Силикаты в антифризе для чего
Классы антифризов
Все современные автомобильные охлаждающие жидкости состоят из этиленгликоля, воды и присадок. Иногда вместо этиленгликоля применяют менее токсичный полипропиленгликоль, но такие антифризы распространены меньше из-за дороговизны полипропиленгликоля и худших теплоотводящих свойств. Базовые компоненты, вода и этиленгликоль, составляют 93 — 97% объема жидкости, остальное — присадки. Именно присадки определяют антикоррозионные и антикавитационные свойства антифриза, срок эксплуатации, стоимость. Именно по присадкам отличаются друг от друга антифризы разных компаний-производителей. У каждого производителя используется свой пакет присадок, в том числе даже в линейке одного производителя антифризы могут отличаться количеством и составом используемых присадок.
Вопрос классификации антифризов, наиболее запутанный, так как существующая масса комбинаций присадок и цветов может легко ввести в заблуждение. Антифризы могут классифицироваться по пакетам присадок, входящих в них, по применению моноэтиленгликоля или полипропиленгликоля в составе. Существует региональная классификация европейских, североамериканских производителей; в азиатском регионе, как правило, антифризы разрабатываются и классифицируются каждым крупным автопроизводителем в отдельности.
Наиболее обобщающую классификацию антифризов в зависимости от пакета присадок можно разделить на несколько групп и подгрупп.
Неорганические (силикатные): содержат силикаты, являются одними из первых антифризов, прошедших процесс эволюции. Силикатные антифризы можно условно разделить на 2 подгруппы:
североамериканского типа — присутствуют фосфаты, содержат амины и нитриты.
• европейского типа – применение фосфатов запрещено, не содержат аминов, в некоторых отсутствуют нитриты.
В североамериканских также существует небольшая подгруппа так называемых Low Silicate Formula, т.е. антифризов с пониженным содержанием силикатов. Стоит отметить, что у большинства современных антифризов произведенных в Европе содержание силикатов снизилось, и они могут рассматриваться как аналог американских Low Silicate Formula.
Органические (карбоксилатные): содержат сложные карбоксилатные кислоты в качестве ингибитора коррозии. Они тоже бывают разными, и по составу и по цвету:
• антифризы 1 типа (североамериканские и европейские производители). По составу практически идентичны между собой. Главной особенностью является то, что все они содержат в основном два или больше типа карбоксилатных кислот, но не содержат силикатов, фосфатов, боратов, нитратов, аминов и нитритов.
• антифризы 2 типа (азиатские производители). Содержат один тип карбоксилатных кислот и фосфаты. Другой тип карбоксилатных кислот не используется по причине негативного воздействия на некоторые части двигателя.
Гибридные: в нем используется один тип карбоксилатных кислот (тот же что и карбоксилатных 2 типа) и небольшое количество силикатов. Несмотря на то, что данный тип антифриза не должен содержать фосфатов, на самом деле они присутствуют, только в совсем незначительном количестве.
Все три группы содержат также некоторые другие ингибиторы коррозии и присадки.
Присадки оказывают следующее действие на систему охлаждения автомобиля:
Силикаты: действуют очень быстро и в случае коррозии металлической поверхности быстро заделывают поврежденные места. Основным недостатком является низкая стабильность и быстрый расход. При выпадении в осадок представляют собой абразив, который может сокращать срок службу уплотнений водяного насоса. На очагах коррозии образуют толстую пленку силикатов, ухудшающую теплоотвод.
Фосфаты: также как и силикаты, эффективно защищают алюминиевые части и, в частности, водяной насос от коррозии, вызываемой кавитацией.
Большинство японских автомобилей имеют меньший объем системы охлаждения, чем европейские или американские автомобили и для эффективного охлаждения скорость циркуляции в системе выше. Большинство японских производителей рекомендуют использовать антифризы безсиликатного, но фосфатного типа только по этой причине. В Европе фосфаты не используются, главным образом, по причине часто повышенной жесткости воды, из-за которой фосфаты выпадают в осадок (проблема решается использованием деминерализованной воды). Несмотря на то, что для борьбы с коррозией европейцы используют другие эффективные композиции ингибиторов коррозии, все-таки, было бы более целесообразно использовать то, что рекомендуют японские производители для своих двигателей.
Карбоксилаты: действую намного медленнее, но более продолжительное время. Эффективно защищают алюминий и другие металлы, за счет того, что антикоррозийная пленка создается только в местах очагов, а не покрывает все внутренние поверхности, теплоотвод более эффективный. Наилучшим образом подходят для высокооборотистых и температурнонагруженных двигателей. Некоторые типы карбоксилатных антифризов не являются лучшим выбором для систем, в которых используется медно-латунный радиатор.
В качестве основных отрицательных моментов можно было бы отметить следующие:
• В двигателях использующих чугун иногда возникает коррозия из-за низкого уровня антифриза. При этом частички ржавчины могут забивать соты радиатора.
• Один из ингибиторов коррозии (2-EHA — тот, который не используется в карбоксилатных антифризах 2 типа) может вызывать размягчение прокладок и являться причиной течи.
• Низкая эффективность некоторых антифризов в защите припоя с высоким содержанием свинца.
К положительным моментам можно отнести более эффективный теплоотвод при использовании этого антифриза, за счет того, что антикоррозийная пленка создается только в местах очагов, а не покрывает все внутренние поверхности и длительный срок эксплуатации.
Самые распространенные антифризы на российском рынке, производятся по классификации, принятой в 70-х годах европейскими производителями, которая включает следующие классы:
G11 – антифризы, созданные по традиционной (силикатной) технологии. В качестве присадок защищающих двигатель от коррозии используют неорганические вещества силикаты совместно с различными комбинациями солей неорганических кислот — боратов (буры), нитратов, нитритов, бензоатов. Они покрывают металлические поверхности защитным слоем до 0,5 мм. и предотвращают систему охлаждения от разрушения. Как правило, это самые дешевые антифризы, с небольшим пакетом присадок. Минус такого антифриза в том, что он значительно снижает процесс теплоотдачи. К тому же этот защитный слой со временем начинает разрушаться и осыпаться. Силикаты имеют склонность к образованию гелей и абразивных частиц, состоящих из окиси кремния (из нее состоит кварцевый песок), засоряющих систему охлаждения, разрушающих помпу. Нитриты очень быстро окисляются и требуют регулярного пополнения. Именно по этой причине, такой антифриз необходимо менять не реже чем раз в 2 года. В стандарте имеет зеленый или синий цвет. Для обозначения технологии в названиях антифризов применяют термин IAT (Inorganic Acid Technology).
G12 — следующий этап развития антифризов. Недостатки силикатной технологии решили устранить путем замены силикатов на органические кислоты. В них отсутствуют неорганические соединения, характерные для силикатных антифризов. Основу пакета присадок составляют два или более типа солей алифатических карбоновых кислот (карбоксилатов), которые являются непревзойденными ингибиторами коррозии, стабильными при высоких температурах, выдерживающими длительный срок эксплуатации. Такие присадки не образуют защитного слоя, а начинают работать лишь в местах возникновения коррозии, образуя защитный слой толщиной не более 0,1микрона. Кроме того, G12 имеет отличную теплоотдачу и успешно предотвращает коррозию черных и цветных металлов, а также высокотемпературную коррозию алюминиевых сплавов. Минимальный срок эксплуатации антифриза увеличился до 5 лет. Наилучшим образом подходит для высокооборотистых и температурнонагруженных двигателей. За счет более совершенного пакета антифризы этого класса более дорогие. В стандарте имеет красный цвет. Для обозначения технологии в названиях антифризов применяют термины (Organic Acid Technology), LLC (Long Life Coolant), ELC или XLC (Extended Life Coolant), SNF (Silicate Nitrite Free), SF (Silicate Free).
G12+ — гибридная технология, сочетающая в себе силикаты и органические кислоты. Имеют повышенный срок эксплуатации. В стандарте имеет красный или розовый цвет. Для обозначения технологии в названиях антифризов применяют термины HOAT (Hybrid Organic Acid Technology), Hybrid Technology, NF (Nitrite Free).
G12++ — занимают промежуточное положение между гибридными и карбоксилатными. Пакеты присадок состоят в основном из карбоксилатов с добавлением небольшого количества (не более 10% от присадок) неорганических компонентов, как правило, силикатов (около 250 мг / л). На мощных двигателях, силикат обеспечивает быстрое формирование так называемого ингибированного слоя на поверхности, что предотвращает коррозию. Имеют большой срок эксплуатации и повышенную точку кипения (до 135 °C). В стандарте имеет красный, оранжевый или малиновый цвет. Для обозначения технологии в названиях антифризов применяют термины Lobrid и SOAT.
G13 – последний этап развития современных антифризов. Вместо ядовитой этиленгликолевой основы, имеет безвредную и «экологически чистую» глицериновую или пропиленгликолевую основу. Пакеты присадок состоят из карбоксилатов с добавлением неорганических компонентов. Такой антифриз полностью соответствует антифризу G12++. К минусам можно отнести снижение теплоотдачи двигателя, по сравнению с G12++. Это более экологичный продукт (не ядовитый, быстрее разлагается). Самые дорогие антифризы. В стандарте имеет желтый или оранжевый цвет. Для обозначения технологии в названиях антифризов также применяют термины Lobrid и SOAT.
Менее распространены на российском рынке антифризы, произведенные по американской классификации, схожей с европейской, но с некоторыми различиями:
G48 — антифриз силикатного типа, аналогичен европейскому G11. Содержит силикаты, бораты, нитраты, нитриты, бензоаты. В отличие от G11 в состав входят дополнительно фосфаты и амины, содержание нитритов, выше, чем в G11. Цвет может быть зеленым, сине-зеленым или желтым.
G30, G34 и G33 — антифризы карбоксилатного типа, полный аналог европейского G12. Цвет розовый, оранжевый или красный.
G05– гибридный карбоксилатный антифриз, аналог европейского G12+. Содержит очень небольшое количество фосфатов и нитритов. Цвет розовый, оранжевый или малиновый.
G40 – гибридный карбоксилатный антифриз, аналог европейского G12++. В отличие от европейского G12++ содержит нитриты вместе с силикатами, иногда содержит молибдаты. Цвет желтый, зеленый или оранжевый.
Японские производители выпускают антифризы собственной классификации. Вместо силикатов, в гибридных антифризах типа G12+, G12++, используются фосфаты. В карбоксилатных антифризах используется только один тип — «ELC» карбоксилатную кислоту.
В России ГОСТ 28084-89 нормирует у охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля основные показатели: внешний вид, плотность, температуру начала кристаллизации, коррозионное воздействие на металлы, вспениваемость, набухание резины и т.д. Но он не оговаривает состав и концентрацию присадок, а также смешиваемость жидкостей. Это остается на усмотрение производителя, при этом техническая сертификация антифриза необязательна. ГОСТов, которые регламентируют срок службы антифриза и условия ресурсных испытаний, пока нет. Для примера самый распространенный антифриз ТОСОЛ обычно не содержит специальных ингибиторов, предотвращающих высокотемпературную коррозию алюминия, поэтому применять его в двигателях с алюминиевыми блоками цилиндров, алюминиевыми радиаторами, а также в дизельных двигателях с термонагруженной алюминиевой головкой блока не рекомендуется.
Зарубежные антифризы в основном соответствуют нормам ASTM и SAE. Они регламентируют свойства концентратов и антифризов, исходя из их основы (этиленгликоля или пропиленгликоля) и условий эксплуатации.
Следует знать, что многие производители не придерживаются цветовой классификации для классов и иногда выпускают все классы одного или двух цветов. Например, у Esso все антифризы темно-синие, у Neste — всегда ядовито-зеленые, Honda выпускает зеленые, Unocal 76 – малиновые, а TCL – зеленые и красные.
Многие изготовители автомобилей применяют свои спецификации, с дополнительными требованиями. Такие документы часто запрещают вводить в антифриз ингибиторы коррозии, содержащие нитриты, нитраты, амины, фосфаты, и оговаривают предельно допустимые концентрации.
Для европейских производителей антифриза характерно то, что более 90% европейского рынка пакетов присадок занято компанией BASF. Она уже ни один десяток лет изготавливают так называемый суперконцентрат для классов G11 и G12 (просто пакет присадок). Этот продукт имеет свою торговую марку Glysantin.
Такие производители как Castrol, Mobil, Agip, Addinoil, AWM и т.д. приобретают данный суперконцентрат, добавляют воду и этиленгликоль, фасуют в канистры и продают. Так что по составу антифризы этих компаний оказываются идентичными.
Все про антифриз.
В разговорах автолюбителей можно услышать вопросы: чем отличается зелёный антифриз от красного, какого цвета бывает антифриз, чем отличается от тосола и т. д.
В настоящее время антифризы (охлаждающие жидкости, тосолы) по составу антикоррозионных присадок делятся на лобридный, карбоксилатный, гибридный и традиционный типы.
в качестве ингибиторов коррозии содержит неорганические вещества – силикаты, фосфаты, бораты, нитриты, амины, нитраты и их комбинации.
Традиционный антифриз считается морально устаревшим, и его не применяют при первой заливке автомобилей на заводах изготовителях, это связанно с тем, что неорганические ингибиторы имеют небольшой (не более 2-х лет) срок службы, и не выдерживают высоких (более 108 °С) температур. Кроме того, силикаты в процессе эксплуатации покрывают всю внутреннюю поверхность системы охлаждения силикатным слоем, что ухудшает теплообмен и снижает эффективность охлаждения двигателя. К традиционным антифризам относится ТОСОЛ и его многочисленные модификации.
Антифриз зеленый G11 гибридный
содержит и органические, и неорганические ингибиторы (обычно силикаты или фосфаты). К гибридным антифризам по Volkswagen, относится антифриз зеленый G11. Срок службы таких антифризов 3 года.
Антифриз красный G12 карбоксилатный
содержит ингибиторы коррозии на основе органических (карбоновых) кислот. Карбоксилатные ингибиторы не образуют защитного слоя на всей поверхности системы охлаждения, адсорбируясь лишь в местах возникновения коррозии с образованием защитных слоёв толщиной не более 0,1 микрона. Он имеет больший срок службы – 5 лет против 3-х лет у гибридного антифриза и 2-х лет у силикатного. Карбоксилатный антифриз также лучше защищает металлы от коррозии и кавитации, что обеспечивает оптимальное охлаждение двигателя. К карбоксилатным по Volkswagen относится антифриз красный G12.
Антифриз фиолетовый G12++ лобридный
содержит небольшое количество минеральных ингибиторов в сочетании с органической основой. Ингибиторы таких антифризов образуют сверхтонкую защитную плёнку на поверхности материалов системы охлаждения и расходуются только в случае возникновения очагов коррозии. Лобридные антифризы содержат в своём составе органические кислоты и силикаты. Силикаты расходуются на образование защитной антикоррозионной плёнки, а карбоновые составляющие защищают только те места, где может начаться коррозия. Принципиальным отличием данного антифриза от всех существующих является неограниченный срок службы, при условии заливки в новый двигатель. К лобридным антифризам по Volkswagen, относится антифриз фиолетовый G12 ++ ( плюс плюс )
Антифриз и свойства
Антифриз — это не просто охлаждающая жидкость, а продукт, обладающий разнообразными свойствами. Их необходимо учитывать при решение вопросов какой антифриз заливать лучше и какой хороший антифриз.
Антифриз и коррозия
Низкая температура замерзания антифриза достигается за счёт применения этиленгликоля в смеси с водой в разных пропорциях: Смесь этиленгликоля с водой очень корозионноактивная, более активнее чем просто вода, то есть если залить в радиатор чистую водно – этиленгликолевую смесь, то в системе охлаждения двигателя металлы начнут активно ржаветь (более активно чем с водой). А если учесть, что современные двигатели изготовлены из легкосплавных металлов, которые кородируют активнее простых металлов, то вопросу защиты от коррозии в антифризах уделяется не меньше внимания, чем температуре замерзания.
Антифриз и температура замерзания
Температура замерзания значительно ниже температуры замерзания воды, что позволяет обеспечить бесперебойную работу двигателя при низких температурах окружающего воздуха. Предотвращает повреждение деталей системы охлаждения (разрыв), вызванный расширением воды при её замерзании. Антифриз при замерзании образует кашеобразную массу, образование которой не повреждает детали двигателя, но и не позволяет двигателю нормально работать.
Антифриз и температура кипения
Обладает также и повышенной температурой кипения, что является дополнительным преимуществом при эксплуатации автомобиля при высоких температурах окружающего воздуха.
В антифриз добавляют красители, придающие ему тот или иной цвет. Цвет не имеет отношения к его эксплуатационным свойствам и является предметом договорённости между производителем антифризов и их продавцом. Часто один и тот же антифриз окрашивают в разные цвета для разных потребителей.
В России охлаждающая жидкость исторически, с Советских времён, получила название Тосол и голубой цвет, и имела всего одну разновидность. В отношении охлаждающей жидкости пришедшей из-за границы и называемой там антифризом, в России часто используется символика Volkswagen. Для обозначения типов по Volkswagen, их несколько, введены различные цвета: антифриз красный, зелёный, фиолетовый, лиловый.
Основной причиной изменения цвета на ярко – бурый или другие тёмные оттенки охлаждающей жидкости в процессе эксплуатации автомобиля является ржавчина и накипь, появившиеся на элементах системы охлаждения. Зачастую это происходит из-за использования воды в качестве рабочей жидкости или из-за применения некачественного тосола или антифриза.
К примеру, если в двигатель, работающий длительное время на воде или на некачественной охлаждающей жидкости, без предварительной промывки системы охлаждения, залить свежий тосол или антифриз, то изменение цвета произойдет гарантировано. Другое дело, через какое время или сколько километров пробега произойдет изменение цветности. Это зависит от количества различных отложений (накипи, коррозии и т.д.) в рубашке охлаждения и состояния системы в целом.
После замены, свежая охлаждающая жидкость под действием специальных присадок (антикоррозионных, стабилизирующих, моющих и др.) присутствующих в ней, начинает очищать систему охлаждения, естественно изменяя и цвет тосола или антифриза.
Чем быстрее начал изменяться цвет жидкости, тем больше разного рода отложений присутствует в двигателе.
В данном случае дальнейшая эксплуатация автомобиля нежелательна, так – как может привести к поломке двигателя. Рекомендуется срочная замена охлаждающей жидкости.
Изменение цвета тосола или антифриза на соломенно – жёлтый либо его лёгкое обесцвечивание говорит о выработке красителя по сроку службы или в результате каких – то факторов, например, перегрева двигателя. Эксплуатация автомобиля допустима, но по возможности рекомендуется заменить охлаждающую жидкость.
Антифриз и кавитация
При «взрывах » горючей смеси в цилиндрах двигателя его блок, и головка блока передают антифризу (охлаждающей жидкости, тосолу) высокочастотные вибрации и он «вскипает» – у стенок постоянно образуются и схлопываются микропузырьки. Этот процесс называется кавитацией. «Бурлящий» антифриз разрушают защитный слой присадок, и кавитация на пару с коррозией начинают «грызть» металл. Тонкая плёнка карбоксилатных и лобридных антифризов в гораздо меньшей степени боится кавитации, нежели толстый слой отложений от присадок традиционных охлаждающих жидкостей и гибридных антифризов.
Антифриз и вспениваемость
Антифриз должен обладать малой вспениваемостью, при большой снижается коэффициент теплоотдачи, возникает вероятность образования воздушных и паровых пробок и как следствие возможен перегрев двигателя.
Антифриз и воздействие на резину
Антифриз или тосол должны обладать инертностью по отношению к резиновым и полимерным деталям системы охлаждения (быть не агрессивными к резиновым шлангам, уплотнителям и пластмассовым деталям системы охлаждения). Охлаждающие жидкости должны предохранять эти детали от высыхания, растрескивания, резина при взаимодействии с антифризом или тосолом должна немного набухать (в пределах допустимых в нормативной документации) и не в коем случае не усыхать.
На основе органических кислот, таких как хлорид натрия ( поваренная соль ) и хлорид кальция ( соляная кислота ). Моря и океаны не замерзают из за содержания в них соли. При добавлении в воду 25% обычной поваренной соли, то эта вода не будет замерзать при низкой температуре до минус 20 градусов по цельсию, при 30 процентном содержании соли в воде, она не замерзает и при минус 55°С, а приблизительно 20% соляной кислоты — до минус 35°С. Но при таких вариантах происходит коррозия металла — радиатор для использовании солевых растворов нужно делать из золота, серебра или металлов платиновой группы! Но радиатор как правило сделан из алюминиевых, медных и латунных сплавов и при постепенном испарении ( выкипании ) воды соль остается на стенках и вызывает коррозию, гораздо большую, чем растворённая в воде. При этом надо учитывать и то, что при повышении температуры, коррозионные свойства соли увеличиваются.
Подавляющее большинство автомобильных антифризов, выпускающихся в нашей стране, созданы на основе моноэтиленгликоля, существуют так же охлаждающие жидкости на основе диэтиленгликоля, триэтиленгликоля. Исключительно важным свойством этих жидкостей является их способность понижать температуру замерзания водных растворов. При разных соотношениях воды и этиленгликоля получается раствор с разной температурой замерзания от минус 0 до минус 65°С. Водные растворы этиленгликоля не расширяются при замерзании и не образуют сплошной твердой массы, в отличии от воды, а превращаются в кашицеобразную рыхлую массу, объем которой больше первоначального объёма равен нулю, по этому исключается разрыв радиатора. Чтобы разбавленный водой этиленгликоль стал охлаждающей и высококачественной автомобильной жидкостью, в него необходимо добавить еще более 10 присадок ( компонентов ), а то и больше, и отсутствие какого-либо из них или добавление не того компонента может не только существенно снизить качество антифриза, но и просто стать причиной гибели не только помпы, радиатора, но и основы автомобиля ( его сердце ) двигателя.
Все виды спиртов имеют низкую температуру замерзания, но не обладают свойством этиленгликоля понижать температуру водных растворов. В настоящее время применяются не для охлаждения двигателей внутреннего сгорания а, для пневмотормозов, стеклоочистительных жидкостей… Не разбавленный спирт имеет более низкую температуру замерзания, чем разбавленный водой. Спирты являются горючими жидкостями, по этому для охлаждения двигателей автомобилей не применяются!
Жидкость с низкой температурой замерзания можно получить на основе. Добиться более низкой температуры замерзания чем – 40 от глицерина не возможно. Жидкости на основе глицерина используются в основном в системах отопления, в следствие таких свойств как высокая вязкость при минусовых температурах, при использовании глицерина в системе охлаждения двигателя, происходит гораздо больший расход этой жидкости, чем жидкостей на основе этиленгликоля.
Антифриз для систем отопления
Более правильно такой антифриз называется теплоносителем. Нельзя применять автомобильные охлаждающие жидкости для систем отопления в следствии токсичности основы современных антифризов – этиленгликоле.
Антифриз для отопительных систем как правило изготовлен на основе пропиленгликоля или глицерина, которые экологически и токсически безопасны, эти органические вещества применяются в пищевых продуктах, фармацевтических и косметических препаратах. Пропиленгликоль и глицирин так же применяются в системах охлаждения различных производств, включая пищевые, в системах кондиционирования помещений.
Относительно этиленгликоля, пропиленгликоль имеет гораздо более высокую стоимость.
Стоимость глицерина гораздо ниже стоимости этиленгликоля и пропиленгликоля, хотя обладает теми же свойствами что и пропиленгликоль.
Существуют две основные нормы соответствия антифризов ASTM для автомобилей ( основа этиленгликоль ) и SAE ( основа пропиленгликоль ). Обе нормы относятся к стандартам Соединённых Штатов ( США ). Но это общепринятые стандарты. У Англии этот стандарт отличается от американского, и имеет название BS, у Италии стандарт отличается от предыдущих, и имеет название CUNA, у Австралии стандарт ONORM, у Франции стандарт AFNOR и так далее. Каждая страна имеет свои стандарты, так и Россия имеет стандарт ГОСТ. Эти стандарты написаны с учётом климата своего государства, но поставщики мирового масштаба должны учитывать особенности климата и других государств, и особенности автомобилей других марок и тонкостей их систем охлаждения.