金屬自潤滑技術節能環保延壽命

郭鳳煒

（北京摩圣科技股份有限公司 北京）

一、自潤滑技術的起源及現狀

自潤滑技術起源于前蘇聯軍方的所謂“定向全擴散技術”。立項于20世紀70年代，主要為軍事目的而研制開發，旨在提高軍事裝備戰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。1992年誕生了最初的技術原型，而現在所謂的摩圣技術是在上述技術原型的基礎上于2010—2014年發展形成的第三代全合成摩擦表面再生技術，目前處于國際領先地位。

自潤滑技術于2000年被引入中國，目前已在汽車、鐵路等交通運輸部門，石油石化、水利電力、冶金、機械加工、航空航天、軍工等工業部門得到廣泛認可和大力推廣應用，取得了顯著的節能、經濟與社會效益，受到了用戶和國家發改委的高度重視，在總結出眾多優秀節能案例的基礎上，向全國推廣應用。這項具有國際領先水平的高新技術的進一步大范圍應用，將會帶來巨大的經濟與社會效益，對我國的工業發展產生不可估量的作用。

二、自潤滑摩擦表面再生技術的原理與特點

1.作用原理與過程

自潤滑摩擦表面再生技術（簡稱摩圣技術）是通過向金屬摩擦表面引入自潤滑摩擦表面再生劑，在正常運行條件下對摩擦副表面進行原位自修復或者超精加工再制造，并形成金屬陶瓷保護層，進而達到強化摩擦表面、優化配合間隙、改善機械設備工作性能、延長使用壽命等一系列目的的一項全新節能環保技術。

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

一般來說，自潤滑再生劑是把潤滑劑作為載體，添加于任何類型的潤滑劑中，但它與任何潤滑劑都不發生化學反應，也不改變其黏度，它不是潤滑油添加劑或者普通意義上的金屬修復劑。

2.自潤滑技術的再生過程

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

圖2所示的是自潤滑再生劑加入后的第一階段，自潤滑粒子首先對原始摩擦表面進行超精研磨和清洗，同時自潤滑粒子進一步細化。在此階段金屬摩擦表面的溫度會升高，接觸壓力也會加大。

圖1 摩擦表面原始狀態

圖2 自潤滑再生第一階段

圖3 自潤滑再生第二階段

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

圖4所示的是自潤滑再生處理的最后階段。隨著再生作用的范圍不斷擴大，最終形成了沿摩擦表面較大范圍的金屬陶瓷層，而在其內部也形成了新的晶體結構；隨著金屬陶瓷層的形成，摩擦因數大幅度下降，摩擦產生的能量隨之減少，當摩擦產生的溫度和壓力不足以促使再生劑繼續作用時，再生過程自動停止。

3.摩擦表面再生劑的主要成分和產品

圖4 自潤滑再生處理最后階段

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

4.自潤滑技術特點

自潤滑技術是一種獨特的摩擦表面再生技術，從本質上區別于潤滑油添加劑，同時又不同于一般的表面工程技術。自潤滑技術與一般潤滑油添加劑相比，前者可以修復磨損表面，同時通過形成金屬陶瓷層而使摩擦表面一定深度內發生了改性作用；而后者只能通過形成邊界潤滑膜發揮減摩耐磨作用，基本上不具備修復作用，而且對摩擦表面的基體不會有任何改性作用。

（1）摩擦表面的修復具有自適應性。因為摩擦表面的修復，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，其形成厚度會越大。因此修復層具有“填平補齊”的特點，從而使摩擦副保持最佳配合間隙。這是其它任何表面技術都無法實現的。

（2）自潤滑處理工藝簡單，操作方便，無任何負作用。使用自潤滑技術，無需任何工藝設備，不需要任何前處理，不會引起零件變形和組織結構或者力學性能的變化，不需要任何后加工，只要在潤滑油或者潤滑脂中加入自潤滑再生劑，就可實現免拆修復。

（3）自潤滑技術應用領域廣，適應面寬。對于任何機械設備中的金屬摩擦副，不管是黑色還是有色金屬，都可使用自潤滑技術。它的應用范圍比任何一種表面技術都寬，甚至可以取代一些原有的表面處理技術，如各種化學熱處理，表面網紋處理等。

（4）自潤滑技術是一種完全綠色環保型的技術。因為自潤滑技術不需要使用任何會造成污染的工藝裝備、化學試劑和有害氣體介質，自潤滑粒子本身也是不含任何有害物質；同時，它又可以顯著減少機械設備的有害氣體排放、有害液體泄漏、振動和噪聲，因此是一種完全綠色的再制造技術。

5.國內專家對自潤滑技術的評價

中國工程院院士徐濱士教授認為：“再制造技術在國外已經成了一個新興的產業，而在國內才剛剛開始。自潤滑技術是一種綠色的再制造技術，它可以提高汽車等裝備的使用壽命和使用過程中的性能，這對于我們來說，是未來解決綠色環保問題的一個方向”。

中國機械工程學會表面工程分會副主任、清華大學機械工程系劉家浚教授認為：自潤滑技術是一項貨真價實、行之有效、特別適合我國國情的高新技術；它是真正意義的”綠色再制造“技術，其推廣應用將對我國的機械制造業及其相關行業和國民經濟發生巨大的、不可估量的、革命性的作用，它的發展必將對相關的學科,如摩擦學、材料學、表面工程學、化學、物理學等,產生重大的影響。

三、結束語

摩擦表面再生技術的大范圍推廣應用是一項具有重大意義和艱巨的事業，在技術引進、完成產品國產化和應用程序工藝化等方面已經做了大量工作，今后還需要各級領導及廣大從事相關使用、研發和管理的工程技術人員，廣大用戶共同的關心、支持和參與，愿與大家密切合作，為自潤滑技術的進一步推廣應用和綠色經濟的全面發展而共同奮斗。