Тормоза медные для здоровья вредные
Колодка «эко» вчера и сегодня
Прогресс – штука неоднозначная. Увы, при всех достижениях цивилизации это именно так... Например, чем комфортнее человеку, тем хуже природе. И автомобили играют здесь хоть и не главную, но весьма заметную роль.
Выбросы отработавших газов, утечки технических жидкостей, продукты износа узлов и деталей, автомойки и сервисные станции, построенные с нарушением санитарных норм, несовершенная утилизация, свалки автохлама... Все это ложится непосильным бременем на естественные «фильтры и регенераторы» нашей планеты.
А число «самобеглых колясок» растет фантастическими темпами. Ну как тут не ужесточать экологические требования? Естественно, под раздачу попадают и автокомпоненты. Еще каких-нибудь 30 лет назад асбестовые волокна в тормозных колодках никого не волновали. Ну, пылят тормоза асбестом и пусть себе пылят. Зато тормозят хорошо и в изготовлении дешевы.
Ныне Правила ЕЭК ООН запрещают использование этого минерала в тормозных изделиях. Страны Евросоюза и сами асбестовых колодок не производят, и к себе такую продукцию не пропускают. Dura lex, sed lex – закон суров, но это закон.
Сегодня понятие «экологическая колодка» расширилось. Ведущие производители автокомпонентов заявляют, что теперь они выпускают тормозные колодки и накладки без меди. И очень этим гордятся.
Правильно гордятся. Медь во фрикционных изделиях – тоже не подарок для окружающей среды. И это еще мягко сказано. Чтобы не быть голословными, давайте разберемся в некоторых химико-технологических тонкостях.
Плохая хорошая медь
В рецептуру фрикционной смеси, из которой формуют тормозные накладки, издавна вводили медь. А точнее, измельченную латунную или бронзовую стружку. Это было и хорошо, и плохо. Поначалу хорошему радовались, а о плохом не думали. Но потом все же задумались, жизнь заставила...
Что же в ней хорошего – в меди? Во-первых, она обладает отменной теплопроводностью. Вспомните: бабушки в деревнях всегда варили варенье в медных тазах – в них оно не пригорало. По той же причине медь прекрасно отводит тепло из зоны контакта фрикционной накладки с контртелом – тормозным диском или барабаном.
Во-вторых, медь весьма дружественна к контртелу. Являясь более мягкой, чем сталь или чугун, она помогает процессу приработки колодки, оберегая диски и барабаны от задиров.
Но, как оказалось, это не главное! Ведущие ученые-трибологи, в частности, И.В. Крагельский и А.В. Чичинадзе исследовали и описали так называемый эффект переноса, когда медь в условиях высоких скоростей и температур образует на трущихся поверхностях тончайшую пленку. Она как бы выравнивает и облагораживает эти поверхности и тем самым снижает износ пар трения. Применительно к дисковым тормозам это означает следующее: медь способствует частичному восстановлению диска, уменьшает его разнотолщинность, стабилизирует коэффициент трения.
А что в ней плохого – в той же меди? Во-первых, свинец! С него-то и начались гонения на медь в тормозных колодках. Ведь, как только что говорилось, во фрикционную смесь шла не собственно медь (химически чистый металл), а всевозможный цветной лом, латунь и бронза. В том числе и бронза свинцовистая. А свинец и живая природа несовместимы – вспомните хотя бы запрет на использование этилированного бензина.
Во-вторых, медь сама по себе является тяжелым металлом. Попадая с продуктами износа накладки в окружающую среду, она окисляется, образуя оксид меди CuO. А тот охотно вступает в реакцию со слабыми кислотами, в частности, с сернистой кислотой H2SO3.
Откуда в окружающей среде сернистая кислота? А про выбросы промышленных предприятий забыли, про сернистый газ SO2, например? Про кислотные дожди, систематически выпадающие то тут, то там? Вот и реагирует оксид меди с кислотой, образуя соли, в частности – медный купорос CuSO4 • 5H2O. А тот не только с вредителями садов и огородов борется, но и человека угробить способен. Шутка ли – смертельная доза медного купороса для взрослого человека составляет от 8 до 30 граммов.
Так и попала «колодочная» медь в немилость к экологам – и поделом ей. Солям тяжелых металлов с человеком не по пути...
«Кто, если не ты? Когда, если не теперь?»
Чем же замещают медь в рецептуре фрикционной смеси? Существуют технологии с использованием так называемой стальной шерсти. Иными словами, в этих технологиях медь заменили на железо. Оно тоже хорошо отводит тепло, правда, не создает полезного эффекта переноса, упомянутого в предыдущем разделе. Кроме того, композиции с содержанием железа склонны к жесткой и шумной работе и создают тяжелые условия для диска.
Однако есть у стальной шерсти гораздо более уязвимое место – она «пылит» оксидом железа Fe3O4, образуя характерный черный налет на суппорте и колесе. В некоторых странах, например, в Америке, его количество регламентируется. Поэтому, скажем, для европейского Ford стальная шерсть в тормозных колодках допустима, а для американского Ford – нет.
А есть ли универсальный рецепт – для всех стран, континентов, марок и моделей? Чтобы и без меди и без железа? Оказывается, есть. Это НАО – неасбестовые органические нестальные рецептуры накладок дискового тормоза.
О НАО-технологиях говорилось, в частности, на Международных симпозиумах по трибологии фрикционных материалов «Ярофри». Эти представительные форумы (на них съезжались ученые и практики из многих стран!) проводились в ОАО «ТИИР», и «АБС-авто» об этом рассказывал.
Фрикционные изделия на основе рецептур НАО обладают более стабильными и прогнозируемыми характеристиками, чем их «железные» собратья. И надо признать, ведущие зарубежные компании, производители с мировыми именами, не только исключили медь из своих рецептур, но и освоили НАО-композиты в серийном производстве. Собственно, они-то и составляют предмет их гордости, о чем говорилось в начале нашего повествования.
А что отечественные производители? Чем они способны порадовать рынок? Оказывается, очень многим! Мы только что упоминали ярославское предприятие ОАО «ТИИР». Впрочем, читателям оно и без того хорошо известно: именно здесь создали колодки дискового тормоза OEM для Mercedes и колодки дискового тормоза OES для Land Rover и Ford (см. статью «Тормози, Европа!», «АБС-авто» № 12/2011, с. 12-13).
Так вот: здесь выпускают колодки без меди с конца 90-х годов! Причем тогда об экологии задумывались мало, время было другое. И заботы другие: внезапно сильно подорожали цветные металлы, в том числе и медь. Вот и стали искать ей замену – и нашли, попутно решив и сложнейшую экологическую задачу по исключению свинца и меди из рецептуры.
Первенцем в новом семействе стал фрикционный материал «ТИИР-260». Его «жизненное кредо» – без асбеста, без меди!
В последующие годы совершенствовали разработки, благодаря чему в ассортименте предприятия имеются рецептуры как с содержанием железа (полуметаллические композиции), так и новейшие НАО-материалы.
Линейка композитов решает все задачи, стоявшие перед старушкой-медью – тут и эффективный отвод тепла, и бережное отношение к контртелу и многое другое.
Правда, подробности нам так и не раскрыли – что за ингредиенты в тех рецептурах, сколько их... Это нормально: «ноу-хау», производственные секреты. Все же разработки мирового уровня. Недаром с этим ярославским предприятием сотрудничают «гранды» мирового автопрома.
От редакции.
Благодарим специалистов ОАО «ТИИР» заведующего Научно-исследовательским центром Евгения Пивня и заведующую лабораторией канд. техн. наук Веру Изюмову за помощь в подготовке статьи
