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

1、DFR自修復(fù)技術(shù)特點_與常規(guī)金屬抗磨減摩及修復(fù)技術(shù)的主要區(qū)別綜 述涉及術(shù)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(zhì)，主要由耐磨材料的硬度決定，主要技術(shù)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(zhì)的摩擦系數(shù)所決定，目前主要技術(shù)途徑是機油等油性物質(zhì)或精加工摩擦面。修復(fù)技術(shù)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(fù)的技術(shù)。目前國內(nèi)和世界上各種金屬抗磨減摩及修復(fù)技術(shù)及其產(chǎn)品種類繁多，缺乏通用和權(quán)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(fù)雜也不便作為評估標(biāo)準(zhǔn)。金屬表面再生磨損自修復(fù)技術(shù)（簡稱自修復(fù)技術(shù)）的特殊性能，又使其從材料制作、技術(shù)

2、工藝、應(yīng)用都不同于許多現(xiàn)已知的各種金屬抗磨減摩、修復(fù)技術(shù)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(fù)技術(shù)及其產(chǎn)品進(jìn)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(fù)效果三、作用介質(zhì) 四、作用機理 五、抗磨減摩及修復(fù)綜合技術(shù)指標(biāo) 六、抗磨減摩及修復(fù)方法 七、原料及產(chǎn)品成份八、綜合效益 九、應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的貢獻(xiàn)率或復(fù)蓋率 工程定位 抗磨減摩途徑技術(shù)手段效果 DFR材料（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）利用現(xiàn)代技術(shù)改變材料表面、亞表面層的成分、結(jié)構(gòu)和性能的處理技術(shù)。是目前金屬抗磨減摩正在研究階段的最新技術(shù)途徑。表面形變強化、表面相變強化、離子注

3、入、表面擴(kuò)散滲入、化學(xué)轉(zhuǎn)化、電化學(xué)轉(zhuǎn)化等。自修復(fù)技術(shù)為力化學(xué)轉(zhuǎn)化的技術(shù)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(shù) 利用物理、化學(xué)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(xué)吸附膜、化學(xué)反應(yīng)膜。是目前金屬抗磨減摩新研究的技術(shù)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(xué)氣相沉積、熱絲化學(xué)氣相沉積、直流等離子體化學(xué)氣相沉積、化學(xué)鍍技術(shù)為代表的薄膜技術(shù)。 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(hù)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(dǎo)電、導(dǎo)碰、絕緣。

4、 潤滑介質(zhì)技術(shù) 通過油介質(zhì)達(dá)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(shù)途徑。 大多數(shù)添加劑是極性物質(zhì)，在潤滑過程中，極性物質(zhì)與金屬表面反應(yīng)，可生成化學(xué)吸附膜。 形成油性膜具有一定的抗磨減摩效果一、DFR自修復(fù)技術(shù)工程定位二、DFR自修復(fù)技術(shù)的修復(fù)及抗磨減摩效果工程定位 修復(fù)效果 抗磨減摩效果 存在問題 DFR材料（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）可修復(fù)的磨損創(chuàng)面不限，生成厚度可達(dá)110徽米，可修復(fù)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(nèi)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(nèi)部存在裂縫或加工缺陷提前暴露。 薄膜技術(shù) 鍍膜吸附力有限，可修復(fù)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(fù)層或保護(hù)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(zhì)技術(shù) 無修復(fù)能力，但可形成油性保護(hù)膜。能明顯改善高速滑動重負(fù)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(fù)技術(shù)的作用介質(zhì)工程定位 介質(zhì)性質(zhì)介質(zhì)的作用抗磨減摩及修復(fù)效果DFR材料（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）基礎(chǔ)機油 將

6、自修復(fù)材料帶入摩擦副，降溫。具有極佳抗磨減摩及修復(fù)的綜合效果。 薄膜技術(shù) 添加劑改性機油 添加一些劑極性物質(zhì)，在潤滑過程中，極性物質(zhì)與金屬表面反應(yīng)，可生成化學(xué)吸附膜。 具有較好的抗磨減摩的效果，有一定的修復(fù)能力。 潤滑介質(zhì)技術(shù) 基礎(chǔ)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(fù)功能。 四、DFR自修復(fù)修復(fù)保護(hù)層生成機理工程定位 生成機理 摩擦副表面性質(zhì)表現(xiàn)效果DFR材料（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）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(jìn)了化學(xué)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(zhuǎn)變?yōu)榻饘偬沾蓪咏饘偬沾蓪幽Σ?。從根本上改變金屬摩擦機制，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(shù) 添加一些劑極性物質(zhì)，在潤滑過程中，極性物質(zhì)與金屬表面反應(yīng)，可生成化學(xué)吸附膜?；瘜W(xué)吸附膜是添加劑與金屬表面以化學(xué)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(fù)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(nèi)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(fù)荷（PB）、燒結(jié)負(fù)荷（PD）和抗膠合性。 潤滑介質(zhì)技術(shù) 對機油進(jìn)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(zhì)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(zhì)凹凸面形成摩擦和磨損微觀條件下潤滑介質(zhì)技術(shù)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(zhì)添加劑分解出硫、磷、氯等極性物質(zhì)、這些極性物質(zhì)與金屬反應(yīng)，生成了抗壓強度高和抗剪切強度低的反應(yīng)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(kuò)大，降低了接觸應(yīng)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(zhì)技術(shù)金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質(zhì)凹凸面微觀條件下潤滑介質(zhì)技術(shù)金屬抗磨減摩存在問題潤滑介質(zhì)技術(shù)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(zhì)凹凸面微觀條件下薄膜技術(shù)金屬摩擦副間抗磨機理鍍膜技術(shù)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(hù)，但不能解決摩擦副凹凸面平整修復(fù)問題。 金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質(zhì)凹凸面微觀條件下薄膜技術(shù)金屬抗磨減摩及修復(fù)存在問題鍍膜技術(shù)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(zhì)凹凸面微觀條件下薄膜技術(shù)金屬摩擦副間抗磨機理鍍膜技術(shù)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(zhì)摩擦副磨損創(chuàng)面的凹凸面微觀條件下薄膜技術(shù)金屬摩擦副間抗磨機理鍍膜技術(shù)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(fù)創(chuàng)面的作用。 1 . 超精研磨 * 修復(fù)劑微粒受到微凸體的超精研磨后，充分細(xì)化。 * 微凸體斷裂引發(fā)閃溫，與微凸體硬度和斷裂速度有關(guān),可達(dá)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(hù)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(fù)劑微觀條件下自修復(fù)技術(shù)在金屬摩擦副間修復(fù)和抗磨機理 2 . 粉體細(xì)化、表面清理 * 修復(fù)劑微粒被細(xì)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(fù)劑微粒推擠到對摩表面的凹坑和孔洞內(nèi)，使之受到清理。* 修復(fù)劑微粒有其獨特的結(jié)構(gòu)，含有特殊添加劑，能夠?qū)⒋媪粼诎伎犹幍奈廴疚锴謇砀蓛簟?* 表面凹坑處存留的污染物逐漸被研磨細(xì)化的修復(fù)劑微粒取代。 自修復(fù)材料自修復(fù)材料微觀條件下自修復(fù)技術(shù)在金屬摩擦副間修復(fù)和抗磨機理3 .金屬陶瓷保護(hù)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(yīng)速度進(jìn)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(fù)表面幾何形狀，優(yōu)化配合間隙。自修復(fù)材料及變型體金屬陶瓷層形成微觀條件下自修復(fù)技術(shù)在金屬摩擦副間修復(fù)和抗磨機理金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質(zhì)凹凸面微觀條件下自修復(fù)技術(shù)在金屬摩擦副間修復(fù)和抗磨機理自修復(fù)技術(shù)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(fù)層具有與金屬基體同樣的線脹系數(shù) 維持自修復(fù)材料存在，則修復(fù)層存在。金屬摩擦副金屬摩擦副機油介質(zhì)摩擦副磨損創(chuàng)面的凹凸面微觀條件下自修復(fù)技術(shù)金屬摩擦副間抗磨機理自修復(fù)技術(shù)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(fù)的創(chuàng)面處摩擦力化學(xué)反應(yīng)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(dá)到最佳的配合尺寸，并使創(chuàng)面得到修復(fù)的功能.。鐵路內(nèi)燃機缸套表面保護(hù)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(nèi)燃機缸套表面保護(hù)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(hù)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(fù)技術(shù)綜合技術(shù)指標(biāo) 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(fù)技術(shù)（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）存油介質(zhì)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(shù) 存油介質(zhì)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(dá)1100Hv， 但鍍層結(jié)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(zhì)技術(shù) 存油介質(zhì)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(fù)技術(shù)綜合技術(shù)指

15、標(biāo)工程定位 耐腐蝕表面粗糙度電絕緣工作環(huán)境溫度修復(fù)層厚度自修復(fù)技術(shù)（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）高濕度，海洋環(huán)境，酸、堿介質(zhì)中不腐蝕 原位自修復(fù)可達(dá)不低于14級 1 10 m 的電絕緣層 有潤滑介質(zhì)下 60o 50oC 在沒有明顯界面前提下，可形成01110m 薄膜技術(shù) 高濕度，海洋環(huán)境，酸、堿介質(zhì)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(zhì)下 40o 50oC 鍍層有明顯界面10-50m 潤滑介質(zhì)技術(shù) 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(fù)技術(shù)抗磨減摩及修復(fù)方法 工程定位 修復(fù)方法 抗磨減摩方法抗磨減摩及修復(fù)效果 自

16、修復(fù)技術(shù)（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）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(fù)的綜合效果。 薄膜技術(shù) 較復(fù)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(fù)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(fù)能力。 潤滑介質(zhì)技術(shù) 簡單易行，可原位加入。 僅有抗磨減摩效果，一般沒有修復(fù)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(fù)技術(shù)（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）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(xué)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(shù) 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(fù)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(zhì)技術(shù) 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(jié)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(fù)效果 抗磨減摩效果 自修復(fù)技術(shù)（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）可應(yīng)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(fù)的問題。 原位修復(fù)： 1、摩擦系數(shù)：0.003 0.0072、 顯徽硬度：Hv 690 710Hv 1100薄膜技術(shù) 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(fù)的問題。 原位抗磨減摩，但修復(fù)效果不明顯 抗磨效果好，但減摩效果低于自修復(fù)。 潤滑介質(zhì)技術(shù) 僅在使用、維修階段可解決抗磨減摩，但不能解決修復(fù)的問題。 原位抗磨減摩，但無修復(fù)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(fù)技術(shù)（表面工程技術(shù)中的表面改性技術(shù) ）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(nèi)燃發(fā)動