Additifs anti-usure : principaux types, mécanisme d'action et utilisation dans les lubrifiants
2026-11-05
Lors du fonctionnement des lubrifiants, les surfaces de friction sont exposées à la charge, à la température et aux mouvements relatifs. Si le film d'huile ne sépare pas complètement les deux surfaces métalliques, leurs micro-irrégularités risquent d'entrer en contact. Cela entraîne une augmentation du frottement, de l'usure et, dans les cas graves, des dommages aux pièces de l'équipement.
Additifs anti-usure- des composants fonctionnels importants des formulations lubrifiantes. Ils sont principalement conçus pour fonctionner dans des conditions de lubrification limites et mixtes. La formation d'un film protecteur sur les surfaces métalliques permet de réduire les contacts directs entre elles et de réduire l'usure des pièces. Différents types chimiques d'additifs anti-usure diffèrent par le mécanisme de réaction et les caractéristiques de formation de la couche protectrice. Par conséquent, lors du choix, il est nécessaire de prendre en compte les propriétés de l'huile de base, les conditions de fonctionnement de l'équipement et les exigences de formulation.
L'article aborde les principaux types d'additifs anti-usure, leurs mécanismes d'action, ainsi que les différences entre les additifs anti-usure et extrême pression. Cela permettra de mieux comprendre leur rôle dans les lubrifiants industriels.
1. Que sont les additifs anti-usure ?
Additifs anti-usuresont des composants fonctionnels de lubrifiants conçus pour réduire l'usure des surfaces de friction. Ils travaillent plus activement dans des conditions de lubrification limite et mixte.
En mode entièrement hydrodynamique, un film d'huile continu se forme entre les surfaces de friction, ce qui empêche le contact direct des métaux. Cependant, lors du démarrage et de l'arrêt de l'équipement, de faibles vitesses de rotation, de charges élevées ou d'un apport de lubrifiant insuffisant, l'épaisseur du film peut diminuer. Dans certaines zones, il se produit un contact entre les microrugosités des surfaces métalliques.
Dans de telles conditions, les additifs anti-usure sont capables de former un film limite protecteur sur le métal par adsorption physique ou réaction chimique. Cela réduit l’interaction directe des microrugosités et contribue à réduire la friction et l’usure.
Fonctions de baseAdditifs anti-usure:
- Usure réduite des surfaces métalliques.La formation d'un film protecteur dans la zone de contact réduit le risque d'interaction directe entre les surfaces métalliques.
- Lubrification des limites améliorée.Une protection supplémentaire est maintenue même lorsque le film d'huile ne sépare pas complètement les surfaces de friction.
- Pertes de friction réduites.Certains composants améliorent les caractéristiques de cisaillement à l'interface.
- Durée de vie accrue des équipements.La réduction de l'usure des pièces critiques contribue à maintenir un fonctionnement stable des mécanismes.
Dans le même temps, les additifs anti-usure ne remplacent pas le film d'huile formé par l'huile de base. Leur efficacité dépend de la structure chimique des composants, de la composition de la formulation et des conditions de fonctionnement des équipements.
2. Mécanisme d'action Additifs anti-usure
Les principaux mécanismes d'action sont la formation d'un film d'adsorption et la formation d'une couche protectrice suite à une réaction chimique.
2.1. Formation d'un film d'adsorption
Certains composés organiques polaires contiennent des groupes fonctionnels pouvant interagir avec les surfaces métalliques. Lorsque le lubrifiant pénètre dans la zone de friction, ces molécules sont adsorbées sur le métal et forment une couche limite possédant certaines propriétés lubrifiantes.
Ce groupe de composés comprend :
- les acides gras et leurs dérivés ;
- alcools;
- les esters;
- d'autres composés organiques avec des groupes fonctionnels polaires.
En règle générale, la partie polaire de la molécule interagit avec la surface métallique et la partie non polaire est orientée vers le lubrifiant ou les molécules voisines. La couche d'adsorption qui en résulte modifie les caractéristiques de contact et contribue à réduire la friction et l'usure de la surface.
2.2. Formation d'un film protecteur suite à une réaction chimique
Sous l'influence de la température, de la pression et du frottement, certains additifs anti-usure réagissent chimiquement avec la surface métallique ou sa couche d'oxyde. En conséquence, un film réactionnel protecteur se forme.
De tels films peuvent contenir des phosphates, des sulfures et d'autres produits de réaction inorganiques. Ils sont capables de résister à un certain effet de cisaillement lors du frottement, réduisant ainsi le contact direct avec les surfaces métalliques.
Les représentants typiques de ce groupe comprennent :
- composés organiques du phosphore;
- composés organiques soufrés;
- composés organiques de molybdène;
- Dialkyldithiophosphate de zinc (ZDDP).
Les films protecteurs formés de divers composants diffèrent par leur épaisseur, leur composition chimique, leur stabilité thermique et leur capacité portante. Par conséquent, évaluer les propriétés anti-usure uniquement par le nom de l’additif ne suffit pas.
3. Principaux types d'additifs anti-usure et leurs caractéristiques
3.1. Composés organiques contenant de l'oxygène
Ce groupe comprend les acides gras, les alcools et les esters. En raison de la présence de groupes polaires, ces composés sont capables de s’adsorber sur une surface métallique et de former un film lubrifiant limite.
Certains acides carboxyliques peuvent réagir avec le métal pour former des savons métalliques. Dans certaines conditions, ces couches superficielles améliorent le pouvoir lubrifiant du contact et contribuent à réduire la friction et l’usure.
Leur efficacité dépend de la longueur de la chaîne moléculaire, du type de groupe polaire, des propriétés de la surface métallique et de la température de fonctionnement.
3.2. Composés organiques du phosphore
Les composés organiques du phosphore sont largement utilisés comme composants fonctionnels des formulations anti-usure. Certains esters de phosphate sont capables de réagir avec une surface métallique pour former un film protecteur contenant du phosphore.
Selon la structure chimique du composé et les conditions de réaction, la composition d'un tel film peut comprendre des phosphates de fer et d'autres produits contenant du phosphore. Son épaisseur, sa structure et ses propriétés mécaniques dépendent de la composition de l'additif, de la température, de l'état de surface et des conditions de lubrification.
Les principales fonctions des composés organiques du phosphore :
- formation d'un film protecteur réactif sur une surface métallique ;
- amélioration des propriétés anti-usure dans des conditions limites de lubrification ;
- utilisation combinée avec d'autres composants pour obtenir les caractéristiques de lubrifiant requises.
Certains esters de phosphate peuvent également avoir des propriétés anticorrosion ou d’autres propriétés supplémentaires. Cependant, l'effet spécifique est déterminé par la structure chimique de la substance et les résultats des tests de la formulation finie.
3.3. Composés organiques de molybdène
Les composés organiques de molybdène sont intéressants pour les formulations lubrifiantes qui nécessitent une combinaison de propriétés anti-usure et de réduction des frottements.
Les représentants les plus célèbres sont :
- MoDTC— le dithiocarbamate de molybdène;
- MoDTP— dithiophosphate de molybdène.
Dans des conditions de température et de friction appropriées, certains composés organiques du molybdène sont capables de former du bisulfure de molybdène (MoS₂) et d'autres produits de réaction contenant du molybdène sur la surface de friction.
MoS₂ a une faible résistance au cisaillement, ce qui améliore le glissement des surfaces en contact. Par conséquent, ces composants sont utilisés dans des formulations où il est important de réduire le coefficient de frottement.
Les composés organiques du molybdène peuvent également interagir avec le ZDDP et d’autres composants de la formulation. Cette interaction affecte le processus de formation du film réactionnel et ses caractéristiques finales. Le résultat dépend de la composition du lubrifiant et des conditions de fonctionnement.
3.4. Dialkyldithiophosphate de zinc (ZDDP)
Le ZDDP est l'un des additifs lubrifiants multifonctionnels les plus utilisés. Il possède à la fois des propriétés anti-usure et antioxydantes et constitue un composant important de nombreuses huiles moteur.
Dans la zone de contact des surfaces de friction, le ZDDP entre dans des réactions thermiques ou tribochimiques, à la suite desquelles un film protecteur contenant du phosphore, du soufre et du zinc se forme sur le métal. Ce film a une structure complexe semblable à du verre et une certaine épaisseur, grâce à laquelle il protège la surface métallique lors du frottement.
L'efficacité anti-usure du ZDDP est largement déterminée par la structure des groupes alkyles. Ce qui compte, c'est le type de groupe alkyle - primaire ou secondaire, la longueur de la chaîne carbonée et le degré de sa ramification. Les additifs de structures différentes peuvent différer en termes de réactivité, de vitesse de formation de film et de stabilité thermique.
Lors du développement de formulations, il est nécessaire de prendre en compte non seulement les propriétés anti-usure et antioxydantes du ZDDP, mais également la compatibilité avec d'autres composants, ainsi que les restrictions de teneur en phosphore associées aux exigences relatives aux systèmes de post-traitement des gaz d'échappement des moteurs.
4. En quoi les additifs anti-usure diffèrent-ils des additifs extrême pression ?
Les additifs anti-usure et les additifs extrême pression (additifs EP) peuvent former des couches protectrices sur les surfaces de friction et ainsi réduire le risque d'endommagement des pièces. Cependant, leurs tâches principales et leurs conditions d'application typiques diffèrent.
Additifs anti-usureConçu principalement pour réduire l'usure sous des charges modérées, dans des conditions de lubrification limite et mixte.
Additifs EPIls sont principalement utilisés pour des charges élevées et des contraintes de contact importantes. Dans les zones de contact intense, sous l'influence de la température et de la pression, ils entrent en réactions chimiques avec la surface, formant des couches protectrices. Cela contribue à réduire le risque d’usure excessive, d’éraflures et de grippage des surfaces métalliques.
Les principales différences sont présentées dans le tableau :
| Critère | Additifs anti-usure | Additifs extrême pression |
| Fonction principale | Usure réduite des surfaces de friction | Protection contre les charges élevées et les contraintes de contact |
| Conditions de fonctionnement typiques | Lubrification périphérique et mixte | Charges et contraintes de contact élevées |
| Mécanisme d'action | Formation d'un film d'adsorption ou de réaction | Formation majoritairement chimique d’un film protecteur |
| Tâche principale | Usure de surface réduite | Empêche l'usure grave, les éraflures et le grippage |
| Applications typiques | Huiles moteur, huiles hydrauliques et de circulation | Huiles pour engrenages industriels, fluides pour le travail des métaux |
Il convient de noter que le champ d’action de ces deux groupes n’est pas complètement isolé. Certains composés chimiques peuvent présenter à la fois des propriétés anti-usure et extrême pression. Leur efficacité est déterminée par leur structure chimique, leur concentration dans la formulation et les conditions réelles de fonctionnement. Les différences entre eux ne peuvent donc pas être réduites uniquement à la température d’activation.
5. Principales applications Additifs anti-usure
Les additifs anti-usure sont utilisés dans divers lubrifiants pour lesquels il est important de contrôler l'usure des surfaces de friction.
5.1. Huiles moteur
Un moteur à combustion interne contient de nombreuses pièces métalliques qui fonctionnent dans des conditions de mouvement relatif. Lors du démarrage, de l'arrêt et du fonctionnement sous charge élevée, les zones de friction individuelles peuvent être en mode de lubrification limite ou mixte.
Les additifs anti-usure aident à protéger les pièces telles que les lobes d'arbre à cames, les poussoirs de soupape et autres composants critiques, réduisant ainsi le risque d'usure. Le ZDDP est l’un des composants fonctionnels courants des formulations d’huiles moteur anti-usure.
5.2. Huiles hydrauliques
Dans les systèmes hydrauliques, les pompes, vannes et autres pièces mobiles nécessitent une lubrification fiable. Les additifs anti-usure aident à réduire l'usure des surfaces de friction et à maintenir un fonctionnement stable des équipements hydrauliques sous des charges appropriées.
5.3. Huiles pour engrenages industriels
Lors de l'engrènement des engrenages, les surfaces en contact peuvent subir des charges et des contraintes de contact importantes. En fonction de la conception de la boîte de vitesses et des conditions de fonctionnement, lors de l'élaboration d'une formulation, il est nécessaire de prendre en compte à la fois les propriétés anti-usure et extrême pression de l'huile. Cela contribue à réduire le risque de dommages aux surfaces de travail des dents.
5.4. Graisses
Les graisses sont largement utilisées dans les roulements, les équipements miniers et diverses machines industrielles. En fonction de la charge, de la vitesse et des conditions de fonctionnement, des composants aux propriétés anti-usure ou extrême pression peuvent être ajoutés à la formulation.
6. Comment choisir des additifs anti-usure adaptés ?
Lors du choix des additifs anti-usure, il ne suffit pas de se concentrer uniquement sur un seul indicateur d'efficacité anti-usure. Les propriétés de l'huile de base, la compatibilité avec d'autres composants et les conditions réelles de fonctionnement de l'équipement doivent également être prises en compte.
Principaux critères de sélection :
1. Type de lubrifiant
Les exigences relatives aux propriétés anti-usure varient en fonction de l'utilisation prévue du produit. Par exemple, les huiles moteur, les huiles hydrauliques et les huiles pour engrenages industriels fonctionnent à des températures et des charges différentes et ont des systèmes de formulation différents. Par conséquent, la composition des additifs doit correspondre au type spécifique de lubrifiant.
2. Structure chimique et réactivité
Différents additifs anti-usure diffèrent par leur capacité d'adsorption, leur mécanisme de formation du film protecteur et leur réactivité. Lors du choix, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques requises du produit fini et ses conditions de fonctionnement.
3. Compatible avec l'huile de base et d'autres composants
L'additif doit maintenir une bonne compatibilité avec l'huile de base et les autres composants fonctionnels. Il est particulièrement important d'évaluer les interactions des substances contenues dans des packages d'additifs, car une adsorption compétitive, une influence mutuelle sur les réactions chimiques ou la formation de sédiments peuvent se produire entre les composants individuels.
4. Tests et confirmation des caractéristiques
Le choix final doit être basé sur les résultats des tests de la formulation finie. En fonction de la destination du produit, la résistance à l'usure, les caractéristiques de frottement, la stabilité à l'oxydation, les propriétés de corrosion et d'autres indicateurs sont évaluées.
Par exemple, les tests à quatre billes sont utilisés pour évaluer les propriétés anti-usure et extrême pression des lubrifiants. La procédure de test spécifique est déterminée par le type de produit et les normes applicables.
7. Principales orientations de développement Additifs anti-usure
À mesure que les équipements industriels évoluent et que les exigences en matière d'efficacité, de durée de vie et de consommation d'énergie augmentent, les exigences en matière de performances anti-usure, de contrôle du frottement et de stabilité opérationnelle des lubrifiants augmentent également.
À l’avenir, le développement et l’application d’additifs anti-usure accorderont une attention particulière aux domaines suivants :
- Multifonctionnalité.Développement de structures chimiques permettant de combiner des propriétés anti-usure, anti-friction et antioxydantes.
- Synergie des composants.Optimisation de la compatibilité Additifs anti-usure avec détergents, dispersants, antioxydants et autres composants fonctionnels.
- Réduction du phosphore et adaptation environnementale.Elaboration de recettes prenant en compte les exigences d'équipements spécifiques et les restrictions environnementales.
- Stabilité des caractéristiques.Attention accrue portée à la capacité de former un film protecteur, à la stabilité thermique et à la compatibilité des composants lors d'un fonctionnement à long terme.
L'efficacité pratique des additifs anti-usure dépend non seulement des propriétés de chaque composant, mais également de la qualité de l'huile de base, du développement d'une formulation complète et du contrôle du processus de production.
8. Développement et production d'additifs pour lubrifiants
Lansheng (Jinzhou) Chemistry LLC a été fondée en avril 2018. La société est spécialisée dans le développement, la production et la vente d'additifs pour lubrifiants et fournit des produits aux fabricants de lubrifiants en Chine et à l'étranger.
Le site de production de l'entreprise occupe environ 46 667 m². L'entreprise dispose de 5 lignes de production et d'une capacité de production annuelle d'environ 60 000 tonnes. L'équipe technique est composée de 9 spécialistes R&D et de 12 spécialistes techniques en ingénierie. L'entreprise continue de développer des solutions de produits et des capacités techniques dans le domaine des additifs pour lubrifiants.
La gamme comprend des additifs détergents, des dispersants sans cendres, des packs d'additifs et d'autres composants fonctionnels. Un système de gestion de production fermé et un contrôle intelligent des processus nous permettent d'accorder une attention particulière à la qualité des produits, à la cohérence des lots et aux exigences des clients concernant l'utilisation d'additifs.
Pour les fabricants de lubrifiants, lors de la sélection des composants, il est important de prendre en compte non seulement les indicateurs de performance individuels, mais également la compatibilité avec l'huile de base, les interactions au sein de la formulation, la stabilité du produit et les conditions de son utilisation ultérieure.
Si vous développez une nouvelle formulation ou améliorez des lubrifiants existants, contactez-nous pour discuter des exigences du produit et des applications possibles.
Questions fréquemment posées (FAQ)
1. Quelle est la fonction principale des additifs anti-usure ?
La tâche principale des additifs anti-usure est la formation d'un film d'adsorption ou de réaction sur les surfaces métalliques. Cela réduit le contact direct entre eux et réduit l’usure dans des conditions de lubrification limite et mixte.
2. Le ZDDP fait-il partie des additifs anti-usure ?
Oui. Le ZDDP est un additif lubrifiant multifonctionnel courant doté de propriétés anti-usure et antioxydantes. Il est largement utilisé, notamment dans les formulations d’huiles moteur.
3. Peut-on utiliser simultanément des additifs anti-usure et des additifs extrême pression ?
Oui. Dans certaines formulations, ces composants sont utilisés ensemble. Dans ce cas, il est nécessaire de prendre en compte les conditions de fonctionnement de l'équipement, le type de lubrifiant et la compatibilité des composants individuels.
4. Comment l'efficacité est évaluéeAdditifs anti-usure?
Des méthodes appropriées de test de friction et d'usure sont utilisées pour l'évaluation, en tenant compte de l'usage prévu du lubrifiant fini. Par exemple, des essais sur machine à quatre billes peuvent être utilisés, ainsi que des essais complémentaires prenant en compte les conditions réelles de fonctionnement.
