ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Противозадирные присадки из "Химия и технология присадок к маслам и топливам" При тяжелых режимах трения эффективная защита поверхности достигается путем создания на трущихся поверхностях прочных граничных пленок, которые образуются в результате химической реакции противоизносных присадок с металлом. По современным представлениям, при тяжелых режимах граничного трения происходит обнажение атомов кристаллической решетки железа. Находящиеся на поверхности атомы имеют значительную потенциальную энергию,, чем и объясняется высокая хемосорбционная способность поверхности железа. [c.131] Механизм действия противоизносных присадок включает следующие стадии образование противоизносными присадками граничных пленок на металлических поверхностях хемасорбция молекул присадки на поверхности трения, происходящая при комнатной или при сравнительно низких температурах химическое взаимодействие активных элементов присадки с поверхностью металла, начинающиеся при более высокой температуре. Под действием теплоты, выделяющейся 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 хемосорбированное соединение вступает в реакцию с металлом. [c.131] Серусодержащие присадки. Согласно исследованиям Герхарда и Вернера [128], в основе противоизносного действия серусодержащих присадок лежит освобождение элементарной серы при локальных повыщениях температуры в области граничного трения и химическая реакция серы с металлом поверхности трения. [c.132] Исследования продуктов взаимодействия органических соединений серы с порошком железа в интервале температур 50—170°С позволили скоррелировать противозадирный эффект этих соединений с их способностью образовывать в ходе реакции вещества, обеспечивающие сульфидирование стальной поверхности [134]. Эти исследования не совпали с гипотезой о механизме противоизносного действия, высказанной Форбсом. Так, было установлено, что противоизносная эффективность соединений определяется физическими свойствами пленок, образованных этими соединениями при адсорбции на металлической поверхности и скоростью образования этих пленок, а не легкостью, разрыва связей 8—8, как это утверждалось ранее и было высказано Форбсом. [c.133] Ли [135] исследовал структурные особенности дисульфидов и выявил зависимость длины связей 8=8, С=8 и величины двугранных углов от противоизносной эффективности дисульфидов. [c.133] Шаронов и другие [136] установили, что соединения, содержащие активную серу, наряду с химическим воздействием на трущиеся поверхности проявляют и поверхностно-активные свойства. Они облегчают пластическое течение поверхностных слоев и химически взаимодействуют с ними, в результате чего образование защитных пленок сульфида ускоряется. Эти пленки предотвращают заедание и способствуют образованию оптимальной микрогеометрии поверхностей. [c.133] При изучении влияния концентрации различных присадок на их противоизносные свойства, показано [137], что с ростом концентрации присадки до некоторого предела диаметр пятна износа снижается, а затем возрастает. Форбс [138] объяснял механизм изнашивания как процесс регулируемой химической коррозии, поскольку с увеличением концентрации присадки в масле регулируемая коррозия должна возрастать. [c.133] По мнению Заславских [134, с.. 10], такое объяснение неверно, так как при использовании меркаптидов RSMe подобной зависимости износа от концентрации не наблюдается, хотя скорость гидролиза, а значит, и способность к коррозии у этих соединений одинакова. [c.134] На противоизносные свойства присадок оказывает влияние и вода, накапливающаяся в маслах с присадками при длительном хранении или эксплуатации [139., 140]. Наиболее стабильны в присутствии воды серусодержащие присадки ОТП, Л3-23к, АБС и ДФ-11. Наличие воды в масле с присадками приводит к снижению нагрузки сваривания, что связано с так называемым водородным охрупчиванием поверхностей трения [141, с. 111]. [c.134] Фосфорсодержащие присадки. Фосфорсодержащие соединения обладают способностью снижать износ поверхностей при сравнительно невысоких температурах и умеренных режимах трения. По поводу механизма действия этих присадок высказаны различные мнения. [c.134] Широкое распространение получила так называемая фосфид-ная теория [15, с. 133]. Бик при изучении влияния тритолилфос-фита на процесс граничного трения пришел к выводу, что под действием высоких контактных температур трения на металлических поверхностях образуется легкоплавкая эвтектическая х месь фосфидов металлов, которая способствует процессу химической полировки поверхности. Этот вывод подтвержден при изучении термического разложения- триалкилфосфитов при 250—260°С. Сначала триалкилфосфиты адсорбируются на поверхности трения, но при больших нагрузках и высокой контактной температуре разлагаются на более простые соединения — фосфорную кислоту, фосфин и непредельные углеводороды, причем фосфин затем взаимодействует с металлической поверхностью, образуя на ней пленку фосфидов металлов. [c.134] Существует и другая точка зрения на механизм действия фосфорсодержащих присадок, Баркрофт и Даниел [142, с. 7] при исследовании смазочного действия трифенилфосфатов установили, что в процессе граничного трения их активность определяется образованием на поверхностях трения кислых органических фосфатов и фосфатов металлов. Трифенилфосфат адсорбируется на поверхности трения и затем разлагается с образованием кислых органических фосфатов. Это разложение протекает гидролитически, а не под действием теплоты вероятно, гидролитическое разложение фосфатов может ускоряться щелочами и кислотами и в этом процессе принимает участие металлическая поверхность, кроме того, образованию кислых органических фосфатов способствует окисление масел в процессе эксплуатации двигателя. [c.134] Эффективность фосфорсодержащих присадок, как и сернистых, зависит от природы и строения применяемых соединений. Например, из эфиров кислот фосфора фосфиты предпочтительнее фосфатов, а алкиловые эфиры с длинной алифатической цепью дают лучшие результаты, чем ариловые эфиры. Форбсом с сотрудниками [143, 144] проводились систематические исследования влияния химического строения фосфорсодержащих соединений на их эксплуатационные свойства. Было установлено, что эффективность присадок не зависит от химической активности фосфорной кислоты, а зависит от пространственного строения углеводородных радикалов чем разветвленнее и длиннее углеводородный радикал, тем более затруднена сорбция присадки на -металле. Противоизносную же пленку на поверхности трения образует фосфат-анион, который, взаимодействуя с металлом, образует на нем пленку фосфата металла. [c.135] Основой действия противозадирных присадок следует считать образование при соответствующих условиях (давление, температура) квазисмазочных слоев, являющихся продуктами химического взаимодействия металла поверхностей трения с различными реакционноспособными функциональными группами в молекуле присадок. Чаще всего эффективность действия противозадирных присадок обеспечивается за счет образования сульфидов и хлоридов металлов и различных соединений фосфора с металлом. [c.135] Пленки хлоридов железа плавятся при 670—690°С и обладают пластинчатой структурой. Невысокая температура плавления хло-ридных пленок и малое сопротивление срезу обеспечивают низкий коэффициент трения. Эти пленки сохраняются до температуры порядка 300 °С, поэтому они снижают трение в большей степени, чём сульфидные пленки, которые стабильны до 200°С. Однако по противозадирной эффективности, наиболее активные хлорсодержащие присадки уступают наиболее активным серусодержащим 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.137] Была выявлена зависимость между химической структурой и противозадирной эффективностью хлорсодержащих соединений. Так, хлоралканы предпочтительнее ароматических соединений, содержащих хлор в ядре, поскольку в последних связь хлора с ядром более прочн а. Хлорсодержащие присадки мало снижают трение на режиме заедания. [c.137] Серу- и хлорсодержащие присадки. В результате исследований Виноградовой с сотрудниками [21, с. 214 показано, что добавка небольшого количества серусодержащей присадки к хлорсодержащей оказывает каталитическое действие — повышает противозадирную эффективность хлорсодержащего компонента. Так, что композиция из 70 % хлорсодержащего и 30% серусодержащего вещества обладает эффективными противозадирными свойствами этот эффект почти не зависит от концентрации серы в серусодер-жащем компоненте присадки, но в значительной степени зависит от структуры хлорсодержащего компонента и количества хлора в нем. [c.137] Вернуться к основной статье