“納米智修復材料”的生產技術研究與示范進展①

摘 要:遼寧科源科技開發有限公司在引進俄羅斯的金屬表面智修復技術的基礎上，綜合近幾年最新的研究成果，以“納米智修復材料”添加到設備潤滑系統后對金屬摩擦表面的修復效果為研究對象，實現對“納米智修復材料”的設計配方和工藝方法的技術創新，最終實現“納米智修復材料”的技術、工藝、產品的全部國產化。與原技術相比，耐磨層形成快、壽命長，該產品對摩擦金屬表面的修復效果更加明顯。本文從我公司現生產的產品“馳納特納米智修復材料”的原理研究、技術開發、工藝確定及生產標準規定等方面對“納米智修復材料”的生產技術研究與示范進展進行了闡述。

關鍵詞:納米原理研究

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0054-02

1 引言

當前在各領域中大量、廣泛使用的汽油、柴油發動機、軸承和變速箱等運轉類機械設備，運行中摩擦造成的經濟損失是驚人的，而減小磨損最有效的方法就是潤滑。采用先進的潤滑技術，可使機械設備在苛刻的條件下穩定的工作，提高機械效率和能源利用率，減少設備維護費用和停工損耗，降低產品成本，提高經濟效益。但是隨著社會的不斷發展，僅僅通過挑選原油類型及改進加工方法而獲得的潤滑劑已經遠遠不能滿足工業機械設備廣泛使用、設備運轉速度不斷提高、機械摩擦部位損耗進一步增大等發展的要求。因此，在油品中加入添加劑已經成為提高潤滑油質量，改善潤滑條件的主要途徑之一。

傳統的抗磨添加劑由于其功能的單一性以及對環境具有污染甚至毒性(如硫系、磷系抗磨劑)而面臨嚴峻考驗。在傳統抗磨添加劑難以滿足工業技術發展及生態環境要求的情形下，研究新型的多元化復合型添加劑就成為必然發展趨勢。

針對這一情況，遼寧科源科技開發有限公司為適應市場需求，引進俄羅斯的金屬表面智修復技術的基礎上，綜合近幾年最新的研究成果，以“納米智修復材料”添加到設備潤滑系統后對金屬摩擦表面的修復效果為研究對象，實現對納米智修復材料的設計配方和工藝方法的技術創新，數次試樣試驗、臺架試驗、使用試驗，最后研制成功了“馳納特納米金屬磨損修復材料”。最終實現“納米智修復材料”的技術、工藝、產品的全部國產化，建立一個“納米智修復材料”現代生產示范基地，旨在大幅提升我國“納米智修復材料”生產水平和產品質量。開發成功的“納米智修復材料”具有廣闊的應用前景，能推動我國表面工程、摩擦學領域應用基礎研究，同時，能帶動我國傳統產業的提升和改造，對我國國民經濟的發展有重大影響。

2 “納米智修復材料的研究與生產”項目的研究進展

“納米智修復材料的研究與生產”項目針對“納米智修復材料” 產品研制、生產的各個環節的關鍵技術問題進行了攻關研究和示范，本項目先后獲得撫順市科學技術發展資金(FSKJHT201115)、遼寧省科技型中小企業技術創新基金及國家科技型中小企業技術創新基金的資助，課題組不斷探索，攻克了重重技術難題，通過了遼寧省質量技術監督局審核批準的“納米智修復材料”的企業標準-“Q/LNKY 1-2010金屬磨損修復材料”，并取得了環保許可和ISO9001:2008質量管理體系認證證書。“納米智修復材料”經遼寧省分析科學研究院檢測，檢測結果完全滿足設計要求，已在各種車輛、船舶上大量使用，效果明顯。

2.1 “馳納特納米智修復材料”的原理研究

“納米智修復材料”是一種由多種納米級微量元素、催化劑和輔料制成的物質，是集金屬抗磨、減摩及修復功能為一體的高科技產品。在設備運行中以潤滑油為載體，被帶入機械內部金屬摩擦表面。通過機械運行時產生的摩擦熱能，使溫度上升到一定高度，納米材料分子活化而發生力化學反應，在摩擦鐵基金屬表面沉積、滲透、彌散、熔融，最終在金屬摩擦表面動態生成耐磨保護層，它與鋼質機體線脹系數相同，不能脫落、不能剝離，使金屬磨損部位得到智能修復。

2.2 “馳納特納米智修復材料”的技術開發

2.2.1 “馳納特納米智修復材料”的創新點概述

本項目針對“納米智修復材料”生產和利用中的關鍵技術問題進行研究和示范，取得了如下技術創新:

(1)對產品中起主要作用的硅、鋁、鈣、鎂等元素含量進行了調整。2009年，公司組織有關專家和科研人員，經過大量的研究、測試，對硅、鋁、鈣、鎂等元素含量在原俄羅斯技術的基礎上進行了第一次調整，并申請發明專利。在此專利的基礎上，2010年公司又對硅、鎂、鋁及部分稀土納米元素的含量進行了合理調整(如Al含量調整為25%、Mg含量調整為30%”)。

(2)“納米智修復材料”的顆粒尺寸由原來的微米級(0.1～10μm)變成納米級(0.01～0.5μm)。

(3)生產工藝方法有一定調整，包括對產品生產的溫度和密封性做了更為嚴格的要求。

2.2.2國內外相關技術對比研究

與原俄羅斯及國內相關報導的技術相比，耐磨層形成快、壽命長，該產品對摩擦金屬表面的修復效果更加明顯。如表1。

2.3 “馳納特納米智修復材料”的生產工藝確定

超微粉生產—— >超微粉配制—— >乳化—— >攪拌均質—— >檢驗—— >灌裝—— >封口—— >包裝—— >檢驗—— >出廠

2.4 產品“馳納特納米智修復材料”生產標準規定

根據本產品的組分和性能要求，我們對該產品進行了進一步的研究、分析和試驗測試，決定就外觀、水分、閃點、銅片腐蝕、鎂元素含量、硅元素含量六項指標進行檢測，可確保產品質量要求。

產品外觀要求應符合表2的規定。

產品理化指標應符合表3的規定。

3 結語

“納米智修復材料”能在機械設備不解體的情況下，在運行設備的金屬摩擦表面動態生成耐磨保護層，該保護層超硬(硬度是原金屬表面硬度的13倍)、超滑(比油膜潤滑的摩擦系數低一個數量級)、抗腐蝕(在酸、堿介質中不腐蝕)。耐磨保護層與鋼質機體線脹系數相同，不能脫落、不能剝離，使金屬磨損部位得到智能修復。“馳納特納米智修復材料”能有效地解決金屬機械部件的抗磨、減摩及修復難題，具有明顯的抗磨、減摩效果和修復作用。“馳納特納米智修復材料”不僅能修復金屬已磨損表面，還能在預磨損部位形成保護膜，大幅度地延長機械的使用壽命、降低能耗；在發動機的修復應用中，修復作用使缸套與活塞的摩擦阻力減小，從而使無用功減少，實現節油，并延長機件使用壽命；缸套與活塞密封性更強，從而使缸壓升高，油氣燃燒充分，尾氣中有害氣體排放明顯減少。

“馳納特納米智修復材料”是對傳統抗磨減摩、修復技術的重大突破，“馳納特納米智修復材料”的廣泛應用，將會提高我國工業產品的競爭能力，帶動相關產業的發展，必將在我國產生巨大的經濟效益和社會效益，同時也將會推動我國摩擦學領域內的減磨機理研究和減磨產品研制的開發工作。