“納米智修復(fù)材料”的生產(chǎn)技術(shù)研究與示范進(jìn)展①

摘 要:遼寧科源科技開發(fā)有限公司在引進(jìn)俄羅斯的金屬表面智修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，綜合近幾年最新的研究成果，以“納米智修復(fù)材料”添加到設(shè)備潤滑系統(tǒng)后對(duì)金屬摩擦表面的修復(fù)效果為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)“納米智修復(fù)材料”的設(shè)計(jì)配方和工藝方法的技術(shù)創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)“納米智修復(fù)材料”的技術(shù)、工藝、產(chǎn)品的全部國產(chǎn)化。與原技術(shù)相比，耐磨層形成快、壽命長，該產(chǎn)品對(duì)摩擦金屬表面的修復(fù)效果更加明顯。本文從我公司現(xiàn)生產(chǎn)的產(chǎn)品“馳納特納米智修復(fù)材料”的原理研究、技術(shù)開發(fā)、工藝確定及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等方面對(duì)“納米智修復(fù)材料”的生產(chǎn)技術(shù)研究與示范進(jìn)展進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞:納米原理研究

中圖分類號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(c)-0054-02

1 引言

當(dāng)前在各領(lǐng)域中大量、廣泛使用的汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、軸承和變速箱等運(yùn)轉(zhuǎn)類機(jī)械設(shè)備，運(yùn)行中摩擦造成的經(jīng)濟(jì)損失是驚人的，而減小磨損最有效的方法就是潤滑。采用先進(jìn)的潤滑技術(shù)，可使機(jī)械設(shè)備在苛刻的條件下穩(wěn)定的工作，提高機(jī)械效率和能源利用率，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用和停工損耗，降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。但是隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，僅僅通過挑選原油類型及改進(jìn)加工方法而獲得的潤滑劑已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)機(jī)械設(shè)備廣泛使用、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度不斷提高、機(jī)械摩擦部位損耗進(jìn)一步增大等發(fā)展的要求。因此，在油品中加入添加劑已經(jīng)成為提高潤滑油質(zhì)量，改善潤滑條件的主要途徑之一。

傳統(tǒng)的抗磨添加劑由于其功能的單一性以及對(duì)環(huán)境具有污染甚至毒性(如硫系、磷系抗磨劑)而面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。在傳統(tǒng)抗磨添加劑難以滿足工業(yè)技術(shù)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境要求的情形下，研究新型的多元化復(fù)合型添加劑就成為必然發(fā)展趨勢(shì)。

針對(duì)這一情況，遼寧科源科技開發(fā)有限公司為適應(yīng)市場(chǎng)需求，引進(jìn)俄羅斯的金屬表面智修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，綜合近幾年最新的研究成果，以“納米智修復(fù)材料”添加到設(shè)備潤滑系統(tǒng)后對(duì)金屬摩擦表面的修復(fù)效果為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米智修復(fù)材料的設(shè)計(jì)配方和工藝方法的技術(shù)創(chuàng)新，數(shù)次試樣試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)、使用試驗(yàn)，最后研制成功了“馳納特納米金屬磨損修復(fù)材料”。最終實(shí)現(xiàn)“納米智修復(fù)材料”的技術(shù)、工藝、產(chǎn)品的全部國產(chǎn)化，建立一個(gè)“納米智修復(fù)材料”現(xiàn)代生產(chǎn)示范基地，旨在大幅提升我國“納米智修復(fù)材料”生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量。開發(fā)成功的“納米智修復(fù)材料”具有廣闊的應(yīng)用前景，能推動(dòng)我國表面工程、摩擦學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用基礎(chǔ)研究，同時(shí)，能帶動(dòng)我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提升和改造，對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大影響。

2 “納米智修復(fù)材料的研究與生產(chǎn)”項(xiàng)目的研究進(jìn)展

“納米智修復(fù)材料的研究與生產(chǎn)”項(xiàng)目針對(duì)“納米智修復(fù)材料” 產(chǎn)品研制、生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了攻關(guān)研究和示范，本項(xiàng)目先后獲得撫順市科學(xué)技術(shù)發(fā)展資金(FSKJHT201115)、遼寧省科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金及國家科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金的資助，課題組不斷探索，攻克了重重技術(shù)難題，通過了遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局審核批準(zhǔn)的“納米智修復(fù)材料”的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-“Q/LNKY 1-2010金屬磨損修復(fù)材料”，并取得了環(huán)保許可和ISO9001:2008質(zhì)量管理體系認(rèn)證證書。“納米智修復(fù)材料”經(jīng)遼寧省分析科學(xué)研究院檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)要求，已在各種車輛、船舶上大量使用，效果明顯。

2.1 “馳納特納米智修復(fù)材料”的原理研究

“納米智修復(fù)材料”是一種由多種納米級(jí)微量元素、催化劑和輔料制成的物質(zhì)，是集金屬抗磨、減摩及修復(fù)功能為一體的高科技產(chǎn)品。在設(shè)備運(yùn)行中以潤滑油為載體，被帶入機(jī)械內(nèi)部金屬摩擦表面。通過機(jī)械運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱能，使溫度上升到一定高度，納米材料分子活化而發(fā)生力化學(xué)反應(yīng)，在摩擦鐵基金屬表面沉積、滲透、彌散、熔融，最終在金屬摩擦表面動(dòng)態(tài)生成耐磨保護(hù)層，它與鋼質(zhì)機(jī)體線脹系數(shù)相同，不能脫落、不能剝離，使金屬磨損部位得到智能修復(fù)。

2.2 “馳納特納米智修復(fù)材料”的技術(shù)開發(fā)

2.2.1 “馳納特納米智修復(fù)材料”的創(chuàng)新點(diǎn)概述

本項(xiàng)目針對(duì)“納米智修復(fù)材料”生產(chǎn)和利用中的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究和示范，取得了如下技術(shù)創(chuàng)新:

(1)對(duì)產(chǎn)品中起主要作用的硅、鋁、鈣、鎂等元素含量進(jìn)行了調(diào)整。2009年，公司組織有關(guān)專家和科研人員，經(jīng)過大量的研究、測(cè)試，對(duì)硅、鋁、鈣、鎂等元素含量在原俄羅斯技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了第一次調(diào)整，并申請(qǐng)發(fā)明專利。在此專利的基礎(chǔ)上，2010年公司又對(duì)硅、鎂、鋁及部分稀土納米元素的含量進(jìn)行了合理調(diào)整(如Al含量調(diào)整為25%、Mg含量調(diào)整為30%”)。

(2)“納米智修復(fù)材料”的顆粒尺寸由原來的微米級(jí)(0.1～10μm)變成納米級(jí)(0.01～0.5μm)。

(3)生產(chǎn)工藝方法有一定調(diào)整，包括對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的溫度和密封性做了更為嚴(yán)格的要求。

2.2.2國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)對(duì)比研究

與原俄羅斯及國內(nèi)相關(guān)報(bào)導(dǎo)的技術(shù)相比，耐磨層形成快、壽命長，該產(chǎn)品對(duì)摩擦金屬表面的修復(fù)效果更加明顯。如表1。

2.3 “馳納特納米智修復(fù)材料”的生產(chǎn)工藝確定

超微粉生產(chǎn)—— >超微粉配制—— >乳化—— >攪拌均質(zhì)—— >檢驗(yàn)—— >灌裝—— >封口—— >包裝—— >檢驗(yàn)—— >出廠

2.4 產(chǎn)品“馳納特納米智修復(fù)材料”生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

根據(jù)本產(chǎn)品的組分和性能要求，我們對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行了進(jìn)一步的研究、分析和試驗(yàn)測(cè)試，決定就外觀、水分、閃點(diǎn)、銅片腐蝕、鎂元素含量、硅元素含量六項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，可確保產(chǎn)品質(zhì)量要求。

產(chǎn)品外觀要求應(yīng)符合表2的規(guī)定。

產(chǎn)品理化指標(biāo)應(yīng)符合表3的規(guī)定。

3 結(jié)語

“納米智修復(fù)材料”能在機(jī)械設(shè)備不解體的情況下，在運(yùn)行設(shè)備的金屬摩擦表面動(dòng)態(tài)生成耐磨保護(hù)層，該保護(hù)層超硬(硬度是原金屬表面硬度的13倍)、超滑(比油膜潤滑的摩擦系數(shù)低一個(gè)數(shù)量級(jí))、抗腐蝕(在酸、堿介質(zhì)中不腐蝕)。耐磨保護(hù)層與鋼質(zhì)機(jī)體線脹系數(shù)相同，不能脫落、不能剝離，使金屬磨損部位得到智能修復(fù)。“馳納特納米智修復(fù)材料”能有效地解決金屬機(jī)械部件的抗磨、減摩及修復(fù)難題，具有明顯的抗磨、減摩效果和修復(fù)作用。“馳納特納米智修復(fù)材料”不僅能修復(fù)金屬已磨損表面，還能在預(yù)磨損部位形成保護(hù)膜，大幅度地延長機(jī)械的使用壽命、降低能耗；在發(fā)動(dòng)機(jī)的修復(fù)應(yīng)用中，修復(fù)作用使缸套與活塞的摩擦阻力減小，從而使無用功減少，實(shí)現(xiàn)節(jié)油，并延長機(jī)件使用壽命；缸套與活塞密封性更強(qiáng)，從而使缸壓升高，油氣燃燒充分，尾氣中有害氣體排放明顯減少。

“馳納特納米智修復(fù)材料”是對(duì)傳統(tǒng)抗磨減摩、修復(fù)技術(shù)的重大突破，“馳納特納米智修復(fù)材料”的廣泛應(yīng)用，將會(huì)提高我國工業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭能力，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必將在我國產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)也將會(huì)推動(dòng)我國摩擦學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的減磨機(jī)理研究和減磨產(chǎn)品研制的開發(fā)工作。