金屬自潤(rùn)滑技術(shù)節(jié)能環(huán)保延壽命

郭鳳煒

（北京摩圣科技股份有限公司 北京）

一、自潤(rùn)滑技術(shù)的起源及現(xiàn)狀

自潤(rùn)滑技術(shù)起源于前蘇聯(lián)軍方的所謂“定向全擴(kuò)散技術(shù)”。立項(xiàng)于20世紀(jì)70年代，主要為軍事目的而研制開(kāi)發(fā)，旨在提高軍事裝備戰(zhàn)斗能力和在特殊情況下生存能力的金屬材料摩擦表面處理技術(shù)。1992年誕生了最初的技術(shù)原型，而現(xiàn)在所謂的摩圣技術(shù)是在上述技術(shù)原型的基礎(chǔ)上于2010—2014年發(fā)展形成的第三代全合成摩擦表面再生技術(shù)，目前處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

自潤(rùn)滑技術(shù)于2000年被引入中國(guó)，目前已在汽車、鐵路等交通運(yùn)輸部門，石油石化、水利電力、冶金、機(jī)械加工、航空航天、軍工等工業(yè)部門得到廣泛認(rèn)可和大力推廣應(yīng)用，取得了顯著的節(jié)能、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，受到了用戶和國(guó)家發(fā)改委的高度重視，在總結(jié)出眾多優(yōu)秀節(jié)能案例的基礎(chǔ)上，向全國(guó)推廣應(yīng)用。這項(xiàng)具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高新技術(shù)的進(jìn)一步大范圍應(yīng)用，將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，對(duì)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不可估量的作用。

二、自潤(rùn)滑摩擦表面再生技術(shù)的原理與特點(diǎn)

1.作用原理與過(guò)程

自潤(rùn)滑摩擦表面再生技術(shù)（簡(jiǎn)稱摩圣技術(shù)）是通過(guò)向金屬摩擦表面引入自潤(rùn)滑摩擦表面再生劑，在正常運(yùn)行條件下對(duì)摩擦副表面進(jìn)行原位自修復(fù)或者超精加工再制造，并形成金屬陶瓷保護(hù)層，進(jìn)而達(dá)到強(qiáng)化摩擦表面、優(yōu)化配合間隙、改善機(jī)械設(shè)備工作性能、延長(zhǎng)使用壽命等一系列目的的一項(xiàng)全新節(jié)能環(huán)保技術(shù)。

所謂自潤(rùn)滑摩擦表面再生劑是一種由多種氧化物陶瓷材料，經(jīng)現(xiàn)代合成工藝加工而成的超細(xì)粉體，其中添加了多種催化劑成分。根據(jù)用途的不同，其粒徑分布為：減摩型，20 nm～1 μm；修復(fù)型，3～10 μm。

一般來(lái)說(shuō)，自潤(rùn)滑再生劑是把潤(rùn)滑劑作為載體，添加于任何類型的潤(rùn)滑劑中，但它與任何潤(rùn)滑劑都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不改變其黏度，它不是潤(rùn)滑油添加劑或者普通意義上的金屬修復(fù)劑。

2.自潤(rùn)滑技術(shù)的再生過(guò)程

圖1所示為摩擦表面的原始狀態(tài)，其中兩側(cè)微觀凸凹不平的是金屬表面，中間部分是潤(rùn)滑油，其中間還夾雜著金屬磨屑。

圖2所示的是自潤(rùn)滑再生劑加入后的第一階段，自潤(rùn)滑粒子首先對(duì)原始摩擦表面進(jìn)行超精研磨和清洗，同時(shí)自潤(rùn)滑粒子進(jìn)一步細(xì)化。在此階段金屬摩擦表面的溫度會(huì)升高，接觸壓力也會(huì)加大。

圖1 摩擦表面原始狀態(tài)

圖2 自潤(rùn)滑再生第一階段

圖3 自潤(rùn)滑再生第二階段

圖3所示的是自潤(rùn)滑再生的第二階段，在摩擦表面接觸點(diǎn)超高溫度和壓力的作用下，已細(xì)化的自潤(rùn)滑粒子開(kāi)始向表面晶格內(nèi)部擴(kuò)散。與此同時(shí)，在微觀起伏不平的低凹處，自潤(rùn)滑粒子與金屬磨屑及其他摩擦參與物發(fā)生合成硬化作用，并形成最初的金屬陶瓷層。

圖4所示的是自潤(rùn)滑再生處理的最后階段。隨著再生作用的范圍不斷擴(kuò)大，最終形成了沿摩擦表面較大范圍的金屬陶瓷層，而在其內(nèi)部也形成了新的晶體結(jié)構(gòu)；隨著金屬陶瓷層的形成，摩擦因數(shù)大幅度下降，摩擦產(chǎn)生的能量隨之減少，當(dāng)摩擦產(chǎn)生的溫度和壓力不足以促使再生劑繼續(xù)作用時(shí)，再生過(guò)程自動(dòng)停止。

3.摩擦表面再生劑的主要成分和產(chǎn)品

圖4 自潤(rùn)滑再生處理最后階段

第三代自潤(rùn)滑再生劑的主要成分是全合成水合硅酸鋁，另有多種為發(fā)生反應(yīng)而特別添加的催化劑（Know how）。根據(jù)摩擦副潤(rùn)滑材料的不同，自潤(rùn)滑產(chǎn)品使用了不同的載體。其中，處理使用潤(rùn)滑油的摩擦副采用自潤(rùn)滑凝膠，通過(guò)在潤(rùn)滑油中少量添加自潤(rùn)滑凝膠來(lái)滿足摩擦表面再生的要求。而處理使用潤(rùn)滑脂的摩擦副采用自潤(rùn)滑專用潤(rùn)滑脂，通過(guò)替代一般潤(rùn)滑脂來(lái)滿足潤(rùn)滑和摩擦表面再生的要求。

4.自潤(rùn)滑技術(shù)特點(diǎn)

自潤(rùn)滑技術(shù)是一種獨(dú)特的摩擦表面再生技術(shù)，從本質(zhì)上區(qū)別于潤(rùn)滑油添加劑，同時(shí)又不同于一般的表面工程技術(shù)。自潤(rùn)滑技術(shù)與一般潤(rùn)滑油添加劑相比，前者可以修復(fù)磨損表面，同時(shí)通過(guò)形成金屬陶瓷層而使摩擦表面一定深度內(nèi)發(fā)生了改性作用；而后者只能通過(guò)形成邊界潤(rùn)滑膜發(fā)揮減摩耐磨作用，基本上不具備修復(fù)作用，而且對(duì)摩擦表面的基體不會(huì)有任何改性作用。

（1）摩擦表面的修復(fù)具有自適應(yīng)性。因?yàn)槟Σ帘砻娴男迯?fù)，是在一定的工況條件（荷載、溫度、速度）下完成的，原始表面磨損越嚴(yán)重或者工況條件越惡劣，再生層的形成條件越充分，其形成厚度會(huì)越大。因此修復(fù)層具有“填平補(bǔ)齊”的特點(diǎn)，從而使摩擦副保持最佳配合間隙。這是其它任何表面技術(shù)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

（2）自潤(rùn)滑處理工藝簡(jiǎn)單，操作方便，無(wú)任何負(fù)作用。使用自潤(rùn)滑技術(shù)，無(wú)需任何工藝設(shè)備，不需要任何前處理，不會(huì)引起零件變形和組織結(jié)構(gòu)或者力學(xué)性能的變化，不需要任何后加工，只要在潤(rùn)滑油或者潤(rùn)滑脂中加入自潤(rùn)滑再生劑，就可實(shí)現(xiàn)免拆修復(fù)。

（3）自潤(rùn)滑技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣，適應(yīng)面寬。對(duì)于任何機(jī)械設(shè)備中的金屬摩擦副，不管是黑色還是有色金屬，都可使用自潤(rùn)滑技術(shù)。它的應(yīng)用范圍比任何一種表面技術(shù)都寬，甚至可以取代一些原有的表面處理技術(shù)，如各種化學(xué)熱處理，表面網(wǎng)紋處理等。

（4）自潤(rùn)滑技術(shù)是一種完全綠色環(huán)保型的技術(shù)。因?yàn)樽詽?rùn)滑技術(shù)不需要使用任何會(huì)造成污染的工藝裝備、化學(xué)試劑和有害氣體介質(zhì)，自潤(rùn)滑粒子本身也是不含任何有害物質(zhì)；同時(shí)，它又可以顯著減少機(jī)械設(shè)備的有害氣體排放、有害液體泄漏、振動(dòng)和噪聲，因此是一種完全綠色的再制造技術(shù)。

5.國(guó)內(nèi)專家對(duì)自潤(rùn)滑技術(shù)的評(píng)價(jià)

中國(guó)工程院院士徐濱士教授認(rèn)為：“再制造技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)成了一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，而在國(guó)內(nèi)才剛剛開(kāi)始。自潤(rùn)滑技術(shù)是一種綠色的再制造技術(shù)，它可以提高汽車等裝備的使用壽命和使用過(guò)程中的性能，這對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，是未來(lái)解決綠色環(huán)保問(wèn)題的一個(gè)方向”。

中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程分會(huì)副主任、清華大學(xué)機(jī)械工程系劉家浚教授認(rèn)為：自潤(rùn)滑技術(shù)是一項(xiàng)貨真價(jià)實(shí)、行之有效、特別適合我國(guó)國(guó)情的高新技術(shù)；它是真正意義的”綠色再制造“技術(shù)，其推廣應(yīng)用將對(duì)我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)及其相關(guān)行業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)生巨大的、不可估量的、革命性的作用，它的發(fā)展必將對(duì)相關(guān)的學(xué)科,如摩擦學(xué)、材料學(xué)、表面工程學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等,產(chǎn)生重大的影響。

三、結(jié)束語(yǔ)

摩擦表面再生技術(shù)的大范圍推廣應(yīng)用是一項(xiàng)具有重大意義和艱巨的事業(yè)，在技術(shù)引進(jìn)、完成產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化和應(yīng)用程序工藝化等方面已經(jīng)做了大量工作，今后還需要各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及廣大從事相關(guān)使用、研發(fā)和管理的工程技術(shù)人員，廣大用戶共同的關(guān)心、支持和參與，愿與大家密切合作，為自潤(rùn)滑技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用和綠色經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展而共同奮斗。