世界頂尖技術 全新摩擦理念
----金馬自修復因子
摘 要：這是一種由經驗豐富的技術人員精心選定開采的多種礦物，按嚴格的生產工藝流程制備成的有添加劑和催化劑之復雜組分凝膠混合體，其主要有效成分-金馬自修復因子的粒度具有特定的形狀和結構，粒度小于5μm，因子在機油中不溶解，與機油不發生化學反應，對生態無污染。無毒副作用，對環境和人體無害。
關鍵詞： 自修復技術 金屬陶瓷保護層
顧名思義,金屬磨損自修復材料是用于解決金屬零件摩擦表面的磨損問題。
金屬磨損是國民經濟各部門，特別是工業部門長期以來普遍面臨的一個令人十分頭痛的老大難問題。據統計全世界產出能量的1/3－1/2直接和間接消耗在克服摩擦方面，而機電產品失效原因中近70%都可歸因于磨損和腐蝕。由此造成的損失十分巨大，僅美國每年就不下2000億美元，為減少和避免這方面的損失而付出的人力、物力和財力更是難以估量的天文數字！
長期以來人們想出了各種提高金屬耐磨性能的方法，如在材料生產過程中用合金化和熱處理的方法使金屬自身的整體耐磨性能得到改善，高錳鋼便是個典型的代表，用包括表面熱處理、火焰淬火、高頻淬火、激光熱處理、化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲各種金屬）以及噴涂、滾壓等方法提高金屬制品的表面耐磨性。同時人們還采取了各種不同的對金屬摩擦表面進行保護的方法，諸如：使用多種潤滑油（脂）及各種名目繁多的添加劑、固相潤滑劑、電鍍、刷鍍、噴涂（火焰熱噴涂、等離子噴涂）、化學（物理）氣相沉積等，在摩擦表面上造成保護層從而避免基體金屬與基體金屬的直接接觸。這些都屬于在磨損尚未發生之前采取的防范于未然的措施。一旦發生磨損，為了不致因為少量、甚至微量的幾何形狀和幾何尺寸的改變使昂貴的機件或機器報廢，人們又開發出了多種各式各樣的修復方法，除上述電鍍、刷鍍、噴涂等既可用于保護又可用于修復的方法之外，其他用于修復的方法有：各種補焊、堆焊、脈沖滾焊、鑲嵌等局部補償或更換的方法�，F在已經形成了一門表面工程學科中新興的修復工程學，專門研究機件失效后修復理論及工藝的一門工程應用型學科，也是一門多學科交叉的邊緣學科，新理論、新材料、新方法層出不窮，但是傳統的修復工作，不管是失效后修復，還是按計劃進行預檢、預修，都要求停機，在原地或送修理廠進行維修；需要有專業人員，專用設備、工具、備件、材料等，都要有可觀的維修費用開支。金馬金屬磨損自修復因子的出現就是這一領域中的一個重大突破，是對摩擦學的新貢獻和新發展，對機械制造業和整個國民經濟的發展都將產生重大的影響。
1．金屬磨損自修復材料是一種什么材料？
這是一種由經驗豐富的技術人員精心選定開采的多種礦物按嚴格的生產工藝流程制備成的加有添加劑和催化劑之復雜組分凝膠體，其關鍵成分金馬自修復因子的粒度具有特定的形狀和結構，粒度小于5μm，自修復因子在機油中不溶解，與機油不發生化學反應，但與任何品種的礦物機油或合成機油都具有相容性。自修復因子在機油和其它載體中可形成懸浮液。機油型號與質量對使用效果沒有影響。修復材料無論是產品本身，還是處于磨合運轉過程中都對生態無污染。無毒副作用，對環境和人體無害。金屬磨損自修復技術來源于前蘇聯解密的軍事技術,這項技術作為常備的軍工預處理和維修技術,在蘇聯軍事領域已應用達三十年之久.這項技術自解密之日起就受到全世界的廣泛關注,目前歐美各國已在其軍事,工業上迅速推廣.我國目前的推廣尚處于起步階段.金馬自修復因子乃從俄羅斯原裝進口.其品質與黑海艦隊等所用完全一致.
2．金屬磨損自修復材料有什么效用？
2.1節能效果：一般可使動力機械，如電動機、內燃機節省電能和燃油10-20%（個例節電達40%，節油達30%以上）。
2.2環保效果：使內燃機排放尾氣中的有害物質大大減少（一氧化碳和碳氫化合物減少40-50%，氮氧化物下降16-18%，柴油機排放的煙霧濃度減少40-50%）。減振降噪效果顯著，達4-7個單位，最高可降90%，有利于節能環保和延長機件使用壽命。
2.3延壽效果：由于摩擦系數的大幅下降和抗腐蝕（含電化學腐蝕），及不發生氫致裂紋性能的提高，再加上表面顯微硬度的改善，諸多綜合因素，使機械設備幾乎達到零磨損狀態，使用壽命大大延長。
2.4加力效果：一般都能使工作效率提高5-10%，許多實驗達到增加功率25-35%的良好效果。
2.5降低機油消耗效果：可使機油使用壽命延長1-5倍，不僅經濟效益可觀，同時也大大減少了對環境的污染。
2.6冷啟動和在無機油狀態下安全行駛性能：可以在無機油狀態下無機械損傷行駛
2.7能自選修復部位，可以免去修復前通常都要進行的繁瑣檢查、劃線定位做標記等探傷手續。如磁力探傷、超聲波、X光探傷、γ探傷等。哪里有磨損，表面有微裂紋、氫致網狀裂紋，自修復材料就修復哪里，不僅限于表面，還可達一定深度（30μm）。
2.8能自補磨損缺陷。由于自修復材料能激活金屬表面使其改性，自我生長故可以做到缺多少補多少，直至恢復原來幾何形狀和達到最佳間隙為止。滲碳或金屬填充，無尺寸變化，而生長不僅有尺寸變化，最多可增長達
2.9能自動完成修復和強化過程�？梢圆煌C、免拆卸，不影響正常運行、無停工損失。
金屬磨損自修復材料之所以具有上述特點，是因為在使用過程中機械零件接觸摩擦表面上生成了類金屬陶瓷保護層。
3.類金屬陶瓷保護層的生成機理及其物-化和機械性能
為了對其生成過程進行簡要說明，有條件地分成四個階段：
3.1超精研磨和粉體再細化
觀察放大的摩擦表面可以看到：該表面由凸起和凹坑組成，坑中充滿磨損產物及滑油分解產物（圖1）。
圖1
在此階段修復材料微粒（相對較粗大）被微凸體（有如獨特的研磨機磨齒）進一步粉碎細化，同時微凸體亦被折斷削平，情形如同拋光，只是更為精細。這造成摩擦表面的升溫（機械阻力和能耗增加），在使用的儀表上有所反映。大約在1小時內電流強度增加10-15%、減速器殼體發熱、內燃機空載轉速下降等。對機械來說這并不可怕，經過1小時后參數趨于穩定，溫度下降，電流亦回落。當修復因子顆粒體再細化同時使微粒凸體破斷時發生溫度為900
圖2
這些斑痕的厚度相對較小，數量亦不多。因為這里開始起作用的修復微粒數量還不大，既便磨損能量很大也是如此。研磨過程中微粒被細化并具有一定結構的基本微粒，與初生晶體尺寸相同，小于1μm（管狀破碎為硬幣形，鱗片狀10nm）。
3.2 摩擦表面的超凈清理
實踐證明：修復材料微粒與摩擦表面的微觀起伏相比還是很大的，并有獨特形狀（小鱗片）和材料中的相應添加劑可達到比任何清洗劑對微觀凸凹清洗更好的效果，可以將凹坑處目前已知的添加劑、摩擦改性劑、金屬散熱劑，機油分解產物、磨損產物等清理干凈（圖3）。
圖3
因此可以說在因子制造過程已為此打下了基礎。摩擦表面的凸體將修復材料微粒推擠到相對表面的凹坑和孔洞內，取代污染物使之受到清理，這種情況可以用鋸末或砂子搓凈臟手來比擬（圖4）。
圖4
清理時機油中冷卻大量的原先被壓實的磨損產物和滑油分解產物，這些過多會嚴重影響進一步致密硬化的效果，此時需更換滑油，如清理正常，則經過磨合1小時可記錄到修復后機構工作參數的改變。聚合物和金屬鍍層產物容易清除，而石墨、金剛石和鉬的產物則不易清理，必要時也需換機油。粉體形狀+添加劑+擠壓作用=良好清理。
3.3超細微粒在凹處致密硬化
微粒自身間及同表層金屬的緊密接觸是一個最重要的過程。應保證微粒的絕對焊合性，弱磁性，以一定的程序按電磁場矢量取向并按機械阻力最小方向排列，晶間相互作用得到恢復。在摩擦接觸時凸起同時將微粒壓實，使其達到不低于被處理金屬的硬度（圖5）。前三階段屬磨合期約需0.5-1.5小時。
圖5
3.4金屬陶瓷保護層的形成
摩擦接觸釋放的能量和材料組份中的催化劑使得上述置換反應得以發生，使反應可以在微觀體積溫度約為
圖6
置換反應形成體積大得多的新晶體，在其自身質量條件下生成保護層，并不斷增厚補償磨損缺陷。層厚與微觀凹陷處充填的粒子數量和摩擦能量成正比，即與磨損量成正比。厚度是自動調節的，也就是說有摩擦能存在保護層就生長，隨著磨損間隙逐步得到補償，摩擦能逐漸下降，置換反應亦逐漸停止，保護層的生長亦結束（圖7）。
圖7
3.5類金屬陶瓷保護層的力學和物理性能：
摩擦系數：μ0.003-0.007（比油膜潤滑低一個數量級）
顯微硬度：Hv690－710（比原始摩擦副高2～3倍）
沖擊強度：
線膨脹系數：13.6～14.2（與鋼相同）
工作環境溫度：-60℃～
表面粗糙度：不低于14級
耐高溫：1575～1600℃
耐腐蝕：高濕度，海洋環境，酸、堿介質中不腐蝕
利用這項技術不僅可以對各種機器的金屬磨損表面進行不拆卸的原位修復，還可以對新零件表面進行強化預處理。
4.設備的超精保養,0磨損和預維修理念
在歐美,設備生產廠家提出了設備0磨損的口號,所謂0磨損就是在新設備上利用現代科技讓機器的磨損達到最小,接近于0,而金屬摩擦自修復技術能夠對已產生的金屬摩擦表面進行動態修復,如果通過設備上裝備的自動潤滑系統,定期定量的加入自修復因子,則產生的磨損將會得到及時的修復,從而實現設備的0磨損,并且由于是動態修復,甚至可以讓設備重要的公差間隙達到可以達到的最佳間隙狀態,同時長期保有這一精度,很輕松的實現設備的超精保養.利用這項技術可以對新設備進行裝備,當新設備過了磨合期,利用這一技術在所有重要的磨合面上生成金屬陶瓷層,達到最佳配合間隙,實現最佳精度,再利用設備裝備的自動潤滑系統保證設備實現0磨損,極大的減少設備的損耗,污染,維修工作量,這就是最新的設備磨損方面的預維修理念.由于這項技術的應用將極大的提高新設備的精度,壽命,品牌和綜合競爭力.在歐美生產的高端設備上,這項技術已經開始應用.
5．金屬磨損自修復材料如何使用？
5.1 使用范圍和使用條件
液壓系統、各類不同功率的壓縮機、各類減速器、各類軸承部件、開放式齒輪傳動裝置、鏈傳動、鐵路彎道、道叉和輪箍、天車軌道、機床導軌、各種類型的內燃機、電動機等，總之，凡為防止、減輕機械零件摩擦表面的磨損和對已發生的磨損進行修復均可收到顯著效果。
但是，與任何產品一樣也有其特定的使用條件，除必須在摩擦部位使用外，還應滿足下列條件：
—摩擦副中至少有一個是用黑色金屬制造的；
—無機械損傷（活塞環破裂，活塞裂紋等）；
—功率下降不超過50％或磨損量不超過70％；
—無機油泄漏（密封失效），機油中無形成聚四氟乙烯膜、鉬膜等保護膜的添加劑。
如有上述缺陷，應先進行常規修理或更換故障零件，使機械滿足使用條件。此外機油亦不得太臟，試驗方法極為簡單，將機油滴在白紙上，如油斑呈多數同心環形狀則應更換機油和濾油器，并清洗發動機。
確定磨損量是否已超出進行修復的允許范圍的方法亦十分簡單，往機械中加一次用量修復材料，如果其使用性能在8～16個小時后未見改善，則不應再使用自修復材料技術了。
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金屬摩擦問題解決專家---金馬工作室
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