Виктор Балабанов - Автомобильные присадки и добавки

В классических охлаждающих жидкостях защиту металлов от коррозии обеспечивают силикаты, бораты, нитриты, фосфаты и др. Их общее название — силикатсодержащие охлаждающие жидкости.

Одной из наиболее известных марок этой группы охлаждающих жидкостей является тосол — торговая марка антифриза, прототипом которой является итальянская охлаждающая жидкость, появившаяся в нашей стране после ввода в строй Волжского автомобильного завода. Это название было образовано из двух частей: «ТОС» — сокращенно технология органического синтеза (название отдела института, где была создана рецептура ОЖ), и «ОЛ» — по химической номенклатуре веществ это окончание показывает, что речь идет о спирте (этиленгликоль — это двухосновный спирт). Для примера: «этанОЛ — этиловый спирт». Со временем тосол приобрел нарицательное значение, став фактически синонимом слова «антифриз».

Основным нормативным документом, регламентирующим состав и свойства абстрактной охлаждающей жидкости, является ГОСТ 159—52 (табл. 31). На охлаждающие жидкости типа «тосол» распространяется действие ГОСТ 28084—89, который также регламентирует марки металлов и сорта резин, рекомендуемые для изготовления систем охлаждения двигателя автомобилей.

Табл. 31. Функциональные требования к автомобильным антифризам (ГОСТ 28084—89)

Антифриз должен соответствовать ряду требований, представленным в табл. 32, и обеспечивать следующие основные свойства:

— максимальный диапазон рабочих температур двигателя — от —65 °C до +135 °C;

— смазывание подшипника помпы водяного насоса для продления ее ресурса;

— защита сальника помпы и резинотехнических изделий системы охлаждения от высыхания, растрескивания и течей;

— отсутствие пенообразования за счет введения антипенных (антикавитационных) добавок;

— пассивация и защита металлических частей системы охлаждения от коррозии за счет наличия в составе антифрикционных присадок (ингибиторов коррозии);

— высокая теплопроводность и защита от возникновения перегретых («горячих») участков в системе охлаждения и образования накипи;

— безопасность пластика, резиновых деталей и лакокрасочных покрытий;

— длительное и надежное функционирование охлаждающей жидкости за счет наличия специальных стабилизаторов (например, на основе карбоксилат — комплекса).

Качество антифриза зависит от состава, качества и количества присадок, используемых при его изготовлении. Стандартный пакет присадок обычно не превышает 8 % объема антифриза (чаще всего около 2,5 %) и включает: ингибиторы коррозии, антинакипины, антивспенивающие и смазывающие составы (рис. 42).

Рис. 42. Примерный процентный состав антифриза:

2,5 % — функциональные присадки;

51,5 % — дистиллированная вода;

46 % — моноэтиленгликоль

Силикатсордержащие охлаждающие жидкости имеют ряд серьезных недостатков, таких как образование в процессе эксплуатации осадков, способных к забиванию узких каналов системы охлаждения. Кроме того, силикатные ингибиторы коррозии образуют на всей поверхности системы охлаждения защитный слой толщиной более 1000 Ангстрем, что ухудшает теплоотвод и увеличивает содержание абразивных частиц в системе охлаждения. Помимо этого, защитные свойства ингибиторов коррозии на основе силикатов имеют довольно ограниченный срок службы — около 1,5 лет.

Растворы этиленгликоля вызывают значительную коррозию конструкционных материалов системы охлаждения. Чтобы защитить детали системы охлаждения от коррозии, а попутно обеспечить теплоносителю ряд других полезных свойств — пониженную вспениваемость, антинакипиновые свойства и прочие — в водно — гликолевую смесь добавляют пакет специальных присадок, который и определяет основную часть эксплуатационных показателей залитого в систему антифриза.

В России наиболее распространены тосолы и антифризы на силикатной основе. Это определяется многолетним наследием ВАЗ и их относительно низкой стоимостью. Многие российские производители выпускают охлаждающие жидкости и по своим внутренним Техническим условиям (ТУ).

Однако постепенно ситуация меняется. Происходит быстрый переход автопарка к автомобилям с современными форсированными двигателями, на которых в основном используются карбоксилатные антифризы, гарантирующие срок эксплуатации более 5 лет при пробеге свыше 250 000 км.

Карбоксилатные ингибиторы коррозии на основе органических кислот были разработаны в середине 90–х годов прошлого века. Исследования показали, что новые охлаждающие жидкости на основе карбоксилатных ингибиторов прекрасно защищают металлы и сплавы от коррозии, обладают высокой теплоемкостью и предохраняют систему охлаждения от кавитационных разрушений.

Если обобщить требования потребителя к современным антифризам, то они должны обладать следующими основными свойствами:

— большой теплоемкостью и хорошей теплопроводностью;

— высокой температурой кипения и теплотой испарения;

— низкой температурой кристаллизации;

— малым коэффициентом объемного расширения;

— подвижностью (вязкостью) в диапазоне температур от —70 °C до +1000 °C;

— термической стабильностью и отсутствием склонности к образованию отложений (накипи) в системе охлаждения;

— не вспениваться в процессе работы;

— быть безопасными в пожарном отношении, биологически и экологически нейтральными.

Одно из достоинств нового антифриза — он не образует защитного слоя на всех поверхностях системы охлаждения, поэтому узлы и детали остаются чистыми. Карбоксилатные ингибиторы концентрируются лишь там, где есть опасность возникновения коррозии, но даже в этом случае толщина защитного слоя не будет превышать 50 Ангстрем (сравните — 1000 Ангстрем у силикатных ингибиторов) (рис. 43).

Рис. 43. Схема защитного действия силикатного (слева) и карбоксилатного антифриза (справа)

Нельзя не сказать еще об одном достоинстве нового продукта — он обладает термоокислительной стабильностью в течение всего срока эксплуатации и не разрушает материалы уплотнений.

Современные зарубежные антифризы в основном соответствуют нормам ASTM (Американская ассоциация по испытанию материалов — общегосударственная система стандартов США) и SAE (Общество инженеров — механиков). Они регламентируют свойства антифризов, исходя из применяемой основы и условий эксплуатации. Например, для этиленгликолевых антифризов рекомендовано следующее применение: