Антиокислительные и антикоррозионные свойства

Антиокислительные свойства характеризуют стойкость масла к окислению под действием высоких температур на поверхностях сопряженных деталей, а также при контакте с картерными газами в двигателе.

Противокоррозионные свойства характеризует защитное действие масла, предохраняющего детали двигателя от коррозии.

В процессе работы в двигателе моторное масло находится в контакте с горячими металлическими поверхностями (нагретые до нескольких сот градусов черные и цветные металлы), воздухом, картерными газами. В этих условиях могут протекать реакции окисления.

Скорость окисления масла и свойства образующихся продуктов окисления зависят от химического состава масла и условий окисления. Продукты окисления могут быть растворимыми в масле или нерастворимыми. Растворимые продукты повышают коррозионную активность масел, а нерастворимые отлагаются в виде углеродистых отложений. Таким образом, продукты окисления увеличивают износ двигателя. С другой стороны, продукты коррозии (соли органических кислот, оксиды металлов и т.п.) и продукты износа (тонкодисперсные частицы металла) сами являются катализаторами окисления. Особенно опасны для деталей из цветных металлов органические кислоты, причем их коррозионная активность резко усиливается в присутствии воды. Таким образом, окисление моторных топлив является весьма нежелательным явлением.

Наиболее эффективным и простым способом повышения антиокислительных и антикоррозионных свойств моторных топлив является введение специальных присадок.

Антиокислительные присадки по своему действию могут быть ингибиторами процессов окисления и пассиваторами металлических поверхностей. В первом случае присадки тормозят развитие окислительных реакций, во втором они воздействуют на контактирующие с моторным маслом детали и образуют на их поверхности стойкую пленку, устраняя каталитическое действие металла. Одновременно такие пленки защищают металлические детали от коррозии, причем от коррозионных процессов защищены все металлические поверхности, контактирующие с моторным маслом, в том числе труднодоступные или недоступные снаружи.

Для предотвращения коррозионного действия продуктов окисления и для нейтрализации коррозионно-активных продуктов сгорания серосодержащих компонентов топлив в моторные масла вводят щелочные присадки (не щелочи, а вещества, проявляющие некоторые щелочные свойства, например сульфонаты).

Антиокислительные свойства масел не входят в число показателей, регламентируемых стандартами, хотя существуют методы их определения. Коррозионная способность масел регламентируется содержанием воды и водорастворимых кислот и щелочей (вода может быть в виде следов, то есть в ничтожно малых количествах, кислот и щелочей не должно быть вообще), и содержанием органических кислот (по кислотному числу – количеству мг КОН, потребному для нейтрализации таких кислот в 1 г масла).

Моюще-диспергирующие свойства

 

Моюще-диспергирующие свойства характеризуют способность моторного масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя, в первую очередь деталей цилиндро-поршневой группы, за счет удержания нерастворимых продуктов окисления и других загрязнений во взвешенном состоянии в работающем масле, то есть без выпадения в осадок.

В предыдущем разделе отмечалось, что в процессе эксплуатации в моторном масле образуются вещества, способные давать отложения на поверхности деталей двигателя или образовывать крупные агрегаты, не растворимые в масле (шламы), а потому увеличивающие его вязкостные свойства и способные засорить масляные фильтры. Моторное масло должно препятствовать образованию отложений, удерживая загрязнения в виде мелких частиц, равномерно распределяемых по всему объему масла.

Нефтяные фракции не обладают необходимыми качествами, чтобы обеспечить моющий эффект, поэтому к маслам добавляют специальные моюще-диспергирующие присадки. Моющим действием в прямом понимании этого термина такие присадки фактически не обладают. Однако присадки образуют в результате адсорбции на металлических поверхностях тонкий слой, который отталкивает частицы загрязнения и тем препятствует образованию отложений. Оставшиеся в масле мелкие частицы окружаются оболочкой из веществ, входящих в состав присадки. Эти оболочки препятствуют укрупнению частиц загрязнений, образованию шлама и оседанию его на поверхности деталей. Присадки способны также измельчать (диспергировать) уже образовавшиеся крупные агрегаты продуктов окисления и переводить в объем масла в виде устойчивой суспензии.

В процессе работы масла в двигателе присадки срабатываются, их содержание уменьшается, моющий и диспергирующий эффект теряется, поэтому и само масло, и металлические поверхности начинают интенсивно загрязняться. По этой причине моюще-диспергирующие свойства являются основными в определении качества моторных масел, и момент начала снижения их эффективности может служить началом замены масла.

Применение высокоэффективных диспергирующих присадок увеличивает срок службы моторного масла (то есть время работы без его замены) в несколько раз. Замену масла проводят после определенного пробега автомобиля или срока работы масла.

Противоизносные и противозадирные свойства

Противоизносные и противозадирные свойства характеризуют способность масел уменьшать износ и разрушение трущихся деталей при различных нагрузках и температурах. Эти свойства моторного масла в значительной мере зависят от вязкостно-температурной характеристики масла и пакета присадок, включаемых в состав масла.

Износ деталей двигателя является результатом механического взаимодействия трущихся поверхностей или химических процессов, происходящих на них. При многократных локальных деформациях металла вследствие значительных механических и температурных нагрузок возникают трещины, куски металла выкрашиваются – образуются задиры.

Выше отмечалось, что снижение износа деталей должен обеспечить слой масла, разделяющий трущиеся детали и отводящий избыточное тепло. Однако в некоторых случаях (высокие температуры и удельное давление, резкие колебания нагрузки и скорости, низкая вязкость масла и недостаточная его подача и т.д.) смазывающий слой нарушается. Противоизносные и противозадирные присадки, вводимые в моторные масла, позволяют снизить в этих случаях степень износа.

Механизм действия присадок может быть разным. В одном случае поверхностно-активные вещества адсорбируются на поверхности трущихся деталей, которые становятся способными удерживать смазку, и это делает масляные пленки более прочными, способными в большей мере сопротивляться выдавливанию и даже уменьшать трение по сравнению с маслами без присадок. В другом случае присадки образуют на поверхности металла новые химические соединения. Пленки из этих соединений обладают пластичностью и низким коэффициентом трения, что позволяет деталям мягко прирабатываться при работе двигателя и меньше изнашиваться.

Присадки к моторным маслам

 

Введения присадок существенно изменяют свойства базовых масел и улучшают эксплуатационные свойства моторных масел, как это было показано в предыдущих разделах.

Роль некоторых присадок рассмотрена выше, однако эти присадки составляют только часть комплекса присадок, которые обеспечивают набор необходимых эксплуатационных качеств. Вообще роль присадок к маслам исключительно важна, и эксплуатационные свойства моторного масла и его назначение определяются количеством и эффективностью присадок. Поэтому целесообразно не просто перечислить их, но и дать представление о функциях каждого типа присадок.

По действию присадки можно разделить на следующие группы:

Вязкостные. Улучшают вязкостно-температурные свойства масел, в основном уменьшают степень изменения вязкости с изменением температуры, так что при отрицательных температурах они подобны зимним, а в области высоких температур – летним.

Депрессорные (депрессанты). Понижают температуру застывания масел.

Моющие (детергенты). Уменьшают и предотвращают образования отложений.

Диспергирующие (дисперсанты). Удерживают загрязняющие примеси в масле в мелкодисперсном состоянии и предотвращают образование шлама.

Антиокислительные. Препятствуют образованию в работающем масле продуктов окисления, в том числе агрессивных.

Противокоррозионные. Образуют на поверхности деталей защитные пленки, предохраняющие металл от коррозии, или нейтрализуют коррозионно-активные вещества.

Противоизносные и противозадирные. Снижают износ контактирующих при трении поверхностей деталей, предупреждают разрушение металла (задиры) при высоких нагрузках.

Антифрикционные. Улучшают антифрикционные свойства масел, уменьшая износ деталей в 1,3–1,5 раза и расход топлива на 3–5 %. В качестве этих присадок к маслам чаще всего используют соединения молибдена. Такие соединения вводятся в виде дисперсий, для чего составляются композиции, включающие стабилизирующие (то есть удерживающие соединения молибдена в масле в виде суспензии) вещества, ингибиторы коррозии (ее развитие возможно под воздействием антифрикционной добавки), другие компоненты.

Противопенные. Предотвращают образование пены в двигателе. Образование пены нарушает нормальную подачу масла и работу двигателя. В качестве таких присадок используют в основном кремнийорганические соединения, которые плохо растворяются в масле, а при разрушении образуют диоксид кремния, обладающий сильными абразивными свойствами. По этим причинам противопенные присадки вводятся в очень небольших количествах (0,002–0,005 %).

Как правило, каждая группа присадок выполняет несколько функций, то есть присадки являются многофункциональными. В настоящее время в продаже появились высокоэффективные (отечественные и импортные) присадки, выполняющие 2–3 функции или обладающие почти всем комплексом функций. Введение добавок в свежее моторное масло при смене масла и фильтров обеспечивает значительное улучшение технических и экономических показателей при эксплуатации автомобиля.

Следует упомянуть и еще об одном типе присадок, которые в отечественной практике пока и выпускаются, и используются ограниченно – о восстанавливающих присадках. При добавлении в масло таких присадок протекают специфические химические и физико-химические процессы, и изношенные детали восстанавливаются. Восстанавливающие присадки в основе своей имеют сложные химические соединения, содержащие ионы металлов, которые и образуют новые слои на изношенных частях трущихся поверхностей.