Химическая энциклопедия

ТРИБОХИМИЯ (от греч. tribo-тру и химия ), раздел ме-ханохимии, изучающий хим. и физ.-хим. превращения в-в под воздействием мех. энергии трения. Эти эффекты известны давно. Так, еще в 18 в. установлено, что растворение металлов протекает быстрее при воздействии трения, чем при его отсутствии; благодаря трению качения на металлич. колесах оксидные пленки возникают в течение неск. минут (в отсутствие мех. напряжений такие же пленки могли бы образоваться за 10¹⁷ лет) и т.д.

На трущихся пов-стях деталей в результате неупругих столкновений молекул энергия удара частично превращ. в их внутр. энергию или расходуется на создание неустойчивого переходного состояния (см. Активированного комплекса теория ). Стабилизация его либо распад по новому пути и есть хим. акт образования атомов и молекул; таким образом можно осуществлять селективные хим. р-ции и управлять разл. процессами. Покажем это на примерах управления трением.

При трении стали по стали со смазкой водой вследствие экзоэлектронной эмиссии молекулы Н₂О возбуждаются и распадаются на водород и кислород. Происходит наво-дороживание металлич. пов-сти трения и она разрушается (водородный износ). При смазке в отсутствие воды в режиме трения под действием давления, высокой т-ры, катализаторов, экзоэлектронной эмиссии, дефектов металлов смазочный материал, основу к-рого составляют насыщ. углеводороды, разлагается (образуются ионы, своб. ра-дикалы, ион-радикалы, протекают окисление, полимеризация и др.). Смазочный материал деградирует и требует замены.

Последнему процессу можно противопоставить иной тип хим. превращений при трении в режиме избират. переноса, или в режиме безызносности (см. также Металлоплаки-рующие смазочные материалы). В случае избират. растворения компонентами присадки тонкой медной пленки (при ее деформировании) повышается концентрация вакансий, что на порядки ускоряет диффузию в смазку атомов и вакансий и приводит к возбуждению кристаллич. решетки меди. В результате изменяется характер движения дислокаций, к-рые выходят на пов-сть металлоплакирующей пленки. В местах их выхода возбужденные атомы образуют с компонентами присадки неустойчивые комплексные соединения. Последние, частично распадаясь, снова дают лиган-ды, к-рые опять реагируют с атомами металла и т.д., образуя замкнутый цикл изменения состава присадки.

Успех создания смазки состоит в подборе св-в комплексного соединения. При этом часть исследователей считает, что возникает перспектива получения смазочного материала, бессменно функционирующего при безызносном трении в любых условиях. Др. часть специалистов полагает, что область действия эффекта безызносности ограничена: режим избират. переноса проявляется лишь при специфич. условиях работы (т-ры, нагрузки, среды и др.) и строго определенном составе смазки; поэтому прагильнее говорить не о "безызносности" смазочных материалов, а об оптим. повышении их стойкости к мех. воздействиям.

Т. изучает влияние трения на: изменение каталитич. св-в твердых в-в; электрохим. процессы (напр., на их скорость); диффузию-процессы переноса газов в металлах (напр., водорода в стали или чугуне) и процессы, обусловленные возбуждением атомов поверхностных слоев металлов при их деформации (скорость диффузии возрастает на порядки); коррозию - в одних условиях происходит повреждение и разрушение металлов за счет хим. и электрохим. р-ций с окружающей средой (фреттинг-коррозия), в иных условиях самопроизвольно протекает пассивирование металлов (вследствие образования на их пов-стях пленок труднорастворимых соед., напр. оксидов); сорбцию газов твердыми в-вами; крекинг нефти и ее фракций; полимеризацию продуктов трибодеструкции углеводородов и т.д.

Лит.: Уотерхауз Р. Б., Фреттинг-коррозия, пер. с англ., Л., 1976; Зашита от водородного износа в узлах трения, под ред. А. А. Полякова, М., 1980; Рыбакова Л. М., Куксенова Л. И., Структура и износостойкость металла, М., 1982; Хайнике Г., Трибохимия, пер. с англ., М., 1987; Поляков А. А., в сб.: Долговечность трущихся деталей машин, в. 3, М., 1988, с. 45-88.

А. А. Поляков.