Качество ремонтно - восстановительных составов

Восстановительную функцию и функцию катализатора микрометаллургических процессов в парах трения, в ходе которых образуется поверхностный изоморф, выполняют смеси мелкодисперсных частиц порошков группы серпентина - гидросиликата магния (основная химическая формула — Mg₆(Si₄O₁₀)(OH)₈), включающих, в определенных пропорциях, волокнистый хризотил (трубчатые волокна), тонкочашуйчатый или аморфный офит, листоватый антигорит. В состав РВС входят также такие «слоеобразующие» компоненты как гарниериты (гидросиликат магния с никелем — (Mg,Ni)₆(Si₄O₁₀)(OH)₈)), лизардиты (разновидность серпентина - Mg₃(Si₂O₅)(OH)₄), хлориты (Mg, Fe, Al) x [(Al, Si)₄O₁₀](OH)₈) и некоторые другие сопутствущие минералы и катализаторы. Рецептура составов и некоторые добавки, имеющие решающее значение для достижения повышенных восстановительных свойств являются «ноу – хау» компаний производителей составов.

К сожалению, РВС – составы и аналогичные составы многих компаний не обладают удовлетворительными восстановительными свойствами геометрии трибосопряжений, не смотря на «уверенную» декларативную рекламу. Во многих случаях достигается только временное снижение коэффициентов трения и формирование антифрикционных пленок на поверхностях контакта. Следует отметить, что синтезировать РВС с удовлетворительными восстановительными свойствами не удалось и иностранным фирмам.

Основные химические реакции преобразования серпентина в узлах трения протекают с выделением большого количества энергии в форме «микровзрывов». Приведем две из них:

 

Mg₆(Si₄O₁₀)(OH)₈ + Fe₂O₃ + H₂ ---->4(MgFe)SiO₄ + 5H₂O

 

Mg₆(Si₄O₁₀)(OH)₈ ----> 3Mg₂SiO₄ + SiO₂ + 4H₂O (термическое разложение)

 

Промежуточные продукты преобразования серпентина участвуют в последующих преобразованиях.

Понятно, что качество ИПИ - слоя существенно зависит от чистоты серпентина, оптимального присутствия полезных легирующих элементов и катализаторов.

РВС - составы получают очисткой от примесей и измельчением нескольких видов исходного сырья — серпентинитов.

 

Примерный состав серпентинитов отражен в таблице № 1.

Таблица № 1

№№ п/п	Наименование	Химическая формула	Содержание, масс. %
	Серпентин	Mg6[Si4O10](OH)8	60-80
	Магнетит	Fe3O4	5-20
	Хлориты	(Mg, Fe, Al) x [Al Si2O16] (OH)8	0-10
	Слюды	AB2-3[T4O10] (OH, F)2 где A= K, Na, Ca и др., B= Al, Mg, Fe, T= Si, Al	0-10
	Форстерит	Mg2 Si O4	0-5
	Диопсид	Ca,Mg [Si2 O6]	0-5
	Авгит	Ca (Mg, Fe, Al) [(Si, Al)2 O6 ]	0-5
	Амфиболы	A2-3 B5 [(Si, Al)4O11]2 (OH)2 где A= Mg, Fe2-, Ca или Na B= Mg, Fe2-, Fe3-или Al	0-5
	Гидроталькит	Mg6Al2(OH)16[CO3]4H2O	0-12
	Карбонаты	CaCO, CaMg(CO3) и др.	0-12
	Полевые шпаты, например, ортоклаз	K[Al S3O10]	0-9
	Сульфиды, например, халькопирит	CuFeS2	0-2
	Оливин	(Mg, Fe)2[SiO4]	0-3
	Пироксен	AB [Si2O6]2 где A= Li, Na, Ca, Mg или Fe2- B= Mg, Fe3-или Al	0-3
	Прочие примеси	Асбест, платина, золото, редкоземельные элементы	0-5

 

Как видно из таблицы серпентиниты содержат 20...40 % примесей, которые могут отрицательно влиять на качество состава и формируемый ИПИ - слой: магнетит, слюды, гидроталькиты, карбонаты и другие примеси. В ходе многолетней практики и наблюдений выяснилось, что такие примеси снижают надежность и долговечность ИПИ - слоя, особенно, при высоких нагрузках и температурах, что характерно в частности, для двигателей внутреннего сгорания. В тоже время, ИПИ - слой, формируемый с применением серпентинов высокой степени очистки с добавкой специальных катализаторов сохраняет свои свойства до года и более. На фотографии (рис.4) показан слой, сформированный на гильзах цилиндров ДВС автомобиля «Волга» и «проработавший» с 2-х кратной дополнительной обработкой на протяжении 500 тыс. км. пробега!

 

 

 

 

Рис. 4 – ИПИ - слой, сформированный на гильзах цилиндров ДВС

 

Очевидно, что «РВС – микрометаллургия» трибосопряжений с РВС высокой степени очистки от балластных примесей — простейшая альтернатива другим, более трудоемким методам упрочнения поверхностей трения, например, ионного азотирования!

На надежность и долговечность ИПИ - слоя, как и на износ любых узлов трения существенно влияют твердые («шаржирующие») частицы, попадающие в пару трения через масла, топливо, турбонаддув ДВС или другим путем. Поэтому, одним из показателей качества РВС - составов является отсутствие в них твердых частиц, влияющих на износ. Следует отметить, что сами по себе чистые серпентины обладают легким («мягким») шаржирующим действием, что достаточно для начального активирования поверхностей трения при формировании ИПИ – слоя. В ДВС это проявляется в форме активной начальной «раскоксовки», в частности, освобождения «зажатых» колец.

В ходе многолетней практики установлено, что дисперсность РВС - порошка высокой степени очистки должна находиться в пределах, менее «сборочных» зазоров пар трения:

- для плунжерных пар гидросистем и топливных систем до 1…3 мкм;

- для ДВС и подшипников скольжения до 5...10 мкм;

- для шестеренных передач и подшипников качения до 20...30 мкм.

Причем, восстановительные свойства порошка с преобладанием более крупных частиц выше. Поэтому, для достижения более высоких результатов первичной обработки узлов трения составы на основе серпентинов высокой степени очистки могут подаваться в зону трения в «обход» фильтров масляных и топливных систем.

По данным специальных исследований дисперсность РВС для восстановительных масел должна быть на уровне наночастиц с минимальной встречаемостью частиц размерами не более 3 мкм.

Подтверждение качества РВС - составов должно производиться на стадиях производства и входного контроля у заказчика. Причем, надежность и износостойкость ИПИ - слоя должна подтверждаться в ходе ускоренных испытаний каждой партии состава на машинах трения по специальным методикам (при повышенных нагрузках). Стандартизованные методики такого рода пока не разработаны. Ускоренными испытаниями партий РВС подтверждается также стабильность химического состава и восстановительных свойств РВС.

По аналогичным методикам могут оцениваться и смеси РВС - порошка с маслами, топливом или другими носителями, которые составляют линию продукции производителя. Перечисленные выше требования к триботехническим РВС - составам, правила их приемки и входного контроля у заказчика, к сожалению, не в полной мере были освоены производителями. Это явилось одной из основных причин ограниченного применения технологии в отраслях промышленности.