Поверхность трения металлов, химическое модифицирование

Действие противоизносных присадок основано на увеличении адсорбционной способности масел по отношению к трущемуся металлу, полировке поверхностей и их приработке. Действие противозадирных присадок основано на химическом взаимодействии с металлом с образованием химически модифицированных мягких слоев, которые легко истираются, но тем самым предотвраш,ают схватывание поверхностей. В качестве противоизносных и противозадирных присадок используются соединения, содержащие серу, хлор и фосфор. При этом серосодержащие присадки обладают способностью уменьшать интенсивность процесса заедания до уровня безаварийного режима трения. Фосфорсодержащие присадки отодвигают нагрузку заедания в сторону ее увеличения. Присадки, содержащие хлористые соединения, весьма эффективны при тяжелых режимах трения, но в силу своей высокой активности по отношению к металлам дают повышенный коррозионный износ. Наиболее эффективными противоизносными и противозадирными являются присадки. имеющие в своем составе все три перечисленных элемента. Противоизносные свойства масел улучшаются также при введении аити-окислительных присадок, содержащих тио- и дитиофосфаты (ДФ-Г. ДФ-11). Типы противоизносных и противозадирных присадок, а также ик основные характеристики представлены в табл. 87. [c.167]

Действие антифрикционных присадок связано в основном с их адсорбцией на металле, в то время как действие противозадирных — с возможностью образования химически модифицированных слоев на поверхности трения. Эта способность проявляется преимущественно при высоких удельных нагрузках в момент значительного генерирования тепла в зоне трения. [c.210]

По современным представлениям, роль противоизносных присадок сводится к химическому модифицированию прежде всего ювенильного (обнаженного) металла поверхности трения реакционноспособными продуктами термического разложения присадок. В общем виде процесс химического модифицирования металлической поверхности трения складывается из трех стадий адсорбции (или хемосорбции) присадки на металлической поверхности, термического разложения (превращения) молекул присадки и взаимодействия продуктов разложения присадки с металлом [1—4]. [c.228]

Продолжительные и высокие нагрузки приводят к появлению на металле царапин, схватыванию и задиру отдельных участков его поверхности. Предотвращение задира в таких режимах трения зависит в основном от химических процессов, протекающих в поверхностном слое металла и приводящих к химическому модифицированию его тонкого слоя (толщиной до 2 мкм). Местные перегревы микроучастков поверхности, например, температура может достигать 1000°С и более, ускоряют реакции между химически активными компонентами смазки и металлом. Такими веществами в смазках являются органические присадки, содержащие серу, хлор и фосфор. Они образуют на поверхности металла сульфиды, хлориды и фосфиды и препятствуют схватыванию и задиру поверхностей. [c.305]

В последнее время большое внимание уделяется химическим изменениям поверхностей металлов при трении и износе, а также химическому модифицированию этих поверхностей с целью повышения их износостойкости и антифрикционных свойств. В связи с этим смазочные материалы при помощи различных добавок к ним превращаются в химически активные по отношению к металлам среды, в которых при трении и износе непрерывно протекают химические реакции, модифицирующие поверхности трения (образование на сталях сульфидных, хлоридных и фосфидных слоев). [c.191]

Смазочное действие минеральных и синтетических масел при граничном трении длительное время приписывали исключительнее поверхностно-активным веществам, способным адсорбироваться на границе раздела металл — масло. Исследования тяжелых режимов трения — при высоких нагрузках, скоростях и температурах — показали, что ориентированные слои поверхностно-активных соединений не способны предотвращать наиболее тяжелые формы износа — схватывание и заедание трущихся поверхностей. Успешное разобщение металлических поверхностей при этих режимах трения возможно только в том случае, если трение происходит в присутствии веществ, вызывающих химическое модифицирование поверхностей с образованием на них соединений, предотвращающих заедание или существенно снижающих интенсивность протекания этого процесса. Молчаливо принималось, что основная часть нефтяных смазочных масел — углеводороды — не принимает активного участия в процессах граничного трения. В ряде наших работ [1—3] была показана ошибочность подобной концепции и установлено, что углеводороды, являясь носителями естественной присадки — молекулярного кислорода, активно участвуют в процессах граничного трения, так как образование окис-ных пленок на поверхностях трения, предотвращающих непосредственное контактирование металлов (и их интенсивное заедание), происходит, по-видимому, как сопряженный процесс окисления металла и углеводородов. Поэтому важное значение имеют три фактора окислительная активность газовой среды, окисляе-мость углеводородов и условия переноса молекулярного кислорода к зонам трения. [c.108]

Грузоподъемность поверхностей и сила трения при граничном режиме не зависят от вязкостных свойств смазки, а определяются ориентированной молекулярной структурой пленок и химическим модифицированием поверхностей. При этом следует иметь в виду возможность трех следующих процессов, обусловленных взаимодействием активных веществ с поверхностью металла и различающихся по своей природе. [c.14]

Энергия связи между активной группой молекулы и ее радикалом определяет способность присадки вступать в химическую реакцию с поверхностью трения и, следовательно, образовывать модифицированный слой, снижающий скорость изнашивания и уменьшающий возможность задира. Чем меньше энергия связи, тем в большей степени проявляется указанная способность противозадирных присадок. В пользу этого утверждения свидетельствует наличие связи между работой выхода электрона и такими свойствами материалов, как поверхностная энергия, поверхностная прочность (износостойкость), антикоррозионные свойства. С увеличением поверхностной энергии металл становится хрупким. [c.88]

Определение приемистости к противоизносным присадкам нефтяных масел различного состава показало, что относительно более высокой приемистостью отличаются легкие масла. Отмеченное выше воздействие форсированного окисления углеводородных сред в кислородной атмосфере при трении на эффективность действия серосодержащих соединений вынуждает обратить большое внимание на роль вязкости среды и процесса диффузии присадок к поверхностям трения. Вообще один из основных нерассмотренных вопросов механизма действия противоизносных и антикоррозийных присадок к маслам заключается в определении относительной роли скоростей диффузии и химических реакций на поверхности металлов в процессах их модифицирования. [c.171]

Таким образом, эффективность смазочного действия зависит от многих физических, физико-химических и химических явлений и обусловливается процессами адсорбции и хемосорбции на поверхностях твердого тела и их модифицированием. Прочность и деформируемость поверхностных слоев металла оказывает существенное влияние на трение и износ, и в связи с этим не всегда максимальное снижение коэффициента трения влечет за собой и минимальный износ поверхности. [c.306]

Непосредственное контактирование металла с металлом при высоких контактных давлениях удалось предотвратить в присутствии веществ, содержащих химически подвижные атомы серы, хлора или фосфора. Именно поэтому с появлением гипоидных передач и других узлов трения и механизмов, работающих в условиях высоких контактных напряжений и скоростей скольжения, все большее значение приобретают вопросы химического модифицирования металлических поверхностей непосредственно в процессе трения при помощи вводимых в масла присадок. [c.23]

Верхняя ветвь ВГ обычно бывает более пологой, чем ветвь заедания. При этом она иногда пересекает полосу сухого трения, т. е. износы могут оказаться более высокими, чем те, которые бывают при сухом трении. Относительная пологость верхней ветви связана с двумя причинами. Во-первых, при данных нагрузках вследствие износа поверхностей уменьшаются удельные давления. Во-вторых, при заедании начинает интенсивнее проявляться химическое взаимодействие между смазывающей средой и поверхностями трения, что может приводить к модифицированию этих поверхностей и облегчению условий трения. Вместе с тем это же химическое взаимодействие может облегчать диспергирование металла, т. е. в условиях заедания масла могут проявлять режущее действие. Повидимому, этим объясняется более высокий износ поверхностей трения при работе на некоторых чисто нефтяных маслах, нежели в случае сухого трения. [c.137]

В последние годы внимание исследователей в большей мере направлено на химическое и физико-химическое действия смазок. При изучении химического действия смазок особое значение имеет кинетика взаимодействия активных компонентов смазки с металлом в условиях трения, в частности соотношение между скоростями образования граничного и модифицированного слоев и их разрушение в процессе трения. Если скорость химического взаимодействия мала (например, при невысокой температуре), эффект не проявляется, если она слишком велика — смазочное действие сменяется коррозией или коррозионным износом. Формирование граничного слоя связано с адсорбционной активностью ПАВ, определяемой полярностью, строением молекул активных компонентов смазки. При адсорбции поверхно- [c.62]

В результате хилмического взаимодействия присадок ВД с поверхностями металла образуются слои химически модифицированной новерхности трения, отличающейся более низким сопротивлением срезу, чем металл, на котором они образовались. Эти слои предотвращают схватывание поверхностей и их разрушение. Износ от истирания слоев, образовавшихся в результате химической реакции, в условиях сверхвысоких давлений, несоизмерим с износом, происходящим в результате сухого трения. [c.24]

Если смазочные пленки представляют собой стойкие адсорбционные слои поверхностно-активных веществ на всей новерхности, то а = 0, а т невелико, что бывает только при низких нагрузках, и тогда значение силы трения мало. Если же на части поверхности масляная пленка нарушилась, величина силы трения будет определяться главным образом сопротивлением срезу металла Ts или же сопротивлением срезу модифицированных слоев металла. Последние возникают в результате адсорбционного пластифицирования металла по-верхностно-активными веществами или химической обменной реакции активных присадок с поверхностью металла и имеют пониженную прочность на сдвиг по сравнению с исходным металлом. Вследствие этого сопротивление пластической деформации понижается и разрушение узлов схватывания поверхностей при трении облегчается. [c.234]

Антифрикционные смазочные свойства твердых веществ при легких режимах работы узлов трения, т. е. в тех случаях, когда тем1пературный фактор не является существенным, определяются в основном структурными свойствами материала. При тяжелых режимах наибольшее влияние на механизм смазочного действия оказывают процессы химического взаимодействия с металлом тел трения, в результ ате чего на поверхностях трения образуются химически модифицированные граничные оксидные или другие пленки, обладающие смазочныхми свойствами [29]. [c.66]

Реакционная способность присадок в значительной мере определяет их влияние на противоизносные свойства. При больших скоростях скольжения и удельньлх давлениях в современных узлах трения на площадях контакта генерируется значительное количество тепла, интенсифицирующее развитие на поверхностях трения химических процессов. В силовом поле металла происходит диссоциация молекул присадок по наименее прочным связям, как правило, между активной функциональной группой и органическим радикалом. Так, органические дисульфиды и сульфиды химически активны в зоне трения, при 20-50"С. Фосфор взаимодействует с металлом уже при комнатной температуре. Модифицирование слоев металла зависит от химическо- [c.53]

При тяжелых режимах трения существенно химическое взаимодействие Мо5г с металлом, а также с окружающей газовой средой [54]. На трущихся поверхностях образуется модифицированный граничный слой, состоящий в основном из сульфидов железа и частично из оксидов железа. [c.146]

Описанный процесс химического модифицирования поверхности трения в результате взаимодействия эфира трихлорметилфосфиновой кислоты с ювенильным металлом является основным. Вместе с тем в некоторых условиях возможно и другое направление химического модифицирования разложение эфиров трихлорметилфосфиновой кислоты с образованием соответствующих кислот, как описано выше, и взаимодействие образовавшихся кислот с железом поверхности с образованием солей железа. Как было показано, трихлорметилфосфиновые кислоты легко образуют металлические соли. [c.235]

Предварительная обработка металлических поверхносте перед нанесением твердых смазочных покрытий способствует увеличению срока службы покрытий. Известно также, что при холодной вытяжке титановых сплавов предварительная обработка поверхности снижает усилие вытяжки. Для модифицирования поверхности металла можно применять пескоструйную обработку, кислотное травление, нанесение химических покрытий и механическую обработку. Возможны разнообразные варианты каждого из указанных способов обработки. Характер пескоструйной обработки зависит от природы распыляемого зернистого материала и распыляющего агента, давления распыления, расстояния от сопла пескоструйного аппарата до поверхности металла, диаметра сопла, угла распыла и длительности обработки. Состав, длительность обработки, температура и условия промывки являются важнейшими факторами 1фи нанесении химических покрытий такого типа, как фосфаты цинка, железа, марганца и др. При сопоставлении экспериментальных данных об износостойкости или сроке службы различных твердых смазок всегда необходимо учитывать вид предварительной обработки поверхностей трения перед нанесением ка них смазочных покрытий. Так, в табл. 38 приведены данные испытаний на машине трения Фалекс. Как известно, в машине этого типа стальные валики (А181-302) вращаются со скоростью 290 об/мин, будучи зажаты с силой 450 кГ между двумя У-об-разными плашками из стали А151-С1137. Твердый смазочный слой, наносившийся на испытуемые валики после их предвар -Таблица 38 [c.299]

К настоящему времени описано большое число различных органических соединений, служащих присадками против заедания. Добавки этого типа должны уменьшать коэффициент трения и предохранять металлические поверхности трения от схватывания и повышенного износа в условиях высоких нагрузок. Принято считать, что указанные добавки химически взаимодействуют с металлом поверхностей трения, а образующиеся при этом пленки положительно влияют на режим трения. Не подлежит сомнению, что химическое модифицирование поверхностей трения (рбразование пленок из различных соединений, вступивших в реакцию с металлом поверхности трения) является одним из важнейших факторов, определяющих режим трения в условиях высоких нагрузок. [c.60]

Под действием веществ, химически активных по отношению к металлу, на поверхности трения возникают модифицированные слои, являющиеся продуктами взаимодействия химически активных веществ с металлом. В условиях трения, сопровождающегося тепловыделе-иием, образование таких слоев облегчается. Глубина модифицированных слоев в десятки раз больше толщины адсорбционных пленок. Действие химически активных присадок к маслам при граничном трении сходно с адсорбционным пластифицированием, так как в результате химической адсорбции на поверхности образуются органические соли, а при более высоких температурах —неорганические соединения металлов, обладающие низким сопротивлением сдвигу. Величина и характер изменения силы трения при граничной смазке в значительной степени зависит от толщины и стойкости адсорбционных слоев. [c.15]

В настоящем докладе описаны добавки, представляющие собой фосфорорганические соединения (эфиры фосфорной и тиофос-форной кислот, эфиры фосфиновых кислот) и содержащие хлор в виде трихлорметильной группы. Рассмотрены также возможные направления химического взаимодействия хлорфосфорорганиче-ских соединений с металлом поверхности трения (химическое модифицирование поверхности трения). [c.60]

Характер адсорбции молекул присадки на границе раздела фаз определяет их последующую химическую активность и склонность к диссоциации молекул поверхностно-активных веществ в силовом поле металла. Диссоциация в известной степени снижает активационный барьер взаимодействия веществ. Очевидно, если некоторая часть молекул в поверхностном слое предварительно продиссоциировала, то при прочих равных условиях (одинаковой степени заполнения поверхности, химической структуре и пр.), адсорбат может оказаться более ПОДГОТОВЛ0ННЫ1.1 для развития химической реакции с металлом, в результате которой образуется модифицированный поверхностный слой. Модификация поверхности, как известно, является положительным явлением в условиях высоких контактных нагрузок, поскольку обеспечивает снижение износа пар трения и, наоборот, ненела-тельна при низких и уиеренных удельных давлениях в зоне трения. [c.41]

Противоизносные присадки препятствуют изнашиванию поверхностей трения в двигателе. Присадки, работающие по принципу химического модифицирования, в качестве активных элементов содержат серу, фосфор (дитиофосфат цинка), галогены. В тяжелонагруженных контактах они разлагаются, активные элементы взаимодействуют с металлами, образуя тонкий, постоянно возобновляющийся слой сульфидов, фосфидов и хлоридов железа. Это препятствует образованию натиров, рисок, задиров, усталостному выкрашиванию и уменьшает истирание поверхностей трения. Щелочные присадки уменьшают износ цилиндров и поршневых колец двигателей, работающих на топливах с высоким содержанием серы, за счет нейтрализации серной и сернистой кислот, образующихся при сгорании топлив. На поверхностях деталей образуется адсорбированный слой, который препятствует проникновению коррозионно-агрессивных веществ через масляную пленку к металлу. [c.250]

Противозадирное действие обязательно основано на износе модифицированного металла, следовательно, безызносная работа узлов трения мащин и механизмов в режимах граничного и эластогидродинамического трения при использовании масел с такими присадками практически невозможна. Нельзя поэтому согласиться с Ю. Розенбергом, который отмечает [13], что и в условиях граничной смазки может быть обеспечен безыз-носный режим трения, если масло с присадкой образует граничные пленки на металле. Под этим подразумевается химическое взаимодействие присадки с поверхностью металла, приводящее к такой модификации микрорельефа, при которой достигается уменьшение высоты неровностей, достаточное для возникновения режима жидкостной смазки . С этим нельзя согласиться, тем более что в последнее время с помощью метода радиоактивных индикаторов и авторадиографии было установлено [34, с. 189—194], что и в условиях безыз-носного трения иа машине неподвижный палец по вращающемуся диску происходит перенос металла с более мягкого на более твердый (т. е. адгезионный износ) даже нри эффективном образовании трикрезилфосфатом на стали пленок состава РеР04 и Рез(Р04)2 (хотя такие пленки снижали коэффициент трения и температуру на трущихся поверхностях с 350 до 130°С). [c.88]

Качественно характер модифицированных слоев зависит от химического состава используемых присадок. Например, при использовании хлорсодержащих присадок на поверхности металла происходит образование хлорйдов, серосодержащих присадок — сульфидов, фосфорсодержащих присадок — фосфидов. Вместе с тем химический состав пленок в значительной степени зависит от атмосферы и условий трения, в частности нагрузки и температуры. Так, при низких нагрузках независимо от природы присадки на поверхности металла образуются главным образом оксидные пленки. С повышением нагрузки в составе пленок увеличивается доля активного элемента, содержащегося в присадке (серы, фосфора или хлора). [c.210]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология