金属自润滑技术节能环保延寿命

郭凤炜

（北京摩圣科技股份有限公司 北京）

一、自润滑技术的起源及现状

自润滑技术起源于前苏联军方的所谓“定向全扩散技术”。立项于20世纪70年代，主要为军事目的而研制开发，旨在提高军事装备战斗能力和在特殊情况下生存能力的金属材料摩擦表面处理技术。1992年诞生了最初的技术原型，而现在所谓的摩圣技术是在上述技术原型的基础上于2010—2014年发展形成的第三代全合成摩擦表面再生技术，目前处于国际领先地位。

自润滑技术于2000年被引入中国，目前已在汽车、铁路等交通运输部门，石油石化、水利电力、冶金、机械加工、航空航天、军工等工业部门得到广泛认可和大力推广应用，取得了显著的节能、经济与社会效益，受到了用户和国家发改委的高度重视，在总结出众多优秀节能案例的基础上，向全国推广应用。这项具有国际领先水平的高新技术的进一步大范围应用，将会带来巨大的经济与社会效益，对我国的工业发展产生不可估量的作用。

二、自润滑摩擦表面再生技术的原理与特点

1.作用原理与过程

自润滑摩擦表面再生技术（简称摩圣技术）是通过向金属摩擦表面引入自润滑摩擦表面再生剂，在正常运行条件下对摩擦副表面进行原位自修复或者超精加工再制造，并形成金属陶瓷保护层，进而达到强化摩擦表面、优化配合间隙、改善机械设备工作性能、延长使用寿命等一系列目的的一项全新节能环保技术。

所谓自润滑摩擦表面再生剂是一种由多种氧化物陶瓷材料，经现代合成工艺加工而成的超细粉体，其中添加了多种催化剂成分。根据用途的不同，其粒径分布为：减摩型，20 nm～1 μm；修复型，3～10 μm。

一般来说，自润滑再生剂是把润滑剂作为载体，添加于任何类型的润滑剂中，但它与任何润滑剂都不发生化学反应，也不改变其黏度，它不是润滑油添加剂或者普通意义上的金属修复剂。

2.自润滑技术的再生过程

图1所示为摩擦表面的原始状态，其中两侧微观凸凹不平的是金属表面，中间部分是润滑油，其中间还夹杂着金属磨屑。

图2所示的是自润滑再生剂加入后的第一阶段，自润滑粒子首先对原始摩擦表面进行超精研磨和清洗，同时自润滑粒子进一步细化。在此阶段金属摩擦表面的温度会升高，接触压力也会加大。

图1 摩擦表面原始状态

图2 自润滑再生第一阶段

图3 自润滑再生第二阶段

图3所示的是自润滑再生的第二阶段，在摩擦表面接触点超高温度和压力的作用下，已细化的自润滑粒子开始向表面晶格内部扩散。与此同时，在微观起伏不平的低凹处，自润滑粒子与金属磨屑及其他摩擦参与物发生合成硬化作用，并形成最初的金属陶瓷层。

图4所示的是自润滑再生处理的最后阶段。随着再生作用的范围不断扩大，最终形成了沿摩擦表面较大范围的金属陶瓷层，而在其内部也形成了新的晶体结构；随着金属陶瓷层的形成，摩擦因数大幅度下降，摩擦产生的能量随之减少，当摩擦产生的温度和压力不足以促使再生剂继续作用时，再生过程自动停止。

3.摩擦表面再生剂的主要成分和产品

图4 自润滑再生处理最后阶段

第三代自润滑再生剂的主要成分是全合成水合硅酸铝，另有多种为发生反应而特别添加的催化剂（Know how）。根据摩擦副润滑材料的不同，自润滑产品使用了不同的载体。其中，处理使用润滑油的摩擦副采用自润滑凝胶，通过在润滑油中少量添加自润滑凝胶来满足摩擦表面再生的要求。而处理使用润滑脂的摩擦副采用自润滑专用润滑脂，通过替代一般润滑脂来满足润滑和摩擦表面再生的要求。

4.自润滑技术特点

自润滑技术是一种独特的摩擦表面再生技术，从本质上区别于润滑油添加剂，同时又不同于一般的表面工程技术。自润滑技术与一般润滑油添加剂相比，前者可以修复磨损表面，同时通过形成金属陶瓷层而使摩擦表面一定深度内发生了改性作用；而后者只能通过形成边界润滑膜发挥减摩耐磨作用，基本上不具备修复作用，而且对摩擦表面的基体不会有任何改性作用。

（1）摩擦表面的修复具有自适应性。因为摩擦表面的修复，是在一定的工况条件（荷载、温度、速度）下完成的，原始表面磨损越严重或者工况条件越恶劣，再生层的形成条件越充分，其形成厚度会越大。因此修复层具有“填平补齐”的特点，从而使摩擦副保持最佳配合间隙。这是其它任何表面技术都无法实现的。

（2）自润滑处理工艺简单，操作方便，无任何负作用。使用自润滑技术，无需任何工艺设备，不需要任何前处理，不会引起零件变形和组织结构或者力学性能的变化，不需要任何后加工，只要在润滑油或者润滑脂中加入自润滑再生剂，就可实现免拆修复。

（3）自润滑技术应用领域广，适应面宽。对于任何机械设备中的金属摩擦副，不管是黑色还是有色金属，都可使用自润滑技术。它的应用范围比任何一种表面技术都宽，甚至可以取代一些原有的表面处理技术，如各种化学热处理，表面网纹处理等。

（4）自润滑技术是一种完全绿色环保型的技术。因为自润滑技术不需要使用任何会造成污染的工艺装备、化学试剂和有害气体介质，自润滑粒子本身也是不含任何有害物质；同时，它又可以显著减少机械设备的有害气体排放、有害液体泄漏、振动和噪声，因此是一种完全绿色的再制造技术。

5.国内专家对自润滑技术的评价

中国工程院院士徐滨士教授认为：“再制造技术在国外已经成了一个新兴的产业，而在国内才刚刚开始。自润滑技术是一种绿色的再制造技术，它可以提高汽车等装备的使用寿命和使用过程中的性能，这对于我们来说，是未来解决绿色环保问题的一个方向”。

中国机械工程学会表面工程分会副主任、清华大学机械工程系刘家浚教授认为：自润滑技术是一项货真价实、行之有效、特别适合我国国情的高新技术；它是真正意义的”绿色再制造“技术，其推广应用将对我国的机械制造业及其相关行业和国民经济发生巨大的、不可估量的、革命性的作用，它的发展必将对相关的学科,如摩擦学、材料学、表面工程学、化学、物理学等,产生重大的影响。

三、结束语

摩擦表面再生技术的大范围推广应用是一项具有重大意义和艰巨的事业，在技术引进、完成产品国产化和应用程序工艺化等方面已经做了大量工作，今后还需要各级领导及广大从事相关使用、研发和管理的工程技术人员，广大用户共同的关心、支持和参与，愿与大家密切合作，为自润滑技术的进一步推广应用和绿色经济的全面发展而共同奋斗。