世界顶尖技术 全新摩擦理念
----金马自修复因子
摘 要：这是一种由经验丰富的技术人员精心选定开采的多种矿物，按严格的生产工艺流程制备成的有添加剂和催化剂之复杂组分凝胶混合体，其主要有效成分-金马自修复因子的粒度具有特定的形状和结构，粒度小于5μm，因子在机油中不溶解，与机油不发生化学反应，对生态无污染。无毒副作用，对环境和人体无害。
关键词： 自修复技术 金属陶瓷保护层
顾名思义,金属磨损自修复材料是用于解决金属零件摩擦表面的磨损问题。
金属磨损是国民经济各部门，特别是工业部门长期以来普遍面临的一个令人十分头痛的老大难问题。据统计全世界产出能量的1/3－1/2直接和间接消耗在克服摩擦方面，而机电产品失效原因中近70%都可归因于磨损和腐蚀。由此造成的损失十分巨大，仅美国每年就不下2000亿美元，为减少和避免这方面的损失而付出的人力、物力和财力更是难以估量的天文数字！
长期以来人们想出了各种提高金属耐磨性能的方法，如在材料生产过程中用合金化和热处理的方法使金属自身的整体耐磨性能得到改善，高锰钢便是个典型的代表，用包括表面热处理、火焰淬火、高频淬火、激光热处理、化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗各种金属）以及喷涂、滚压等方法提高金属制品的表面耐磨性。同时人们还采取了各种不同的对金属摩擦表面进行保护的方法，诸如：使用多种润滑油（脂）及各种名目繁多的添加剂、固相润滑剂、电镀、刷镀、喷涂（火焰热喷涂、等离子喷涂）、化学（物理）气相沉积等，在摩擦表面上造成保护层从而避免基体金属与基体金属的直接接触。这些都属于在磨损尚未发生之前采取的防范于未然的措施。一旦发生磨损，为了不致因为少量、甚至微量的几何形状和几何尺寸的改变使昂贵的机件或机器报废，人们又开发出了多种各式各样的修复方法，除上述电镀、刷镀、喷涂等既可用于保护又可用于修复的方法之外，其他用于修复的方法有：各种补焊、堆焊、脉冲滚焊、镶嵌等局部补偿或更换的方法。现在已经形成了一门表面工程学科中新兴的修复工程学，专门研究机件失效后修复理论及工艺的一门工程应用型学科，也是一门多学科交叉的边缘学科，新理论、新材料、新方法层出不穷，但是传统的修复工作，不管是失效后修复，还是按计划进行预检、预修，都要求停机，在原地或送修理厂进行维修；需要有专业人员，专用设备、工具、备件、材料等，都要有可观的维修费用开支。金马金属磨损自修复因子的出现就是这一领域中的一个重大突破，是对摩擦学的新贡献和新发展，对机械制造业和整个国民经济的发展都将产生重大的影响。
1．金属磨损自修复材料是一种什么材料？
这是一种由经验丰富的技术人员精心选定开采的多种矿物按严格的生产工艺流程制备成的加有添加剂和催化剂之复杂组分凝胶体，其关键成分金马自修复因子的粒度具有特定的形状和结构，粒度小于5μm，自修复因子在机油中不溶解，与机油不发生化学反应，但与任何品种的矿物机油或合成机油都具有相容性。自修复因子在机油和其它载体中可形成悬浮液。机油型号与质量对使用效果没有影响。修复材料无论是产品本身，还是处于磨合运转过程中都对生态无污染。无毒副作用，对环境和人体无害。金属磨损自修复技术来源于前苏联解密的军事技术,这项技术作为常备的军工预处理和维修技术,在苏联军事领域已应用达三十年之久.这项技术自解密之日起就受到全世界的广泛关注,目前欧美各国已在其军事,工业上迅速推广.我国目前的推广尚处于起步阶段.金马自修复因子乃从俄罗斯原装进口.其品质与黑海舰队等所用完全一致.
2．金属磨损自修复材料有什么效用？
2.1节能效果：一般可使动力机械，如电动机、内燃机节省电能和燃油10-20%（个例节电达40%，节油达30%以上）。
2.2环保效果：使内燃机排放尾气中的有害物质大大减少（一氧化碳和碳氢化合物减少40-50%，氮氧化物下降16-18%，柴油机排放的烟雾浓度减少40-50%）。减振降噪效果显著，达4-7个单位，最高可降90%，有利于节能环保和延长机件使用寿命。
2.3延寿效果：由于摩擦系数的大幅下降和抗腐蚀（含电化学腐蚀），及不发生氢致裂纹性能的提高，再加上表面显微硬度的改善，诸多综合因素，使机械设备几乎达到零磨损状态，使用寿命大大延长。
2.4加力效果：一般都能使工作效率提高5-10%，许多实验达到增加功率25-35%的良好效果。
2.5降低机油消耗效果：可使机油使用寿命延长1-5倍，不仅经济效益可观，同时也大大减少了对环境的污染。
2.6冷启动和在无机油状态下安全行驶性能：可以在无机油状态下无机械损伤行驶
2.7能自选修复部位，可以免去修复前通常都要进行的繁琐检查、划线定位做标记等探伤手续。如磁力探伤、超声波、X光探伤、γ探伤等。哪里有磨损，表面有微裂纹、氢致网状裂纹，自修复材料就修复哪里，不仅限于表面，还可达一定深度（30μm）。
2.8能自补磨损缺陷。由于自修复材料能激活金属表面使其改性，自我生长故可以做到缺多少补多少，直至恢复原来几何形状和达到最佳间隙为止。渗碳或金属填充，无尺寸变化，而生长不仅有尺寸变化，最多可增长达
2.9能自动完成修复和强化过程。可以不停机、免拆卸，不影响正常运行、无停工损失。
金属磨损自修复材料之所以具有上述特点，是因为在使用过程中机械零件接触摩擦表面上生成了类金属陶瓷保护层。
3.类金属陶瓷保护层的生成机理及其物-化和机械性能
为了对其生成过程进行简要说明，有条件地分成四个阶段：
3.1超精研磨和粉体再细化
观察放大的摩擦表面可以看到：该表面由凸起和凹坑组成，坑中充满磨损产物及滑油分解产物（图1）。
图1
在此阶段修复材料微粒（相对较粗大）被微凸体（有如独特的研磨机磨齿）进一步粉碎细化，同时微凸体亦被折断削平，情形如同抛光，只是更为精细。这造成摩擦表面的升温（机械阻力和能耗增加），在使用的仪表上有所反映。大约在1小时内电流强度增加10-15%、减速器壳体发热、内燃机空载转速下降等。对机械来说这并不可怕，经过1小时后参数趋于稳定，温度下降，电流亦回落。当修复因子颗粒体再细化同时使微粒凸体破断时发生温度为900
图2
这些斑痕的厚度相对较小，数量亦不多。因为这里开始起作用的修复微粒数量还不大，既便磨损能量很大也是如此。研磨过程中微粒被细化并具有一定结构的基本微粒，与初生晶体尺寸相同，小于1μm（管状破碎为硬币形，鳞片状10nm）。
3.2 摩擦表面的超净清理
实践证明：修复材料微粒与摩擦表面的微观起伏相比还是很大的，并有独特形状（小鳞片）和材料中的相应添加剂可达到比任何清洗剂对微观凸凹清洗更好的效果，可以将凹坑处目前已知的添加剂、摩擦改性剂、金属散热剂，机油分解产物、磨损产物等清理干净（图3）。
图3
因此可以说在因子制造过程已为此打下了基础。摩擦表面的凸体将修复材料微粒推挤到相对表面的凹坑和孔洞内，取代污染物使之受到清理，这种情况可以用锯末或砂子搓净脏手来比拟（图4）。
图4
清理时机油中冷却大量的原先被压实的磨损产物和滑油分解产物，这些过多会严重影响进一步致密硬化的效果，此时需更换滑油，如清理正常，则经过磨合1小时可记录到修复后机构工作参数的改变。聚合物和金属镀层产物容易清除，而石墨、金刚石和钼的产物则不易清理，必要时也需换机油。粉体形状+添加剂+挤压作用=良好清理。
3.3超细微粒在凹处致密硬化
微粒自身间及同表层金属的紧密接触是一个最重要的过程。应保证微粒的绝对焊合性，弱磁性，以一定的程序按电磁场矢量取向并按机械阻力最小方向排列，晶间相互作用得到恢复。在摩擦接触时凸起同时将微粒压实，使其达到不低于被处理金属的硬度（图5）。前三阶段属磨合期约需0.5-1.5小时。
图5
3.4金属陶瓷保护层的形成
摩擦接触释放的能量和材料组份中的催化剂使得上述置换反应得以发生，使反应可以在微观体积温度约为
图6
置换反应形成体积大得多的新晶体，在其自身质量条件下生成保护层，并不断增厚补偿磨损缺陷。层厚与微观凹陷处充填的粒子数量和摩擦能量成正比，即与磨损量成正比。厚度是自动调节的，也就是说有摩擦能存在保护层就生长，随着磨损间隙逐步得到补偿，摩擦能逐渐下降，置换反应亦逐渐停止，保护层的生长亦结束（图7）。
图7
3.5类金属陶瓷保护层的力学和物理性能：
摩擦系数：μ0.003-0.007（比油膜润滑低一个数量级）
显微硬度：Hv690－710（比原始摩擦副高2～3倍）
冲击强度：
线膨胀系数：13.6～14.2（与钢相同）
工作环境温度：-60℃～
表面粗糙度：不低于14级
耐高温：1575～1600℃
耐腐蚀：高湿度，海洋环境，酸、碱介质中不腐蚀
利用这项技术不仅可以对各种机器的金属磨损表面进行不拆卸的原位修复，还可以对新零件表面进行强化预处理。
4.设备的超精保养,0磨损和预维修理念
在欧美,设备生产厂家提出了设备0磨损的口号,所谓0磨损就是在新设备上利用现代科技让机器的磨损达到最小,接近于0,而金属摩擦自修复技术能够对已产生的金属摩擦表面进行动态修复,如果通过设备上装备的自动润滑系统,定期定量的加入自修复因子,则产生的磨损将会得到及时的修复,从而实现设备的0磨损,并且由于是动态修复,甚至可以让设备重要的公差间隙达到可以达到的最佳间隙状态,同时长期保有这一精度,很轻松的实现设备的超精保养.利用这项技术可以对新设备进行装备,当新设备过了磨合期,利用这一技术在所有重要的磨合面上生成金属陶瓷层,达到最佳配合间隙,实现最佳精度,再利用设备装备的自动润滑系统保证设备实现0磨损,极大的减少设备的损耗,污染,维修工作量,这就是最新的设备磨损方面的预维修理念.由于这项技术的应用将极大的提高新设备的精度,寿命,品牌和综合竞争力.在欧美生产的高端设备上,这项技术已经开始应用.
5．金属磨损自修复材料如何使用？
5.1 使用范围和使用条件
液压系统、各类不同功率的压缩机、各类减速器、各类轴承部件、开放式齿轮传动装置、链传动、铁路弯道、道叉和轮箍、天车轨道、机床导轨、各种类型的内燃机、电动机等，总之，凡为防止、减轻机械零件摩擦表面的磨损和对已发生的磨损进行修复均可收到显著效果。
但是，与任何产品一样也有其特定的使用条件，除必须在摩擦部位使用外，还应满足下列条件：
—摩擦副中至少有一个是用黑色金属制造的；
—无机械损伤（活塞环破裂，活塞裂纹等）；
—功率下降不超过50％或磨损量不超过70％；
—无机油泄漏（密封失效），机油中无形成聚四氟乙烯膜、鉬膜等保护膜的添加剂。
如有上述缺陷，应先进行常规修理或更换故障零件，使机械满足使用条件。此外机油亦不得太脏，试验方法极为简单，将机油滴在白纸上，如油斑呈多数同心环形状则应更换机油和滤油器，并清洗发动机。
确定磨损量是否已超出进行修复的允许范围的方法亦十分简单，往机械中加一次用量修复材料，如果其使用性能在8～16个小时后未见改善，则不应再使用自修复材料技术了。
目前该项技术在国内正在推广,我们在全国范围内诚征经销商,有意加盟者注意不要错过机会,请及时与我们联系.
金属摩擦问题解决专家---金马工作室
注：联系我时，请说是在“傲立机床网”上看到的，谢谢！
