Модификатор трения – дисульфид молибдена
Моторные масла, имеющие в своем составе модификаторы трения на основе дисульфида молибдена, обеспечивают эффективное предотвращение износа деталей двигателя, в том числе самого опасного — пускового.
Снижают трение на всех нагрузочных режимах, а значит, экономят топливо и обеспечивают долговечность деталей двигателя.
В чем же секрет?
Уникальные свойства дисульфида молибдена объясняются структурой его кристаллической решетки. Связи между ее слоями относительно слабы, что допускает возможность сдвига при малых напряжениях, следовательно низкий коэффициент трения. Благодаря своему уникальному строению такие присадки «мягко»» заполняют микронеровности, как бы «выравнивая» поверхности деталей, снижается давление в сопряжениях, ускоряется приработка деталей и теплопередача между поверхностями трения.
При высоких температурах и скоростях сдвига присадки «модифицируют» поверхность металла, придавая ей высокие противоизносные свойства.
Важно отметить, что как изготовление, так и стабилизация ультрадисперсных порошков в объеме масла очень трудоемкий и сложный процесс, возможный только на крупных производствах, имеющих современную высокоточную аппаратуру и квалифицированный персонал. Разработка технологии получения дисперсий (тип, обработка, концентрация, совместимость с другими компонентами), подбор стабилизаторов, а также пакетирование масла, содержащего такие модификаторы трения, является фирменным секретом и строго охраняется.
В Германии во время второй мировой войны дисульфид молибдена использовался в танковых войсках. В случае утечки масла двигатель мог работать некоторое время благодаря отложениям молибдена.
Дисперсия Molykote A Dispersion — cамый простой и эффективный способ уменьшения износа двигателя и КПП. Присадка для двигателей внутреннего сгорания, коробок переключения передач, раздаток и редукторов. Увеличивает несущую способность, ресурс двигателя, повышает компрессию и мощность, уменьшает износ, шум, делает работу клапанов тихой и мягкой.
Molykote A Dispersion не забивает поры масляного фильтра, масленые каналы и камеры гидрокомпенсаторов, не выпадает в осадок, уверенно работает на турбированных двигателях. Присадка совместима с минеральными и полусинтетическими маслами, добавляется в моторное масло в пропорции 3 % от объема масла в двигателе, для трансмиссии 5 % от объема маслаю
Была ли полезна статья?
( оценок)
Модификаторы трения II: bmwservice — LiveJournal
Ну что же, от довольно «примитивных» (но эффективных) по действию модификаторов трения типа «антифрикционная пудра», перейдем к чему-то более интересному.
Но перед тем, как мы продолжим разговор, хочу еще раз возвратиться к теме мелкодисперсных модификаторов, для этого еще раз напомню принцип их действия (смотрим картинку):
Еще около 4 г «на цилиндр» — добавят элементы обычных присадок, среди которых тоже есть антифрикционная присадка ZDDP.В сухой массе это немало, примерно вот столько:
Объяснение этому факту довольно простое: «усвояемость» присадки (присутствие ее в паре трения) отнюдь не абсолютная. Хотя поверхностная активность некоторых препаратов действительно может быть довольно высокой, но это совсем не значит, что все частицы полностью и без остатка оседают на металле. Запас их был и будет всегда: большая часть так и продолжает плавать в масле.
Кстати, «сухое количество» самой распространенной присадки ZDDP в маслах пусть и медленно, но неуклонно снижается. К этому обязывает введение все новых и новых экологических стандартов:
Но даже сейчас (когда «BMW LL-04» и подобные «современные нормы» уже сложно назвать новыми) можно совершенно уверенно утверждать: резервы для снижения еще велики. Например, заметное действие того же MoDTC проявляется при концентрациях не более 500 ppm — 0,5 г/кг.
Чтобы в этом удостовериться, достаточно воспользоваться поисковиком, или же купить любое из масел с этим довольно распространенным модификатором.Итак, при попытке оценить количественный состав соразмерно объему масла, мы вышли на примерно такое соотношение: присадка типа «пудры» является достаточно эффективной уже при концентрации не более 0,05-0,1% от объема масла. Приобретя всего 5-10 г подходящего препарата, вы уже сможете получить какое-то практическое представление об эффекте, ну или же продолжить безвозмездно общаться (а лучше — спорить и доказывать) с теми, кто уже опробовал нечто подобное на своем личном автомобиле.
Попутно отвечу на очередной «важный» вопрос, степень важности которого затмевает даже разум некоторых ретивых консерваторов: что же будет, когда частицы забьют «сетку хона». К счастью, глубина маслоудерживающего слоя как в хонингованных гильзах, так и в современных «алюсиловых» («силумаловых») блоках составляет величину не менее чем на два-три порядка большую среднего размера модифицирующих трение частиц.
То, что в вашем сознании должен сделать такой «модификатор» с «ландшафтом» стенки цилиндра, в действительности представляет собой не более, чем вот это:
В то время, как вы совершенно напрасно ждете вот этого:
Так что забудем очередную байку и перейдем к делу.
Около двух лет назад, ко мне обратились представители компании, созданной вокруг оригинального изобретения: русским ученым М.В.Провоторовым был найден способ синтеза и улавливания в жидкой среде крайне малых частиц высокоактивной формы углерода. Компания существует уже несколько лет, но область применения изобретения до сих пор имела весьма отдаленное отношение к автомобилям и моторным маслам. Желающие могут найти время ознакомиться с индустриальными перспективами применения вот тут:
Разумный вопрос (от тех, кто уже открывал ссылку на патент) — нафиг мне это читать о чем речь-то вообще и причем тут моторные масла? А дело вот в чем: как уже сказано выше, были получены и стабилизированы в жидкой нейтральной среде особо малые частицы активной формы углерода, т.
н. «наноалмазы»- вещество с крайне высокой удельной поверхностной энергией. Средний размер полученных частиц (и их массивов) не превышает величину в 0,8 нм. И это очень хорошо, так как формально позволяет мне использовать экзотическую величину «пикометр» и «пикоалмаз», вместо надоевшего сколковского «нанометр» и «наноалмаз».
Последовательно читающий статью автолюбитель уже, вероятно, даже предположил, что по сути, наверное, это тоже самое, что и вышерассмотренная более крупная «антифрикционная пудра». Ну и что с того, что наши металлические «неровности» в паре трения покроет более мелкий порошок — очевидно же, что после достижения определенного предела, эффективность уже не будет расти столь стремительно, а нюхать его все равно бестолку.
Думаю, что такое предположение в общем-то справедливо, но оно не верно, по крайней мере, в нашем случае.
Дело в том, что механизм действия подобного вещества, после введения жидкую среду типа «масло моторное» (ну и не только), радикально отличается от поверхностных модификаторов трения и состоит в т.
н. структурировании молекул среды вокруг объектов с высокой поверхностной энергией. Подобно тому, как например, Солнце «структурирует» вокруг себя Солнечную систему:
Ну или вот вам еще пример «неструктурированный среды»:
с последующим структурированием нескольких тысяч зрителей вокруг судьбы несчастного животного:
Разумеется, помимо быка, это могла бы сделать и женщина.
На фото некая блондинка, структурировавшая разом целый взвод фотографов:
Разглядеть аналогию можно рассмотрев однородную среду, подобную маслу, под микроскопом.
Вот вид жидкости до…
и после введения препарата:
рассмотрим полученную структуру укрупненно:
Как видно, в результате образовался сфероподобный подвижный объект размером примерно 300-400 нм, целиком состоящий из молекул среды — в нашем случае — моторного масла. И формирует (удерживает) его тот самый энергетически активный «центр», в виде частицы углерода размером всего около 0,8 нм.
В нейтральной среде, сама частица выглядит вот так (темные точки на фотографии):
Непосредственно после добавления таких частиц в масло, начинается процесс формирования (группирования) вокруг них молекул, из которого само масло и состоит.
Процесс развивается следующим образом (слева направо):
Вот аналогия происходящего:
Ну или вот (для женщин):
Результат:
Для ценителей футбола и футболистов представлена почти 3D модель процесса:
Снова вспоминаем картинку из самого начала статьи.
В отличие от порошковых модификаторов, механизм действия «структурированного масла» будет выглядеть совершенно иначе:
Помните, какие цифры концентрации препарата типичны для порошковых модификаторов? Как вы думаете, какая концентрация вводимых «центров» актуальна для препарата такого рода?
Какие последствия ожидаемы и как можно было бы их оценить, измерить и испытать? Мы потратили на это более двух лет и вот что придумали.
..
(Ну а дальше начинается все самое интересное, разумеется. Ждем следующей статьи.)
Что такое модификаторы трения? — Twin Specialties Corp.
Что такое модификаторы трения?
Модификаторы трения представляют собой мягкие противоизносные присадки, используемые для сведения к минимуму легкого контакта с поверхностью, такого как скольжение и качение. Их также можно назвать присадками для граничной смазки. Эти присадки используются в смазочных материалах для изменения коэффициента трения (отсюда и название «модификаторы трения»). Модификаторы трения используются для предотвращения износа металлических поверхностей. Эти присадки, в основном используемые в трансмиссионных жидкостях и моторных маслах, помогают замедлить износ и повысить экономию топлива.
Как работают модификаторы трения?
Источник: Machinery Lubrication – Noria Молекула модификатора трения состоит из двух частей: полярной части (головки) и маслорастворимой части (хвоста).
Головка прикрепляется к металлической поверхности, создавая подушку для металлической поверхности против другой металлической поверхности. Хвосты встают ковром; вертикально уложенные рядом друг с другом в листе наноразмера, покрывающем металлическую поверхность. Эти молекулы удерживаются, когда мягкие поверхности вступают в легкий контакт друг с другом. Это образует толстую граничную пленку, которая мягче металлических поверхностей.
Эти присадки выполняют несколько функций помимо изменения трения. Они действуют как антиоксиданты и ингибиторы коррозии. Когда контакт или нагрузка становятся тяжелее, полярные молекулы счищаются, что делает добавку бесполезной для снижения трения.
Применение модификаторов трения
Модификаторы трения обычно используются в моторных маслах и жидкостях для автоматических трансмиссий. В моторных маслах используются модификаторы трения для улучшения экономии топлива за счет уменьшения трения. В трансмиссионных жидкостях используются модификаторы трения для улучшения зацепления сцепления.
В некоторых ситуациях для правильной работы требуется некоторое тяговое усилие.
Их использование в смазочных материалах для двигателей увеличилось в 1970-х годах из-за нефтяного эмбарго. Нехватка топлива заставила автомобильную промышленность улучшить экономию топлива, тем самым сократив расход топлива. Непрерывное развитие привело к созданию смазочных материалов с более низкой вязкостью. Теперь смазочным материалам требуются надежные модификаторы трения, чтобы уменьшить износ и трение, чтобы компенсировать более низкую вязкость.
Однако модификаторы трения в этих применениях действуют по-разному в зависимости от условий сдвига. Это гарантирует, что оборудование не изнашивается, а также предотвращает слишком большое проскальзывание. Это сглаживает переход от динамического состояния к статическому состоянию. Например, это используется при переключении передач в трансмиссии.
Противоизносные и противозадирные (EP) присадки
По мере увеличения нагрузок инженеры должны корректировать свой смазочный материал, чтобы соответствовать более жестким требованиям, связанным с более высокими нагрузками и более высокими температурами.
Следует перейти на модификатор, относящийся к категории противоизносных присадок. Распространенным и эффективным противоизносным средством является диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP). Эти добавки вступают в реакцию с металлическими поверхностями, как только окружающая среда достигает достаточно высокой температуры.
По мере увеличения нагрузки, помимо контакта с металлом, модификатор трения должен стать более прочным. В этом случае ваш смазочный материал должен включать противозадирные (EP) присадки. Эти добавки либо зависят от температуры, либо нет. Температурно-зависимые противозадирные присадки активируются при повышении температуры поверхности металла из-за экстремального давления. Реакция происходит за счет тепла, выделяемого при трении.
Заключительные мысли
Смазочные материалы с модификаторами трения создают более эффективную рабочую среду. Это приводит к меньшему износу, простоям и выбросам углекислого газа. По мере улучшения присадок, модифицирующих трение, производители смазочных материалов будут стремиться к снижению вязкости, чтобы уменьшить условия сдвига.
И наоборот, это создает больше компонентов, работающих в условиях тонкой граничной смазки. Мы увидим непрерывные инновации этих присадок для удовлетворения требований производительности и эффективности.
Примечание: для этого контента требуется JavaScript.
Когда и как использовать модификаторы трения
Целью смазки является уменьшение трения между двумя поверхностями. В некоторых случаях базовое масло в масле или смазке может не обладать достаточной смазывающей способностью для достаточного выполнения этой функции. Для металлургии компонентов может также потребоваться специальная химия.
Например, в червячных передачах традиционные противозадирные или противоизносные присадки часто оказываются слишком химически агрессивными для более мягких желтых металлов. В этой ситуации добавляются модификаторы трения для повышения смазывающей способности масла.
И наоборот, в автоматической коробке передач одна жидкость используется для обеспечения смазки, передачи гидравлической мощности и многих других функций.
Ряд соединений используется для изменения коэффициента трения смазочного материала. Все вместе они известны как модификаторы трения. Они предназначены для изменения количества энергии, необходимой для движения двух поверхностей относительно друг друга. Различные типы модификаторов трения показаны в таблице выше.
Назначение модификатора трения зависит от области применения. В двигателе внутреннего сгорания цель состоит в том, чтобы снизить трение, тем самым обеспечив экономию топлива. В сцеплениях, автоматических коробках передач и промышленном оборудовании целью является не просто контролировать трение, чтобы максимизировать эффективность, но и уменьшить проскальзывание.
В какой-то степени это кажется немного нелогичным, поскольку цель смазки — уменьшить трение и износ. Однако существует множество ситуаций, в которых для правильной работы оборудования требуется определенное трение тяги. Модификаторы трения, используемые в этих приложениях, не предназначены для увеличения или уменьшения трения, но действуют по-разному в определенных условиях сдвига.
Это существенно сглаживает переход от динамического состояния к статическому состоянию, например, при переключении передач в трансмиссии или включении сцепления.
Подавляющее большинство модификаторов трения, используемых сегодня, предназначены для уменьшения трения или повышения смазывающей способности для лучшей экономии топлива. Недавно правительство США повысило стандарты экономии топлива с целью повышения корпоративной средней экономии топлива (CAFE) до 54,5 миль на галлон. Это число, которое в два раза превышает текущий стандарт, относится только к бензиновым двигателям, но аналогичный толчок есть и для дизельных двигателей.
Одним из способов достижения этой цели может быть снижение вязкости используемых моторных масел. Задача заключается в снижении вязкости при сохранении достаточной смазочной пленки для уменьшения износа и трения.
В технике были достигнуты большие успехи в снижении трения, создаваемого в двигателе. Это увеличило экономию топлива. Также было достигнуто много достижений в технологии смазочных материалов, в том числе в разработке модификаторов трения.
Модификаторы трения наиболее эффективны в граничных условиях или при контакте металла с металлом. Органические модификаторы трения имеют длинные растворимые цепи и полярную головку. Полярная головка крепится к металлическим поверхностям. Растворимые цепи выстраиваются рядом друг с другом, как волокна ковра.
Полярные головки могут состоять из фосфорных или фосфоновых кислот, аминов, амидов или карбоновых кислот. Растворимые цепи образуют плотные монослои или толстые прореагировавшие вязкие слои. Эти слои легко сдвигаются и создают относительно скользкую поверхность.
Механические типы модификаторов трения образуют слои пластин, которые выравниваются друг с другом, обеспечивая снижение трения. Наиболее распространенным из них является дитиокарбамат молибдена (MoDTC).
Эти добавки уменьшают трение, образуя наноразмерные одиночные листы, диспергированные либо в углеродной, либо в пиритной матрице. Эти наноразмерные листы ориентированы слоями и скользят друг относительно друга, уменьшая возникающее трение.
Было показано, что органические соединения молибдена хорошо работают в сочетании с диалкилдитиофосфатом цинка (ZDDP). Используемый в моторных маслах на протяжении большей части 80 лет, ZDDP был одной из самых успешных присадок, разработанных для масел.
Он выполняет множество функций, таких как антиоксидант, ингибитор коррозии и противоизносная присадка. Эти добавки также имеют полярную головную часть и маслорастворимую хвостовую структуру. Они образуют относительно толстые жертвенные граничные пленки, которые намного мягче, чем стальные или железные поверхности.
Следует отметить, что полярные головки модификаторов трения должны иметь возможность не только прикрепляться к черным металлам, но также должны иметь возможность прикрепляться к слоям цинка, которые будут присутствовать благодаря ZDDP.
Эти толстые пленки, образованные ZDDP, зависят от температуры и состоят в основном из цинка, ортофосфата и полифосфатного стекла с увеличивающейся долей полифосфатных цепей ближе к поверхности.
По мере того, как стандарты экономии топлива становятся все более строгими, требуется больше моторных масел. В то время как технология модификаторов трения продолжает развиваться, наиболее эффективным способом улучшения экономии топлива или энергопотребления является снижение вязкости смазочного материала.
Однако вы можете зайти так далеко, пока не потеряете гидродинамическую пленку и не начнете работать либо со смешанной пленочной смазкой, либо с граничной смазкой. Именно в этих двух режимах смазки использование модификаторов трения становится решающим для снижения трения.