Медь против коррозии

Проблема трения в двигателе с годами никуда не делась. Пока что создателям моторных масел удалось лишь снизить скорость износа, но полностью защитить детали мотора от истирания все еще не удается. 

Один из способов — добавить в масло частицы меди. Авторы идеи считают, что в этом случае двигатель буквально начнет восстанавливать сам себя. Возможно ли такое? 

Попробуем разобраться.

Даже при нынешнем качестве моторного масла повреждения трущихся элементов двигателя избежать не удается. 

И сколько масла ни заливай, результат не особо изменится, разве что нагар будет мощнее.

И, вроде бы, с трением все понятно: трутся друг о друга две железки и взаимно разрушаются. Однако не все так просто. Еще в 1967 году в СССР Дмитрий Гаркунов и Андрей Поляков выяснили и доказали, что основным разрушителем стальных деталей при трении является водород.

Разрушительный процесс, или химический износ, как оказалось, довольно просто описать. Начнем с того, что моторное масло — это набор углеводородных соединений. Когда моторное масло попадает между двух трущихся деталей, оно нагревается и разрушается (происходит температурная деструкция). При этом образуется атомарный водород, который способен проникать в кристаллическую решетку металла, образуя соли, делающие поверхность металла хрупкой. По мере проникновения и накопления водорода в микрополостях и трещинах создается избыточное давление, которое буквально разрывает металл изнутри. Поверхность отслаивается, и получается царапина. Чем дольше идет процесс, тем глубже царапина.

Фактически получается, что масло, которое призвано защищать двигатель от физического износа трением, становится катализатором для износа химического. И что хуже для мотора — еще большой вопрос.

Ситуация кажется безвыходной: и с маслом плохо, но и без него нельзя. И тут на помощь снова приходит химия. В 1956 году Дмитрий Гаркунов в соавторстве с Игорем Крагельским сделали открытие №41, названное «Эффект безызносности». Если коротко, то медь из сплава, при условии наличия смазки, исключающей окисление меди, способна переноситься на сталь и обратно, снижая коэффициент трения почти до жидкостного коэффициента. То есть можно вполне обоснованно говорить о практически нулевом износе деталей.

Добавим в уравнение тот факт, что водород способен разрушать любой металл, который стоит слева от него в электрохимическом ряду напряжений. То есть фактически любую современную сталь из сплавов на основе цинка, магния, алюминия, никеля и других металлов. Кроме меди, которая стоит от водорода справа через сурьму и висмут. Кстати, есть похожая технология с применением молибдена, но водород, увы, может разрушить такую пленку.

Все бы хорошо, но медь в чистом виде не годится для активно трущихся, да еще и при высокой температуре, деталей двигателя. И тут снова— здравствуй, химия! Молекулы меди можно добавить в масло со специальным пакетом присадок. На выходе получится масло, которое способно выделять медь и тем самым не просто защищать мотор от повреждений при трении, но и «лечить» раны, уже полученные двигателем.

Звучит— как фантастика или бред буйно помешанного. Но такие смазки уже есть, и они работают. Правда, они пока еще не активно распространены, поскольку технология довольно дорогая. Обкатку «медные» масла проходили на спортивных двигателях, работающих на сверхвысоких оборотах. При стендовых испытаниях на дизельных моторах при выработке 15% ресурса износ отсутствовал полностью. Говорят, что масло с «медной технологией» взяли на заметку военные и проводят свои испытания на танке Т-14.

Но стенды стендами — там своя история. А что в жизни, которая частенько с испытаниями в лаборатории никак не коррелирует?

Да и тут, как оказалось, неплохо. Масла с «медными» присадками испытывают как профессионалы, так и любители покопаться в технике.

Картину, которая получилась во время многочисленных тестов, назвали «карельская береза» из-за желтоватого налета на стенках цилиндров в местах повреждений. Собственно, это и есть следы меди, осаждающейся в местах повреждения металла и образующей плакирующую пленку.

Испытания различных продуктов с «медными» добавками показали, что решение довольно интересное и вполне работоспособное. Оказалось, что даже полностью эстеровое масло (сделанное без применения нефти на основе растительных масел, например рапса) честно выхаживает положенные 15 000 км. А это вполне обычный межсервисный интервал пробега. В общем, на год хватает. Более того, эксперты взвесили детали двигателя до и после эксперимента. И, например, вкладыши несколько потяжелели, значит, медь реально осела на деталях.

То же самое касается и подшипников. Ресурс этих деталей вырос, а износ заметно снизился. И везде наблюдалась «карельская береза».

Из неофициальных источников (блогов и форумов) удалось выяснить, что «медные» присадки позволили снизить расход масла, а иногда даже практически восстановить нормальную работу двигателя на пробегах далеко за 100 000 км и с серьезными дефектами (повышенный расход масла, низкая компрессия, снижение шумности). Исследование эндоскопом показало заметное уменьшение степени задиров на поверхности цилиндров.

Разумеется, чудес не бывает и само по себе «медное» масло не способно полностью восстановить уже убитый двигатель. Но как решение для его защиты и продления срока службы вполне годится.

Весьма справедливым будет вопрос о том, почему изобретения были сделаны больше 50 лет назад, а соответствующие масла появились только сейчас. Технический директор Cupper LLC Сергей Мамыкин отмечает, что эта технология долгие годы была «из пробирки» — производились очень маленькие объемы медьсодержащих присадок в лабораторных условиях, что тормозило не только внедрение технологии, но и ведение научных исследований. 

Все изменилось с организацией крупнотоннажного производства смазок с медью Кусковским заводом консистентных смазок — филиалом ОАО РЖД, который обеспечивал железнодорожный транспорт смазочными материалами. 

Для обеспечения этой потребности была освоена промышленная технология «медного» пакета присадок.

Еще один очевидный вопрос — взаимодействие «медных» масел с неметаллическими деталями двигателя. Например, маслосъемными колпачками. Оказывается, тут можно быть спокойным, поскольку масла такого типа обычно имеют нейтральные свойства либо крайне низкое кислотное число, а в качестве медной присадки используются маслорастворимые соли слабой органической кислоты.

Впрочем, есть явная проблема, которую пока не удается решить,— распространенность таких масел. Сергей Мамыкин утверждает, что проблема, в основном, в «молодости» производства и в традиционном недоверии российскому производителю. Рынок моторных масел очень насыщен, около 350 брендов продают свою продукцию, многие из них известны всему миру много лет. Неудивительно, что на новые марки масел публика реагирует настороженно. Еще более недоверчиво относятся к отечественному производителю.

Но самый главный недостаток «медных» масел, особо подчеркиваемый специалистами и пользователями, — цена. Высокая стоимость может свести в ноль все выгоды. Тем более что испытатели рекомендуют менять масло раз в 10 000 км, а не 15 000 км. А это уже влетит в копеечку.