Films lubricantes limítrofes obtenidos a través de avanzadas técnicas de halogenación:

Barrido de ácidos oxhídricos y sustitución órgano-metálicos

por George C. Fennell, L.E., Corporación Productos Muscle, Butler, PA USA

La tecnología utilizada por la Corporación Productos Muscle está basada en métodos de frotación lógicos que mejoran la lubricación y la capacidad de transportar cargas por el mejoramiento de las características de superficie y por la creación de un estable, no corrosivo, film químico-halógeno limítrofe. La piedra fundamental de la línea de productos MPC™ es MT-10™, una mezcla de aceites altamente refinados y aditivos apropiados que no contienen lubricantes sólidos, solventes tratados con cloro o compuestos fosfatados. Sus componentes activos reaccionan entre si y contactan las asperezas de las superficies metálicas para suministrar cinco mecanismos de mejoramiento, a saber:

• Formación de un film limítrofe electro-químico a través de ionización. (ECI) Apertura de anillos, barrido de ácidos oxhídricos e inhibición de corrosión. Sustitución órgano-metálica de las superficies metálicas en reacción. Uniformidad y suavidad de las superficial mejorada y eliminación de asperezas.
• Re-endurecimiento del contacto inicial de las superficies metálicas.

El proceso de formación del film electro-químico limítrofe a través de la ionización, o ECI, es consumado con una avanzada combinación de halógenos que no son corrosivos, hacia el sistema base de metal (a ser descrito más adelante) sin afectar la capa de ozono o el sistema de recuperación del aceite usado. Estos halógenos reaccionan inicialmente bajo condiciones térmicas con los reagentes órgano-metálico para formar compuestos integrados eliminando, de esta forma, la formación de halidos de la base del metal propiamente dicha. Si estos halidos se forman desde la base inicial del metal, estos halidos serán corrosivos y contrarios a las intenciones de la práctica anti-desgaste, causando la existencia de desgaste corrosivo. Estos reagente superficiales integrados o "compuestos iónicos" buscan y se fijan por si mismos a las áreas internas de las superficies conocidas como micro poros y fisuras. Este complejo proceso también incorpora fuerzas Van der Waat y reacciones de superficie dipolo-dipolo.

Durante este proceso de ECI, tiene lugar otro proceso de lapidado de la superficie o eliminación de asperezas por laminado. Debido al incremento de la resistencia del film por el llenado de los micro poros y fisuras, acompañado con la modificación térmica de las asperezas, el proceso resultante es una gradual eliminación por laminado o aplanado de las asperezas de la superficie del metal, en lugar de ser un proceso de quebrado o eliminado de rebabas (crestas) por mecanizado, el que crearía la presencia de desechos metálicos en el lubricante en desgaste abrasivo por parte de las partículas metálicas.

El mejoramiento resultante en la superficie del metal incrementa posteriormente la resistencia del film del lubricante el cual es dependiente del grado de rugosidad superficial y de su viscosidad. La viscosidad, sin embargo, es de menor consideración cuando se incorporan aditivos limítrofes o técnicas de halogenación.

En general, la fricción limítrofe y el desgaste consisten de dos componentes, un componente de cizallamiento o adherencia y un componente de ranurado o deformación. Considerando la siguiente ecuación:

Donde F_s es el componente de cizallamiento el cual predomina excepto cuando las asperezas se hunden demasiado profundamente dentro del límite del film lubrificador o existe una superficie opuesta muy suave. Cuando ocurre movimiento o deslizamiento, la fuerza de fricción por cizallamiento depende de la resistencia al cizallamiento por unidad de área, S, de cualquier film límite" en el area real que soporta la carga entre asperezas. Dividiendo por la carga, W, da la contribución de cizallamiento al coeficiente de fricción, transformándose en independiente de la carga total y el área aparente de contacto.

La resistencia al cizallamiento del film limítrofe, S, es asumida como equivalente al flujo plástico de la solicitación por cizallamiento, T_p, de un elestico ideal, plástico sólido. Tal sólido otorga solicitación al cizallamiento independientemente de la deformación por cizallamiento y un rango de estas deformaciones lo suficientemente grande como para causar flujo plástico. Las condiciones que producen la "transición vítrea" de líquido a plástico como comportamiento general son dependientes de la viscosidad del material a presiones y temperaturas normales y la variación de viscosidad con temperatura y presión. En otras palabras, la transición vítrea depende fuertemente de la composición química. Estos resultados muestran que lubricantes líquidos actúa como plásticos sólidos en los films entre asperezas.

Entonces, S = T_p en la ecuación previa y el coeficiente de fricción es T_p/P_p o T_p/P_e. Dado que T_p es una función débil de temperatura y presión, y P_p o P_e son independientes de la aparente carga por contacto, el coeficiente de fricción para una combinación dada de lubricantes y superficies de deslizamientos tienden a ser independientes de las condiciones operativas.

Lubricación elastohidrodinámica (ELH) sobre un film en una incrustación depositada sobre una aspereza entre superficies en deslizamiento es lubricación "micro-redinámica" (micro-RHD). En tanto una superficie se deslice, cada aspereza lleva un agregado de MT-10™. Suficiente presión y temperatura es desarrollada entre los films como para deformar elásticamente la aspereza y la fuerza de MT-10™ entre las superficies o dentro de los micro poros y fisuras. Durante este tiempo, altas condiciones térmicas involucrando presión y contacto de asperezas iniciando un re-endurecimiento de las superficies debido a un temple y enfriamiento suministrado por el aceite para definir este proceso. Una reestructuración térmica de las áreas ásperas en contacto crean una desviación de la estructura cristalina normal del metal, expandiéndolo a éste dentro del modelo cristalino austenitico el cual está estructurado mas desperdigado permitiendo que MT-10™ impregne la estructura cristalina actual, dotando al metal con nueva dureza superficial y propiedades fricciónales luego del enfriamiento.

La sustitución órgano-metálica es una técnica desarrollada por MPC para inhibir el proceso de formación de halidos desde el metal base del sistema bajo reacción. Por ejemplo, en lugar de la reacción halógena con el hierro en el sistema para formar halido de hierro, una superficie limítrofe salitrosa, esté reaccionando con un reagente que tiene muy similares propiedades al átomo de hierro propiamente dicho, de esta manera formando un complejo órgano-metálico que no barre la superficie del metal propiamente dicha y reduciendo el metal en un síndrome químico anti-desgaste y corrosivo. El proceso es similar o análogo a la saponificación (convertir en jabón los cuerpos grasos por la combinación de sus ácidos con los álcalis o los óxidos metálicos) de compuestos órgano-metálicos. Durante esta reacción o saponificación, los compuestos reaccionan a una cierta temperatura catalítica e intercambian características de componentes para formar nuevos compuestos. Estos nuevos compuestos químicos son, luego, usados como ayuda en el régimen de límite suministrando una protección adicional a las actuales superficies que están siendo lubricadas.

El barrido del ácido oxiranico en la apertura del grano y la inhibición de la corrosión es otra técnica química desarrollada por MPC para neutralizar ácidos e inhibir oxidación. Esta técnica involucra el uso de complejos óxidos etilénicos, aros oxiranicos, que poseen reagentes reactivos los que causarán una partición del aro cuando encuentren ácidos o alcalinos fuertes. Esta reacción tiene lugar en la presencia de catalizadores aniónicos y cationicos, óxidos metálicos y algunos derivados órgano-metálicos. La reacción cationica es iniciada por los ácidos Lewis y reactivos protónicos.

Este proceso completo se une para performar de una manera tal que no es igualado por ningún otro proceso o producto en el mercado actual. La lubricación, capacidad de soportar carga, el mejoramiento de la superficie y la reducción del desgaste son enormemente mejoradas mientras que los aspectos corrosivos de la halogenación son virtualmente eliminados.

MT-10™ elimina asperezas por laminado y llena los microporos y los entre granos (fisuras).

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