Автомобильные присадки и добавки

Формула серпентина – Mg6[Si4010](OH)8, или 3MgO2SiO22H20 или (МgОН)6Si4011Н2О.

Серпентин включает несколько минеральных видов:

– антигорит (Mg, Fe)2+3[Si2O5](OH)4;

– хризотил (клинохризотил, ортохризотил, парахризотил) Mg3[Si205](OH)4;

– лизардит Mg5[(OH)8|Si4O10].

Компонентный состав серпентина: МgО – 43 %, SiO2 – 44 %, Н2О —12,1…12,9 % (серпентин содержит около 13 % конституционной воды (в виде ионов гидроксила ОН— и в единичных случаях ионов Н+, располагающихся в узлах кристаллической решетки минерала). Эта вода прочно удерживается внутри минерала при комнатной температуре, но выделяется при нагревании в температурном интервале 300…1300 оС. Выделение воды сопровождается разрушением кристаллической решетки минерала.

Рентгенофазовый анализ геомодификаторов показывает, что эти составы бывают двух видов: один содержит в основном 75…80 % лизардита и 10…15 % хризотила, другой, наоборот, – 10…15 % лизардита и 75…80 % хризотила.

Все слоистые силикаты состоят из двух сеток [Si205]2—, соединенных вместе катионами в компактные пакеты состава [Si4O10]4—. Особенностью каждой сетки [Si2O5]2— является наличие нескомпенсированного электростатического заряда, обусловленного тем, что сетки из кремнекислородных тетраэдров с одной стороны имеют одну свободную валентность, и это определяет появление тетраэдров отрицательного заряда только на одной стороне сетки. В сдвоенных пакетах [Si4O10]4— отрицательные заряды обеих сеток направлены внутрь пакета и скомпенсированы катионами Мg+. Фактически в слоистых пакетах [Si4O10]4— между двумя сетками состава [Si2O5]2— располагается бруситовый слой Мg(ОН)2.

Специфическое строение слоистых силикатов – наличие пакетов, состоящих из гексагональных сеток – слоев, связанных друг с другом очень слабыми связями, определяет и свойства этих минералов: низкую твердость, весьма совершенную спайность и расщепляемость на тонкие пластинки.

Изучение данного явления проводилось в конце 80–х годов прошлого столетия в институте «МеханОбр» (г. Ленинград) под руководством академика В. И. Ревнивцева и при участии к. т. н. Т. Л. Маринича. Ими было установлено, что данный эффект – следствие разложения серпентина в зоне бурения с дополнительным выделением большого количества тепловой энергии. Вследствие этого наблюдается разогрев материала шарошки бурового долота, диффузия в него разложившихся элементов минерала и образование композиционной металлокерамической структуры, обладающей высокой твердостью и износостойкостью.

В 1992 году коллектив ученых (А. Ю. Хренов, Н. В. Уткин, В. В. Казарезов, А. И. Голубицкий, И. В. Никитин) из научно – производственной инновационной фирмы «ЭНИОН – БАЛТИКА» (Санкт – Петербург), созданной на базе ленинградского филиала «Федерация инженеров СССР «ЭНИОН»», продолжила работы над созданием препаратов на базе серпентина. Разработанный ими препарат был назван НИОД («Направленная ИОнизация Диспергированием»).

В январе 1993 года группа в следующем составе: ушедший из «ЭНИОН – БАЛТИКА» И. В. Никитин, а также А. К Агафонов, П. Б. Арацкий, С. И. Бахматов и Е. А. Гамидов, – выпустила первый ремонтно – восстановительный состав (РВС) на базе Кольских серпентинов. Ими были созданы две самостоятельные фирмы – «Промремонт» (Санкт – Петербург) и «Высокие технологии» (Харьков).

С апреля 1996 по сентябрь 1999 года И. В. Никитин работал с группой московских исследователей В. И. Неждановым и В. И. Ермаковым в научно – техническом центре «Конверс – Ресурс», который был образован Международным фондом конверсии для реализации РВС – технологии на практике.

В 1999 году специалистами новосибирской компании ЗАО «Промышленные технологии» подана заявка, а в 2001 году получен патент на изобретение собственного ремонтного состава, получившего торговое наименование – « Motor Doctor ».

В настоящее время на отечественном рынке автохимии наиболее известными препаратами этого класса являются: синтезатор металлов F orsan nanoceramics , выпускаемый российской компанией «Нанопром»; восстановители RVS Technology , изготовляемые в Финляндии фирмой « RVC – ТЕС Оу » по лицензии НПО «Руспром – ремонт»; смазочные композиции марки Супротек компания «Супротек», а также нанокондиционер Fenom Nanotechnology российской компании «Автохимпроект».

Рассмотрим более подробно химический состав «геомодификаторов», механизм действия и основные свойства получаемых защитных покрытий.

Точный компонентный и количественный состав своих разработок фирмы держат в строжайшем секрете, поэтому здесь мы можем привести только результаты независимых исследований препаратов сторонними фирмами и литературно – патентного поиска.

По химическому и фазовому составу многие геомодификаторы представляют собой смесь классического магнезиально – железистого силиката (серпентина – Mg6{Si4O10}(OH)8, являющегося формой целого ряда минеральных руд класса оливинов), конечными фазами которого являются форстерит Mg2SiO4 и фаялит Fe2SiO4, а также в незначительных количествах кремнезём SiO2 и доломит CaMg(CO3)2.

В качестве основы (и в определенной степени растворителя) в геомодификаторах, например в ГТМ, используется осветительный керосин ГОСТ 10227—88 (38,5 % по объёму) в полусинтетическим моторном масле 10W-40 (60 %).

В ряде работ предлагается для повышения эффективности образования геомодификаторами керамических защитных покрытий в качестве дисперсионной среды дополнительно к силикатам металлов (антигорит – естественный силикат магния, ревдинскит – минерал, смесь силикатов магния и никеля и др.), измельченным до размера зёрен от 1 до 10 мкм, добавлять мономеры с непредельными связями (диметиловый эфир малеиновой кислоты, пропиоловая кислота и др.).

В основе метода лежит способность этих составов при определенных условиях диффундировать в глубину приповерхностного слоя металла атомов углерода, вызывая образование упрочняющих его дислокаций (возникновение «булатного» эффекта). Базой для этих препаратов служат синтетические порошки оксидов металлов – катализаторов. Их основой являются следующие серпентинизирующие ультрабазиты: амфибол, биотит, ильнетит, магнантит, коротковолокнистый асбест, лизоргит, пирротин, петрандит, серпентин, тальк, альфа, орто– и клинохризотил, халькопирит и т. д. Кроме того, в состав триботехнических смесей могут входить такие минералы, как каолинит, доломит, графит, шунгит.

В последнее время на рынке геомодификаторов появились препараты с новыми минеральными компонентами – бёмитом и цеолитом.

Минерал бёмит, названный по имени немецкого ученого – минералога XX века И. Бёма, в чистом виде в природе встречается довольно редко. Диаспор и бёмит, Al2O3. Н2О и AlO(OH), – полиморфные разновидности одноводного оксида алюминия, находятся в природе в составе бокситов в кристаллической и скрытокристаллической формах. При температуре около 500 °C диаспор и бёмит теряют кристаллизационную воду, превращаясь в безводный глинозем.