Łagodzenie interakcji powierzchni

Dodatki do kontroli tarcia i zużycia są zawarte w niewielkich ilościach w oleju bazowym i mają polarne właściwości, które sprzyjają przyciąganiu powierzchni metalu. Te dodatki są następnie zachęcane do chemicznej reakcji z powierzchnią w wyniku oddziaływania warunków, które są odwrotne do warunków sprzyjających trwałości filmu: wyższego ciśnienia i wyższej temperatury.

Kiedy powierzchnie maszyny są narażone na wyższe ciśnienie i temperaturę, dodatki minimalizują efekt typowego wpływu kontaktu metalu z metalem (zużycia) poprzez tworzenie wstępnej warstwy cząsteczek na powierzchni maszyny, czyniąc ją bardziej plastyczną. Te warstwy kontrolujące tarcie ograniczają siłę naprężenia. Początkowe warstwy mogą złagodzić tarcie, umożliwiając słabszym wiązaniom molekularnym smaru uwalnianie z mniejszą siłą w porównaniu do silnych wiązań, które wynikają z warunków granicy między metalem a metalem. Na powstawanie filmu o niskim poziomie naprężenia ma również wpływ rodzaj materiału i metalurgia powierzchni mechanicznej.

Istnieją trzy rodzaje dodatków smarnych, które pomagają zmniejszyć to tarcie i kontrolować zużycie ścierne: modyfikatory tarcia, dodatki przeciwzużyciowe i dodatki do ekstremalnych obciążeń.

Modyfikatory tarcia (środki smarne lub oleiste)

Związki polarne, takie jak kwas tłuszczowy dodany do oleju bazowego, zmniejszają tarcie przy niskich prędkościach ślizgania przez tworzenie filmu mydlanego. Są one zwykle stosowane w komponentach, które są wrażliwe na zużycie paliwa w celu zmniejszenia tarcia i drgań ściernych przy niskich prędkościach, na przykład w silniku lub skrzyni biegów. Działają one jak dodatki przeciwzużyciowe, ale są bardziej skuteczne przy mniejszych obciążeniach i nie wymagają wysokich temperatur. Powstałe mydło o niskiej sile ścinania rozkłada się w wyższych temperaturach. Jednakże, gdy metal powierzchniowy jest bardziej reaktywny wobec kwasu tłuszczowego, tworząc mydło metalowe, temperatura rozkładu jest wyższa.

Dodatki przeciwzużyciowe

Te związki polarne są zwykle oparte na siarce lub fosforze, tak jak dodatek cynkowy ZDDP. Są one zaprojektowane do chemicznej reakcji z powierzchnią metalu tylko w warunkach brzegowych. Jednak dodatki przeciwzużyciowe są bardziej skuteczne w wyższych temperaturach, gdzie stają się bardziej aktywne i tworzą warstwę ochronną. Dodatki typu ZDDP są szeroko stosowane w ochronie przed zużyciem i są również korzystne jako przeciwutleniacze w oleju.

Dodatki do ekstremalnych obciążeń (dodatki zapobiegające zarysowaniom)

Modyfikatory tarcia, a nawet dodatki przeciwzużyciowe stają się mniej przydatne i rozkładają się, gdy temperatura powierzchni staje się zbyt wysoka. Dodatki do ekstremalnych obciążeń, które są również oparte na siarce i fosforze, są najlepszym wyborem, gdy spodziewamy się wysokich temperatur powierzchni. Dodatki te tworzą niskotemperaturowy, podobny do mydła film i w reakcji z powierzchnią metalu mogą wytrzymać dość wysokie temperatury. Chociaż reakcja jest korzystna dla filmu, ważne jest, aby zachować ostrożność, gdyż reakcja może powodować korozję chemiczną bardziej reaktywnych metali.

Fizyka i chemia

Reakcje fizyczne cząsteczek chropowatości w rzeczywistych punktach nacisku styku są głównym problemem, gdy niesmarowane lub słabo smarowane powierzchnie maszyny wchodzą w kontakt ślizgowy. W tej skali molekularnej, warunki brzegowe podlegają wielu zasadom fizyki i chemii. Rola utleniania, korozji, chemisorpcji i innych reakcji chemicznych na powierzchniach maszyn musi być starannie wyważona, gdy dobierane są związki dodatkowe w celu zapewnienia ochrony filmu olejowego.