В ряде работ по трибологии указывается, что ряд йодистых комплексов также имеют слоистую структуру. В то же время йодистые соединения уменьшают количество и твердость нагаров на поршнях и головках цилиндров за счет перевода твердых окислов металлов под действием йода в йодиды, имеющих как раз слоистую структуру, меньшую твердость и кислотность.
Известен еще целый ряд так называемых светлых твердых добавок к смазочным материалам. В основном это соединения на основе цинка: сульфиды — ZnS, фториды — CaF, фосфаты — Zn3(РО4)2, оксиды — ZnO и гидрооксиды Zn(OH)2; кальция: гидрооксид — Са(ОН) и ортофосфат — Са3(РО4)2, а также железа: пирофосфат — Fe2Р2О7 и некоторых др.
При работе слоистый материал заполняет (сглаживает) микронеровности поверхностей трения, вследствие чего до 50 % снижается коэффициент трения и износ обработанных поверхностей. Данные присадки (модификаторы) необходимо вводить при каждой замене масла, так как при работе двигателя на чистом масле происходит интенсивное вымывание частиц графита (дисульфида молибдена) из микронеровностей и вынос их из зоны трения.
Диаметр частиц должен превышать максимальную высоту микронеровностей (параметра шероховатости), чтобы разделять трущиеся поверхности. Поэтому в западных фирмах дисульфид молибдена и графит перемалываются в шаровых мельницах несколько суток, а затем тщательно калибруются (просеиваются).
Для стабилизации дисперсий (предотвращения их оседания в фильтрах маслосистем) слоистых материалов требуется дополнительное введение в смазочные материалы сульфонатов, алкилфенолятов, эфиров, кетонов, сополимеров этилена и пропилена, полимеризованного растительного масла, фталиевого ангидрита, танина, церизина. Все это перегружает пакет присадок базового смазочного материала.
Использование слоистых препаратов в качестве добавок, а также готовых моторных масел, содержащих слоистые составляющие, имеет ряд особенностей.
1. Применение препаратов на основе дисульфида молибдена не рекомендуется в маслах, содержащих цинк и кальций в базовом масляном пакете присадок, так как возможно их взаимодействие и выпадение в осадок.
2. Применение дисульфидмолибденовых присадок, а также многих других ремонтно — восстановительных препаратов значительно увеличивают сульфатную зольность моторных масел, превышая допустимые нормы.
3. Ряд частиц, введенных в СМ в виде добавок (взвесей), например, слоистых добавок (как, кстати, реметаллизантов и геомодификаторов), могут быть центрифугированы фильтрами тонкой очистки (центрифугами) и коленчатым валом, что грозит забиванием каналов коленчатого вала.
4. Добавки, масла и смазки этого класса (Black gold, MANNOL Molibden, Motor Protect, Getriebeoil Additiv, Molybden и др.) имеют черный или темно — серый цвет из‑за содержания в них графита или дисульфида молибдена, что является их отличительной особенностью. В то же время, использование таких масел визуально «маскирует» (не позволяет правильно оценить) качество очистки систем двигателя перед сменой масла с одной стороны, а с другой — интенсивность старения моторного масла в период его эксплуатации.
Цвет нефтепродукта — оценивают в единицах ЦНТ на колориметре визуальным путем, сравнивая с цветными светофильтрами, каждый из которых имеет номер, соответствующий единице цветности. Если цвет нефтепродукта более 8,0 единиц ЦНТ, то готовят раствор из 15 мл нефтепродукта в 85 мл растворителя.
5. Применять дополнительные РВП наиболее целесообразно для двигателей с большим пробегом и сниженными технико — экономическими показателями. Однако именно в этих случаях возможно попадание в моторное масло топлива и прорыв отработавших газов в картер через изношенную или накоксованную цилиндропоршневую группу, что приводит к интенсивному окислению масла и резкому нарушению стабильности базового пакета присадок.
6. Как известно, при эксплуатации автомобиля в зимний период, и особенно при длительном простое, в цилиндрах двигателя, а также в топливном баке (тем более, если оставить его на зимовку полупустым) скапливается водяной конденсат. Под воздействием кислорода происходит распад дисульфида молибдена, а попадающая влага способствует образованию серной кислоты и возникновению «стоп — эффекта» (заклиниванию узла), описанного в середине прошлого века отечественным классиком трибологии профессором И. В. Крагельским.
7. При разрушении (разрыве) пыльника на ШРУС он выходит из строя не только вследствие попадания внутрь абразива (грязи), а также и потому, что продукты окисления дисульфида молибдена состоят из окиси молибдена (MoO3), обладающей высокой абразивной способностью, и серы — коррозионно — активного компонента.
8. Наиболее эффективно и целесообразно применение смазочных материалов на основе дисульфида молибдена, графита, нитрида бора и других слоистых модификаторов трения в трансмиссионных маслах и консистентных смазках, где опасность деструкции (разложения), выпадения в осадок и засорения фильтров не столь актуальна.
Нанопрепараты-восстановители
Наноматериалы и нанотехнологии находят всё большее применение в различных химических препаратах для автомобильной промышленности, называемых потребителями автохимией и автокосметикой. К таким разработкам относятся различные ремонтно — эксплуатационные присадки и добавки к топливу и смазочным материалам, а также лакокрасочные покрытия, шампуни, полироли и некоторые другие товары.
Нано… — от греческого «нанос» — карлик, гном, приставка для образования наименования дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных единиц. Обозначения: н, n. Пример: 1 нм = 10-9 м. На таком расстоянии вплотную может расположиться примерно 10 атомов вещества.
Реально диапазон рассматриваемых объектов гораздо шире — от отдельных атомов (размером менее 0,1 нм) до их конгломератов и органических молекул, содержащих свыше 109 атомов и имеющих размеры даже более 1 мкм в одном или двух измерениях, а наиболее ярко выражены и эффективны они при размере зерен менее 10 нм. Наноструктуры обладают сочетанием ряда параметров и физических явлений, не свойственных традиционным моно- и поликристаллическим состояниям материалов. Уменьшение размера кристаллов (в первую очередь в металлах и сплавах) может приводить к существенному изменению свойств материалов. Принципиально важно, что они состоят из небольшого числа атомов, и, следовательно, в них уже в значительной степени проявляются дискретная атомно-молекулярная структура вещества, квантовые эффекты, энергетика развитой поверхности наноструктур.
При этом самым простым наноматериалом препарата автохимии или автокосметики могут служить фрагменты вещества, измельченные до наноразмерного состояния или полученные каким‑то другим физическим или химическим способом, имеющие хотя бы в одном измерении протяженность не более 100 нм и проявляющие качественно новые свойства (физико-химические, функциональные, эксплуатационные и др.). Это могут быть и сферические (многогранные) частицы, нановолокна (например ПТФЕ), пластинки монтмориллонита или иглы серпентина.
На рис. 13 показаны сферические наноразмерные структуры кремния, здесь 84 % частиц имеют диаметр 44 нм и 16 % — 14 нм. Этот наноразмерный кремний получен при разложении газообразного моносилана (кремневодорода) SiH4, из которого получают чистый полупроводниковый кремний в инертной среде при резонансном поглощении лазерного излучения.
Рис. 13. Наноразмерные частицы кремния диаметром 14…50 нм (distance 40,7 nm — ориентировочная шкала размеров)
Известные автохимические препараты для безразборного сервиса автотракторной техники могут быть отнесены к нанотехнологическим разработкам по трем основным критериям:
1. Наличие в их составе наноразмерных частиц (ультрадисперсных алмазов, металлических порошков, политетрафторэтилена (ПТФЕ), модифицированного графита и т. д.);
2. Использование компонентов, полученных (произведенных) с использованием нанотехнологий, например золь — гель — технологии (рекондиционеры);
3. Формирование на поверхностях трения, вследствие взаимодействия с активными компонентами этих препаратов (ионных металлоплакирующих присадок, кондиционеров, геомодификаторов), защитных наноразмерных (наноструктурированных) покрытий и структур.
Рекондиционер (англ. reconditioner — реставратор) — объединение понятий кондиционирования (нормализации состояния) и латинской приставки «re» — возврат (return), что в комплексе означает — препарат автохимии, способствующий возвращению условий трения и изнашивания к нормальному состоянию.
Несомненно, что всевышеперечисленные свойства в той или иной мере присущи практически всем ремонтно — восстановительным препаратам автохимии, применяемым для безразборного сервиса (восстановления) автотракторной техники. В одних случаях они являются определяющими для того, чтобы быть отнесенными к нанотехнологическим препаратам, а в других могут быть отнесены к вспомогательным (дополнительным) эффектам. Например, во всех препаратах наряду с макрочастицами могут находиться и наноразмерные частицы.
