L'utilisation de lubrifiants est essentielle au bon fonctionnement de tout système mécanique, lui permettant de durer longtemps. L'ajout d'additifs améliorant les performances des lubrifiants est un moyen d'en optimiser considérablement les propriétés.
L’importance des additifs dans la formulation des lubrifiants
La caractéristique la plus importante d’un lubrifiant est sa capacité à prévenir l’usure. Ce type d’usure mécanique peut prendre diverses formes au sein d’un système lubrifié, notamment :
- Usure adhésive,
- Usure abrasive,
- Piqûres,
- Écaillage.
L’importance des additifs anti-usure, notamment dans les lubrifiants, est capitale. En limitant l’usure, ils constituent un pilier de l’efficacité opérationnelle et font partie intégrante des équipements mécaniques. Aujourd’hui, ils sont un composant indispensable des formulations de lubrifiants modernes , en particulier celles destinées à fonctionner dans des conditions difficiles. Il existe deux types de ces additifs, utilisés selon la situation :
Ils agissent comme un matériau consommable : grâce à leur polarisation, ils adhèrent aux surfaces métalliques en contact et réagissent avec elles sous l’effet de la chaleur générée par ce contact. Ils forment ainsi une couche protectrice qui minimise l’usure, protège l’huile de base de l’oxydation et préserve les métaux des effets corrosifs des acides.
Comment déterminer les performances d’un additif AW/EP ?
Les propriétés tribologiques des additifs sont déterminées à l’aide de méthodes d’essai spécialisées. L’une d’elles est l’essai à quatre billes. Cette technique courante consiste à faire tourner une bille d’acier par rapport à trois billes fixes et lubrifiées, disposées dans un berceau. Cet essai détermine les propriétés qui préviennent l’usure du lubrifiant sous des conditions spécifiques de charge, de vitesse, de température et de durée, conformément aux normes ASTM D4172 (AW) ou ASTM D2783 (EP). Les conditions d’essai pour les propriétés AW sont généralement de 1 200 tr/min et une charge de 40 kg à 75 °C pendant 60 minutes. Les propriétés EP sont généralement mesurées à température ambiante, sur une durée de 10 secondes, sous charge variable. Les résultats de l’essai d’usure à quatre billes sont présentés sous forme de marques d’usure apparaissant sur les billes fixes, dont la taille est ensuite mesurée et moyennée. 
Additifs anti-usure AW
Pour réduire le taux de dégradation continue et modérée des systèmes mécaniques, des additifs anti-usure ( AW ) sont utilisés dans les formulations d’huiles lubrifiantes.
- Les additifs AW conviennent aux lubrifiants fonctionnant dans des conditions douces, à faibles charges et à vitesses élevées.
- Leur rôle est de réduire le coefficient de frottement en protégeant les surfaces métalliques en contact.
- Ils sont activés par une élévation de température due à la charge et à de basses pressions.
- Leur mécanisme d’action repose sur la formation d’une fine couche tribologique protectrice à la surface du métal. Ils fonctionnent sans modification chimique et requièrent une faible énergie d’activation. Ces processus (par exemple, l’adsorption physique) sont généralement réversibles.
- On les trouve dans les huiles hydrauliques , les huiles moteur, les huiles pour engrenages , les fluides de transmission automatique et certains lubrifiants.
- Parmi les additifs pour AW, on peut citer les esters d’acide phosphorique, les dialkyldithiophosphates de zinc (ZDDP) et les composés soufre-phosphore.
- Le portefeuille du groupe PCC comprend des additifs anti-usure, qui sont des produits de la série Rokolub AD (par exemple Rokolub AD 246 ultra ).
Additifs anti-grippage EP
Pour assurer la lubrification même lorsque le film d’huile se dégrade, on utilise des additifs anti-grippage extrême pression (EP) . Ils sont conçus pour fonctionner dans des conditions dites de lubrification limite.
- Les additifs EP sont conçus pour une utilisation sous charges élevées, à hautes températures et à faibles vitesses. Ils s’activent à des pressions élevées.
- Ils sont destinés à des interactions métal-métal plus intenses, et par conséquent le revêtement est plus durable et plus épais que dans le cas des additifs AW.
- Leur mécanisme d’action repose sur l’entrée en action d’une réaction tribochimique irréversible à l’interface, entraînant la formation d’une couche protectrice. Ce processus requiert une énergie d’activation élevée.
- Chimiquement, leur action est plus agressive, caractérisée par une vitesse de réaction plus élevée avec le métal et une formation plus rapide d’un revêtement anti-grippage. Dans certains cas, cette réactivité élevée peut rendre certains additifs EP corrosifs pour certains métaux, ce qui justifie leur utilisation prudente.
- Ils conviennent à des applications plus spécifiques, qui comprennent généralement les huiles pour engrenages et les fluides de travail des métaux.
- Les additifs EP typiques sont des composés (souvent organiques) à base de bore, de chlore , de phosphore ou de soufre. Il s’agit notamment de paraffines chlorées ou de composés aromatiques, d’huiles minérales sulfurées, d’esters d’acide aryl(alkyl)phosphorique, d’acides gras ou d’oléfines chlorés et/ou sulfurés, de polyalkylène glycol , etc.
- Les additifs anti-grippage du groupe PCC comprennent des produits de la série EXOfos (par exemple EXOfos PA-080S, EXOfos PB-184 ).
