РОЛЬ НАНОАЛМАЗНЫХ ПРИСАДОК В СМАЗКАХ
(Из статьи А.П. Ильина, д.ф.-м.н, проф. НИУ Томский политех)
Начиная с 20-х годов ХХ века для повышения качества моторных масел проводятся разработки и применение индивидуальных присадок (антифрикционных, противозадирных, антикоррозийных, моющих и т.д.). В настоящее время моторные масла представляют компаундированное масло, содержащее пакет присадок. В пакет присадок (достигает до 25%) входят как маслорастворимые ингредиенты, так и частицы, находящиеся в мелкодисперсном коллоидном состоянии. Современные масла содержат частицы карбонатов металлов (моюще-диспергирующий компонент), дисперсии твердых смазок – графит, дисульфид молибдена, соединения бора и др. (антифрикционный компонент). В настоящее время в технических областях находят применение наноалмазы, выделяемые из шихты, которая образуется при подрыве прессованных зарядов из смеси гексогена с графитом.
В добавках «NanoCOR Start и Premium» используются модифицированные наноалмазы с принципиально новыми свойствами. Такие наноалмазы позволяют производить продукты с высокой устойчивостью наночастиц.
Анализ доступных патентов показывает, что введение в масла шихты, получаемой в процессе взрывного синтеза, дает положительный антифрикционный эффект. В настоящее время, например, в России, Украине, Китае выпускаются добавки к моторным маслам, содержащие шихту. () (Также на рынке появилось несколько масел с наноалмазами.)
Современные масла и смазки представляют композиции, в которые входят собственно масляные основы и набор функциональных присадок, придающий им улучшенные характеристики, которые должны приводить к сохранности агрегатов, имеющих узлы трения. В связи с этим, наноалмазы детонационного синтеза можно рассматривать как еще один новый компонент, способствующий улучшению эксплуатационных характеристик масел и смазок, который не только позволяет сохранить агрегат, за счёт снижения коэффициента трения, но и обладает «моющим» и восстанавливающим эффектами. ()
Уникальные свойства металл-алмазных покрытий позволяют с успехом применить () для повышения срока службы деталей машин и оборудования ().
Ультрадисперсные алмазные частицы (УДА) размером не более 10 нм (0,01 мкм) составляют основу многофункциональной алмазосодержащей присадки.
После специальной обработки и диспергирования в масляной основе такие частицы обеспечивают снижение момента и коэффициента трения, улучшение качества поверхностей трения, уменьшение зазоров в сопряженных деталях. В результате возрастают: компрессия в цилиндрах, срок службы масла, фиксируется заметная экономия горюче-смазочных материалов., упрощается обслуживание и увеличивается ресурс работы машин и механизмов. Эффективность алмазосодержащей присадки подтверждена испытаниями как на машинах трения и специальных стендах, так и в условиях эксплуатации легковых автомобилей, сельскохозяйственной техники и некоторых механизмов.
Присадка экологически безопасна, так как не содержит тяжелых металлов и галогенов. Отличительной особенностью присадки является использование высококачественных наноалмазов, модифицирование ультрадисперсных частиц, а также технологическая цепочка обработки, включая интенсивные процессы диспергирования, дезинтегрирования и гомогенизации углеродно-масляной смеси. Технология обеспечивает стабильное воспроизводимое качество присадки.
Эффект от введения присадки для автомобилей появляется уже через 500-600 км пробега, а через 1-2 тыс. км работа двигателя стабилизируется полностью: уровень компрессии, расход топлива и масла достигают паспортных значений, даже для автомобилей 7-10 летнего возраста и старше. Отмечено увеличение компрессии до 60%, снижение расхода топлива на 5-17%. Устойчивый эффект алмазосодержащей присадки наблюдается на протяжении 40-50 тыс. км.
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ПРИСАДКИ
Алмазные частицы проникают в кристаллическую решетку, укрепляя ее и обеспечивают идеальную подгонку трущихся поверхностей. Частицы наноалмазов, имея малые размеры, насыщают поверхности трения, заполняя неоднородности на них. Таким образом, создаются новые поверхности с уменьшенным граничным трением и износом, что особенное важно при больших нагрузках и дефиците смазочного материала (например начало движения, запуск в зимних условиях и др.) При этом наноалмазы не разрушаются, препятствуют слому микрорельефа, исключают схватывание и образование задиров на поверхности трения.
Мелкодисперсные алмазные частицы собирают вокруг себя масляные глобулы размером до 6 мкм и обуславливают повышение вязкости смазочной композиции в тонких пленках на поверхностях трения (как на супердорогих маслах в болидах Формулы – 1). При этом возрастает динамическая прочность пленки, исключаются ее разрушения при высоких скоростях деформирования, уменьшаются потери масла от утечек через зазоры и уплотнения.
При низких температурах присадка обеспечивает снижение вязкости смазочной композиции за счет снижения порога загустевания масла на 5-10 градусов С. Следует отметить, что вышеописанный процесс чрезвычайно устойчив и объясняется прочным механическим адсорбционным и диффузионным закреплением частиц наноалмазов на поверхностях трения.
Устойчивый эффект от внесения присадки наступает через 1000-2000 км пробега. Наноалмазы создают сверхустойчивое к высокой температуре и активной среде противоизносное противозадирное покрытие с высокими адгезионными свойствами, обеспеченными на уровне молекулярных связей.
«NanoCOR Start и Premium» экологически безопасные добавки к смазочным материалам, устойчивые к воздействию агрессивных сред.
Присадки предназначены для применения в смазочных композициях, используемых в автомобильных, тракторных, судовых и авиационных двигателях, тепловозах, дизелях речного и морского флота, металлообрабатывающих станках и других механизмах.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯПРИМЕНЕНИЯ ПРИСАДКИ
Присадка эффективно используется при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, при этом достигается: снижение износа и трения, экономия горюче-смазочных материалов, повышение (восстановление) мощности и ресурса, увеличение межремонтного периода, снижение токсичности отходящих газов за счет более полного и правильного сгорания топлива.
В сочетании с обкаточными маслами присадка эффективно работает при обкатке новых двигателей после сборки или после капитального ремонта. (Прим: По количеству присадки уточняйте у производителя, её требуется меньше на 35-50%). В процессе обкатки происходит постепенное и мягкое выглаживание микронеровностей без их слома, в результате чего обеспечивается высокоточная подгонка сопрягаемых поверхностей при минимальных износах, а время обкатки сокращается в 2-3 раза. Отмечено, что при такой обработке двигателей внутреннего сгорания компрессия в цилиндрах стремится к расчетной и одинакова во всех цилиндрах, что существенно улучшает эксплуатационные параметры.
Аналогично имеет место улучшение эксплуатационных свойств при использовании присадки для смазки различного промышленного оборудования (компрессоры, гидро- и пневмоприводы редуктора и подшипники, и др.), в том числе направляющих высокоточных станков, а так же в качестве добавки в масляные и эмульсионные СОЖ при обработке металлов резанием обеспечивают увеличение стойкости инструмента, улучшение качества обрабатываемых поверхностей.
Бурильные установки нефтедобывающих и газодобывающих компаний как правило расположены в труднодоступных местах, в сложных и суровых климатических условиях, где требуется высокая надежность работы и затруднен ремонт. Каждая установка оснащена не менее чем 5 дизелями. Часовой расход масла одного дизеля составляет от 1 до 1,5 кг в час. Если принять среднюю временную загрузку каждого дизеля 50% годовой, то расход масла на 1-й буровой установке составит 20 тонн масла. ()
Потребитель может рассчитывать на увеличение межремонтного срока службы в 2-3 раза, облегченный запуск в холодное время, выравнивание компрессии во всех цилиндрах и вследствие этого снижение расхода топлива на 5-15% и снижение расхода масла на 10-15%.
Для стационарных компрессорных тепловых электростанций и промышленных предприятий потребитель может рассчитывать на восстановление технических характеристик компрессоров до паспортных данных и, соответственно, сокращение времени работы для обеспечения давления внутри заводской сети.
Присадка на основе наноалмазов представляет собой смесь твердого модификатора трения и масла. В качестве модификатора трения используется ультрадисперсный порошок синтезированного в детонационной волне алмазографита («ноу-хау») с размером частиц 30-40 нм. Размеры наноалмазов, синтезированных в детонационной волне, в 1000-ти раз меньше неоднородностей микрорельефа трущихся поверхностей, что категорически исключает абразивные свойства алмаза в смазочных композициях.
ДОБАВКА ПРИСАДКИ В МАСЛА И СМАЗКИ ОБЕСПЕЧИВАЕТ:
Снижение момента трения на 20-40%; снижение износа трущихся поверхностей в 1,5-3 раза; уплотнение сальниковых узлов; снижение расхода масел и топлива до 20%; увеличение срока службы смазок в 1,5-2 и более раз (в зависимости от условий работы); более легкий запуск двигателя в зимнее время.
Присадка к маслам увеличивает безремонтный ресурс двигателя и обеспечивает защиту трущихся деталей двигателя от износа до 20000 км и более без повторного внесения (таким образом гарантирован эффект действия присадки после смены масла), а также поможет защитить двигатель в случае возникновения экстремальных ситуаций (броски мощности, отсутствие охлаждения, отсутствие смазки.
ПРИМЕЧЕНИЕ: В двигателях и механизмах при начале аварийного износа ни наноалмазы, ни другие восстанавливающие составы не гарантируют увеличение ресурса.
Использование присадки для двигателей с предремонтным состоянием дает дополнительные эффекты:
повышает компрессию на 20-60%;
повышает давление масла на 15-50%;
уплотняет сальниковые узлы;
снижает расход горюче-смазочных материалов;
снижает шум и вибрацию при работе двигателя;
восстанавливает мощность двигателя.
Таким образом, присадка предназначена для применения в смазочных композициях, используемых в автомобильных, тракторных, судовых и авиационных двигателях, тепловозах, дизелях речного и морского флота, металлообрабатывающих станках и других механизмах.