочными материалами служили углеводороды — как жидкие, так и газообразные. Отмечалось, что образование аморфных органических веществ приводит к заметному снижению износа трущихся поверхностей. Органические продукты, обнаруженные на трущихся поверхностях, были названы полимерами трения. [c.91] В связи с тем что в исследовании [64] ставилась задача избавиться от изолирующего действия образующихся органических соединений при работе электрических контактов, действительная роль полимеров трения, их состав, строение и механизм образования изучены не были. Авторы указывали лишь, что полимер, образовавшийся из бензола, не растворялся в обычных растворителях. Полимеры трения интенсивно образовывались иа платине, палладии, рутении, родии и их сплавах, слабее на золоте на серебре они не образовывались совсем. Таким образом, Германе и Иген только зафиксировали, что в определенных условиях полимеры на поверхностях одних металлов образовывались при трении, а на других — нет, но не смогли объяснить, от чего это зависело и, тем более, как можно регулировать процесс их образования. [c.91] Образованием полимеров трения из смазочных сред заинтересовались и другие исследователи. Так, было обнаружено [65], что при образовании полимеров трения из диизобутилена износ трущихся поверхностей не снижался. В результате радиоиндикаториых исследований было показано [66], что пары радиоактивного нафталина превращались в полимеры прн трении пяти металлов платиновой группы (палладий, платина, рутений, иридий, родий). При сплавлении металлов группы платины с серебром, золотом и никелем интенсивность о бразования полимеров резко уменьшалась, причем тем больше, чем выше содержание в сплаве металлов, не относящихся к группе платины. [c.92] В результате исследования индивидуальных углеводородов различного строения была показана явная зависимость противоизносных свойств от строения углеводорода износ значительно снижался при переходе от насыщенных к ненасыщенным и к ароматическим углеводородам. Природа углеводородов определяла не только интенсивность износа, но и характер образующихся при этом продуктов при испытании насыщенных углеводородов эти продукты состоят главным образом из окислов железа, а ненасыщенные и ароматические углеводороды способствуют появлению твердого аморфного вещества, подобного полимеру трения. [c.92] При испытаниях жидкого бензола и его паров в качестве смазочного материала в зоне трения образовывался твердый аморфный продукт органического характера. [c.93] Таким образом, полученный продукт подобен соединению, обнаруженному в работе [64], и, по аналогии, его назвали полимером трения. ИК-спектр полимера позволил установить наличие в нем углерод-водородных, а также углерод-кислородных связей, относящихся к карбонильным и, по-видимому, к карбоксильным группам. [c.93] Исследованиями полимера, образовавшегося из хроматографически чистого бензола, было доказано, что бензольное кольцо в процессе трения раскрывается и превращается в алифатический углеводород, из которого в дальнейшем образуется полимер трения. [c.93] Интересно отметить, что при изучении на машине трения кольцо по кольцу роли кислорода как противозадирного агента [72] тоже был обнаружен полимер трения при испытании минерального масла, однако автор [72] указывал, что роль такого органического отложения ограничивается не противозадирным, а антифрикционным действием . [c.93] Противоизносное, противозадирное и антифрикционное действие самогенерирующихся органических пленок было установлено при испытании минеральных масел на машине трения МИ-1М [73]. Такие пленки предотвращали выкрашивание металла при использовании трущихся пар из чугуна и углеродистой (легированной и нержавеющей) стали. Кроме того, образование пленки органического полимера меняло состояние покрытого ею металла толщина пластически деформируемого слоя составляла 4—5 мкм вместо 30—40 мкм для металла, не покрытого пленкой. [c.93] Была предпринята попытка выяснить механизм образования полимерных продуктов при трении, в частности установить роль каталитических процессов [75]. [c.94] Ранние работы свидетельствовали о том, что в большинстве случаев полимеры трения наиболее интенсивно образовывались на металлах платиновой группы. Поэтому естественно было полагать, что каталитическая активность платиновых металлов является решающим фактором ири образовании полимеров. Однако некоторые аспекты образования полимеров не согласовывались с обычной картиной катализа этими металлами. Наиболее важным представлялось то, что наличие некоторых ингибиторов и ядов, отравляющих платиновые катализаторы, на интенсивность образования полимеров влияло очень слабо или не влияло совсем. Поэтому было высказано предположение, что совместно с каталитическим протекает какой-то высокоэнергетический процесс, и им может быть эмиссия электронов с поверхности металла (эффект Крамера). [c.94] В работе [75] показана также возможность подавления трибохимической полимеризации путем введения в органические среды некоторых металлоорганических и иодсодержащих соединений. Поскольку эти вещества способны обрывать цепные реакции, было предположено, что образование высокомолекулярных продуктов при трении протекает с участием свободных радикалов. [c.94] В обзоре работ по трибологии [77] тоже указывается, что в результате смазывания стали минеральным маслом парафинового основания при высоких температурах и давлениях на трущихся поверхностях образуется пленка кристаллического полимера, по структуре аналогичного полиэтилену. Добавление в это масло графита, по утверждению авторов [77], стабилизировало нагрузочную способность пленки из алифатических углеводородов за счет селективной адсорбции ароматических и нафтеновых углеводородов, а также за счет того, что в состав лакообразной полимерной пленки на шероховатостях стальной поверхностн включались чешуйки графита. [c.95] Еще большая нагрузочная способность достигалась при использовании парафинового масла с графитом и трикрезилфосфатом на трущихся поверхностях подшипников образовывалась почти гомогенная пленка, обеспечивавшая гидродинамическую смазку. [c.95] Образование полимерной пленки на трущихся поверхностях при испытаниях минерального масла парафинового основания без присадок и с моющими присадками и влияние этой пленки на трение и износ изучали на лабораторной установке, моделировавшей пару цилиндр — поршень [77]. Обнаружено снижение износа при образовании полимерной пленки. В присутствии моющих присадок пленка образовывалась при более высоких температурах. Старение масла и вид применяемого топлива (бензин, дизельное топливо) на образовании пленки не сказывались. [c.95] При исследовании влияния непредельных углеводородов — компонентов реактивных топлив — на их противоизносные свойства [78] оказалось, что эти углеводороды мало влияют на износ при комнатной и повышенной температуре, но заметно увеличивают нагрузку до заедания при 20°С в 2 раза, при 60°С в 1,5 раза. Этот противоизносный эффект непредельных углеводородов может быть объяснен образованием на металлических поверхностях полимера трения в условиях тяжелых режимов граничного трения. [c.96] В других исследованиях было показано [79], что на трущихся поверхностях происходят сложные физико-химические процессы с участием как металлов, так и компонентов топлива. В результате между трущимися поверхностями появляется тонкий слой нового вещества, предохраняющий металлы от схватывания. Считается, что это новое вещество представляет собой сложную смесь органических веществ, образующихся при окислительной полимеризации, и неорганических тонкодиспер-гированных продуктов износа металла (окислы, карбиды, сульфиды металлов и др.). Однако попытки [80] изучить химический состав образующегося вещества не-посредственпо иа поверхности металла не увенчались успехом, и механизм взаимодействия компонентов топливной среды с металлом при трении остался невыясненным. [c.96] Это вещество имеет специфические свойства, например оно обладает анизотропностью и сильной поверхностной активностью, что позволило авторам [79] предполагать, что даже в очень малых количествах оно может быть эффективной смазкой. Характерной его особенностью является то, что в процессе трения оно образуется непрерывно. [c.97] При исследовании влияния продуктов полимеризации на структуру металлической поверхности в зоне контакта было отмечено [79], что изменение состояния металлической поверхности, значительно влияющее на трение в среде, например, реактивного топлива, вызывается также хемосорбцией и адсорбцией углеводородов, продуктов их разложения и полимеризации, различных радикалов и ионов. При исследовании трущихся поверхностей с помощью электронного микроскопа были обнаружены дифракционные линии, соответствующие органической части продуктов износа. Появление этрх линий указывало на образование кристаллической фазы органических соединений — полимера трения , так как размытые, нечеткие и слабые линии возникают преимущественно за счет органической части продуктов износа — углеводородов топлив, полимеризовавшихся при трении. Такое строение дифракционных линий позволило судить не только о составе соединений и об их состоянии (кристаллическое или аморфное), но и о специфике процессов, протекающих при трении на границе металл — топливо, причем образование органического или металлоорганического кристаллического соединения возможно только в процессе трения на поверхности металла [79]. [c.97] Вернуться к основной статье