zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2025-91-12-101-107zldm-2678Research ArticleМЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬMECHANICAL TESTING METHODSТрибодиагностика начальной стадии износа моющих присадок в моторном маслеTribodiagnostics of the initial stage of wear of detergent additives in in motor oilСкотниковаМ. А.SkotnikovaM. A.

Маргарита Александровна Скотникова

195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29

Margarita A. Skotnikova

29, Polytekhnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

skotnikova@mail.ruВиноградовД. А.VinogradovD. A.

Денис Александрович Виноградов

195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29

Denis A. Vinogradov

29, Polytekhnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

ИвановаГ. В.IvanovaG. V.

Галина Валерьевна Иванова

195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29

Galina V. Ivanova

29, Polytekhnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

ЦветковаГ. В.TsvetkovaG. V.

Галина Викторовна Цветкова

195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29

Galina V. Tsvetkova

29, Polytekhnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

ГалышевЮ. В.GalyshevYu. V.

Юрий Витальевич Галышев

195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29

Yuri V. Galyshev

29, Polytekhnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation2025241220259112101107Copyright © Скотникова М.А., Виноградов Д.А., Иванова Г.В., Цветкова Г.В., Галышев Ю.В., 20252025Скотникова М.А., Виноградов Д.А., Иванова Г.В., Цветкова Г.В., Галышев Ю.В.Skotnikova M.A., Vinogradov D.A., Ivanova G.V., Tsvetkova G.V., Galyshev Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2678

Моторное масло требует частой замены, поэтому необходима диагностика механохимического процесса износа (срабатывания) моющих присадок. В работе представлены результаты исследования процесса износа моющих присадок и естественного старения моторного масла М-6з/12Г1 после обработки торцевым трением и возникновения частиц износа на начальном этапе работы двигателя. При испытаниях использовали методы металлографии и ядерного магнитного резонанса. Установлено, что время релаксации протонов исследуемого моторного масла уменьшается с ростом в его коллоидном растворе количества ферромагнитных частиц — продуктов износа. Вместе с тем по мере увеличения в масле количества частиц износа растет размер молекулярных комплексов моющих присадок за счет их коагуляции (достижения состояния минимальной энергии). Комплексы обволакивают частицы износа и удерживают их в коллоидном растворе во взвешенном состоянии. Показано, что после торцевого трения в течение 0,5 и 3,0 ч и роста количества частиц износа, 10-дневной выдержки (при неработающем двигателе) и последующего встряхивания время спин-спиновой релаксации масла не увеличивается, а напротив, значительно сокращается (в 1,6 и 2,8 раза соответственно) за счет окислительных процессов, протекающих при взаимодействии с кислородом воздуха (естественного старения). После естественного старения масло, не содержащее продукты износа, теряет свои эксплуатационные свойства в 2 – 3 раза медленнее по сравнению с отработанным и состаренным аналогом. Полученные результаты могут быть использованы для трибодиагностики начальной стадии износа моющих присадок в моторном масле.

Engine oil requires frequent replacement, so it is necessary to diagnose the mechanochemical process of wear (processing) of detergent additives. The paper presents the results of a study of the wear process of detergent additives and the natural aging of M-6z/12G1 engine oil after friction treatment and the appearance of wear particles at the initial stage of engine operation. Metallography and nuclear magnetic resonance methods were used in the tests. It was found that the relaxation time of protons of the engine oil under study decreases with an increase in the number of ferromagnetic particles in its colloidal solution, which are wear products. At the same time, as the number of wear particles in the oil increases, the size of the molecular complexes of detergent additives increases due to their coagulation (achieving a minimum energy state). The complexes envelop the wear particles and keep them suspended in a colloidal solution. It is shown that after mechanical friction for 0.5 and 3.0 h and an increase in the number of wear particles, 10-day exposure (with the engine not running) and subsequent shaking, the spin-spin relaxation time of the oil does not increase, but, on the contrary, is significantly reduced (by 1.6 and 2.8 times, respectively) due to oxidative processes occurring during the interaction with oxygen in the air (natural aging). After natural aging, oil that does not contain wear products loses its performance properties 2 – 3 times slower than its spent and aged counterparts. The results obtained can be used for tribodiagnostics of the initial wear stage of detergent additives in engine oil.

диагностика материаловмоторное масломоющие присадкиизносЯМРметаллографияdiagnostics of materialsmotor oildetergent additiveswearNMRmetallographyИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда No 25- 19-20092 (https://rscf.ru/project/25-19-20092) и гранта Санкт- Петербургского научного фонда.The research was carried out at the expense of a grant from the Russian Science Foundation (https://rscf.ru/en/project/25-19-20092) and a grant from the St. Petersburg Science Foundation.ReferencesМухаметзянов И. З., Колчина Г. Ю. История создания и производства присадок к моторным маслам / История и педагогика естествознания. 2021. No 1 – 2. С. 49 – 52. DOI: 10.24412/2226-2296-2021-1-2-49-52Mukhametzyanov I. Z., Kolchina G. Yu. History of creation and production of additives to motor oils / Istor. Pedagog. Estestvozn. 2021. Nos. 1 – 2. P. 49 – 52 [in Russian]. DOI: 10.24412/2226-2296-2021-1-2-49-52Абакаров А. А., Игитов Ш. М. Определение интервала замены моторного масла бензиновых двигателей по фактическому времени работы / Вестник СибАДИ. 2021. Т. 18. No 3(79). С. 274 – 285. DOI: 10.26518/2071-7296-2021-18-3-274-285Abakarov A. A., Igitov Sh. M. Determination of the engine oil change interval for gasoline engines according to the actual operating time / Vestn. SibADI. 2021. Vol. 18. No. 3(79). P. 274 – 285 [in Russian]. DOI: 10.26518/2071-7296-2021-18-3-274-285Сынашенко О. В., Синявский Н. Я., Кострикова Н. А. Анализ судовых моторных масел с помощью релаксации диэлектрической проницаемости / Известия КГТУ. 2023. No 71. С. 131 – 144. DOI: 10.46845/1997-3071-2023- 71-131-144Synashenko O. V., Sinyavsky N. Ya., Kostrikova N. A. Analysis of marine engine oils using dielectric permittivity relaxation / Izv. KGTU. 2023. No. 71. P. 131 – 144 [in Russian]. DOI: 10.46845/1997-3071-2023-71-131-144Синявский Н. Я., Мершиев И. Г. Радиоспектроскопическое исследование отработанных судовых моторных масел / Трение и износ. 2024. Т. 45. 1 2. С. 118 – 128. DOI: 10.32864/0202-4977-2024-45-2-118-128Sinyavsky N. Ya., Mershiev I. G. Radiospectroscopic examination of used marine engine oils / Trenie Iznos. 2024. Vol. 45. No. 2. P. 118 – 128 [in Russian]. DOI: 10.32864/0202-4977-2024-45-2-118-128Bin Du, Qian Liu, Yu Shi, et al. The effect of Fe3O4 nanoparticle size on electrical properties of nanofluid impregnated paper and trapping analysis / Molecules. 2020. No. 25. P. 3566. DOI: 10.3390/molecules25163566Bin Du, Qian Liu, Yu Shi, et al. The effect of Fe3O4 nanoparticle size on electrical properties of nanofluid impregnated paper and trapping analysis / Molecules. 2020. No. 25. P. 3566. DOI: 10.3390/molecules25163566Kremer F., Schönhals A. Broadband Dielectric Spectroscopy. — Berlin: Springer-Verlag Heidelberg GmbH, 2012. — 739 p. DOI: 10.1007/978-3-642-56120-7Kremer F., Schönhals A. Broadband Dielectric Spectroscopy. — Berlin: Springer-Verlag Heidelberg GmbH, 2012. — 739 p. DOI: 10.1007/978-3-642-56120-7Guan L., Feng X., Xiong G., et al. Application of dielectric spectroscopy for engine lubricating oil degradation monitoring / Sensors Actuators A. Phys. 2011. Vol. 168. No. 1. P. 22 – 29. DOI: 10.1016/j.sna.2011.03.033Guan L., Feng X., Xiong G., et al. Application of dielectric spectroscopy for engine lubricating oil degradation monitoring / Sensors Actuators A. Phys. 2011. Vol. 168. No. 1. P. 22 – 29. DOI: 10.1016/j.sna.2011.03.033Havran P., Cimbala R., Kurimský J., et al. Dielectric properties of electrical insulating liquids for high voltage electric devices in a time-varying electric field / Energies. 2022. No. 15. P. 391. DOI: 10.3390/en15010391Havran P., Cimbala R., Kurimský J., et al. Dielectric properties of electrical insulating liquids for high voltage electric devices in a time-varying electric field / Energies. 2022. No. 15. P. 391. DOI: 10.3390/en15010391Ying-zhong Gong, Liang Guan, Li-guang Wang, et al. Dielectric submicroscopic phase characterization of engine oil dispersed in jet fuel based on on-line dielectric spectroscopy / Lubrication Sci. 2017. Vol. 29. No. 5. P. 335 – 354. DOI: 10.1002/ls.1371Ying-zhong Gong, Liang Guan, Li-guang Wang, et al. Dielectric submicroscopic phase characterization of engine oil dispersed in jet fuel based on on-line dielectric spectroscopy / Lubrication Sci. 2017. Vol. 29. No. 5. P. 335 – 354. DOI: 10.1002/ls.1371Levi D., Stoynov Z., Vladikova D. Application of permittivity spectroscopy for screening of motor oils lubricating properties / Bulgar. Chem. Comm. 2017. Vol. 49. Special Issue. P. 254 – 259.Levi D., Stoynov Z., Vladikova D. Application of permittivity spectroscopy for screening of motor oils lubricating properties / Bulgar. Chem. Comm. 2017. Vol. 49. Special Issue. P. 254 – 259.Sinyavsky N. Ya., Ivanov A. M., Kostrikova N. A. Analysis of wear particles in used marine engine oils / Mor. Intellekt. Tekhnol. 2021. No. 4(4). P. 44 – 48 [in Russian]. DOI: 10.37220/mit.2021.54.4.005Sinyavsky N. Ya., Ivanov A. M., Kostrikova N. A. Analysis of wear particles in used marine engine oils / Mor. Intellekt. Tekhnol. 2021. No. 4(4). P. 44 – 48 [in Russian]. DOI: 10.37220/mit.2021.54.4.005Sinyavsky N., Mershiev I. Marine engine oil diagnostics by means of NMR spectroscopy and relaxometry of protons / J. Eta Maritime Sci. 2022. Vol. 10(3). P. 195 – 201. DOI: 10.4274/jems.2022.04834Sinyavsky N., Mershiev I. Marine engine oil diagnostics by means of NMR spectroscopy and relaxometry of protons / J. Eta Maritime Sci. 2022. Vol. 10(3). P. 195 – 201. DOI: 10.4274/jems.2022.04834Korneva I. P., Sinyavsky N. Ya., Kostrikova N. A. Study of marine motor oils with wear products by optical methods / Mor. Intellekt. Tekhnol. 2022. No. 4(3). P. 72 – 78. DOI: 10.1088/1757-899x/1181/1/012001Korneva I. P., Sinyavsky N. Ya., Kostrikova N. A. Study of marine motor oils with wear products by optical methods / Mor. Intellekt. Tekhnol. 2022. No. 4(3). P. 72 – 78. DOI: 10.1088/1757- 899x/1181/1/012001Guan L., Feng X., Xiong G. Engine lubricating oil classification by SAE grade and source based on dielectric spectroscopy data / Anal. Chem. Acta. 2008. Vol. 628. No. 1. P. 117 – 120. DOI: 10.1016/j.aca.2008.09.004Guan L., Feng X., Xiong G. Engine lubricating oil classification by SAE grade and source based on dielectric spectroscopy data / Anal. Chem. Acta. 2008. Vol. 628. No. 1. P. 117 – 120. DOI: 10.1016/j.aca.2008.09.004Ковальский Б. И., Верещагин В. И., Шрам В. Г. и др. Контроль процессов старения моторных масел по изменению их оптических свойств / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. No 11. С. 41 – 44. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-11-41-44Kovalsky B. I., Vereshchagin V. I., Shram V. G., et al. Control of aging processes of motor oils by changing their optical properties / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. No. 11. P. 41 – 44 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-11-41-44Каминский Н. С., Гостэва П. Р., Михайлова О. Г. и др. Исследование остаточных свойств обработанного моторного масла автомобиля / Международный журнал перспективных исследований. 2023. Т. 13. 1 3. С. 115 – 129. DOI: 10.12731/2227-930x-2023-13-3-115-129Kaminsky N. S., Gosteva P. R., Mikhailova O. G., et al. Investigation of residual properties of treated car engine oil / Mezhdunar. Zh. Perspekt. Issl. 2023. Vol. 13. No. 3. P. 115 – 129 [in Russian]. DOI: 10.12731/2227-930x-2023-13-3-115-129Syundyukov I. S., Ivanov E. K., Skotnikova M. A., et al. Tribotechnical diagnostics of an internal combustion engine according to the condition of the oil / Key Eng. Mater. 2019. Vol. 822. P. 649 – 655. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.822.649Syundyukov I. S., Ivanov E. K., Skotnikova M. A., et al. Tribotechnical diagnostics of an internal combustion engine according to the condition of the oil / Key Eng. Mater. 2019. Vol. 822. P. 649 – 655. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.822.649Skotnikova M. A., Krylov N. A., Medvedeva V. V. Influence of the magnetic component of geomaterials on properties of friction pairs / Procedia Eng. 2016. Vol. 150. P. 612 – 617. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.053Skotnikova M. A., Krylov N. A., Medvedeva V. V. Influence of the magnetic component of geomaterials on properties of friction pairs / Procedia Eng. 2016. Vol. 150. P. 612 – 617. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.053Skotnikova M. A., Breki A. D., Evsin M. G., et al. Influence of the concentration and particle size of rock powders on the anti-wear properties of oils / AIP Conference Proc. 2021. Vol. 2340. P. 060005. DOI: 10.1063/5.0047387Skotnikova M. A., Breki A. D., Evsin M. G., et al. Influence of the concentration and particle size of rock powders on the anti-wear properties of oils / AIP Conference Proc. 2021. Vol. 2340. P. 060005. DOI: 10.1063/5.0047387Skotnikova M. A., Ivanov E. K., Ivanova G. V., et al. Comparative studies of motor oils on upgraded friction machine / Lecture Notes in Mechanical Engineering. — Springer, 2022. DOI: 10.1007/978-3-030-91553-7Skotnikova M. A., Ivanov E. K., Ivanova G. V., et al. Comparative studies of motor oils on upgraded friction machine / Lecture Notes in Mechanical Engineering. — Springer, 2022. DOI: 10.1007/978-3-030-91553-7Давыдов В. В., Величко Е. Н., Карсеев А. Ю. Ядерно-магнитный минирелаксометр для контроля состояния жидких и вязких сред / Научно- технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. 1 1. С. 115 – 121. DOI: 10.17586/2226-1494-2015-15-1-115-121Davydov V. V., Velichko E. N., Karseev A. Yu. Nuclear magnetic minirelaxometer for monitoring the state of liquid and viscous media / Nauch.-Teknn. Vestn. Inf. Tekhnol. Mekh. Optiki. 2015. Vol. 15. No. 1. P. 115 – 121 [in Russian]. DOI: 10.17586/2226-1494-2015-15-1-115-121Rudnick L. R. Lubricant Additives: chemistry and applications. — CRC Press Books, 2009. — 796 p.Rudnick L. R. Lubricant Additives: chemistry and applications. — CRC Press Books, 2009. — 796 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.