Geomodifikátory tření obsahující hadec (serpentinit) jsou tvořeny pevnými nano-částicemi, které se v olejové kapalné bázi suspendují. Tyto částice se při aplikaci na třecí plochy přichytí k povrchu díky fyzikálním silám, jako jsou van der Waalsovy síly a elektrostatické interakce. Tyto síly fungují jako přírodní adhezivbo a umožňují, aby se částice hadce připojily k povrchu třecích ploch a vytvořily ochrannou vrstvu.

Jednou z klíčových vlastností hadcových částic je, že jsou schopné se navzájem magneticky přitahovat a vytvářet mikroshluky. Tyto shluky mohou fungovat jako "mosty" mezi třecími plochami a pomoci udržovat konzistenci kluzné vrstvy.

Z chemického hlediska mohou hadcové částice obsahovat funkční skupiny, jako jsou karboxylové kyseliny a silikátové ionty, které mohou reagovat s kovovými povrchy a vytvářet pevnou adhezní vrstvu.

Geomodifikátory tření založené na serpentinitech mají několik výhod a nevýhod v porovnání s jinými aditivy s pevnými částicemi.

Mezi hlavní výhody použití geomodifikátorů z serpentinitů patří:

• Vysoká tepelná stabilita: Serpentinity jsou minerály s vysokou tepelnou stabilitou, což znamená, že geomodifikátory získané z těchto hornin jsou schopny odolávat vysokým teplotám vznikajícím v motoru. To zaručuje, že aditivum zůstane účinné po celou dobu provozu motoru.

• Vysoká účinnost: Geomodifikátory získané z serpentinitů mají schopnost snižovat tření a opotřebení motoru a zlepšovat jeho výkon.

• Nízké opotřebení: Použití geomodifikátorů získaných z serpentinitů snižuje opotřebení motoru. To je důležité pro prodloužení životnosti motoru.

• Ekologická přijatelnost: Serpentinity jsou minerály přírodního původu, což znamená, že geomodifikátory získané z těchto hornin jsou ekologicky přijatelné.

Mezi nevýhody použití geomodifikátorů z serpentinitů patří:

• Vyšší náklady: Výroba geomodifikátorů z serpentinitů je složitá a nákladná, což se může projevit v ceně aditiva.

• Omezená dostupnost: Serpentinity jsou horniny, které nejsou běžně dostupné a jejich zpracování je poměrně náročné. To může mít za následek omezenou dostupnost aditiva.

• Náročný výzkum: Použití geomodifikátorů získaných z serpentinitů je výsledkem soustavného a vysoce specializovaného výzkumu, který je vázaný na nečetná lokální naleziště.

  ---

  Studie fenoménu „geomodifikace třecích ploch“ prokázaly, že jedinečné účinky mnohonásobného snížení intenzity opotřebení a třecích ztrát téměř většiny jednotek a mechanismů jsou spojeny s chemickými, strukturními a fázovými vlastnostmi použitých minerálů, např. stejně jako s granulometrickým složením geomodifikátoru. Tribotechnické přísady založené na geomodifikaci třecích plochu budeme dále nazývat GMTP (geomodifikční tribotechnické přísady). V Evropské Unii jsou reprezentantem geomodifikačních přísad tribotechnické směsi Atomium.

Podle dnes přijatého modelu je pro průběh procesů úpravy povrchů třecích jednotek nutné mít dostatečně abrazivní složení, aby bylo možné provést primární čištění povrchů třecích jednotek od usazenin, usazenin a oxidů. A také, pokud je to možné, odstranit vysoce defektní vrstvu vytvořenou během obrábění během výroby součásti (řezání, soustružení, broušení) a během provozu, pokud k němu došlo, a do té či oné míry existující po celou dobu "života" třecího uzlu.

Zároveň by se s dobou záběhu mělo snižovat abrazivní působení částic prášku, aby nedocházelo k opotřebení podpovrchových vrstev. To je to, co se děje v první fázi záběhu jednotek: minerální částice jsou rozdrceny pracovními plochami (jako mlýnské kameny) a vyjmuty z třecí zóny, přičemž jsou distribuovány po celém objemu maziva nebo ponechávají třecí jednotku pohromadě s částí maziva.

Na druhou stranu energie destrukce již rozdrcených částic (a spolu s ní i zvýšení entropie systému) by měla být dostatečná k tomu, aby systém (třecí jednotku) vyvedla z rovnováhy a zahájila samoorganizační procesy v to s přechodem na vyšší úroveň „organizace.“ » - stavy s nižší negentropií, a v důsledku toho s nižší rychlostí opotřebení a ztrátami třením. Přesněji řečeno, zde by se mělo mluvit o energetických tocích - tedy energii procházející jednotkovým povrchem za jednotku času a v tocích (derivátech) entropie.
Proto je zřejmé, že při vývoji a výrobě geomodifikčních tribotechnických přísad (GMTP) je tak důležité sledovat anizotropii pevnostních vlastností nerostu (přesněji vybrat nerost s danou anizotropií), získat částice s požadovanou destrukční energií, stanovené pomocí hustoty energie, granulometrického složení a aplikované koncentrace GMTP pro danou třecí jednotku.
Vznik nové struktury třecích ploch, optimální z hlediska tribologických procesů, je podporován jedinečnou shodou řady faktorů.

1. Při zničení minerální částice v lokální zóně fyzického kontaktu ve třecí zóně se během krátké doby uvolní velké množství energie, vznikne triboplazma, v povrchové vrstvě vzniká výrazný teplotní a tlakový gradient, část, která vede k tepelné difúzi legujících prvků do podpovrchových vrstev, přetváření zrn a podzrn slitiny, změnou jejich orientace, změnou fází přítomné slitiny. Postupně se v podpovrchových vrstvách třecího páru vytváří nízkodefektní struktura slitiny s určitým fázovým složením, které se liší od výchozího a je tvořeno samotným systémem v důsledku působení toků entropie.
2. Při destrukci minerální částice v třecí zóně je odstraněna tenká vrstva povrchů protitěles, což přispívá k urychlené tvorbě na površích tenkých sekundárních struktur druhého typu, ve kterých je lokalizována energie smykové deformace uvolněná v tloušťce kovu a ta vede k zahřívání a destrukci třecí části.
3. V destrukční zóně částice se nacházejí chemické sloučeniny a prvky, které jsou součástí minerálu, např.: SiO2, TiO2, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, FeO, MnO, CaO, MgO, K2O, Na2O, S, Ni , Co, Cu. Všechny tyto faktory při určitém toku energie, vzhledem k tvrdosti a hustotě energie minerálu, a velikosti zničené částice, při určitém toku volných elektronů, kvůli stupni „čistoty“ povrchu a místní hodnotě modulu elastické deformace se při určitém poměru chemických prvků v třecí zóně, které poskytují katalytický efekt, podílejí na procesech fázového přeskupení, struktury a změn chemického složení jak samotných třecích ploch, tak podpovrchových vrstev. Tyto procesy jsou složité, probíhají současně na všech měřítkových úrovních - od atomární po makroúroveň, probíhají rozvětveně a postupně, v určitých okamžicích dominují různé mechanismy, a prakticky nejsou přístupné přímému pozorování.

Konečný výsledek těchto procesů je znám:

1. Analýza mikroprofilu pracovních ploch třecích párů na základě registrace rozšířeného souboru parametrů statisticky popsaných distribuční křivkou Abbott-Firestone, konkrétně takových parametrů, jako je velikost a distribuční plocha na jednotku povrchu píku Rpk. zóna, jádro profilu Rk a zóna žlabu Rvk, Hodnota objemu zadržujícího olej Vo jako poměr objemu oleje v prohlubních profilu k vypočtené jednotce plochy dosedací plochy ukazuje, že provoz třecí jednotky za normálních podmínek podmínky přidáním tribotechnické směsi (TS) do maziva vede k vyhlazení špiček, zmenšení velikosti a vyhlazení jádra profilu, zvětšení plochy nosné plochy. Na novém upraveném povrchu je již objem oleje v prohlubních dostatečný k rozložení po dosedací ploše, zvyšuje se parametr Vo, pracovní režim se posouvá od hraničního a smíšeného tření směrem k hydrodynamickému a elastohydrodynamickému.
2. Mikrotvrdost třecí plochy po práci s GMTP (tribotechnickou směsí) se zvýší o 15 - 20%. Vzor (gradient) mikrotvrdosti se mění s hloubkou. Dědičný (získaný v důsledku mechanického zpracování a případné následné operace) napěťově-deformační stav povrchových a podpovrchových vrstev se mění.
3. Transmisní a rastrovací elektronová mikroskopie ukazuje přítomnost rozšířených domén o tloušťce asi 50 nm, jejichž orientace se blízko povrchu blíží horizontální. Elektronové difrakční obrazce ukazují přítomnost martenzitických a cementitových fází v oblasti blízkého povrchu. To znamená, že v podpovrchových vrstvách třecí dvojice se vytvořila jakási matrice s tvrdými středy a měkčí výplní. Tyto domény získávají vertikální orientaci se vzdáleností od povrchu, která zasahuje do hloubky 3 µm nebo více. Takové změny by samy od sebe nemohly nastat. Jedná se o charakteristický jev „protahování“ povrchových zrn a podzrn slitiny působením smykových napětí vznikajících na styku třecích párů. Takto vytvořená orientační anizotropie - statická forma sekundárních třecích struktur - přispívá k rychlému záběhu třecího páru po zastavení a při změnách provozních režimů a působí jako nově vytvořená vlastnost třecího páru schopná přizpůsobit se širokému rozsahu provozních podmínek (v daném směru pohybu).
4. Snížení defektnosti struktury podpovrchových vrstev. Konstrukční defekty, jako jsou mezikrystalové dutiny atd., jsou koncentrátory napětí při elastoplastických deformacích, které se cyklicky vyskytují při tření. Počet a velikost vad určuje odolnost součásti proti únavovému opotřebení, při kterém se částice kovu odlupují a odlupují z povrchu v důsledku vzniku a rozvoje mikrotrhlin v hloubce kovu. Struktura s nízkou vadou se opotřebovává mnohem pomaleji.
5. Podle rentgenové spektrální mikroanalýzy jsou hlavními prvky železo, křemík, chrom a mangan. Po práci s GMTP a bez něj není patrný rozdíl v elementárním složení připovrchové oblasti třecích částí. To ukazuje na absenci keramických a kovokeramických (cermetových) vrstev.
6. Analýza profilu podle dat zařízení MarSurf ukazuje, že v důsledku povrchové úpravy třecího vzorku tribotechnickým složením GMTP nebyl jen pokles celkové drsnosti Ra, ale přerozdělení parametrů profilu povrchu třecího páru - hodnota provokujících vrcholů Rpk se snížila 4krát, výška mikrodrsnosti plató Rk klesla více než 3krát, hodnota spodních škrábanců (skladování oleje) Rvk zůstala prakticky nezměněna. Došlo k přerozdělení parametrů strategického poměru Rpk – Rk – Rvk, který určuje povrchový objem oleje, podle principu – vrcholy jsou nevýznamné, ploché partie drsnosti střední, a prohlubně silný. Hodnota objemu zadrženého oleje se zvýšila jedenapůlkrát, tvar Abbottovy křivky se stal plošším z hlediska vyčnívajících nepravidelností mikroprofilu.

V důsledku této změny se zvětšila dosedací plocha, což zajistilo snížení měrného tlaku na tuto plochu a zvětšení objemu zadržovaného oleje, což zajistilo změnu režimu tření směrem k hydrodynamickějšímu charakteru - s poklesem koeficientu tření. Vliv třecího geomodifikátoru tak vede k iniciaci samoorganizačních procesů a projevuje se nejen ve změně struktury povrchových a podpovrchových vrstev, ale také v příznivé změně profilu povrchu. Snížení koeficientu tření v důsledku výrazného zvýšení únosnosti olejové vrstvy a v důsledku profilu nové struktury vytvořené vrstvy je pozorováno, když se do oleje po záběhu přidá geomodifikační přísada.

Kromě difúzních procesů tvorby nové struktury třecí plochy se magnetit, který je součástí kompozice, redukuje na čisté železo při teplotě 800–900 °C s možností přichycení na krystalovou mřížku třecí plochy. To se projevuje jako možnost „zahojení“, „utažení“ i hlubokých škrábanců a oděrek.