金屬表面改性材料

金屬表面改性材料，即“乾恆材料”，是由多種納米級礦物質材料、多種輔料所組成，以潤滑油或潤滑脂為載體，進入機械摩擦表面。機械運動時產生的摩擦熱能，使吸附、滲透在金屬摩擦表面的“乾恆材料”釋放出了活性物質，這些活性物質與金屬表面發生了力化學反應——熔合、氧化更新、自適應改性。

基本介紹

• 中文名：金屬表面改性材料
• 外文名：The modified metal surface
• 區別：屬性不同
• 範圍：金屬材料

“乾恆”金屬表面改性材料技術簡介

我們常常聽到“自修復”這個詞，所謂自修復, 是指當物體發生缺損時，由新生組織自動補充使它恢復到原來的形態。一般自修復是針對頭髮或者皮膚而設計的，金屬間因為摩擦而產生的磨損也能通過特殊材料獲得自動修復，這是一項什麼神奇技術呢？

物質生活的豐富有賴於人們不斷的創造，有賴於各種機械設備“任勞任怨”地運轉，也就是說，我們這個世界是一個人類與機械設備和諧共存的世界。機械運動就會產生摩擦，而摩擦就會導致磨損。磨損、腐蝕、疲勞是機械設備失效的三種主要形式，磨損實際上是一個慢性疾病的過程，像腐蝕一樣，腐蝕一點沒關係，腐蝕多了，它就成毛病。長期磨損得不到“醫治”,帶來的後果是失效、斷裂、爆炸等，所造成的經濟損失十分巨大。如果能夠減少無用的摩擦消耗，將多餘的摩擦能量進行轉換, 變“破壞”為“組成”，這將是對人類的一項重大貢獻。進入工業化社會以來，全世界一直在努力攻克現代機械設備設計、製造和使用的難題——如何使機械設備在正常運轉中，運用高新技術來提高金屬表面耐磨性能,減少並修復磨損，降低能源消耗、避免環境污染，改變社會發展由主要依靠增加資源投入，向依靠提高資源利用效率轉變，以可持續、循環再利用的方式管理自然資源。

金屬表面處理是一個非常複雜的過程，如何在高溫、高速、高壓下提高其耐磨性和修復磨損表面,是一個極其複雜的問題。“乾恆”金屬表面改性材料（簡稱“乾恆材料”或“乾恆技術”）正是為解決這個問題創造了條件。這項技術不僅能預防機件磨損，還能修復已經磨損的金屬表面，其中，修復是在機器正常服役條件下，“不解體”地原位進行，具有獨特的作用機理和材料表面改性的功效。

“乾恆”技術的獨特機理

這種反應持續進行，逐漸在金屬表面形成了新的晶格結構——陶瓷與金屬的合金層,即陶瓷合金層；隨著陶瓷合金層的不斷生成，原來“金屬與金屬”間的摩擦形式，變成了“陶瓷合金層與陶瓷合金層”的摩擦形式。研究發現，摩擦接觸區的熱力學過程促使磨損較大的部位形成較厚的陶瓷合金層，如同在金屬表面長出了“鐵繭”。陶瓷合金層是自動調節，實現了“按需分配”，不起層、不剝落。當磨損發生時，摩擦能增高，“乾恆材料”和摩擦副表面發生的一系列複雜的反應開始進行，陶瓷合金同時開始生長；而當磨損獲得修復，摩擦間隙逐步恢復至最佳配合時，金屬間釋放的摩擦能降低，一系列反應就會停止，陶瓷合金層也就不再增厚。

“乾恆”材料技術與潤滑油添加劑的區別

“乾恆材料”（技術）與潤滑油添加劑有本質上的區別。它是一門嶄新的表面工程學科，是目前國際最先進的金屬表面改性技術。雖然套用方法與潤滑油添加劑有類似之處，但是它的作用原理、處理過程以及套用效果與潤滑油添加劑有本性上的區別：

屬性不同

“乾恆材料”屬於表面工程、材料學、摩擦學領域，而其它潤滑油添加劑大多數沒有脫離石油化工領域，常見的有表面成膜技術、潤滑介質技術、共晶滾球技術等；

摩擦係數不同

經“乾恆技術”處理後，在金屬摩擦表面形成的陶瓷合金層的摩擦係數為0.003~0.007，而其它潤滑油添加技術的摩擦係數為0.01~0.05之間；

顯微硬度不同

陶瓷合金層的顯微硬度比基體硬度提高二至三倍，而其它添加劑不會提高表面硬度或略有提高；

與基體的線膨脹係數不同

陶瓷合金層與金屬基體線膨脹係數相同，實現了鐵基金屬晶鍵結合。因而，在高溫、高壓下，不起層、不斷裂、不脫落。而其它潤滑油添加劑與金屬基體線膨脹係數存在差異，有明顯的界面，在高溫、強摩擦條件下結合層會被破壞，殘存物無法排除，焦結在摩擦表面，形成新磨粒，造成二次磨損；

耐高溫（熔點）性不同

在乾摩擦條件下，陶瓷合金層的熔點為1575 oC — 1600 oC，潤滑介質技術在乾摩擦條件下無法發揮作用，而表面成膜技術一般在300 oC以下就會失效；

耐磨層的厚度不同

陶瓷合金層的厚度為0．1－50μm沒有明顯界面，而其它潤滑油添加劑只有幾納米鍍層和油膜，有明顯界面；雖然與金屬基體有一定的附著力，但沒有結合力；

不改變潤滑油的性質

“乾恆材料”的生產原料是普通的無機礦物質，它的使用不會對環境造成污染。不與潤滑油、潤滑脂發生任何反應，不改變潤滑油、潤滑脂的性質；它只是以潤滑油、潤滑脂為載體，進入機械摩擦表面。而常見的減摩、抗磨添加劑，大多是有機化合物，許多此類產品大多採用硫化鉬、瀝青、矽、鉛、銅、石墨或精鍊金屬鋅、塑膠等固體，長期使用會有鈣、磷、鋇、樹脂類凝結物，這些成份會在高溫、強摩擦條件下形成積碳粘附在各個部位，易堵塞油路，影響機油的正常循環，改變潤滑油的性質。

自動生成陶瓷合金層

“乾恆材料”的特性是利用摩擦修復磨損，使金屬表面自適應改性，生成超滑、超硬、耐磨損、耐腐蝕性能優異的陶瓷合金層；這是其它潤滑油添加劑無法比擬的；

自動最佳化配合間隙

“乾恆技術”修復磨損在機械設備運行中自動完成的，將多餘的摩擦能進行轉換，自動調節修復過程，實現了“按需分配”。因而，使得機械配合間隙比設計值更加最佳化合理；

長期穩定性

陶瓷合金層是與金屬基體熔為一體的，不會因潤滑油更換或油路清洗而失效或剝落，無需每次更換潤滑油時都要添加，添加量低於潤滑油量的3%以下，不影響潤滑油自身的檢測指標。常見有潤滑油添加劑每次更換潤滑時都要添加，因為這些添加劑是附著、游離在摩擦表面上的；

無任何毒副作用

“乾恆材料”是由多種天然的微、納米級礦物質材料組成，無任何毒副作用。不會產生沉積物質，更不會造成油路堵塞。該材料從生產環節、技術處理過程到套用效果，都是純綠色的，對環境、機械設備、人體無害。而其它潤滑油添加劑，大多是採用化學合成方法，生產原料是有機化合物（如硫化物、聚四氟乙烯、碳氫化合物等），長期使用對環境、人體有害。