เมื่อต้องจัดทำสารหล่อลื่นประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะน้ำมันเครื่อง การเลือกและปรับปรุงสารเติมแต่งมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพและความทนทานของอุปกรณ์ หนึ่งในสารเติมแต่งที่สำคัญที่สุดที่คุณสามารถใช้ได้คือ สารป้องกันการสึกหรอ ZDDP (ซิงค์ไดอัลคิลไดไธโอฟอสเฟต) ซึ่งเป็นที่ยอมรับในอุตสาหกรรมด้วยความสามารถในการลดการสึกหรอ เพิ่มความเสถียรของออกซิเดชัน และยืดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์ บทความนี้จะเจาะลึกถึงเคมี กลไกการทำงาน การใช้งานหลัก ข้อควรพิจารณาในการจัดทำสูตร และด้านกฎระเบียบของ ZDDP เพื่อให้คุณมีข้อมูลเชิงปฏิบัติสำหรับการปรับปรุงสูตรสารหล่อลื่นของคุณ
ซิงค์ไดอัลคิลไดไธโอฟอสเฟต (ZDDP) เป็นสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิกที่ประกอบด้วยสังกะสี กำมะถัน ฟอสฟอรัส และกลุ่มไฮโดรคาร์บอนเป็นหลัก หน้าที่หลักของมันในฐานะสารป้องกันการสึกหรอคือลดแรงเสียดทานและการสึกหรอในสภาวะการหล่อลื่นแบบขอบเขต ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่ไม่สามารถบรรลุการหล่อลื่นแบบไฮโดรไดนามิกเต็มรูปแบบ ZDDP ทำได้โดยการสร้างฟิล์มป้องกันโดยตรงบนพื้นผิวโลหะภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิสูง โดยเฉพาะในส่วนประกอบของเครื่องยนต์ เช่น แกนเหวี่ยง, ริงลูกสูบ และตลับลูกปืน
สำหรับคุณในฐานะผู้จัดทำสูตรสารหล่อลื่นและวิศวกร OEM ความสำคัญของ ZDDP อยู่ที่ความสามารถในการป้องกันการสึกหรออย่างรุนแรงและยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และต้นทุนการเป็นเจ้าทั้งหมด
สารเติมแต่ง ZDDP มีปฏิกิริยาเคมีกับพื้นผิวโลหะภายใต้สภาวะการหล่อลื่นแบบขอบเขต ทำให้เกิดฟิล์มป้องกันที่แข็งแรงซึ่งประกอบด้วยสังกะสีฟอสเฟตและเหล็กซัลไฟด์เป็นหลัก ฟิล์มเหล่านี้มีคุณสมบัติการรับน้ำหนักและการลดแรงเสียดทานที่ดีเยี่ยม สามารถปกป้องพื้นผิวโลหะจากการสัมผัสโดยตรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
กลไกการสร้างฟิล์มป้องกันเกี่ยวข้องกับการสลายตัวของโมเลกุล ZDDP ที่ถูกกระตุ้นด้วยความร้อน ภายใต้ความร้อนและความเครียดทางกล ZDDP จะสลายตัวเพื่อปล่อยสารประกอบที่มีกำมะถันและฟอสฟอรัส สารประกอบเหล่านี้ทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับพื้นผิวโลหะ (โดยเฉพาะโลหะผสมที่มีเหล็กเป็นหลัก) เพื่อสร้างชั้นป้องกันที่เชื่อมต่อกันทางเคมี ฟิล์มนี้ช่วยลดการสึกหรอได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะการสึกหรอแบบขูดและการยึดเกาะ ซึ่งยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังที่แสดงให้เห็นโดยมาตรฐานการป้องกันการสึกหรอ (เช่น การทดสอบการสึกหรอสี่ลูก ASTM D4172)
เมื่อการออกแบบเครื่องยนต์พัฒนาไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การลดการปล่อยมลพิษ และความเข้ากันได้กับระบบหลังการรักษาที่ทันสมัย ระดับ ZDDP ที่เหมาะสมจึงกลายเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในการจัดทำสูตร เนื้อหา ZDDP ที่มากเกินไปอาจส่งผลกระทบในทางลบต่อความทนทานของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยการเพิ่มปริมาณฟอสฟอรัสในกระแสไอเสีย ในขณะที่ระดับที่ไม่เพียงพออาจเพิ่มความเสี่ยงของการสึกหรอและความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรของเครื่องยนต์
สำหรับเครื่องยนต์เบนซินสมัยใหม่ ขีดจำกัดฟอสฟอรัสทั่วไป (ควบคุมโดยข้อกำหนด API และ ILSAC) มักจะจำกัดการใช้ ZDDP ที่ประมาณ 800 ppm ฟอสฟอรัส น้ำมันเครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้ในงานหนักมักจะอนุญาตให้มีระดับ ZDDP สูงกว่า (สูงถึง 1200 ppm ฟอสฟอรัส) เนื่องจากสภาวะการหล่อลื่นที่ต้องการมากกว่า การปรับสมดุลระหว่างขีดจำกัดเหล่านี้กับการป้องกันการสึกหรอที่เพียงพอจำเป็นต้องมีกลยุทธ์การจัดทำสูตรอย่างรอบคอบ โดยปรับความเข้มข้นของ ZDDP ให้เหมาะสมและเสริมด้วยสารเติมแต่งที่เข้ากันได้ เช่น สารปรับลดแรงเสียดทานและชุดสารต้านออกซิเดชัน
