ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм действия присадок, снижающих трение и износ из "Химия и технология присадок к маслам и топливам" Главные направления рационального применения присадок для смазки промышленных машин и механизмов основываются на связи между качеством применяемых присадок и необходимым уровнем улучшения качеств смазочного масла . Этот уровень определяется предельным состоянием, достигаемым машиной или механизмом. Предельное состояние устанавливается по различным видам износа механический износ, коррозионный износ, усталостные разрушения, ползучесть, старение материала и др. [c.129] В соответствии с этим присадки, предназначенные для улучшения условий работы трущихся пар при тяжелых режимах, можно разделить на две группы 1) присадки, адсорбирующиеся или хе-мосорбирующиеся на металлических поверхностях, и 2) присадки, образующие с металлом химические соединения (неорганические производные хлора, серы, фосфора и других элементов), играющие роль квазисмазочных слоев. К первой группе относятся антифрикционные присадки, ко второй — противоизносные и противозадирные присадки. [c.130] Для повышения маслянистости и снижения коэффициента трения, что является характерным для антифрикционных присадок, используют масла с поверхностно-активными добавками, у которых должна быть выгодная конфи рация молекулы, т. е. длинная неразветБленная углеводородная цепь с активной концевой группой (—СООН) такая структура соответствует высшим жирным кислотам. Однако низкие коэффициенты трения могут обеспечиваться также и некоторыми соединениями, не имеющими такой выгодной конфигурации молекул, например трикрезилфосфитом. [c.130] Добавки, повышающие маслянистость, могут представлять собой молекулы, содержащие не только полярные, но и неполярные группы. Так, например, углеводороды ряда С Нгп или С Н2 +2 могут образовывать на металлической поверхности слои ориентированных молекул — эти молекулы адсорбируются вследствие поляризации. Эффект ориентации неполярных длинноцепочечных молекул может быть достигнут введением в смазочный состав поверхностно-активных веществ в весьма небольшой концентрации. [c.130] Молекулы, ориентированные наиболее сильно, образуют слой размером около 200 А при нагревании толщина этого адсорбцион- ого слоя уменьшается вследствие дезориентации молекул. Температура критического перехода, соответствующая предельной смазочной способности, связана с температурой десорбции поверхностно-активных веществ . При температурах ниже точки плавления металла молекулы группируются на его поверхности так, что полярная группа находится в контакте с металлом, а другие группы направлены наружу. Методом электронной диффракции можно установить, как изменяется поверхность металла при трении— кристаллическая структура поверхностного слоя превращается в аморфную. [c.130] Механизм действия антифрикционных присадок Боуден и Тейбор объясняют тем, что растворенные в масле жирные кислоты хемосорбируются на металлических поверхностях, образуя пленку мыл. Известен целый ряд других органических соединений (спирты, сложные эфиры, амиды кислот и др.), которые также адсорбируются на поверхности металла и образуют защитные пленки. Но пленки, образуемые антифрикционными присадками, способны защищать поверхности от трения и износа только при умеренных режимах трения. [c.131] При тяжелых режимах трения эффективная защита поверхностей достигается путем создания на трущихся поверхностях прочных граничных пленок, которые образуются в результате химической реакции противоизносных присадок с металлом. [c.131] Улиг изучая способы образования поверхностных пленок, указывает, что, в отличие от хемосорбции, при химической реакции образуется новая структура — атомы металла покидают свою кристаллическую решетку, чтобы образовать новую. Различие между хемосорбцией и химической реакцией он объясняет следующим образом В то время как хемосорбированные пленки являются моно-атомными или мономолекулярными, пленки стехиометрического состава, образующиеся в результате химической реакции, имеют неограниченную толщину. Вообще говоря, по стабильности и долговечности поверхностные пленки располагаются в следующем порядке 1) пленки, образующиеся в результате химической реакции, 2) хемосорбированные пленки и 3) физически адсорбированные пленки . [c.131] Считается установленным существование следующих стадии образование противоизносными присадками граничных пленок на металлических поверхностях хемосорбция молекулы присадки на поверхности трения, происходящая при комнатной или при сравнительно низких температурах химическое взаимодействие активных элементов присадки с поверхностью металла, начинающееся при более высокой температуре. Под действием тепла, выделяющегося при трении в зоне контакта, молекула присадки разлагается, а продукты разложения взаимодействуют с поверхностью трения и образуют на ней пленки новых соединений (т. е. происходит хемосорбция), а затем при достаточно высокой температуре хемосорбиро-ванное соединение вступает в реакцию с металлом. [c.131] Борсофф с сотр. предполагает автокаталитический характер взаимодействия серы и железа и зависимость скорости этой реакции от температуры. [c.132] Присадки, содержащие фосфор. Фосфорсодержащие соединения обладают способностью снижать износ поверхностей при сравнительно невысоких температурах и умеренных режимах трения. По поводу механизма действия этих присадок также высказаны различные мнения. [c.132] Существует и другая точка зрения на механизм действия фосфорсодержащих присадок (через фосфаты металлов), которой, в частности, придерживаются Баркрофт и Даниел . При исследовании смазочного действия фосфорорганических соединений (трифе-нилфосфата) они установили, что в процессе граничного трения активность трифенилфосфата определяется образованием на поверхностях трения кислых органических фосфатов и фосфатов металлов. Авторы предполагают, что трифенилфосфат адсорбируется на поверхности трения и затем разлагается с образованием кислых органических фосфатов. Это разложение протекает гидролитически а не под действием тепла вероятно, гидролитическое разложение фосфатов может ускоряться щелочами и кислотами, и в этом про цессе принимает участие металлическая поверхность кроме того образованию кислых органических фосфатов способствует окисле ние масел в процессе эксплуатации двигателя. [c.133] Окончательное суждение авторов по этому вопросу не вынесе но, но они предполагают такой механизм противоизносного дейст вия органических фосфатов в зоне контакта адсорбированный на металле полный эфир разлагается с выделением кислых фосфатов продуктами взаимодействия их с поверхностью трения являются металлоорганические фосфаты, которые в свою очередь разлагаются, что приводит к фосфатам металлов. [c.133] Эффективность фосфорсодержащих присадок, как и сернистых, зависит от природы и строения применяемых соединений. Например, Деви 2 при изучении фосфорсодержащих присадок установил, что из эфиров кислот фосфора фосфиты предпочтительнее фосфатов, а алкиловые эфиры с длинной алифатической цепью дают лучшие результаты, чем ариловые эфиры. [c.134] Основой действия противозадирных присадок следует считать образование при соответствующих условиях (давление, температура) квазисмазочных слоев, являющихся продуктами химического взаимодействия металла трущихся поверхностей с различными ре-акционноспособными группами, входящими в молекулы присадок. Чаще всего эффективность действия противозадирных присадок обеспечивается за счет образования сульфидов и хлоридов металлов и различных соединений фосфора с металлом. [c.134] Присадки, содержащие серу. Как известно, при комнатной температуре сера со многими металлами реагирует слабо. Сульфиды образуются в основном при 200°С, поэтому противозадирный эффект сернистых присадок может проявляться только при высоких температурах, причем действие этих соединений усиливается с повышением температуры трущихся поверхностей. На черные металлы сера не оказывает никакого действия, но по отношению к цветным металлам, в частности к меди и ее сплавам, сера проявляет большую активность. Поэтому присадки со сл.абосвязанной серой (а тем более содержащаяся в масле свободная сера) могут вызывать коррозию меди и ее сплавов, образуя на поверхности металла черную пленку. [c.134] Присадки, содержащие серу, обладают сильным противозадирным действием и образуют на поверхности трения пленки сульфидов, обладающие высокой прочностью и твердостью. [c.135] Пленки хлоридов железа плавятся при 670—690 °С и обладают пластинчатой структурой. Такая невысокая температура плавления хлоридных пленок и их малое сопротивление срезу обеспечивают низкий коэффициент трения. Эти пленки сохраняются до температуры порядка 300 °С, поэтому они снижают трение в большей степени, чем пленки сульфид в железа, которые, как говорилось ранее, стабильны лишь до 200 С Однако по противозадирной эффективности наиболее активные хлорсодержащие присадки уступают наиболее активным сернистым присадкам. Пленки хлоридов железа эффективны только при отсутствии влаги, так как уже в присутствии следов воды хлориды железа гидролизуются, а это приводит к снижению смазывающих свойств и к увеличению коррозии за счет образования соляной кислоты. [c.136] Вернуться к основной статье