- Phân loại theo chỉ số độ nhớt (VI):
1.3.2.10 Phụ gia tribology
Trong thực tế, khi điều kiện làm việc trở nên khắc nghiệt hơn (tải trọng cao, tốc
độ thấp, độ ráp bề mặt lớn..) thì màng lỏng (dầu bơi trơn) se khơng thể hồn tồn gánh chịu tải trọng đè lên. Các điểm nhơ trên bề mặt rắn sẽ cùng gánh chịu tải trọng với màng chất lỏng. Chế độ bơi trơn chuyển từ màng lỏng sang chế độ bơi trơn màng mỏng hỗn hợp rồi sau đĩ chuyển sang chếđộ bơi trơn giới hạn.
Sự tiếp xúc giữa các bề mặt rắn sinh ra mài mịn, tăng ma sát và hiện tượng hàn dính các điểm mấp mơ. Chính vì thế mà các phụ gia tribology được đề cập tới để làm giảm ma sát, mài mịn và ngăn cản sự hư hại của bề mặt tiếp xúc. Phụ gia tribology phát huy tác dụng ở hai chếđộ bơi trơn: bơi trơn màng mỏng hỗn hợp và bơi trơn giới hạn.
Phụ gia tribology là một nhĩm chất cực kỳ quan trọng được pha vào hầu hết các dầu bơi trơn, đặc biệt là dầu bánh răng và dầu động cơ. Chúng cĩ chức năng làm biến tính ma sát (phụ gia biến tính ma sát FM), giảm mài mịn (phụ gia chống mài mịn AW) và chịu tải trọng cao (phụ gia cực cáp EP).
a. Phụ gia chống mài mịn, AW (Anti-Wears)
Trong thực tế cĩ ba dạng mài mịn chính: mài mịn dính (sự tiếp xúc trực tiếp kim loại với kim loại), mài mịn hạt (mài mịn do sự cĩ mặt của các hạt) và mài mịn hố học (do sự tấn cơng của các chất gây ăn mịn, các chất cĩ tính axit).
- Sự mài mịn dính trong hệ thống bơi trơn xảy ra khi ở các điều kiện tải trọng, tốc độ và nhiệt độ cao, màng dầu bơi trơn trở nên mỏng đến mức các chỗ mấp mơ trên bề mặt tiếp xúc với nhau. Do vậy đĩ là mài mịn do vật liệu chuyển từ bề mặt này sang bề mặt kia trong khi hai bề mặt chuyển động tương đối với nhau dẫn tới quá trình hàn dính pha rắn. Sự tiếp xúc kim loại với nhau cĩ thể ngăn cản được khi cho hợp chất tạo màng vào dầu bơi trơn và nhờ cĩ sự hấp phụ vật lý hoặc phản ứng hố học mà thường bị biến dạng do chảy dẻo dẫn tới sự phân bố tải trọng khác đi mà nĩ bảo vệ được bề mặt kim loại. ZnDDP (Kẽm điankydithiophotphat), các hợp chất cĩ photpho như tricresyl photphat và các hợp chất của lưu huỳnh như sunfua, disunfua, molipden
dithiocacbonat.... là các phụ gia chống mài mịn dính rất tốt.
- Sự mài mịn hạt là do các hạt mài, các tạp chất từ bên ngồi đưa vào hoặc do các phần tử từ mài mịn dính gây ra. Cơ chế chủ yếu của sự mài mịn vật liệu là sự cắt vi mơ của các vật cứng. Mài mịn hạt cĩ thể ngăn cản được bằng cách lọc để tách các hạt rắn, cứng ra khỏi dầu.
- Mài mịn hố học do cĩ các phản ứng hố học xảy ra trên bề mặt kim loại kết hợp với tác động cọ xát làm cho chỗ kim loại bị ăn mịn bị cắt tách ra. Các axit mạnh
được tạo thành trong quá trình sử dụng dầu bơi trơn cĩ thể tấn cơng vào bề mặt kim loại tạo ra các hợp chất mà chúng dễ bị bĩc ra khi cĩ sự chà xát. Dạng mài mịn này cĩ thể hạn chế được bằng việc sử dụng các chất tẩy rửa dạng kiềm cao do cĩ tác dụng trung hồ các sản phẩm mang tính axit tồn tại trong dầu.
b. Phụ gia cực áp EP (Extreme pressure)
Phụ gia cực áp ngăn ngừa hiện tượng kẹt xước, hàn dính giữa các bề mặt kim loại khi đang hoạt động dưới áp suất cực lớn (chịu tải trọng rất nặng). Các phụ gia cực áp tác dụng với các bề mặt kim loại ma sát tạo ra các hợp chất mới cĩ ứng suất cắt thấp hơn kim loại gốc nờn lớp phủ mới hình thành chịu trượt cắt trước tiên và nhiều hơn so với kim loại.
Trong thực tế, phụ gia cực áp thường chỉ cĩ tác dụng tốt khi xảy ra phản ứng hố học. Điều này cũng đồng nghĩa với việc gia tăng khả năng mài mũn hĩa học. Các phụ
gia cực áp được sử dụng rộng rĩi là các loại dầu bộo được sunfua hố, các este, các hydrocacbon như polybuten, dibenzyl disunfua, dibutyl disunfua...
- Hydrosunfua:
- Sunfua olefin:
- Tricesyl photphat: OPO3(R-CH3)3
c. Phụ gia biến tính ma sát FM (Friction Modifiers)
Phụ gia biến tính ma sát được mơ tả như là chất làm giảm hệ số ma sát và đạt
được sự trượt phẳng nhẵn hoặc làm tăng hệ số ma sát để đạt được sự dừng trượt. Thơng thường phụ gia này làm tăng độ bền của màng dầu và nhờ đĩ giữ cho bề mặt kim loại tách rời nhau và ngăn khơng cho lớp dầu bị phá huỷ.
Phụ gia FM mà làm giảm hệ số ma sát sẽ bảo tồn được năng lượng. Chúng được sử dụng chủ yếu trong dầu động cơ và dầu bánh răng truyền động động cơ. Nĩi chung chúng được sử dụng khi cần tạo ra chuyển động trượt êm khơng cĩ rung động và khi cần cĩ hệ số ma sát nhỏ nhất. Phụ gia thuộc loại này bao gồm các hợp chất chứa O, N, S, Mo, Cu và một số nguyên tố khác. Các phụ gia này làm tăng độ bền của màng dầu chủ yếu do hiện tượng hấp phụ vật lý nhờđĩ làm giảm ma sát.
Độ bền của màng dầu do tác dụng của phụ gia liên quan tới độ dài của mạch ankyl trong phân tử phụ gia FM. Do đĩ các hợp chất phụ gia FM mạch dài như axit béo, este béo hoặc amin, amit béo được sử dụng. Độ dày và hiệu quả của màng dầu bảo vệ phụ thuộc vào độ dài của mạch cacbon (mạch càng dài thì độ dày càng lớn), độ
phân cực của nhĩm chức, cấu trúc, dầu gốc, kim loại học và nhiệt độ. Các chất phụ gia loại này thường được sử dụng là: