1. ADITIVI DE ANTIUZURĂ ŞI DE EXTREMĂ PRESIUNE.
ASPECTE CHIMICE ALE LUBRIFIERII
Dr. Ing. Adrian PĂLUŞAN
Total Lubricants Romania
Aditivii de antiuzură şi extremă presiune reprezintă constituenţi vitali pentru cele mai
multe formulări de lubrifianţi, care asigură protejare, faţă de apariţia uzurii, echipamentelor
mecanice şi permite funcţionarea corespunzătoare a acestor echipamente în condiţii de
solicitări şi sarcini mecanice mari.
Funcţiile de antiuzură (AU) şi extremă presiune (EP) ale aditivilor introduşi în lubrifiant
sunt reclamate în situaţia în care sarcini mecanice mari sau viteze mici întrerup sau distrug
menţinerea filmului de lubrifiere hidrodinamică (HDL) şi determină înlocuirea cu lubrifierea la
limită (la frontieră) (BL). În aceste condiţii ulterioare asperităţile nu sunt mult separate prin
filmul de ulei şi sunt determinate să intre în contact direct neelastic. Filmul de oxid care
reprezintă protecţia lor naturală este curând înlăturat urmând etapa de adeziune a punctelor
care depăşesc nivelul mediu (curăţate de oxid). Aditivii de antiuzură în mod obişnuit
înlocuiesc propriul strat de antiuzură (AU) al metalului eliminat prin distrugerea oxidului şi
astfel asigură înlăturarea sau limitarea fenomenului de adeziune şi implicit micşorarea vitezei
de uzare în mod considerabil. Totuşi în condiţii foarte severe asperităţile se pot suda între ele
determinând ruperea joncţiunilor şi implicit pot determina distrugerea. Aditivii EP acţionează
în mod similar cu aditivii AU, dar viteza lor de reacţie cu suprafaţa metalului supus solicitării,
şi înainte de asta viteza de formare a filmului EP, este mai mare iar filmul însuşi este mai
rezistent şi mai gros. Agenţii EP previn crăparea şi griparea la viteze mari şi funcţionarea cu
şocuri, sau apariţia de striuri sau încreţituri la funcţionări cu momente mari de torsiune sau
viteze mici.
În ambele cazuri aditivii AU şi EP determină nivelarea asperităţilor care favorizează
formarea unei suprafeţe mai netede cu o mai mare zonă de contact. În aceste condiţii
deteriorarea materialului prin uzură şi frecare mai puţin intensă este mult mai mică decât în
cazul funcţionării în absenţa aditivilor AU şi EP, caz în care distrugerea asperităţilor va fi
însoţită de pierderi mari de material antrenat prin frecare.
Oricum există pierderi de material antrenat prin frecare chiar în condiţiile utilizării unor
aditivi eficienţi AU şi EP care sunt de fapt, mai reprezentativi decât aceia care în condiţiile
HDL de forfecare inevitabilă a filmului, determinat de aditivii AU şi EP, consumă o cantitate
importantă de energie.
În general pierderile prin frecare utilizând protecţie prin utilizare de aditivi AU şi EP
sunt relativ scăzute.
Este important de diferenţiat acţiunile celor două tipuri de aditivi AU şi EP la moderarea
pierderilor de material prin frecare şi pe aceea a modificatorilor de frecare (MF). Acţiunea MF
se bazează pe formarea unui film de forfecare uşoară mult mai moale, care implicit, consumă
mai puţină energie de forfecare şi constituie în mod principal un regim intermediar între HDL
şi BL. De aceea pierderile de material determinate de formarea filmului MF sunt semnificativ
mai scăzute decât formările filmelor AU/EP, dar mai mari decât acestea în condiţii pure HDL.
În mod obişnuit coeficienţii de frecare pentru diverse regimuri sunt:
• 0.001– 0.009 pentru HDL;
• 0.01– 0.05 pentru MF;
• 0.06 – 0.15 pentru. AU/EP.

2. Atât condiţiile de lubrifiere a joncţiunilor cât şi în condiţiile de lubrifiere a suprafeţelor în
timpul proceselor de prelucrare, aditivii EP şi AU îndeplinesc acelaşi rol tribologic, acela de
micşorare a forţelor de frecare, de evitare a uzurii (atât a sculei cât şi a piesei care aşchiază
pentru a nu determina ecruisarea şi implicit perturbarea procesului de aşchiere – în cazul
proceselor de prelucrare prin aşchiere), ceea ce determină în general utilizarea universală a
aditivilor EP şi AU la formularea lubrifianţilo.
Se va dezvolta în continuare clasificarea aditivilor EP şi AU evidenţiindu-se efectele
tribologice produse şi mecanismele de interacţiune globale.
TIPURI ŞI CHIMIA ADITIVILOR DE ANTIUZURĂ ŞI EXTREMĂ PRESIUNE
Există două tipuri de aditivi AU şi EP, activi şi inactivi. Aditivii activi, în fapt,
reacţionează chimic cu suprafaţa metalului la formarea unui strat destinat distrugerii (de
sacrificiu) în timpul funcţionării. Cei inactivi formează, în principal, filme prin depunerea lor
sau a unor produşi proprii de descompunere pe suprafaţa metalică în contact. Aditivii activi
sunt compuşi care conţin sulf, halogeni, fosfor, etc., iar aditivii inactivi includ în formula lor
compuşi cu bor, compuşi cu siliciu cum ar fi silicaţii, compuşi cu aluminiu, cum sunt alchil
oxizii de aluminiu, compuşi cu staniu cum, este organostaniu, compuşi cu plumb, cum sunt
naftenaţii de plumb, etc.
Acţiunea aditivilor AU şi EP este determinată de existenţa filmului interpus în timpul
lubrifierii între suprafeţele metalice aflate în mişcare una faţă de cealaltă, cu scopul de a
preveni apariţia contactului metal pe metal reducându-se astfel în mod semnificativ uzura şi
eliminându-se sau încetinindu-se distrugerea metalului.
În general, orice compus chimic, pur sau impur, destinat sau nedestinat scopului
comentat, care este format sau depus în timpul procesului de lubrifiere pe suprafaţa
metalului, şi este capabil să separe suprafeţele metalice care pot ajunge în contact şi în
acelaşi timp să prevină contactul direct, ar putea fi teoretic considerate agent AU/EP. De
aceea aditivii clasici AU/EP sunt substanţe chimice solubile în uleiuri sau sunt compuşi chimici
care pot reacţiona cu suprafaţa metalului, formând un film rezistent mecanic atât pentru
forţele de compresiune cât şi forţele de frecare (la diverse viteze de forfecare).
În esenţă doar elementele chimice care pot reacţiona cu elementul chimic fier (Fe)
reprezintă elemente de bază pentru formularea acestor tipuri de aditivi şi în principal aceşti
aditivi pot fi constituiţi din compuşi de sulf, compuşi cu fosfor, compuşi cu clor, (sau cu alţi
halogeni) în raport cu condiţia de oportunitate funcţională.
Considerând în analiză compuşii cu sulf, în molecula de bază a unei sau mai multor
legături chimice în care este implicat sulful se poate sau se pot rupe datorită aportului
exterior de energie (cum ar putea fi energia termică) rezultată din acţiunea solicitărilor
mecanice (forţa de compresiune sau forţe de forfecare care pot acţiona independent sau
simultan combinat asupra compusului antrenat prin lubrifiere pe suprafaţa metalică)
generându-se astfel atomi sulf legaţi cu valenţe libere care pot reacţiona cu fierul metalic,
formând combinaţii chimice mixte. Grupa unor astfel de componenţi include dialchil mono,
di, sau polisulfurile olefinele sulfurizate, acizi graşi sulfurizaţi, ditiocarbonaţii şi alţii
asemănători. Mono-sulfurile prezintă o foarte mică activitate termodinamică şi nu sunt
indicaţi pentru utilizare ca aditivi EP.
În general un conţinut ridicat de sulf în molecula de bază (de formare) a compusului
chimic care formează aditivul, măreşte probabilitatea de reacţie cu suprafaţa metalului şi
favorizează mai mult activitatea EP decât activitatea AU.
2

3. Considerând în analiză compuşii cu fosfor, unii alchil sau aril fosfiţi, trifosfaţi, fosfaţi
acizi, alchil sau aril fosfaţii, fosfamide şi alţi asemănători pot fi utilizaţi ca agenţi AU/EP, în
măsura în care valenţele ionilor fosforic şi fosforos ar putea fi eliberate pentru a reacţiona cu
suprafaţa metalică.
3