• Автобаферы TTC

• Присадки

  • Присадка в ГУР
  • Присадка в КПП
  • Присадки в моторное масло
  • Присадки в топливо

• Смазки

  • Вело

Нанотехнологии в смазочных материалах, добавках и присадках

В жестких условиях эксплуатации, характерных для большей части современных машин  наличие маслорастворимых присадок в смазочных материалах, как жидких, так и пластичных, часто недостаточно для образования и сохранения прочного и устойчивого граничного слоя, который в течение длительного времени надежно исключал бы металлический контакт между поверхностями трибосопряжений.

Достаточно универсальным, высокоэффективным и экономичным способом улучшения работы узлов трения, практически при всех условиях эксплуатации машин, в том числе тяжелонагруженных и энергонапряженных, является применение в смазочных материалах высокодисперсных твердых добавок.

Такие добавки многофункциональны, поэтому их все шире применяют для улучшения антифрикционных, противоизносных, противозадирных и некоторых других свойств масел. По сравнению с присадками их отрицательное влияние на физико-химические свойства масел минимально.

Преимущества высокодисперсных наполнителей сохраняются как при низких, так и при высоких температурах. Неоспоримое их достоинство – положительное воздействие на состояние поверхностей трения, граничного и смазочного слоев. Это позволяет заметно сократить, а иногда и отказаться от применения многих маслорастворимых присадок.

Наибольшее распространение в качестве твердых добавок  получили слоистые наполнители кристаллической структуры:  дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама. Однако необходимо отметить,  что во влажной среде в присутствии кислорода дисульфиды  окисляются с образованием серной кислоты, а при температурах свыше 500 С образуются карбиды, которые являются мощным абразивом.

Новые возможности в создании смазочных материалов с улучшенными свойствами открывает применение наноалмазов, которые обладают комплексом уникальных свойств, отличающих их от известных наполнителей. Наноалмаз имеет сверхмалые размеры (3 – 10 нм), форму близкую к сферической, они обладают очень большой удельной поверхностью (до 450 м?/г) и высокой поверхностной энергией. Наноалмаз также являются химически инертным веществом. Продуктами распада алмаза является окись углерода, которая образуется при температуре свыше 700 С в среде с доступом кислорода.

Частицы наноалмазов имеют сложную структуру: ядро из классического кубического алмаза и углеродную оболочку вокруг ядра. Эта оболочка включающая атомы углерода насыщена широким спектром разнообразных функциональных групп. При этом неалмазные компоненты наноалмазов являются не примесями, а органическими составляющими продукта, в значительной степени определяющими комплекс его специфических свойств. Сверхмалые размеры наноалмазов приводят к тому, что роль межфазных взаимодействий чрезвычайно возрастает. Наличие на поверхности высокополярных и реакционноспособных групп, сосредоточенных в малом объеме, определяет высокую активность воздействия частиц на окружающую среду. Наноалмазы в отличие от обычных высокодисперсных порошков наполнителей являются не наполнителем, а структурообразующим материалом.

Известно, что из всех видов трения наиболее благоприятным является гидродинамическое, так как оно представляет собой внутреннее трение в слое смазки, и износ происходит только вследствие давления, передаваемого через смазочный слой. Классический пример – шейка коленвала - вкладыш.

Нарушение такого режима трения  приводит к быстрому износу трущихся поверхностей. Во многом это происходит при запуске двигателя, низкой вязкости масла или скорости.

В присутствии наноалмазов существенно изменяются свойства смазочной пленки и характер взаимодействия поверхностей трения. В зависимости от назначения, концентрации и степени диспергирования конгломератов число частиц наноалмаза со средним размером 50 нм в 1 см? объема смазочного материала может достигать: 8·10?? для 0,1% суспензии. Для сравнения при 0,1% концентрации графита или дисульфида молибдена со средним размером частиц  1 мкм число последних в 1 см?  объема смазочного материала составляет 1·109 , что в ~10000 раз меньше, чем наноалмазов. В зазоре 10мкм площадью 1 см? число наноалмазных  частиц  составляет 8·10?? для 0,1 % суспензии.

Такое количество частиц в зоне трибосопряжения надежно разделяет поверхности трения, увеличивая прочность смазочной пленки. Кроме того наличие большого количества малых частиц наноалмаза и соизмеримых с ними частиц продуктов изнашивания приводит к шаржированию и упрочнению поверхностного слоя деталей трения, заполнению микровпадин рельефа,образованию замкнутых жидкокристаллических образований, что также увеличивает несущую способность трибосопряжений.

Анализ подобных систем показывает возможность более активного управления качеством работы таких трибосопряжений. Представляется  возможность изменять концентрацию частиц, а также использовать активные пленкообразуюшие вещества.  В результате решается спектр задач, связанных с минимизацией трения и износа в сопряженных деталях машин и систем. Кроме того наноалмаз является мощным антиоксидантом, что позволяет гасить интенсивные процессы окисления масла, значительно продляя срок его службы.

Учитывая то, что наноалмазы склонны агрегатировать, а их поверхностная энергия зависит от функциональных групп, находящихся на поверхности, решение проблемы дисперсности и модификации поверхности наноалмазов легло в основу создания технологии производства добавок в смазочные материалы на основе наноалмазов

На основании такого подхода в  ООО НПП «SINTA» разработано несколько групп материалов и организовано их промышленное производство. Для смазочных материалов различного назначения разработана серия многофункциональных алмазосодержащих и алмазокомпозитных добавок в смазочные материалы. Эти добавки могут выполнять функции, как защитно-восстановительного характера, так и ремонтно-восстановительного.

Защитно-восстановительные составы решают задачу максимального приближения режима граничного трения к гидродинамическому, благодаря созданию смазочных пленок на границах трения с новыми гидродинамическими свойствами, более устойчивыми к механическому и температурному разрушению и минимизации процесса десорбции с поверхностей трения полярноактивных молекул. Это позволяет не только снизить скорость износа деталей трения, но и существенно повысить функциональные характеристики таких агрегатов, как двигатель внутреннего сгорания или  компрессор. Масляные пленки, модифицированные наноалмазами, существенно уплотняют цилиндро-поршневую группу (наблюдается повышение компрессии на 10-25%), повыщая тем самым КПД системы в целом.

Серия ремонтно-восстановительных добавок имеет в своем составе не только  наноалмазы, но и пленкообразующие ингредиенты, полученные в результате многоступенчатого химического синтеза. Применение данных материалов характеризуется ремонтно-восстановительным эффектом вследствие формирования защитного антифрикционного износоустойчивого покрытия, модифицированного наноалмазами.

Применение алмазосодержащих добавок в широко используемых индустриальных и трансмиссионных маслах, работающих в широком диапазоне нагрузок, скоростей и температур, обеспечивает улучщение не только смазочных свойств масел, но и качество поверхностей трения благодаря их постоянной приработке, шаржированию и упрочнению.

Значительно сокращается применение серо-, хлор-, фосфор-, фторсодержащих компонентов. Результаты лабораторных и производственных испытаний показали, что масла с наноалмазами уменьшают коэффициент трения на 20-30%, износ поверхностей трения – в 1,5-2,5 раза,  снижают шум узлов трения.

Более подробно с нанотехнологиями, свойствами и применением наноалмазов можно ознакомиться на сайте Nanodiamond technology в Украине. ООО НПП "SINTA"  поможет решить ряд проблем, которые возникают на предприятиях и производствах.