Additivi antiusura: principali tipologie, meccanismo d'azione e utilizzo nei lubrificanti
2026-11-05
Durante il funzionamento dei lubrificanti, le superfici di attrito sono esposte al carico, alla temperatura e al movimento relativo. Se il velo d'olio non separa completamente le due superfici metalliche, le loro microirregolarità potrebbero entrare in contatto. Ciò porta ad un aumento dell'attrito, dell'usura e, nei casi più gravi, al danneggiamento delle parti dell'attrezzatura.
Additivi antiusura- importanti componenti funzionali delle formulazioni di lubrificanti. Sono progettati principalmente per il funzionamento in condizioni limite e di lubrificazione mista. La formazione di una pellicola protettiva sulle superfici metalliche aiuta a ridurre il contatto diretto tra loro e a ridurre l'usura delle parti. Diversi tipi chimici di additivi antiusura differiscono nel meccanismo di reazione e nelle caratteristiche di formazione dello strato protettivo. Pertanto, quando si sceglie, è necessario tenere conto delle proprietà dell'olio base, delle condizioni operative dell'apparecchiatura e dei requisiti di formulazione.
L'articolo discute i principali tipi di additivi antiusura, i loro meccanismi d'azione, nonché le differenze tra additivi antiusura e additivi per pressioni estreme. Ciò aiuterà a comprendere meglio il loro ruolo nei lubrificanti industriali.
1. Cosa sono gli additivi antiusura?
Additivi antiusurasono componenti funzionali di lubrificanti progettati per ridurre l'usura delle superfici di attrito. Funzionano più attivamente in condizioni di lubrificazione limite e mista.
In modalità completamente idrodinamica, tra le superfici di attrito si forma un film d'olio continuo che impedisce il contatto diretto dei metalli. Tuttavia, all'avvio e all'arresto dell'apparecchiatura, a basse velocità di rotazione, carichi elevati o fornitura di lubrificante insufficiente, lo spessore del film potrebbe diminuire. In alcune zone si verifica il contatto tra microrugosità delle superfici metalliche.
In tali condizioni gli additivi antiusura sono in grado di formare una pellicola protettiva sul metallo attraverso adsorbimento fisico o reazione chimica. Ciò riduce l'interazione diretta della microrugosità e aiuta a ridurre l'attrito e l'usura.
Funzioni di baseAdditivi antiusura:
- Usura ridotta sulle superfici metalliche.La formazione di una pellicola protettiva nell'area di contatto riduce la probabilità di interazione diretta tra le superfici metalliche.
- Lubrificazione limite migliorata.Una protezione aggiuntiva viene mantenuta anche quando il film d'olio non separa completamente le superfici di attrito.
- Perdite per attrito ridotte.Alcuni componenti migliorano le caratteristiche di taglio all'interfaccia.
- Maggiore durata dell'attrezzatura.La riduzione dell'usura delle parti critiche aiuta a mantenere il funzionamento stabile dei meccanismi.
Allo stesso tempo, gli additivi antiusura non sostituiscono il film d'olio formato dall'olio base. La loro efficacia dipende dalla struttura chimica dei componenti, dalla composizione della formulazione e dalle condizioni operative dell'apparecchiatura.
2. Meccanismo d'azione Additivi antiusura
I principali meccanismi d'azione sono la formazione di un film di adsorbimento e la formazione di uno strato protettivo a seguito di una reazione chimica.
2.1. Formazione del film di adsorbimento
Alcuni composti organici polari contengono gruppi funzionali che possono interagire con le superfici metalliche. Quando il lubrificante entra nella zona di attrito, tali molecole vengono adsorbite sul metallo e formano uno strato limite con determinate proprietà lubrificanti.
Questo gruppo di composti comprende:
- acidi grassi e loro derivati;
- alcoli;
- esteri;
- altri composti organici con gruppi funzionali polari.
Di norma, la parte polare della molecola interagisce con la superficie metallica e la parte non polare è orientata verso il lubrificante o le molecole vicine. Lo strato di assorbimento risultante modifica le caratteristiche di contatto e aiuta a ridurre l'attrito e l'usura della superficie.
2.2. Formazione di una pellicola protettiva a seguito di una reazione chimica
Sotto l'influenza della temperatura, della pressione e dell'attrito, alcuni additivi antiusura reagiscono chimicamente con la superficie metallica o il suo strato di ossido. Di conseguenza, si forma una pellicola protettiva di reazione.
Tali pellicole possono contenere fosfati, solfuri e altri prodotti di reazione inorganici. Sono in grado di sopportare un certo effetto di taglio durante l'attrito, riducendo il contatto diretto delle superfici metalliche.
I rappresentanti tipici di questo gruppo includono:
- composti organici del fosforo;
- composti organici dello zolfo;
- composti organici del molibdeno;
- Zinco dialchilditiofosfato (ZDDP).
Le pellicole protettive formate da vari componenti differiscono per spessore, composizione chimica, stabilità termica e capacità di carico. Pertanto, valutare le proprietà antiusura solo in base al nome dell'additivo non è sufficiente.
3. Principali tipologie di additivi antiusura e loro caratteristiche
3.1. Composti organici contenenti ossigeno
Questo gruppo comprende acidi grassi, alcoli ed esteri. A causa della presenza di gruppi polari, tali composti sono in grado di adsorbirsi su una superficie metallica e formare un film lubrificante limite.
Alcuni acidi carbossilici possono reagire con il metallo per formare saponi metallici. In determinate condizioni, tali strati superficiali migliorano il potere lubrificante del contatto e aiutano a ridurre l'attrito e l'usura.
La loro efficacia dipende dalla lunghezza della catena molecolare, dal tipo di gruppo polare, dalle proprietà della superficie metallica e dalla temperatura operativa.
3.2. Composti organici del fosforo
I composti organici del fosforo sono ampiamente utilizzati come componenti funzionali delle formulazioni antiusura. Alcuni esteri fosfatici sono in grado di reagire con una superficie metallica per formare una pellicola protettiva contenente fosforo.
A seconda della struttura chimica del composto e delle condizioni di reazione, la composizione di tale pellicola può includere fosfati di ferro e altri prodotti contenenti fosforo. Il suo spessore, struttura e proprietà meccaniche dipendono dalla composizione dell'additivo, dalla temperatura, dalle condizioni della superficie e dalle condizioni di lubrificazione.
Le principali funzioni dei composti organici del fosforo:
- formazione di un film protettivo reattivo su una superficie metallica;
- miglioramento delle proprietà antiusura in condizioni limite di lubrificazione;
- utilizzo combinato con altri componenti per ottenere le caratteristiche lubrificanti richieste.
Alcuni esteri fosfatici possono anche avere proprietà anticorrosive o altre proprietà aggiuntive. Tuttavia, l'effetto specifico è determinato dalla struttura chimica della sostanza e dai risultati dei test sulla formulazione finita.
3.3. Composti organici del molibdeno
I composti organici del molibdeno sono interessanti per formulazioni di lubrificanti che richiedono una combinazione di proprietà antiusura e riduzione dell'attrito.
I rappresentanti più famosi includono:
- MoDTC— ditiocarbammato di molibdeno;
- MoDTP— ditiofosfato di molibdeno.
In condizioni di temperatura e attrito adeguati, alcuni composti organici di molibdeno sono in grado di formare disolfuro di molibdeno (MoS₂) e altri prodotti di reazione contenenti molibdeno sulla superficie di attrito.
Il MoS₂ ha una bassa resistenza al taglio, che migliora lo scorrimento delle superfici a contatto. Pertanto, tali componenti vengono utilizzati in formulazioni in cui è importante ridurre il coefficiente di attrito.
I composti organici del molibdeno possono anche interagire con ZDDP e altri componenti della formulazione. Questa interazione influenza il processo di formazione del film di reazione e le sue caratteristiche finali. Il risultato dipende dalla composizione del lubrificante e dalle condizioni operative.
3.4. Zinco dialchilditiofosfato (ZDDP)
ZDDP è uno degli additivi lubrificanti multifunzionali ampiamente utilizzati. Ha proprietà sia antiusura che antiossidanti ed è un componente importante di molti oli motore.
Nella zona di contatto delle superfici di attrito, ZDDP entra in reazioni termiche o tribochimiche, a seguito delle quali sul metallo si forma una pellicola protettiva contenente fosforo, zolfo e zinco. Questo film ha una struttura complessa simile al vetro e un certo spessore, grazie al quale protegge la superficie metallica durante l'attrito.
L'efficacia antiusura dello ZDDP è in gran parte determinata dalla struttura dei gruppi alchilici. Ciò che conta è il tipo di gruppo alchilico: primario o secondario, la lunghezza della catena di carbonio e il grado della sua ramificazione. Gli additivi con strutture diverse possono differire in termini di reattività, velocità di formazione del film e stabilità termica.
Quando si sviluppano formulazioni, è necessario tenere conto non solo delle proprietà antiusura e antiossidanti dello ZDDP, ma anche della compatibilità con altri componenti, nonché delle restrizioni sul contenuto di fosforo associate ai requisiti per i sistemi di post-trattamento dei gas di scarico dei motori.
4. In cosa differiscono gli additivi antiusura dagli additivi per pressioni estreme?
Gli additivi antiusura e gli additivi per pressioni estreme (additivi EP) possono formare strati protettivi sulle superfici di attrito e quindi ridurre il rischio di danni alle parti. Tuttavia, i loro compiti principali e le condizioni applicative tipiche differiscono.
Additivi antiusuraProgettato principalmente per ridurre l'usura sotto carichi moderati, in condizioni di lubrificazione limite e mista.
Additivi EPSono utilizzati principalmente per carichi elevati e notevoli sollecitazioni da contatto. Nelle aree di intenso contatto, sotto l'influenza della temperatura e della pressione, entrano in reazioni chimiche con la superficie, formando strati protettivi. Ciò aiuta a ridurre il rischio di usura eccessiva, rigatura e grippaggio delle superfici metalliche.
Le principali differenze sono presentate nella tabella:
| Criterio | Additivi antiusura | Additivi per pressioni estreme |
| Funzione principale | Ridotta usura delle superfici di attrito | Protezione contro carichi elevati e sollecitazioni da contatto |
| Condizioni operative tipiche | Lubrificazione limite e mista | Carichi elevati e sollecitazioni da contatto |
| Meccanismo d'azione | Formazione di film di assorbimento o reazione | Formazione prevalentemente chimica di una pellicola protettiva |
| Compito principale | Usura superficiale ridotta | Previene l'usura grave, i graffi e il grippaggio |
| Applicazioni tipiche | Oli motore, oli idraulici e di circolazione | Oli per ingranaggi industriali, fluidi per la lavorazione dei metalli |
Va notato che il campo d'azione di questi due gruppi non è completamente isolato. Alcuni composti chimici possono presentare contemporaneamente proprietà antiusura e proprietà di pressione estrema. La loro efficacia è determinata dalla struttura chimica, dalla concentrazione nella formulazione e dalle effettive condizioni operative. Pertanto, le differenze tra loro non possono essere ridotte esclusivamente alla temperatura di attivazione.
5. Principali applicazioni Additivi antiusura
Gli additivi antiusura vengono utilizzati in vari lubrificanti per i quali è importante controllare l'usura sulle superfici di attrito.
5.1. Oli motore
Un motore a combustione interna contiene molte parti metalliche che funzionano in condizioni di movimento relativo. Durante l'avvio, l'arresto e il funzionamento sotto carico elevato, le singole zone di attrito possono trovarsi in modalità di lubrificazione limite o mista.
Gli additivi antiusura aiutano a proteggere parti come i lobi degli alberi a camme, le alzavalvole e altri componenti critici, riducendo il rischio di usura. ZDDP è uno dei componenti funzionali comuni delle formulazioni di oli motore antiusura.
5.2. Oli idraulici
Nei sistemi idraulici, pompe, valvole e altre parti mobili richiedono una lubrificazione affidabile. Gli additivi antiusura aiutano a ridurre l'usura sulle superfici di attrito e a mantenere il funzionamento stabile delle apparecchiature idrauliche sotto carichi adeguati.
5.3. Oli per ingranaggi industriali
Durante l'ingranamento degli ingranaggi, le superfici di contatto possono subire carichi e sollecitazioni di contatto significativi. A seconda del design del cambio e delle condizioni operative, quando si sviluppa una formulazione, è necessario tenere conto sia delle proprietà antiusura che di pressioni estreme dell'olio. Ciò aiuta a ridurre il rischio di danni alle superfici di lavoro dei denti.
5.4. Grassi
I grassi sono ampiamente utilizzati nei cuscinetti, nelle attrezzature minerarie e in vari macchinari industriali. A seconda del carico, della velocità e delle condizioni operative, è possibile aggiungere alla formulazione componenti con proprietà antiusura o pressioni estreme.
6. Come scegliere gli additivi antiusura adatti?
Quando si scelgono gli additivi antiusura, non è sufficiente concentrarsi solo su un indicatore dell'efficacia antiusura. È inoltre necessario tenere conto delle proprietà dell'olio base, della compatibilità con altri componenti e delle condizioni operative effettive dell'apparecchiatura.
Principali criteri di selezione:
1. Tipo di lubrificante
I requisiti per le proprietà antiusura variano a seconda dell'uso previsto del prodotto. Ad esempio, gli oli motore, gli oli idraulici e gli oli per ingranaggi industriali funzionano a temperature e carichi diversi e hanno sistemi di formulazione diversi. Pertanto, la composizione dell'additivo deve corrispondere al tipo specifico di lubrificante.
2. Struttura chimica e reattività
Vari additivi antiusura differiscono per capacità di assorbimento, meccanismo di formazione del film protettivo e reattività. Quando si sceglie, è necessario tenere conto delle caratteristiche richieste del prodotto finito e delle sue condizioni operative.
3. Compatibile con olio base e altri componenti
L'additivo deve mantenere una buona compatibilità con l'olio base e gli altri componenti funzionali. È particolarmente importante valutare le interazioni delle sostanze nei pacchetti di additivi, poiché tra i singoli componenti possono verificarsi adsorbimento competitivo, influenza reciproca sulle reazioni chimiche o formazione di sedimenti.
4. Test e conferma delle caratteristiche
La scelta finale dovrebbe basarsi sui risultati dei test sulla formulazione finita. A seconda dello scopo del prodotto, vengono valutate la resistenza all'usura, le caratteristiche di attrito, la stabilità ossidativa, le proprietà di corrosione e altri indicatori.
Ad esempio, il test a quattro sfere viene utilizzato per valutare le proprietà antiusura e di pressione estrema dei lubrificanti. La procedura di prova specifica è determinata dal tipo di prodotto e dalle norme applicabili.
7. Principali direzioni di sviluppo Additivi antiusura
Man mano che le attrezzature industriali si evolvono e aumentano le esigenze in termini di efficienza, durata e consumo energetico, aumentano anche i requisiti di prestazioni antiusura, controllo dell'attrito e stabilità operativa dei lubrificanti.
In futuro, lo sviluppo e l'applicazione di additivi antiusura presterà particolare attenzione alle seguenti aree:
- Multifunzionalità.Sviluppo di strutture chimiche che consentono di combinare proprietà antiusura, antiattrito e antiossidanti.
- Sinergia di componenti.Ottimizzazione della compatibilità Additivi antiusura con detergenti, disperdenti, antiossidanti e altri componenti funzionali.
- Riduzione del fosforo e adattamento ambientale.Sviluppo di ricette tenendo conto dei requisiti per attrezzature specifiche e restrizioni ambientali.
- Stabilità delle caratteristiche.Maggiore attenzione alla capacità di formare una pellicola protettiva, stabilità termica e compatibilità dei componenti durante il funzionamento a lungo termine.
L'efficacia pratica degli additivi antiusura dipende non solo dalle proprietà del singolo componente, ma anche dalla qualità dell'olio base, dallo sviluppo di una formulazione completa e dal controllo del processo di produzione.
8. Sviluppo e produzione di additivi per lubrificanti
Lansheng (Jinzhou) Chemistry LLC è stata fondata nell'aprile 2018. L'azienda è specializzata nello sviluppo, produzione e vendita di additivi per lubrificanti e fornisce prodotti ai produttori di lubrificanti in Cina e all'estero.
Il sito produttivo dell'azienda occupa una superficie di circa 46.667 m². L'azienda dispone di 5 linee di produzione e una capacità produttiva annua di circa 60.000 tonnellate. Il team tecnico è composto da 9 specialisti di ricerca e sviluppo e 12 specialisti tecnici di ingegneria. L'azienda continua a sviluppare soluzioni di prodotto e capacità tecniche nel campo degli additivi per lubrificanti.
La gamma comprende additivi detergenti, disperdenti senza ceneri, pacchetti di additivi e altri componenti funzionali. Un sistema chiuso di gestione della produzione e un controllo intelligente del processo ci consentono di prestare particolare attenzione alla qualità del prodotto, alla consistenza dei lotti e alle esigenze dei clienti per l'uso degli additivi.
Per i produttori di lubrificanti, quando si selezionano i componenti, è importante considerare non solo i singoli indicatori di prestazione, ma anche la compatibilità con l'olio base, le interazioni all'interno della formulazione, la stabilità del prodotto e le condizioni per il suo ulteriore utilizzo.
Se stai sviluppando una nuova formulazione o migliorando i lubrificanti esistenti, contattaci per discutere i requisiti del prodotto e le possibili applicazioni.
Domande frequenti (FAQ)
1. Qual è la funzione principale degli additivi antiusura?
Il compito principale degli additivi antiusura è la formazione di un film di adsorbimento o reazione sulle superfici metalliche. Ciò riduce il contatto diretto tra loro e riduce l'usura in condizioni limite e miste di lubrificazione.
2. Lo ZDDP appartiene agli additivi antiusura?
SÌ. ZDDP è un comune additivo lubrificante multifunzionale con proprietà antiusura e antiossidanti. È ampiamente utilizzato, in particolare nelle formulazioni di oli motore.
3. È possibile utilizzare contemporaneamente additivi antiusura e additivi per pressioni estreme?
SÌ. In alcune formulazioni questi componenti vengono utilizzati insieme. In questo caso è necessario tenere conto delle condizioni operative dell'apparecchiatura, del tipo di lubrificante e della compatibilità dei singoli componenti.
4. Come viene valutata l'efficaciaAdditivi antiusura?
Per la valutazione vengono utilizzati metodi di prova di attrito e usura adeguati, tenendo conto dello scopo previsto del lubrificante finito. Ad esempio, possono essere utilizzati test su una macchina a quattro sfere, nonché test aggiuntivi che tengano conto delle condizioni operative effettive.
