Антифрикционные присадки в моторное масло

1. Типы антифрикционных присадок.

Итак, обещанная статья об антифрикционных присадках в моторное масло. Вкратце я уже затрагивал тему в статье о типах присадок в моторные масла, сейчас разберём непосредственно антифрикционные присадки (строго говоря правильнее сказать «добавки», поскольку взаимодействуют они с материалами двигателя, но глядя на разницу в количестве запросов по этим ключам у меня рука не поднимается писать «добавки»:))). Напомню, что всего у нас есть три группы антифрикционных добавок, отличающимися в первую очередь типом действующего материала. В кондиционерах металлов это полимеры, в реметаллизантах — металлы, ну и в геомодификаторах минералы, т. е. камни, если по-простому:). Общее у них то, что они заполняют собой изъяны и микроповреждения в деталях пар трения, уменьшая зазоры и это самое трение.

2. Кондиционеры металла.

Начнём с группы кондиционеров металла. Основным действующим материалом в этой группе являются полимеры, при определённых условиях (температура + давление) налипающие на металлические детали двигателя. Есть несколько полимерных материалов, имеющих выдающиеся антифрикционные характеристики в сочетании с механической, термо- и химической стойкостью к разрушению. Из наиболее известных можно назвать полифенилсульфиды (PPS), полиэфирэфиркетон (PEEK), политетрафторэтилен(ПТФЭ — фторопласт). В своём нормальном состоянии это твёрдые материалы, из которых делают различные детали, в том числе и к автомобилям. В нашем случае в масло-носитель добавляют мелкодисперсный порошок этих материалов, и в таком виде он путешествует по масляной системе двигателя, пока не попадёт в место где, условно говоря, расплавится и налипнет тонким слоем на нагретую деталь (поршень, кольца, цилиндр, вкладыши…). Поскольку температура никуда не девается, то и плёнка весьма непрочна и недолговечна: налипла — содрали, снова налипла — снова содрали и т.д. пока в объёме масле не кончится запас внедрённых полимеров. Несмотря на определённую стойкость к различным воздействиям полимеры всё же разрушаются, становясь мусором в объёме масла, на нейтрализацию которого тратится энное количество дисперсанта в масле.

3. Реметаллизанты.

Эта группа работает с металлом, т.е. металлическими модификаторами трения, к которым относится медь, олово, цинк, железо, алюминий, свинец, серебро, хром, никель, молибден, а также их сплавы, как например латунь или бронза. Возможны два вида препарата: ультрадисперсный порошок или масляный раствор ионов солей металлов плюс целая куча веществ, обеспечивающих доставку и видоизменение металла в нужные места. К порошкам тоже добавляют различные вспомогательные вещества, чтобы достичь эффекта безысносности (это когда атом металла отрывается от одной поверхности в паре трения и оседает на другой, с аналогичным обратным процессом, в результате не уменьшая общее количество металла в деталях).
В реальной жизни это может быть не такой уж мелкодисперсный порошок (Римет, например), который тупо забивается везде, где только можно, и держится там некоторое время, пока не изменятся условия. Есть мнение, что начав применять реметаллизант, прекращать уже нельзя, т.к. в разы повышается риск окончательного «убийства» двигателя. Давайте представим, что происходит в этому случае.
Во-первых, несмотря на «замазку» различные микротрещины и повреждения трущихся поверхностей всё же продолжают увеличиваться, хоть и гораздо медленнее (это неизбежно, поскольку опыт учит нас, что ничего вечного нет, особенно в местах с высокой температурой, давлением и трением:)). Если раньше увеличивающиеся изъяны продолжали замазываться новыми порциями реметаллизанта, то после прекращения его использования дыры становятся всё больше, и в один не прекрасный момент (условно:)) кусок металла просто выпадает из увеличившейся трещины, как пломба из зуба. Подобная картина и наблюдается на практике, когда после прекращения использования Римета в поддоне и масляном фильтре (а также в масляных каналах) обнаруживаются скопления металлических чешуек, не только вполне видимых глазом, но и угрожающих своим конгломератом закупорить каналы и оставить узел трения без смазки.
Становится понятным, что при использовании реметаллизантов в масле всегда должно быть некоторое количество их, что означает добавление как минимум с каждой заменой масла.

4. Геомодификаторы трения.

Третья группа антифрикционных присадок использует свойства некоторых минералов (о чём нам намекает корень «гео» — земля:)). Обычно называют серпентин, но есть и некоторые другие минералы с похожими свойствами.
Боян, но всё же перескажу историю открытия этих свойств, сразу станет понятно, что творится в двигателе при применения геомодификаторов.

Как-то раз бурили на Кольском полуострове скважину (не исключено, что ту самую, сверхглубокую, из которой «звуки ада» доносятся:)). И в процессе заметили, что при проходке некоторых пород ресурс головки бура резко увеличивался. Стали выяснять и таки-выяснили, что в этих породах при температуре, давлении и трении (куда ж без них), часть содержимого породы реагирует с поверхностью бура и образует металлокерамическое покрытие большой твёрдости и, что самое главное, с гораздо более низким коэффициентом трения.

Теперь перенесём место действия в пару трения. Порошок породы (мелкодисперсный, ага:)) для начала начинает шлифовать трущиеся поверхности. Материал мягкий, поэтому металл осилить не может, очищает только нагар. В процессе шлифовки температура увеличивается и, если повезёт, локально дойдёт до примерно 1000С, когда происходит разложение минерала и сложное взаимодействие с:

• материалами смазки,
• связующим (специальная добавка, увеличивающая эффективность реакции),
• поверхностным слоем металла трущихся деталей,
• продуктами трения.

В результате образуется металлокерамическое покрытие с не хилой твёрдостью и сильно уменьшенным коэффициентом трения. А дальше происходит интересный фокус: поскольку трение уменьшается, температура в точке снижается и образование покрытия прекращается. Поэтому геометрические размеры деталей не изменяются, оставаясь на оптимальных значениях. Такое вот чудо природы.

Казалось бы идеальная штука для продления ресурса двигателя, но есть два «НО». Во-первых, покрытие обладает худшей теплопроводностью по сравнению с металлом, так что при некоторых условиях детальки могут всё же греться больше (хотя в теории ухудшение теплоотвода компенсируется снижением температуры при меньшем трении).
А во-вторых, поскольку серпентин (и другие геотрибомодификаторы) — это природные сложные многосоставные минералы с различными возможными включениями, нельзя с точностью спрогнозировать степень отработки их в узлах трения. Будет чего-то чуть больше или меньше, и результат обработки будет другим. К тому же в силу этой же «природности» не исключены включения в породу по-настоящему жёстких абразивных частиц, которые будут грызть и нагар, и металл деталей (вернее, образовавшуюся металлокерамику:)).

Да, в плюсах у нас то, что покрытие это довольно долговечное, переживает несколько замен масла. Так сказать обработал и забыл:) Обрабатывать можно хоть новые двигатели, хоть поюзанные. Разве что слишком раздолбанные не стоит, если движок уже «приговорили» к капиталке, то геотрибомодифицировать его бесполезно, не поможет.

5. Итоги.

Коротко о сказанном: имеем три группы антифрикционных присадок в моторное масло (добавок), отличаются основными действующими материалами.
Кондиционеры металла (читай, полимерные составы) — полимеры, образующие покрытие в зонах трения, страдающее вместо детальки, и так до полного изничтожения присадки.

Реметаллизанты (некоторые металлы (медь в первую очередь) и их сплавы) — «замазывают» микротрещины и повреждения в деталях, в некоторых случаях позволяют добиться эффекта безызносности. Требуют поддержания дозы препарата в объёме масла, иначе начинают сыпаться и вполне могут убить двигатель, так что их добавляем с каждой заменой масла. Это как минимум.

Геомодификаторы трения (серпентины и некоторые другие гидросиликатные минеральные породы) — устраивают целую химико-металлургическую феерию с саморегуляцией процесса обновления покрытия детали и снижения трения. Гораздо более долговечны, чем другие, но за счёт естественного происхождения могут иметь разную эффективность, плюс небольшой риск внесения в двигатель абразивных частиц в массиве рабочего материала. Да, ещё может изменить тепловой режим (зависит от толщины покрытия, т.е. от изначальной изношенности движка, чем больше, тем толще плёнка и хуже теплопроводность).

В общем, это всё.

P.S.: Приводить примеры товарных позиций каждой группы не стал, чтобы у производителей не возникло соблазна заплатить мне за рекламу:).