Реметаллизанты (металлоплакирующие композиции)

Реметаллизанты (металлизанты) — особый класс пре­паратов автохимии, базирующийся на аспектах теории самоорганизации и явлении избирательного переноса при трении (эффекта безызносности). Приставка «ре» в дан­ном случае подразумевает возврат (от англ. return) металла на поверхности трения.

Механизм действия реметаллизантов заключается в ме-таллоплакировании трущихся поверхностей вследствие осаждения металлических компонентов, входящих в со­став металлоплакирующей композиции во взвешенном или ионном виде. При этом частично восстанавливаются микродефекты, снижается коэффициент трения, значи­тельно повышается износостойкость плакированных по­верхностей (в некоторых случаях — в сотни раз). Термин «металлоплакирующий» (от франц. plaquer — покрывать) введен Д. Н. Гаркуновым, В. Г. Шимановским и В. Н. Лозовским в связи с изобретением ими смазоч­ного материала, реализующего эффект избирательного переноса при трении.

В настоящее время металлоплакирующие компози­ции (реметаллизанты) подразделяются на порошковые и ионные. Порошковые металлоплакирующие препараты в качестве основного компонента содержат ультрадисперс­ные порошки, а ионные — полностью маслорастворимые соли пластичных металлов, органические кислоты, мыла жирных и нафтеновых кислот, жирные амиды, эфиры жирных кислот и спиртов, а также глицерин. В качестве плакирующих металлов используются медь, олово, цинк, железо, алюминий, свинец, серебро, хром, никель, а так­же молибден.

Металлсодержащие смазочные композиции, кроме порошкообразных металлов, обычно содержат активные химические компоненты, способные образовывать с ними структуры, необходимые для реализации эффекта безыз-носности. Активные компоненты смазочной среды получа­ются в процессе трения или добавляются при приготовле­нии. Подтверждением этому служат смазочные композиции, содержащие альдегиды, которые при трении способны образовывать вещества, необходимые для формирования металлсодержащих соединений, например комплексов двухвалентной меди.

 

Все жирные кислоты (предельные и непредельные) являются поверхностно-активными веществами. Под дей­ствием жирных кислот и других органических компо­нентов поверхности трения пластифицируются, что спо­собствует быстрому созданию оптимальных шероховато­стей. При относительно высоких температурах порядка 423-477К на поверхностях образуются тончайшие струк­туры плакирующего металла (толщиной около 100 нм) — сервовитная пленка. На ее поверхности под действием содержащихся в присадке активных СООН-групп и ком

Рис. 6. Структура поверхностей трения, восстановленных реметаллизантом:

1 — алюминиевый сплав подшипника; 2 — нанесенный реметаллизант;

3 — сервовитная пленка; 4 — хемосорбированные и полимерные слои

(серфинг-пленка); 5 — стальная поверхность коленчатого вала

понентов смазочного материала формируется полимерная пленка — «серфинг-пленка» (рис. 6).

Впервые присадку, образующую сервовитную пленку на трущихся поверхностях трения, в 60-х годах прошлого века разработали в Московском технологическом инсти­туте (ныне — Московский университет сервиса) под руко­водством Ю. С. Симакова и Д. Н. Гаркунова. Присадка, состоящая из продуктов взаимодействия 50% олеиновой кислоты и 50% олеата меди, послужила прототипом при­садки МПП МКФ-18, а впоследствии — целой группы мас-лорастворимых (ионных) присадок этой серии: МКФ-18У, «Ника», «Стимул-1», «Урал» (производства ООО «Кри­сталл», Екатеринбург), МКФ-18Е (выпускавшейся под на­именованием «Велап» для масел и «Сомет» для смазочно-охлаждающих технологических сред), МКФ-18Х (дляхо лодильного оборудования), «Эрфолг» и др.

В 1979 году швейцарская компания Actex S.A. начала серийное производство металлоплакирующих порошковых препаратов марки Lubrifilm metal, основанных на практи­ческой реализации «эффекта безызносности». В 1992 году Lubrifilm metal был официально сертифицирован Централь­ным научно-исследовательским автомобильным и авто­моторным институтом (НАМИ) и одобрен АвтоВАЗом. Современные разработки компании Actex S.A. — реме­таллизанты Metalyz 6 и Metalyz 8, использовавшиеся как один из компонентов моторных масел марки «Уфалюб» производства «Уфанефтехим».

Препарат Lubrifilm metal (Metalyz) представляет собой ультрадисперсный порошок, состоящий из частиц свин­ца, включенных в кристаллическую матрицу медно-се-ребряного сплава и покрытых специальной защитной оболочкой, что позволяет исключить их окисление. При­меняется в виде добавки к моторному маслу для создания в зоне высоких удельных нагрузок металлической компо­зиционной пленки. Способ применения следующий:

1.Произвести замену моторного масла и масляного
фильтра.

2.Пустить двигатель и в течение 5 мин его разогревать.

3.Остановить двигатель, снять пробку маслозаливной
горловины, встряхнуть тубу и вылить содержимое в гор­
ловину.

4.Закрыть пробку маслозаливной горловины и при­
близительно через 5 мин произвести запуск двигателя.

Российскими аналогами Lubrifilm metal по составу и тех­нологическим свойствам являются реметаллизанты РиМет, РиМет-Т, Motor Healer, разработанные в 1987—2001 годах Институтом металлургии Уральского отделения Россий­ской академии наук.

Реметаллизант РиМет состоит из высокодисперсных порошков сплава меди, олова и серебра в базовой ней­тральной основе (размер частиц — до 100 нм). Порошко­вый сплав получают из металлического газа в условиях глубокого (космического) вакуума. Однако при примене­нии РиМета отмечено оседание крупных частичек порошка в картере двигателя при стоянке автомобиля в те­чение нескольких суток. Разработанный в основном для бензиновых двигателей, этот реметаллизант показал сла­бую эффективность в дизелях. Это связано с тем, что ПАВ, образующие на поверхности каждой микрочастицы оболоч­ку, которая защищает основной металл частицы от окис­ления (сгорания) на воздухе, при более высоких рабочих температурах в цилиндрах дизеля теряют свои защитные свойства, что приводит к ухудшению качества моторного масла и, естественно, эффективности самого препарата.

В целях устранения отмеченных недостатков екатерин­бургская компания-производитель Fine Metall Powders разработала новые препараты RemeTall и Motor Healer с более мелкодисперсными компонентами.

Независимая фирма «ВМПАвто» из Санкт-Петербурга выпустила несколько порошковых металлоплакирующих препаратов собственного производства марки «Ресурс», а также продукт комплексного металлоплакирующего и кондиционирующего действия Remetall.

В своих разработках специалисты «ВМПАвто» при­менили пористый, или канальчатый, хром. Данный тип материала используется в высокофорсированных дизель­ных двигателях, работающих при максимальных нагруз­ках (при максимальном давлении в камере сгорания Р_г до 150 МПа) и температуре до 250 °С (даже в сверхна-груженных моторах автомобилей, участвующих в гонках «Формулы-1»). Для обеспечения необходимой долговеч­ности кольца покрывают гальваническим пористым хро­мом. Известно, что обыкновенный хром обладает высо­кой износостойкостью, но плохо смачивается маслом, Пористый хром может, как губка, удерживать масло, что позволяет выдерживать нагрузки, недоступные материа­лам с плотным покрытием, особенно в период приработ­ки. Одна из последних разработок фирмы «ВМПАвто»-металлоплакирующий препарат Remteka.

Так как маслорастворимые соли пластичных металлов (меди, олова) и глицерин (часто входящий в состав метал­лоплакирующих присадок и поглощающий воду) обладают повышенными коррозионными свойствам, то в их состав добавляют такие ингибиторы коррозии, как аминопара-фин, АКОР-1 и др.

Наиболее известными ионными металлоплакирующи-ми композициями являются медьсодержащие препараты типа МКФ-18 (в розничную продажу не выпускаются), а также оловосодержащий препарат СУРМ-ВК (ООО «Пиотр», Санкт- Петербург).

В 2004 году фирма Shell Car Care Internaional Ltd (Ве­ликобритания) впервые представила на российском рын­ке собственный ионный реметаллизант для двигателя Remetallisant Moteur под торговой маркой Blue Coral.

Практически все фирмы-производители препаратов подкапотной автохимии выпускают добавки к трансмис­сионным маслам и пластичные смазки-восстановители. Характеристики наиболее известных реметаллизантов пред­ставлены в табл. 5.

Характеристики наиболее известных реметаллизантов

Таблица 5

Препарат	Производитель, страна, регион	Назначение	Состав, комментарий
Motor Healer	Fine Metall Powders, Россия	Уменьшение износа деталей, увеличение мощности, уве­личение ресур­са двигателя	Препарат на основе порош­ков пластичных металлов
Remteka	ООО НПК «ВМПАвто», Россия	Безразборное восстановление двигателя, снижение тре­ния и износа	Добавка к мо­торным маслам на основе по­рошков пластич­ных металлов
Renom Engine	НПФ «Лабора­тория трибо-технологии», Россия	Восстановление компрессии в двигателе без его разборки, повышение качества и со­кращение про­должительности приработки	Маслораство-римый комплекс пластичных ме­таллов. Не за­держивается фильтром и не выпадает в осадок

Продолжение табл. 5

Препарат	Производитель,	Назначение	Состав, комментарий
СУРМ-ВК	OOO «Пиотр», Россия	Восстановление компрессии и давления масла в двигателе, а также работо­способности деталей без их разборки	Олово- и медь­содержащие компоненты. Могут вводиться непосредствен­но в камеру сгорания
Motor Active Remetallizer	ActexS.A., Швейцария	Снижение и частичное вос­становление де­талей двигателя (гильз цилинд­ров, вкладышей коленчатого вала, подшипни­ков и т. д.)	Полностью мас-лорастворимый масляный реме-таллизант
Metalyz 8, Lubrifilm Motor Active	ActexS.A., Швейцария	Восстановление гильз цилиндров, вкладышей ко­ленчатого вала и других дета­лей двигателя созданием металлической композиционной пленки	Порошковая медно-свинцо-во-серебряная добавка для двигателей ра­бочим объемом от 3 до 6 л и про­бегом от 50 до 150 тыс.км
Remetallisant Moteur	Shell Car Care Internaional Ltd (торговая мар­ка BlueCoral), Великобрита­ния	Снижение интенсивности изнашивания и потерь на тре­ние в трущихся деталях двига­теля	Полностью мас-лорастворимый препарат, обра­зующий на по­верхностях тре­ния защитные пленки

При применении препаратов этой группы необходи­мо учитывать следующие особенности:

1. В отношении совместного применения хрома и ди­сульфида молибдена отметим, что в классическом трибо-техническом понятии эти компоненты антагонистичны. При высоких нагрузках хром проявляет свойства металло-плакирования, для чего необходимы ювенильные поверх ности (свободные от оксидных и других пленок), а дисуль­фид молибдена эти поверхности пассивирует (снижает поверхностную энергию), а также препятствует непосред­ственному контакту активного хрома и трущейся поверх­ности. То же можно отнести и к совместному применению цинка и дисульфида молибдена в многоцелевой металло-плакирующей смазке МС 1000.

2.При применении препаратов на основе ультрадис­
персных порошковых материалов необходимо учитывать,
что частицы, введенные в смазочный материал в виде до­
бавок, взвесей (например, реметаллизантов РиМЕТ, «Ре­
сурс», Lubrifilm, «Супермет» и др.)» могут быть центрифу­
гированы как фильтрами тонкой очистки (центрифугами
дизелей), так и коленчатым валом. Это может привести
к забиванию основной масляной магистрали двигателя
(каналов коленчатого вала). Поэтому наиболее прогрес­
сивно направление ионных металлоплакирующих препа­
ратов, поскольку они максимально безопасны и стабиль­
ны по своим свойствам даже при попадании в базовое
масло топлива и воды (что как раз чрезвычайно актуаль­
но на изношенных автомобилях).

3.Существует критическая концентрация соединений,
обладающих восстановительной способностью, выше ко­
торой из-за быстрого восстановления оксидных пленок
в зоне трения вероятность «намазывания» возрастает.
В этом случае при проведении износных испытаний от­
мечается повышенная интенсивность изнашивания. За­
вышенные концентрации могут приводить к восстанов­
лению ионов металлов и их выпадению в осадок, а также
к повышению коррозионных свойств композиций базо­
вого смазочного материала и восстановителя.

Следует отметить, что образование устойчивых за­
щитных металлических пленок — достаточно продолжи­
тельный (постепенный) процесс, поэтому при испытаниях,
а также при штатной работе техники может не наблюдать­
ся резкого (внезапного) улучшения эксплуатационных
показателей, но обязательно отмечается их положитель ная динамика, существенно влияющая на повышение на­дежности и ресурса узлов и агрегатов техники.

Определенный интерес вызывают проведенные авто­ром исследования ряда отечественных и зарубежных мо­торных масел методом рентгеноспектрального флуорес­центного анализа (РСФА) на бездифракционном анали­заторе «БАРС-3» (табл. 6). Принцип действия анализатора основан на возбуждении и регистрации характеристиче­ского флуоресцентного излучения химических элемен­тов, входящих в состав анализируемых веществ.

Таблица 6