Нанотехнологии. Правда и вымысел

Восстановление и упрочнение подвижных соединений геомодификаторами осуществляется за счет формирования на поверхностях трения структур повышенной прочности, подавления процессов водородного изнашивания и охрупчивания металла, повышения термодинамической устойчивости системы «поверхность трения – смазочный материал». Поверхностно-активные вещества (ПАВ) металлокерамического восстановителя после введения их в системы двигателя химически (катализ) и физически (суперфиниш) подготавливают поверхности трения, очищая их от нагара, оксидов, отложений и т. д. Попадая на поверхности трения вместе с маслом или в составе пластичной смазки, ПАВ инициируют процесс формирования металлокерамического покрытия с высокой износостойкостью и малым коэффициентом трения.

Кондиционеры (рекондиционеры)

В отдельную группу РВП выделяются кондиционеры металла (поверхности). К этой группе вообще следует отнести целый спектр различных препаратов автохимии на базе поверхностно-и химически активных веществ, в том числе традиционно применяемых в смазочных материалах, но официально не именуемых «кондиционерами».

Собственно, смысл словосочетания «кондиционер поверхности» применительно к автохимии можно интерпретировать как препарат и механизм воздействия на процессы трения и изнашивания, позволяющий восстановить антифрикционные и противоизносные свойства, а также химический состав (состояние) поверхностей трения, доставляя необходимые компоненты (среды или энергии) за счет введения химически активных веществ.

По имеющимся данным, один из главных компонентов автомобильных кондиционеров поверхности – галогенированные производные углеводородов. Эти химически активные углеводороды являются соединениями, полученными замещением в структурной формуле углеводорода одного или более атомов галогена (хлора, фтора, брома, йода) равным числом атомов водорода. К активным компонентам таких присадок следует отнести также ряд соединений серы и фосфора.

Наиболее часто в кондиционерах металла применяются хлоропарафины, отвечающие по составу предельным углеводородам или парафинам СпН х (2n + 2), в которых один или несколько атомов водорода замещены хлором. Из химических свойств хлоропарафинов наиболее важным и характерным для них является чрезвычайная подвижность атомов хлора, вследствие чего при действии соответствующих агентов они способны обменивать хлор на водород или другие атомы и группы. Способность эта обусловливает широкое применение хлоро-парафинов для разнообразнейших синтезов, в том числе для препаратов автохимии. Они используются в моторных маслах как компонент полифункциональных присадок для обеспечения синергизма триботехнического действия различных присадок.

Все эти вещества входят (или могут входить) в состав РВП группы кондиционеров металла. На основании проведенного анализа компонентного состава кондиционеров металла следует сделать вывод, что механизм их действия основан на физической адсорбции, хемосорбции и химическом взаимодействии ПАВ с поверхностями трения.

Механизм физической адсорбции заключается в том, что полярные молекулы кондиционера удерживаются на трущихся поверхностях силами Ван-дер-Ваальса, образуя достаточно прочные перпендикулярно расположенные к трущимся поверхностям слои, способные выдерживать высокие нормальные нагрузки и имеющие низкое сопротивление к действию касательных напряжений.

Хемосорбция основана на удержании на поверхности металла молекул кондиционера химическими связями, при этом атомы металла не покидают свою кристаллическую решетку и не вступают в химические реакции. В результате на поверхностях трения образуются молекулярные пленки физического (адсорбция), химического (хемосорбция) строения, а также ряд химических соединений.

Физическая адсорбция и хемосорбция протекают практически одновременно. Например, адсорбция жирных кислот при нормальных температурах носит физический характер, а при высоких температурах – химический. Поэтому, с одной стороны, за счет физической адсорбции кондиционеры поверхности способны образовывать достаточно прочные слои ориентированных молекул смазочного материала, работающих при низких температурах. С другой стороны, в результате хемосорбции, за счет образования в смазочном материале, например, активных ионов хлора (при применении хлоропарафинов), на поверхностях трения образуются устойчивые пленки, а в смазочном материале – маслорастворимые или твердые химические соединения, состоящие из хлоридов, фосфатов, иодидов, сульфидов и т. д.

FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O;

Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O.

Большая скорость их образования обеспечивает быстрое восстановление таких пленок в местах разрушения граничного слоя базового смазочного материала, обеспечивая защитный режим трения во фрикционном контакте вплоть до температуры плавления.