郭鳳煒

（北京摩圣科技股份有限公司 北京）

一、自潤滑技術(shù)的起源及現(xiàn)狀

自潤滑技術(shù)起源于前蘇聯(lián)軍方的所謂“定向全擴散技術(shù)”。立項于20世紀70年代，主要為軍事目的而研制開發(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)，目前處于國際領(lǐng)先地位。

自潤滑技術(shù)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(yè)部門得到廣泛認可和大力推廣應(yīng)用，取得了顯著的節(jié)能、經(jīng)濟與社會效益，受到了用戶和國家發(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，向全國推廣應(yīng)用。這項具有國際領(lǐng)先水平的高新技術(shù)的進一步大范圍應(yīng)用，將會帶來巨大的經(jīng)濟與社會效益，對我國的工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不可估量的作用。

二、自潤滑摩擦表面再生技術(shù)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(shù)（簡稱摩圣技術(shù)）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(fù)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(yōu)化配合間隙、改善機械設(shè)備工作性能、延長使用壽命等一系列目的的一項全新節(jié)能環(huán)保技術(shù)。

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(jīng)現(xiàn)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(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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(fù)劑。

2.自潤滑技術(shù)的再生過程

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(tài)

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(nèi)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(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(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，再生過程自動停止。

3.摩擦表面再生劑的主要成分和產(chǎn)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(fā)生反應(yīng)而特別添加的催化劑（Know how）。根據(jù)摩擦副潤滑材料的不同，自潤滑產(chǎn)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(shù)特點

自潤滑技術(shù)是一種獨特的摩擦表面再生技術(shù)，從本質(zhì)上區(qū)別于潤滑油添加劑，同時又不同于一般的表面工程技術(shù)。自潤滑技術(shù)與一般潤滑油添加劑相比，前者可以修復(fù)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(nèi)發(fā)生了改性作用；而后者只能通過形成邊界潤滑膜發(fā)揮減摩耐磨作用，基本上不具備修復(fù)作用，而且對摩擦表面的基體不會有任何改性作用。

（1）摩擦表面的修復(fù)具有自適應(yīng)性。因為摩擦表面的修復(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(fù)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(shù)都無法實現(xiàn)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(shù)，無需任何工藝設(shè)備，不需要任何前處理，不會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，只要在潤滑油或者潤滑脂中加入自潤滑再生劑，就可實現(xiàn)免拆修復(fù)。

（3）自潤滑技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣，適應(yīng)面寬。對于任何機械設(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）自潤滑技術(shù)是一種完全綠色環(huán)保型的技術(shù)。因為自潤滑技術(shù)不需要使用任何會造成污染的工藝裝備、化學(xué)試劑和有害氣體介質(zhì)，自潤滑粒子本身也是不含任何有害物質(zhì)；同時，它又可以顯著減少機械設(shè)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(shù)。

5.國內(nèi)專家對自潤滑技術(shù)的評價

中國工程院院士徐濱士教授認為：“再制造技術(shù)在國外已經(jīng)成了一個新興的產(chǎn)業(yè)，而在國內(nèi)才剛剛開始。自潤滑技術(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程中的性能，這對于我們來說，是未來解決綠色環(huán)保問題的一個方向”。

中國機械工程學(xué)會表面工程分會副主任、清華大學(xué)機械工程系劉家浚教授認為：自潤滑技術(shù)是一項貨真價實、行之有效、特別適合我國國情的高新技術(shù)；它是真正意義的”綠色再制造“技術(shù)，其推廣應(yīng)用將對我國的機械制造業(yè)及其相關(guān)行業(yè)和國民經(jīng)濟發(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

摩擦表面再生技術(shù)的大范圍推廣應(yīng)用是一項具有重大意義和艱巨的事業(yè)，在技術(shù)引進、完成產(chǎn)品國產(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，為自潤滑技術(shù)的進一步推廣應(yīng)用和綠色經(jīng)濟的全面發(fā)展而共同奮斗。