|
|
В результате коррозии безвозвратно
теряется около 10% добываемого металла. В мировом масштабе только прямые
убытки от коррозии составляют свыше ста миллиардов долларов в год, причем они
продолжают интенсивно возрастать [18]. Так как наибольшая доля этих убытков
приходится на коррозию транспортных средств, .рациональное применение
смазочных материалов в этой отрасли привлекает серьезное внимание. Рассмотрим
различные аспекты этой проблемы применительно к пластичным смазкам.
В соответствии с ГОСТ 5272—68 «Коррозия металлов. Термины»
под коррозией понимают самопроизвольное разрушение металлов вследствие
химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой.
Соответственно по механизму протекания коррозионного процесса различают
химическую и электрохимическую коррозию. В обоих случаях корродирующий металл
под влиянием внешней среды самопроизвольно переходит из термодинамически
неустойчивого в устойчивое состояние.
Химическая коррозия является результатом химического
.взаимодействия коррозионно-агрессивных продуктов с металлом в отсутствие
электролитов. Протекающие при этом окислительно-восстановительные реакции
осуществляются путем перехода электронов с атомов металла непосредственно НЕ
окислитель, присутствующий в данной среде. Наиболее подвержены химической
коррозии медь, свинец, магний, а также их сплавы и окислы. При использовании
смазок этот вид коррозии возможен лишь при наличии а них таких химически
активных соединений, как сернистые соединения иефти, в первую очередь
меркаптаны и S, Р и CI, содержащие противоизносные и противозадирные
присадки, которые способны к прямому взаимодействию с металлом. Однако, как
правило, присутствие в смазках таких продуктов регламентируется в пределах
концентраций, безопасных в коррозионном отношении.
Электрохимическая коррозия — основной вид коррозионного
разрушения металлов, с которым приходится иметь дело при хранении и
эксплуатации автомобильной техники. Возникает она в среде электролитов в
результате окислительно-восстановительных реакций между диссоциированными
ионами электролита и поверхностью металла. Обычно на поверхности металла
имеется тонкая пленка атмосферной влаги, в которой растворены газы, соли,
кислоты, щелочи, проникающие туда из атмосферы, а в отдельных случаях и из
смазок.
Наличие разности электродных потенциалов на различных
участках поверхности металла уподобляет ее блоку мнкрогальванических элементов,
состоящих из катодных и анодных участков, самостоятельно взаимодействующих с
электролитом. При анодном процессе металл переходит в раствор в виде
гидратированных ионов с образованием на его поверхности эквивалентного числа
электронов. Сущность катодного процесса состоит в поглощении высвободившихся
избыточных электронов ионами водорода или молекулами кислорода. При хранении
и эксплуатации автомобильной техники могут иметь место оба процесса.
Коррозию, протекающую с поглощением кислорода, могут вызывать не только
растворенные в воде соли, но также и растворенные в ней щелочи и амины,
нередко входящие в состав смазок. Коррозия с выделением водорода встречается
при взаимодействии металлов с кислотами, которые образуются при растворении в
воле присутствующих в атмосфере СО-.;, SOj. SO:! и других окислов неметаллов.
Избыточные жирные кислоты также могут присутствовать в мыльных смазках, и их
источником может служить гидролиз мыл поливалентных металлов. Процессы
коррозии, протекающие с поглощением кислорода или выделением водорода, могут
оказаться составной частью более сложных процессов, лежащих в основе
коррозионно-механического износа и фреттинг-коррозии металлических
поверхностей.
Как средства защиты металлов от коррозии пластичны? смазки
применяются много лет. Специально для защиты металлоизделий при их хранении
на складах и открытых площадках предназначаются защитные смазки. В условиях
эксплуатации защитные функции в механизмах выполняют обычные антифрикционные
смазки. Значительные расходы, связанные с заменой смазок при переводе машин
от консервации к эксплуатации и обратно, привели к разработке так называемых
рабоче-консервационных смазок, обеспечивающих нормальную эксплуатацию и
надежное хранение изделий. Защитные смазки должны предохранять металлы ог
атмосферной коррозии и одновременно быть инертными к ним. В этой связи
принято различать защитные и противокоррозионные свойства смазок. Под
защитными свойствами понимают способность смазок защищать металлы от
атмосферной коррозии, а под их противокоррозионными свойствами — способность
не вызывать коррозию.
Применение пластичных смазок для защиты от атмосферной
коррозии основано на предотвращении доступа к металлу агрессивных продуктов и
на торможении электрохимических процессов на поверхности металла, Смазка,
нанесенная на металл слоем свыше 30.,.40 мкм. представля. т собой не только
механический барьер против проникновения влаги, кислорода и других агрессоров
коррозии, но и серьезное физико-химическое препятствие, связывающее эти
продукты поверхностно- и химически активными компонен тами. Однако наиболее
эффективное торможение электрохимических процессов обеспечивают сорбционные
пленки, которые образуют на анодных и катодных участках металла
присутствующие в некоторых смазках естественные или специально введенные
ингибиторы коррозии [43|. Эффективность защиты зависит от толщины защитного
слоя, проницаемости этого слоя для паров и газо:). показателей водостойкости,
коллоидной п химической стабильности, а также от адгезионных и механических свойств
смазки, т. е. в конечном счете определяется уставом и структурой смазки.
Важную роль при этом играют также условия эксплуатации и хранения машин.
Особенно тяжелые условия характерны для влажного Субтропического климата со
значительными суточными перепадами температур, поскольку они сопряжены с
многократной конденсацией и высыханием влаги на поверхностях.
Для консервации металлоизделий наиболее широко используют
углеводородные защитные смазки, а также все щире начинают применять
ингибированные масла и тонкослойные покрытия. В отличие от защитных смазок
применение последних не предусматривает расконсервацию изделий, поскольку
защитный эффект обеспечивает их тончайшая поверхностная пленка. Так как
применению ингиби- рованных пленкообразующих составов посвящена специальная
монография [18], здесь мы коснемся только пластичных смазок.
Углеводородные защитные смазки представляют собой I сплавы
твердых углеводородов — церезинов и петролатумов с нефтяными, обычно
высоковязкими маслами, которые на поверхности можно наносить намазыванием, из
расплава или при помощи углеводородных растворителей. Присущие твердым
углеводородам высокие диэлектрические свойства, ! гндрофобность, химическая
стабильность и инертность по отношению к черным и цветным металлам обеспечили
| JTHM смазкам хорошую коллоидную и химическую стабильность и прекрасные
защитные свойства. Температура плав- 1 ления углеводородных смазок обычно не
превышает 60...65 °С, но она не всегда совпадает с предельной температурой их
применения. Не содержащие полярных веществ углеводородные смазки сползают с
вертикальных поверхностей всем слоем уже при 35...40 °С. Для того, чтобы
смазочный слой сохранить до температуры плавления, повысить адгезию и
улучшить физико-химическую эффективность защитного действия, в углеводородные
смазки вводят присадку МНИ-7 — окисленный церезин. Эту присад- j&EV в
количестве 1% масс, содержит пушечная смазка {ПВК) — основная защитная смазка
нашего ассортимента, которая обеспечивает 10—15-летнее хранение техники в
самых неблагоприятных условиях; 0,15% масс, этой присадки содержит
изготовляемая на маловязких маслах и используемая для предохранения от
коррозии аккумуляторных клемм I автомобилей ВАЗ смазка ВТВ-1. Такую роль в
углеводородных смазках могут играть и другие ПАВ, в частности стеарат алюминия,
и некоторые мыла других поливалентных металлов [29].
В силу гидрофильной природы мыл защитные свойству мыльных
смазок значительно ниже, чем углеводородных; даже в самых благоприятных
условиях они предохраняют металл от коррозии не более 3—4 лет. Именно поэтому
сугубо для защитных целей мыльные смазки применяют редко. Изучение защитных
свойств мыльных смазок разного состава в лабораторных условиях и на открытых
площадках выявило их зависимость .от показателей водостойкости смазок: проницаемости
смазочного слоя для паров влаги и, особенно, от его смываемости капельной
влагой [I3J. Как показали исследования, чем выше гидрофобность загустителя,
тем более устойчив смазочный слой к действию осадков и эффективнее защита на
открытых площадках. В узлах трения защитный эффект мыльных смазок
определяется не только водостойкостью и стабильностью других свойств, но и
степенью герметизации узла и возможностью попадания в него воды и других
агрессивных веществ. Специфическим недостатком смазок, изготовляемых на мылах
щелочных и щелочно-земельных металлов, которые, как правило, содержат избытки
гидроокисей, является их способность корродировать цветные металлы. Их
коррозию может также вызвать и гидролиз мыл поливалентных металлов.
Высококачественные рабоче-кон- сервационные смазки получены сочетанием с
церезином и присадками литиевых мыл стеариновой кислоты (смазка лита ОСТ 38
001295-83) и алюминиевых мыл синтетических жирных кислот (смазка МЗ ТУ 38
001263—76) [12].
Литиево-углеводородная смазка крус и, особенно, рабоче-
консервационная смазка лита превосходят остальные мыльные смазки по защитной
способности и по этому показателю ближе других к углеводородной пушечной
смазке (ПВК).
Необходимые защитные свойства смазок обеспечиваются
подбором загустителя, дисперсионной среды, присадок и, в дериую очередь,
введением в них эффективных ингибиторов коррозии. Однако выбор ингибиторов
коррозии для смазок цока что не имеет достаточно строгой научной базы, тем
более, что некоторые из входящих в их состав веществ июгут принимать участие
в торможении одних и ускорении других электродных процессов. Поэтому защитные
свойства вмазок оцениваются эмпирическим путем с учетом не только состава
смазок, но и условий эксплуатации механизма С точки зрения компонентов
электрохимической системы, условий контакта металлов, особенностей состава
металлов а действующей коррозионной среды.
В защитные смазки, покрытия и масла вводят масло-
растворимые ингибиторы коррозии экранирующего действия, назначение которых
сводится к изоляции электродов в коррозионной цепи. К числу таких ингибиторов
относятся, t частности, упомянутая выше присадка МН.И-7 и другие Продукты
окисления твердых углеводородов, а также продукты их нитрования. В маслах и
покрытиях, предназначенных для длительной защиты от коррозии, используются
также ингибиторы анодно-электронодонорного и катодно-электро- йоакцепторного
действия, которые позволяют значительно усилить их защитную эффективность. В
пластичных антифрикционных смазках ингибиторы коррозии применяют редко,
однако присутствие их в рабоче-консервационных смазках, по-видимому,
необходимо. Так, они входят в состав смазок лита, зимол, литол-24РК.
В Защитные свойства смазок оценивают с помощью методов,
описанных ¥ ГОСТ 9.054—75. Смазки наносят на пластины из испытуемого
кеталла слоем 0,03...0,005 мм растиранием по трафарету или погружением
властинок в расплав. По одному методу испытания проводят в условиях вовышенной
температуры и относительной влажности без конденсации •лвги на образцах.
Остальные методы предусматривают испытание при *оздействии на образцы
коррозионно-агрессивных сред: сернистого ангидрида, соляного тумана и
искусственной морской воды. Критериями оценки обычно служат внешний вид
пластинок, площадь коррозии или убыль массы, отнесенная к площади пластинки.
Противокоррозионные свойства смазок оценивают по ГОСТ
9.080—77 визуально по изменению цвета металлических пластинок, находящихся в
контакте со смазками в течение 3 ч при 100 "С (илн при 70 °С, если
температура каплепадения их ниже 100 °С).
|