Катализатор «Еvo®lution»
Последние 15 лет английские и японские трибологи ведут активный поиск присадок или катализаторов синтезирующих в присутствии масла покрытий DLC пленок (/Diamond like carbon films/алмазоподобных углеродных пленок) на поверхностях трения.
В трибохимии, относительно новой самостоятельной химической области, до сих пор нет строгой единой теории. Теории, объясняющей и обобщающей сложные и многообразные физико-химические явления и процессы, вызываемые действием механических сил на вещество. Можно привести такой пример. Высекание искр при ударе друг о друга двух кусков кварца известно человеку с доисторических времен. Обыкновенный механический удар. На самом же деле оно вызывает сложную комбинацию деформационно-структурных, термических, электромагнитных, оптических и химических процессов. Они включают возникновение и миграцию дефектов структуры твердого вещества, его аморфизацию и быстрый локальный разогрев в месте удара. Одновременно рвутся химические связи при образовании свежей поверхности, и на ней появляются короткоживущие активные центры. Добавим для полноты картины эмиссию электронов, фотонов, ионов и
возникновение электростатического заряда.
На сегодняшний день единственной теорией способной объяснить феномен синтеза «DLC пленок» на поверхностях трения является модель инициации трибоплазмы в узлах трения.
По представлениям немецкого физико-химика П.А. Тиссена (P.A. Thieβen), удар зерен друг о друга при измельчении приводит к концентрации энергии в микроскопической поверхностной зоне (1967г.). В результате на очень короткие промежутки времени образуется тонкий слой расплава, и даже вещество в высокоэнергетическом состоянии, аналогичное плазме или магме /рис. 1/.
Рис. 1.
Процесс трения представляет собой совокупность большого числа актов механического взаимодействия микронеровностей сопряженных поверхностей. Выступы двух скользящих навстречу друг другу микроконтактов получают удар – упругий, или пластический. Взаимодействие микроконтактов происходит за очень короткое время 10 -7 – 10 -8с, в течение которого к контакту подводится большая энергия при этом площадь очагов разогрева составляет в среднем 10 -2 – 10-4 см2, а продолжительность их существования порядка 10-5 – 103 с.
В целях объяснения в рамках единой модели большинства явлений, сопровождающих механохимическую активацию веществ, Тиссен, Мейер и Хейнике создали модель «трибоплазмы».
Согласно этой модели, выделяющаяся при механическом воздействии на вещество энергия может значительно превышать теплоту плавления и вследствие слабой теплопроводности твердых тел приводит не только к плавлению вещества, но и к его сублимации, а далее к возникновению такого состояния, при котором оно находится в виде ионов и электронов (плазменное состояние).
Для таких условий законы классической термодинамики не выполняются; материал тонкого поверхностного слоя преобразуется, в результате в зоне соударения неровностей образуется плазма (трибоплазма); процесс сопровождается эмиссией электронов. 
Рис.2 Показано наличие трибоплазмы, генерируемой скользящим контактом между алмазной сферой и сапфировым диском при атмосферном давлении воздуха.
Keiji Nakayama в 2002 году экспериментально подтвердил наличие трибоплазмы вокруг скользящего контакта алмазной сферы при вращении сапфирового диска /рис. 2/.
Интенсивное инфракрасное излучение показывает, что поверхность трения нагревается. С другой стороны интенсивное ультрафиолетовое излучение газового разряда, наблюдаемое вне скользящего контакта, локализация которого есть между зазором сферы и диска в пределах от 1.3 μм. и 7.8 μм.
Наблюдаемая плазма испускает трибоплазму в скользящем контакте вызванным фрикционным нагреванием или высокой энергией формируемой в деформированном слое за контактом скольжения. Кроме того интенсивность излучения вокруг скользящего контакта растет с увеличением удельного сопротивления материалов. Это говорит о том, что трибоплазма генерируется электризацией трением как показано на рис. 3.
По нашему предположению эмиссия электронов с поверхности трения направлена в смазочный материал, в котором присутствует «катализатор DLC пленок».
Рис. 3. Tрибоэлектромагнитные явления, вызванные скольжением.
Электроны, соударяясь с атомами, образующими смазочный материал и атомами вещества, введенного «катализатора DLC пленок» – возбуждают их. Это приводит к ионному распаду структуры «катализатора DLC пленок».
Данный процесс запускает механизм, конечным результатом которого станет формирование на поверхностях трения защитных DLC пленок, состоящих их продуктов износа исходных веществ (в частности продукты износа смазочного материала, являются не чем иным как модифицированной формой углерода).
Следствием выше описанных процессов является избирательная адсорбция ионов углерода, выстраивающих кристаллическую решетку твердой фазы, на металлическую поверхность под действием когезионных сил (когезионные силы - силы притяжения).
В силу особенностей запускаемых механизмов «синтезатор DLC пленок на поверхностях трения» одинаково эффективен как для защиты поверхностей из черных, так и из цветных металлов.
Однако, необходимо дальнейшее исследование для лучшего понимания трибоплазмы вызванной электризацией при трении.
В ходе исследования и анализа перспективности данного направления предприятием ООО НВФ «Триботехнология» в 2006 году был синтезирован катализатор - «Еvo®lution», формирующий в узлах трения алмазоподобные углеродные пленки /Diamond - like carbon films - DLC films/.
ООО НВФ «Триботехнология» применяет технологию «синтеза DLC пленок на поверхностях трения» - являющуюся совершенно новым направлением в области трибологии, позволяющую с помощью синтезированного катализатора - «Еvo®lution» обрабатывать и восстанавливать изношенные поверхности деталей в режиме штатной эксплуатации всего механизма.
На сегодняшний день предприятие ООО НВФ «Триботехнология» единственная организация, синтезировавшая подобный препарат.
В процессе создания катализатора - «Еvo®lution», был разработан и успешно запущен «гиперрезонансный нанодиспергатор» позволивший измельчить катализатор до размеров 30-60нм. Установкой с подобными характеристиками по нашим данным не располагает ни одно предприятие в мире.
Процесс измельчения был назван «гиперрезонансным механосинтезом».
Реакция происходит только в том случае, если скорость удара в нанодиспергаторе выше определённой, минимальной для этой пары веществ, величины. Данное наблюдение указывает на существование при гиперрезонансном механосинтезе определённого энергетического барьера и на необходимость его превышения для получения определённого результата.
Применение технологии «синтеза DLC пленок на поверхностях трения» эффективно также при изготовлении и производстве новых деталей и узлов машин, станков и другого оборудования.
Синтезированная DLC пленка по имеющимся данным имеет следующие характеристики:
1. Твердость DLC пленки превышает твердость азотированной стали на 50% - 90-100 ед. по Виккерсу;
Для увеличения навести курсор.
2. Абсолютная прозрачность пленки;
3. Коэффициент трения в узлах трения на 30% меньше чем в узле трения сталь по стали в присутствии синтетического масла.
Составы, произведенные на основе технологии «синтеза DLC пленок на поверхностях трения» совместимы со всеми маслами и смазками, используемыми в машинах и механизмах.
Высокий эффект от применения технологии «синтеза DLC пленок на поверхностях трения» наблюдается при обработке двигателей всех типов, подшипников скольжения и качения, редукторов, насосов, приводов, а также металлообрабатывающих станков, инструмента и оборудования.
На данный момент обработано более 15 000 объектов общего машиностроения.
