Практически аналогичными свойствами обладает технология DLC покрытий. Износостойкие PVD/CVD-покрытия, содержащие аморфный углерод, атомы которых в какой-то доле связаны алмазными sp3-связями, принято называть DLC — Diamond Like Carbon — «алмазоподобные углеродные покрытия». PVD (physical vapor deposition) покрытие формируется из ионов или наночастиц металла, которые испаряются из мишеней-заготовок, расположенных на стенках камеры. Эти частицы переносятся электрическим полем и осаждаются на поверхность изделия, захватывая по пути ионы реактивного газа и формируя в результате на поверхности изделия сверхпрочную металлокерамическую пленку. При процессе CVD (chemical vapor deposition) покрытие формируется химически, непосредственно из реактивного газа. Во всех случаях покрытия из семейства DLC имеют низкий коэффициент трения и высокую твердость. Самое распространённое покрытие, представляющее собой композит карбида вольфрама и аморфного углерода. Обозначается как WC/C, или Me-DLC, или a-C:H:W — аморфный углерод, водород, вольфрам.
Формируется одновременным испарением мишеней из карбида вольфрама, расположенных на стенках камеры, и ионизацией ацетилена в камере. На мишени подается положительный потенциал, а на обрабатываемые изделия — отрицательный. Электрическим полем испаренный карбид вольфрама переносится на изделия, туда же притягиваются и ионы углерода, частично с водородом. Таким образом формируется композиция из указанных элементов, обладающая высокой твердостью, износостойкостью и низким коэффициентом трения.Твердость такого покрытия 1000–1500 HV, а коэффициент сухого трения по стали 0,1. При этом покрытие a-C:H:W показывает прирабатываемость - поверхность с покрытием сглаживается, в том числе заполняя неровности поверхности у ответной детали.
Cерьёзным недостатком технологии DLC покрытий является возможность создания этих поверхностей только при производстве деталей. При износе детали заменяются. Покрываются далеко не все трущиеся поверхности, и общий ресурс агрегатов от применения технологии мало зависит. Стоимость заводских деталей с DLC покрытием намного выше стандартных.
Наша технология позволяет получить покрытия, превосходящие по олеофильности и стойкости алмазоподобные DLC покрытия, с меньшей твердостью, но, самое главное, покрытие образуется на всех трущихся поверхностях, оно обладает свойствами самооптимизации рабочих зазоров, что значительно увеличивает ресурс, легко восстанавливается безразборным способом, стоимость обработки значиельно ниже разницы стоимостей деталями с алмазоподобными покрытиями и без них.
Среди существующих антифрикционных и противоизносных присадок в смазочное масло известны следующие:
- присадки, формирующие в процессе работы на поверхностях пар трения тонкий слой из мягких металлов (олово, медь, серебро и др.), разделяющий эти поверхности, так называемый, «плакирующий» слой. Мягкие металлы могут вноситься в зону трения либо в тонкодисперсном виде, либо в виде ионов в результате химических реакций компонентов смазочного масла с источником мягкого металла. Ввод тонкодисперсных мягких металлов связан с двумя проблемами: создание устойчивой взвеси тонких частиц мягких металлов; обеспечение соотношения между допустимой концентрацией таких металлов в циркулирующем масле и концентрацией, достаточной для обеспечения эффекта плакирования, хотя бы на полный ресурс смазочного масла. Эффективность таких присадок крайне ограничена по времени работы, тонкий разделительный слой мягких металлов не предохраняет поверхность трения в режиме граничного трения от задиров в экстремальных условиях. Замена масла быстро сводит к нулю эффект от начальной обработки.
- тефлоносодержащие присадки, активизирующие силы сцепления смазочного масла с поверхностью трения и наиболее эффективно действующие в зоне трения узлов со сравнительно низкими температурными процессами – в подшипниках коленчатого вала, в нижней части поршней. В зоне высоких температур на поверхности цилиндропоршневой группы эффективность действия таких присадок снижается. Тефлон с поверхности трения удаляется механическим путём, в частности, поршневыми кольцами в режиме пуска. Под воздействием высоких температур в камере сгорания тефлон активно разлагается, воздействие таких присадок продолжается до тех пор, пока они присутствуют в смазочном масле в достаточной концентрации и даже способны наоборот увеличивать трение при повышенной концентрации.
- кондиционеры металла, построенные на базе хлорпарафиновых соединений, генерирующие на поверхностях трения ультратонкий слой нового разделительного материала в процессе физико-химических превращений, позволяют резко улучшить противоизносные и, особенно, противозадирные свойства базового масла, но в силу того, что носителем активного хлора в кондиционерах металлов, судя по патентам фирм, являются токсичные хлорированные парафины, их использование существенно ограничивается и негативно сказывается на экологической безопасности.
Основное отличие от других присадок, добавок заключается в том, что в триботехническую систему вносится вещество, инициирующее самоорганизующиеся процессы. Если остальные присадки направлены на разделение трущихся поверхностей третьим телом (мягкими металлами, длинными углеводородными цепочками, синтезированной пленкой), то используемый нами состав помогает триботехнической системе самой «определиться», какой должна быть толщина слоя модифицированной структуры, его шероховатость и микротвердость, что в свою очередь зависит от целого ряда факторов: режим работы узла трения (удельные нагрузки, скорость скольжения, цикличность), материал пары трения, характеристики смазочного материала, характеристики геомодификатора. Результатом этих процессов должен стать модифицированный слой, который отличается от исходного оптимальной волнистостью, шероховатостью, структурой с максимальным числом свободных связей, что обеспечивает значительно большую маслоудерживающую способность.
Существующие на рынке даже самые современные аналоги добавок из-за экономии на использовании дорогостоящей процедуры получения основных компонентов содержат их в недостаточном количестве, при использовании обработка проводится в 2 этапа, и даже самые дорогие имеют хоть и не большую, но абразивность трибосостава, что недопустимо при использовании на высокотехнологичных агрегатах с тонкими поверхностными слоями, либо агрегатах с большим износом из-за возможности образования микрозадиров и отслоений поверхностных слоев.
Среди антифрикционных и противоизносных присадок в смазочное масло известны следующие:
- присадки, формирующие в процессе работы на поверхностях пар трения тонкий слой из мягких металлов, разделяющий эти поверхности, так называемый, «плакирующий» слой. Например, «РиМет», «Lubrifilm», «Ресурс», «Реметалл», «ВМП-Авто», «Autoplus» и т.д.;
- тефлоносодержащие присадки, активизирующие силы сцепления смазочного масла с поверхностью трения, такие, как «LiquiMolly», «PMF-200», «Форум», «Slider-2000PTFE», «Antifriction PTFE», «Slick-50», «МикроX-3» и т. д.;
- кондиционеры металла, построенные на базе хлорпарафиновых соединений, генерирующие на поверхностях трения ультратонкий слой нового разделительного материала в процессе физико-химических превращений («ЕR», «FENOM», «SMT-2», «Motor Up», «Dura Lube» и т.д.).
Самым близким аналогом являются триботехнические составы «СУПРОТЕК». Очень серьезным недостатком составов «СУПРОТЕК» является высокая абразивность рабочего состава, согласно информации производителя для протекания процессов модификации поверхностей узлов трения необходимо иметь в достаточной мере абразивный состав, чтобы произвести первичную очистку поверхностей узлов трения от нагаров, отложений и окислов, и удаления дефектного слоя. Имеются многочисленные факты нестабильности результатов обработки составом «СУПРОТЕК», связанные с выборочным наращиванием металлокерамического слоя в наиболее изношенных местах. Установлено, что по химическому и фазовому составу триботехнические составы «СУПРОТЕК» представляют собой тальк, оксиды железа (Fe2O3, FeO, Fe3O4), магнезиально-железистый силикат (серпентин-хлорит), являющийся формой целого ряда минеральных руд класса оливинов, конечными фазами которого являются форстерит (Mg9SiO4) и фаялит (Fe2SiO4). При этом в ряду серпентинов магний всегда частично замещен закисью железа. Неоднократное применение абразива для очистки поверхностей в случае недостаточности их восстановления (причинами могут быть: сильные повреждения трущихся поверхностей, нарушения технологии обработки – неправильные температурные режимы или нехватка времени на приработку состава, сильные загрязнения, некачественное масло или большое количество продуктов износа и окислов в масле) в конечном результате после временного улучшения приводит к плачевным последствиям, особенно на высокотехнологичных агрегатах с очень тонкими рабочими слоями поверхностей трения (практически весь современный европейский, корейский и китайский рынок). Это легко увидеть на испытаниях с четырёх шариковой машинкой трения: использование состава «СУПРОТЕК» дает увеличение диаметра пятна износа. Официально это подтверждено многими лабораторными испытаниями. Например, в испытательной лаборатории «Производство Завод имени Шаумяна» протоколы испытаний №54к от 18.05.2022 и №30к от 11.03.2022 согласно ГОСТ 9490-75 показывают следующее:
- при постоянной нагрузке 196 Н показатель износа без добавления в масло составов составляет 0,59 мм
- при добавлении присадки в масло «Супротек Актив Плюс» показатель износа увеличивается до 0,74 мм
- при добавлении первого основного состава на основе Fe-do показатель износа уменьшается до 0,41 мм, что соответствует снижению показателя износа на 30%
- при нагрузке на 10% ниже критической, показатели износа у составов практически равны:
.jpg)
.jpg)
Для дополнительного снижения показателей износа в комплексе используется первый состав с мягкими моющими свойствами, который подготавливает поверхности трения к дальнейшей обработке химическим путем для исключения негативного влияния абразивности, связывает отделенные от поверхностей отложения и микроабразивные частицы в масле для их улавливания в фильтре. Этот состав при использовании в комплексе дает большое преимущество перед составом «СУПРОТЕК» с абразивными свойствами. По моющим свойствам превосходит долговременную промывку «Супротек А-прохим».
Второй состав для очистки и кондиционирования топливной системы аналогичен моющим присадкам в бензин «SGA (СГА)» и дизельное топливо «SDA (СДА)» от СУПРОТЕК, но имеет дополнительные соединения для повышения полноты сгорания топлива, очистки путем дожига отложений камеры сгорания, поверхности поршней и верхних поршневых колец, что позволяет более эффективно создавать металлокерамический слой, защищающий внутренние поверхности цилиндропоршневой группы.
Использование в комплексе второго основного состава в масло с дисперсностью частиц менее 5 мкм для самооптимизации рабочего зазора поверхностей трения и третьего сверхвысокодисперсного состава с частицами менее 2 мкм для завершения создания ячеистого металлокерамического каркаса с высокой олеофильностью и самооптимизации рабочего зазора поверхностей трения в режиме эксплуатации, дает большое преимущество перед СУПРОТЕК, имеющего дисперсность более 50 мкм.
Триботехнические составы «СУПРОТЕК» помимо минералов содержат носитель: 99,5 - 95 % минерального масла без присадок желтого цвета. В качестве носителя «СУПРОТЕК» АКПП и ГУР используется ATF (Automatic Transmission Fluid - жидкость для автоматических коробок передач) типа «Dextron» красного цвета. В качестве носителя составов в комплексе используются синтетические углеводородные соединения – полиальфаолефины с чистотой 98% из смеси нефтяных газов, что позволяет получить идеальную совместимость с любыми маслами и смазочными материалами, повысить общую эффективность комплекса.
Использование в комплексе разных составов в зависимости от типа покрытия и величины рабочего зазора также имеет преимущество перед универсальностью составов «СУПРОТЕК».
Микротвердость поверхности трения после работы с составом «СУПРОТЕК» возрастает на 15 – 20 %. После полной обработки комплексом из 6 составов микротвердость поверхности трения возрастает на 70 – 85 %.
Недостатками нашего комплекса являются:
- необходимость разных составов в зависимости от типа покрытия и величины рабочего зазора, что требует наличия расширенного ассортимента составов,
- при попадании сильного света в составах 5 и 6 запускаются фотохимические реакции, в результате которых немного теряется эффективность составов, что не допускает использования витринных образцов или долгого хранения после открытия упаковки,
- время хранения сверхвысокодисперсного состава 6 с частицами менее 2 мкм ограничено и составляет 60 дней, что затрудняет продвижение розничных продаж.