金屬磨損自修復技術與-常規(guī)金屬抗磨減磨及修復技術的主要區(qū)別課件

1、DFR自修復技術特點_與常規(guī)金屬抗磨減摩及修復技術的主要區(qū)別綜 述涉及術語的基本概念：抗磨是指摩擦副在摩擦條件下的耐摩擦或抗摩擦性質，主要由耐磨材料的硬度決定，主要技術途徑是硬化摩擦面。減摩是指減少摩擦副之間干摩擦條件，主要由減摩介質的摩擦系數(shù)所決定，目前主要技術途徑是機油等油性物質或精加工摩擦面。修復技術是指摩擦副之間因磨損造成種種磨損創(chuàng)面或磨損溝壑后，能夠予以修復的技術。目前國內和世界上各種金屬抗磨減摩及修復技術及其產(chǎn)品種類繁多，缺乏通用和權威的可比性，既便有可對比的參數(shù)，由于使用環(huán)境較為復雜也不便作為評估標準。金屬表面再生磨損自修復技術（簡稱自修復技術）的特殊性能，又使其從材料制作、技術

2、工藝、應用都不同于許多現(xiàn)已知的各種金屬抗磨減摩、修復技術及其產(chǎn)品。我們試從不同的角度，與同類型的金屬抗磨減摩及修復技術及其產(chǎn)品進行一些定性的評價比較，僅供用戶根據(jù)自已的專業(yè)需要參考： 評價角度一、工程定位 二、抗磨減摩及修復效果三、作用介質 四、作用機理 五、抗磨減摩及修復綜合技術指標 六、抗磨減摩及修復方法 七、原料及產(chǎn)品成份八、綜合效益 九、應用領域內的貢獻率或復蓋率 工程定位 抗磨減摩途徑技術手段效果 DFR材料（表面工程技術中的表面改性技術 ）利用現(xiàn)代技術改變材料表面、亞表面層的成分、結構和性能的處理技術。是目前金屬抗磨減摩正在研究階段的最新技術途徑。表面形變強化、表面相變強化、離子注

3、入、表面擴散滲入、化學轉化、電化學轉化等。自修復技術為力化學轉化的技術手段。大幅度提高材料表面性能如硬度、耐磨性、耐腐蝕性等。 薄膜技術 利用物理、化學手段將固體表面涂覆一層特殊性能的薄膜。 主要分為物理吸附膜、化學吸附膜、化學反應膜。是目前金屬抗磨減摩新研究的技術途徑，已有多種成熟產(chǎn)品。從陰極電弧鍍、磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、熱絲化學氣相沉積、直流等離子體化學氣相沉積、化學鍍技術為代表的薄膜技術。 能在潤滑面之間，形成一種柔韌的金屬化合物，牢固的吸附在金屬摩擦表面，形成一層自潤性能的保護膜，在潤滑過程中能自動沉積摩擦面，具有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、防輻射、導電、導碰、絕緣。

4、 潤滑介質技術 通過油介質達到減摩、抗磨、清洗、降溫綜合作用。是目前金屬抗磨減摩的主要技術途徑。 大多數(shù)添加劑是極性物質，在潤滑過程中，極性物質與金屬表面反應，可生成化學吸附膜。 形成油性膜具有一定的抗磨減摩效果一、DFR自修復技術工程定位二、DFR自修復技術的修復及抗磨減摩效果工程定位 修復效果 抗磨減摩效果 存在問題 DFR材料（表面工程技術中的表面改性技術 ）可修復的磨損創(chuàng)面不限，生成厚度可達110徽米，可修復相同厚度的磨損溝硬度提高HV760以上干摩擦條件下小于0.007（ 0.003 0.007）如部件的摩擦副內部存在裂縫或加工缺陷，可能會因摩擦系數(shù)急速下降、缸壓增加、動力增大或速度

5、加快，使內部存在裂縫或加工缺陷提前暴露。 薄膜技術 鍍膜吸附力有限，可修復的磨損創(chuàng)面有限，生成厚度有限。 硬度也提高HV500以上在強摩擦和高溫條件下，可造成修復層或保護層脫落，且因其形成膜的物理硬度不夠，最終出現(xiàn)磨損創(chuàng)面加大加深，磨損物增多，從而堵塞油路，拉缸抱瓦。 潤滑介質技術 無修復能力，但可形成油性保護膜。能明顯改善高速滑動重負荷下金屬抗擦傷能力。 由于同類產(chǎn)品多采用樹脂類化合物，在高溫、高壓、強摩擦狀態(tài)下，脫落和磨損物增加更多，從而堵塞油路，拉缸抱瓦。 三、DFR自修復技術的作用介質工程定位 介質性質介質的作用抗磨減摩及修復效果DFR材料（表面工程技術中的表面改性技術 ）基礎機油 將

6、自修復材料帶入摩擦副，降溫。具有極佳抗磨減摩及修復的綜合效果。 薄膜技術 添加劑改性機油 添加一些劑極性物質，在潤滑過程中，極性物質與金屬表面反應，可生成化學吸附膜。 具有較好的抗磨減摩的效果，有一定的修復能力。 潤滑介質技術 基礎機油和添加劑改性機油 抗磨、潤滑、清洗、降溫僅有減摩效果，有一定的抗磨效果，沒有修復功能。 四、DFR自修復修復保護層生成機理工程定位 生成機理 摩擦副表面性質表現(xiàn)效果DFR材料（表面工程技術中的表面改性技術 ）在機械和熱作用下形成有空鍵的化合物Si-O-( 空鍵 )、Si-O-OH-(空鍵 )等并釋放出水。由于形成水時氫的吸附作用，促進了化學鍵置換過程并形成了新鍵

7、Si-O-OH、Si-O-Fe等。 形成類金屬陶瓷層，將摩擦副之間的金屬金屬、金屬化合物膜層摩擦，轉變?yōu)榻饘偬沾蓪咏饘偬沾蓪幽Σ痢母旧细淖兘饘倌Σ翙C制，具備低摩擦系數(shù)、抗強摩擦、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能。 薄膜技術 添加一些劑極性物質，在潤滑過程中，極性物質與金屬表面反應，可生成化學吸附膜?；瘜W吸附膜是添加劑與金屬表面以化學鍵形式連接生成金屬皂。 可制備TiN、TiC、TiCN、TiAIN、DLC（類金剛石）、金剛石、透明Al2O3、Ni-P、Cu、Ag等多種金屬及化合物涂層及其多層復合涂層。形成金屬金屬、金屬化合物膜層摩擦。有效減輕汽車發(fā)動機內部的磨損，改善在高溫和高載荷條件下的潤滑性能

8、提高無卡咬負荷（PB）、燒結負荷（PD）和抗膠合性。 潤滑介質技術 對機油進行改性，增強機油膜的載荷能力和耐高溫能力，保持油性的摩擦系數(shù)，以保持減摩作用。 形成油性膜摩擦系數(shù)只能在0.03數(shù)量級，載荷能力和耐高溫能力存在極限。 金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質凹凸面形成摩擦和磨損微觀條件下金屬摩擦副間摩擦形態(tài)金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質凹凸面形成摩擦和磨損微觀條件下潤滑介質技術的金屬摩擦副間抗磨減摩機理 摩擦副在局部高壓高溫下，潤滑油介質添加劑分解出硫、磷、氯等極性物質、這些極性物質與金屬反應，生成了抗壓強度高和抗剪切強度低的反應膜，將摩擦副兩基體金屬隔開，防止膠合的發(fā)生。運動過程中，接觸著的凸峰

9、一層一層的被磨掉，尖峰不斷降低，接觸面積不斷擴大，降低了接觸應力，表面逐漸趨向光滑，改善了潤滑狀態(tài)，由邊界潤滑逐漸過渡到混和潤滑和部分彈流潤滑。潤滑介質技術金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質凹凸面微觀條件下潤滑介質技術金屬抗磨減摩存在問題潤滑介質技術摩擦系數(shù)只能在0.03數(shù)量級，載荷能力和耐高溫能力存在極限。 金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質凹凸面微觀條件下薄膜技術金屬摩擦副間抗磨機理鍍膜技術只能沿摩擦副凹凸面產(chǎn)生吸附膜，對其凹凸面加以強化或保護，但不能解決摩擦副凹凸面平整修復問題。 金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質凹凸面微觀條件下薄膜技術金屬抗磨減摩及修復存在問題鍍膜技術在高溫、強摩擦條件下易脫落，金屬摩

10、擦副金屬摩擦副機油介質凹凸面微觀條件下薄膜技術金屬摩擦副間抗磨機理鍍膜技術膜層在高溫、強摩擦條件下脫落后，因其形成膜的物理硬度不夠，最終出現(xiàn)磨損創(chuàng)面加大加深，磨損物增多，從而堵塞油路，拉缸抱瓦。 金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質摩擦副磨損創(chuàng)面的凹凸面微觀條件下薄膜技術金屬摩擦副間抗磨機理鍍膜技術膜層是沿著摩擦副表面形成，特別是在磨損創(chuàng)面上只能形成相同厚度的膜層，不具備修復創(chuàng)面的作用。 1 . 超精研磨 * 修復劑微粒受到微凸體的超精研磨后，充分細化。 * 微凸體斷裂引發(fā)閃溫，與微凸體硬度和斷裂速度有關,可達14000C。閃溫作用下微凸體斷裂處發(fā)生了獨特的微冶金過程，出現(xiàn)第一處金屬陶瓷保護層。常規(guī)油

11、膜金屬磨粒 油及添加劑產(chǎn)物微凸體斷裂閃溫點修復劑微觀條件下自修復技術在金屬摩擦副間修復和抗磨機理 2 . 粉體細化、表面清理 * 修復劑微粒被細化的同時摩擦表面的污染物(磨損產(chǎn)物、潤滑劑分解產(chǎn)物)得到清理。表面的微凸體將修復劑微粒推擠到對摩表面的凹坑和孔洞內，使之受到清理。* 修復劑微粒有其獨特的結構，含有特殊添加劑，能夠將存留在凹坑處的污染物清理干凈。 * 表面凹坑處存留的污染物逐漸被研磨細化的修復劑微粒取代。 自修復材料自修復材料微觀條件下自修復技術在金屬摩擦副間修復和抗磨機理3 .金屬陶瓷保護層形成 * 冶金活化劑使冷作硬化可以在較低溫度（約 200oC）以較高的反應速度進行（機器連續(xù)工

12、作或總工作時數(shù)8-16小時完成）。 * 表面微凸體和波谷形成空間晶格增大的變形晶體 。* 恢復表面幾何形狀，優(yōu)化配合間隙。自修復材料及變型體金屬陶瓷層形成微觀條件下自修復技術在金屬摩擦副間修復和抗磨機理金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質凹凸面微觀條件下自修復技術在金屬摩擦副間修復和抗磨機理自修復技術形成最佳配合間隙摩擦系數(shù)僅0。0030。007金屬表面改性為類金屬陶瓷層且沒有明顯界面修復層具有與金屬基體同樣的線脹系數(shù) 維持自修復材料存在，則修復層存在。金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質摩擦副磨損創(chuàng)面的凹凸面微觀條件下自修復技術金屬摩擦副間抗磨機理自修復技術由于金屬陶瓷層是沿著摩擦副表面特別是磨損創(chuàng)面向外生

13、成，最終因被修復的創(chuàng)面處摩擦力化學反應減少以至停止，因而金屬陶瓷層生成減緩以至停止生成，從達到最佳的配合尺寸，并使創(chuàng)面得到修復的功能.。鐵路內燃機缸套表面保護層的掃描電子顯微鏡像（二次電子像，金相制樣法，未腐蝕）鐵路內燃機缸套表面保護層的掃描電子顯微鏡像（二次電子像，金相制樣法，未腐蝕） 8.5m 金屬陶瓷層缸 套鐵 基 體 缸套表面保護層的掃描電子顯微鏡像（背散射電子像，金相制樣法，腐蝕后）金屬陶瓷層缸 套鐵 基 體 9.2 m 五、自修復技術綜合技術指標 工程定位 摩擦系數(shù) 顯微硬度 沖擊強度 線脹系數(shù) 耐高溫 自修復技術（表面工程技術中的表面改性技術 ）存油介質條件下小于等于0。03左右

14、干摩擦條件下小于0.007（ 0.003 0.007）Hv 690 710Hv 110050kg/mm213.6 14.2（與金屬基體線脹系數(shù)相同，沒有差異）差異越大，越造成吸附力下降，是鍍層鍍膜脫落的主要原因和條件之一 干摩擦條件下1575 oC 1600 oC 薄膜技術 存油介質條件下大于等于0。03左右干摩擦條件下大于0。03 鍍層經(jīng)熱處理后硬度也可達1100Hv， 但鍍層結合力存在較大差異。 與金屬基體鋼線脹系數(shù)存在差異，不可能相同 900度以下， 潤滑介質技術 存油介質條件下大于等于0。03左右干摩擦條件下無法發(fā)揮作用 900度以下，干摩擦條件下無法發(fā)揮作用 五、自修復技術綜合技術指

15、標工程定位 耐腐蝕表面粗糙度電絕緣工作環(huán)境溫度修復層厚度自修復技術（表面工程技術中的表面改性技術 ）高濕度，海洋環(huán)境，酸、堿介質中不腐蝕 原位自修復可達不低于14級 1 10 m 的電絕緣層 有潤滑介質下 60o 50oC 在沒有明顯界面前提下，可形成01110m 薄膜技術 高濕度，海洋環(huán)境，酸、堿介質中耐腐蝕 絕大多數(shù)需要解體加工9級14級 不可能形成 有潤滑介質下 40o 50oC 鍍層有明顯界面10-50m 潤滑介質技術 較差 不高于9級 因添加劑成份決定不可能形成 40o 50oC 只能形成油性膜 六、自修復技術抗磨減摩及修復方法 工程定位 修復方法 抗磨減摩方法抗磨減摩及修復效果 自

16、修復技術（表面工程技術中的表面改性技術 ）簡單易行，可原位，無須拆卸 簡單易行，可原位，無須拆卸，同機油加入。 具有極佳抗磨減摩及修復的綜合效果。 薄膜技術 較復雜，通常需要解體鍍膜。原位鍍膜其厚度大大低于解體鍍膜 。較復雜，通常需要解體鍍膜后方具備抗磨減摩能力。具有較好的抗磨減摩的效果，有一定的修復能力。 潤滑介質技術 簡單易行，可原位加入。 僅有抗磨減摩效果，一般沒有修復功能。 七、 原料及產(chǎn)品成份不同：工程定位 主要原料 產(chǎn)品的主要成份 主要優(yōu)缺點 自修復技術（表面工程技術中的表面改性技術 ）礦物組合物，主要為蛇紋石 Mg6(Si4O10)(OH)8（羥基硅酸鎂）在機械和熱作用下形成有空

17、鍵的化合物Si-O-( 空鍵 )、Si-O-OH-(空鍵 )等化學鍵置換過程并形成了新鍵Si-O-OH、Si-O-Fe等，無殘留物存在。 薄膜技術 金屬組合物、油性組合物，常用金屬鉻、鉑、鎳、鉬等； 油溶性有機鉬（二浣基二硫代磷酸硫化鉬）、有機鎢（二烷基二硫代磷酸硫化鎢）、有機鋅（二烷基二硫代磷酸鋅）、輔之清潔分散劑、油性劑、極壓劑、抗氧防腐劑、降凝劑金屬抗磨處理劑等復合而成。 這些成份大多會在高溫、強摩擦條件下形成積碳粘附在缸各個部位。 潤滑介質技術 各種油性組合物 石油、動植物油或化合物聚四氟乙烯等樹脂類 長期使用會有鈣、磷、鋇、樹脂類凝結物，易堵塞油路，影響機油的正常循環(huán)。八、綜合效益不

18、同： 工程定位 綜合解決方案能力 修復效果 抗磨減摩效果 自修復技術（表面工程技術中的表面改性技術 ）可應用于金屬部件摩擦副全壽命：在制造、使用、維修不同階段均可解決抗磨減摩修復的問題。 原位修復： 1、摩擦系數(shù)：0.003 0.0072、 顯徽硬度：Hv 690 710Hv 1100薄膜技術 在制造、使用、維修不同階段均可解決抗磨減摩，但不能解決修復的問題。 原位抗磨減摩，但修復效果不明顯 抗磨效果好，但減摩效果低于自修復。 潤滑介質技術 僅在使用、維修階段可解決抗磨減摩，但不能解決修復的問題。 原位抗磨減摩，但無修復能力 抗磨減摩效果不明顯 八、綜合效益不同： 工程定位 節(jié)能環(huán)保效果生產(chǎn)過程中節(jié)能環(huán)保效果成本費用自修復技術（表面工程技術中的表面改性技術 ）怠速燃料消耗：節(jié)約525% 或更高；能源消耗：降低530% 或更多；輸出動力提高525% 或更高；獨一無二的降低內燃發(fā)動