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摘 要:辽宁科源科技开发有限公司在引进俄罗斯的金属表面智修复技术的基础上,综合近几年最新的研究成果,以“纳米智修复材料”添加到设备润滑系统后对金属摩擦表面的修复效果为研究对象,实现对“纳米智修复材料”的设计配方和工艺方法的技术创新,最终实现“纳米智修复材料”的技术、工艺、产品的全部国产化。与原技术相比,耐磨层形成快、寿命长,该产品对摩擦金属表面的修复效果更加明显。本文从我公司现生产的产品“驰纳特纳米智修复材料”的原理研究、技术开发、工艺确定及生产标准规定等方面对“纳米智修复材料”的生产技术研究与示范进展进行了阐述。
关键词:纳米原理研究
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0054-02
1 引言
当前在各领域中大量、广泛使用的汽油、柴油发动机、轴承和变速箱等运转类机械设备,运行中摩擦造成的经济损失是惊人的,而减小磨损最有效的方法就是润滑。采用先进的润滑技术,可使机械设备在苛刻的条件下稳定的工作,提高机械效率和能源利用率,减少设备维护费用和停工损耗,降低产品成本,提高经济效益。但是随着社会的不断发展,仅仅通过挑选原油类型及改进加工方法而获得的润滑剂已经远远不能满足工业机械设备广泛使用、设备运转速度不断提高、机械摩擦部位损耗进一步增大等发展的要求。因此,在油品中加入添加剂已经成为提高润滑油质量,改善润滑条件的主要途径之一。
传统的抗磨添加剂由于其功能的单一性以及对环境具有污染甚至毒性(如硫系、磷系抗磨剂)而面临严峻考验。在传统抗磨添加剂难以滿足工业技术发展及生态环境要求的情形下,研究新型的多元化复合型添加剂就成为必然发展趋势。
针对这一情况,辽宁科源科技开发有限公司为适应市场需求,引进俄罗斯的金属表面智修复技术的基础上,综合近几年最新的研究成果,以“纳米智修复材料”添加到设备润滑系统后对金属摩擦表面的修复效果为研究对象,实现对纳米智修复材料的设计配方和工艺方法的技术创新,数次试样试验、台架试验、使用试验,最后研制成功了“驰纳特纳米金属磨损修复材料”。最终实现“纳米智修复材料”的技术、工艺、产品的全部国产化,建立一个“纳米智修复材料”现代生产示范基地,旨在大幅提升我国“纳米智修复材料”生产水平和产品质量。开发成功的“纳米智修复材料”具有广阔的应用前景,能推动我国表面工程、摩擦学领域应用基础研究,同时,能带动我国传统产业的提升和改造,对我国国民经济的发展有重大影响。
2 “纳米智修复材料的研究与生产”项目的研究进展
“纳米智修复材料的研究与生产”项目针对“纳米智修复材料” 产品研制、生产的各个环节的关键技术问题进行了攻关研究和示范,本项目先后获得抚顺市科学技术发展资金(FSKJHT201115)、辽宁省科技型中小企业技术创新基金及国家科技型中小企业技术创新基金的资助,课题组不断探索,攻克了重重技术难题,通过了辽宁省质量技术监督局审核批准的“纳米智修复材料”的企业标准-“Q/LNKY 1-2010金属磨损修复材料”,并取得了环保许可和ISO9001:2008质量管理体系认证证书。“纳米智修复材料”经辽宁省分析科学研究院检测,检测结果完全满足设计要求,已在各种车辆、船舶上大量使用,效果明显。
2.1 “驰纳特纳米智修复材料”的原理研究
“纳米智修复材料”是一种由多种纳米级微量元素、催化剂和辅料制成的物质,是集金属抗磨、减摩及修复功能为一体的高科技产品。在设备运行中以润滑油为载体,被带入机械内部金属摩擦表面。通过机械运行时产生的摩擦热能,使温度上升到一定高度,纳米材料分子活化而发生力化学反应,在摩擦铁基金属表面沉积、渗透、弥散、熔融,最终在金属摩擦表面动态生成耐磨保护层,它与钢质机体线胀系数相同,不能脱落、不能剥离,使金属磨损部位得到智能修复。
2.2 “驰纳特纳米智修复材料”的技术开发
2.2.1 “驰纳特纳米智修复材料”的创新点概述
本项目针对“纳米智修复材料”生产和利用中的关键技术问题进行研究和示范,取得了如下技术创新:
(1)对产品中起主要作用的硅、铝、钙、镁等元素含量进行了调整。2009年,公司组织有关专家和科研人员,经过大量的研究、测试,对硅、铝、钙、镁等元素含量在原俄罗斯技术的基础上进行了第一次调整,并申请发明专利。在此专利的基础上,2010年公司又对硅、镁、铝及部分稀土纳米元素的含量进行了合理调整(如Al含量调整为25%、Mg含量调整为30%”)。
(2)“纳米智修复材料”的颗粒尺寸由原来的微米级(0.1～10μm)变成纳米级(0.01～0.5μm)。
(3)生产工艺方法有一定调整,包括对产品生产的温度和密封性做了更为严格的要求。
2.2.2国内外相关技术对比研究
与原俄罗斯及国内相关报导的技术相比,耐磨层形成快、寿命长,该产品对摩擦金属表面的修复效果更加明显。如表1。
2.3 “驰纳特纳米智修复材料”的生产工艺确定
超微粉生产—— >超微粉配制—— >乳化—— >搅拌均质—— >检验—— >灌装—— >封口—— >包装—— >检验—— >出厂
2.4 产品“驰纳特纳米智修复材料”生产标准规定
根据本产品的组分和性能要求,我们对该产品进行了进一步的研究、分析和试验测试,决定就外观、水分、闪点、铜片腐蚀、镁元素含量、硅元素含量六项指标进行检测,可确保产品质量要求。
产品外观要求应符合表2的规定。
产品理化指标应符合表3的规定。
3 结语
“纳米智修复材料”能在机械设备不解体的情况下,在运行设备的金属摩擦表面动态生成耐磨保护层,该保护层超硬(硬度是原金属表面硬度的13倍)、超滑(比油膜润滑的摩擦系数低一个数量级)、抗腐蚀(在酸、碱介质中不腐蚀)。耐磨保护层与钢质机体线胀系数相同,不能脱落、不能剥离,使金属磨损部位得到智能修复。“驰纳特纳米智修复材料”能有效地解决金属机械部件的抗磨、减摩及修复难题,具有明显的抗磨、减摩效果和修复作用。“驰纳特纳米智修复材料”不仅能修复金属已磨损表面,还能在预磨损部位形成保护膜,大幅度地延长机械的使用寿命、降低能耗；在发动机的修复应用中,修复作用使缸套与活塞的摩擦阻力减小,从而使无用功减少,实现节油,并延长机件使用寿命；缸套与活塞密封性更强,从而使缸压升高,油气燃烧充分,尾气中有害气体排放明显减少。
“驰纳特纳米智修复材料”是对传统抗磨减摩、修复技术的重大突破,“驰纳特纳米智修复材料”的广泛应用,将会提高我国工业产品的竞争能力,带动相关产业的发展,必将在我国产生巨大的经济效益和社会效益,同时也将会推动我国摩擦学领域内的减磨机理研究和减磨产品研制的开发工作。
关键词:纳米原理研究
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0054-02
1 引言
当前在各领域中大量、广泛使用的汽油、柴油发动机、轴承和变速箱等运转类机械设备,运行中摩擦造成的经济损失是惊人的,而减小磨损最有效的方法就是润滑。采用先进的润滑技术,可使机械设备在苛刻的条件下稳定的工作,提高机械效率和能源利用率,减少设备维护费用和停工损耗,降低产品成本,提高经济效益。但是随着社会的不断发展,仅仅通过挑选原油类型及改进加工方法而获得的润滑剂已经远远不能满足工业机械设备广泛使用、设备运转速度不断提高、机械摩擦部位损耗进一步增大等发展的要求。因此,在油品中加入添加剂已经成为提高润滑油质量,改善润滑条件的主要途径之一。
传统的抗磨添加剂由于其功能的单一性以及对环境具有污染甚至毒性(如硫系、磷系抗磨剂)而面临严峻考验。在传统抗磨添加剂难以滿足工业技术发展及生态环境要求的情形下,研究新型的多元化复合型添加剂就成为必然发展趋势。
针对这一情况,辽宁科源科技开发有限公司为适应市场需求,引进俄罗斯的金属表面智修复技术的基础上,综合近几年最新的研究成果,以“纳米智修复材料”添加到设备润滑系统后对金属摩擦表面的修复效果为研究对象,实现对纳米智修复材料的设计配方和工艺方法的技术创新,数次试样试验、台架试验、使用试验,最后研制成功了“驰纳特纳米金属磨损修复材料”。最终实现“纳米智修复材料”的技术、工艺、产品的全部国产化,建立一个“纳米智修复材料”现代生产示范基地,旨在大幅提升我国“纳米智修复材料”生产水平和产品质量。开发成功的“纳米智修复材料”具有广阔的应用前景,能推动我国表面工程、摩擦学领域应用基础研究,同时,能带动我国传统产业的提升和改造,对我国国民经济的发展有重大影响。
2 “纳米智修复材料的研究与生产”项目的研究进展
“纳米智修复材料的研究与生产”项目针对“纳米智修复材料” 产品研制、生产的各个环节的关键技术问题进行了攻关研究和示范,本项目先后获得抚顺市科学技术发展资金(FSKJHT201115)、辽宁省科技型中小企业技术创新基金及国家科技型中小企业技术创新基金的资助,课题组不断探索,攻克了重重技术难题,通过了辽宁省质量技术监督局审核批准的“纳米智修复材料”的企业标准-“Q/LNKY 1-2010金属磨损修复材料”,并取得了环保许可和ISO9001:2008质量管理体系认证证书。“纳米智修复材料”经辽宁省分析科学研究院检测,检测结果完全满足设计要求,已在各种车辆、船舶上大量使用,效果明显。
2.1 “驰纳特纳米智修复材料”的原理研究
“纳米智修复材料”是一种由多种纳米级微量元素、催化剂和辅料制成的物质,是集金属抗磨、减摩及修复功能为一体的高科技产品。在设备运行中以润滑油为载体,被带入机械内部金属摩擦表面。通过机械运行时产生的摩擦热能,使温度上升到一定高度,纳米材料分子活化而发生力化学反应,在摩擦铁基金属表面沉积、渗透、弥散、熔融,最终在金属摩擦表面动态生成耐磨保护层,它与钢质机体线胀系数相同,不能脱落、不能剥离,使金属磨损部位得到智能修复。
2.2 “驰纳特纳米智修复材料”的技术开发
2.2.1 “驰纳特纳米智修复材料”的创新点概述
本项目针对“纳米智修复材料”生产和利用中的关键技术问题进行研究和示范,取得了如下技术创新:
(1)对产品中起主要作用的硅、铝、钙、镁等元素含量进行了调整。2009年,公司组织有关专家和科研人员,经过大量的研究、测试,对硅、铝、钙、镁等元素含量在原俄罗斯技术的基础上进行了第一次调整,并申请发明专利。在此专利的基础上,2010年公司又对硅、镁、铝及部分稀土纳米元素的含量进行了合理调整(如Al含量调整为25%、Mg含量调整为30%”)。
(2)“纳米智修复材料”的颗粒尺寸由原来的微米级(0.1～10μm)变成纳米级(0.01～0.5μm)。
(3)生产工艺方法有一定调整,包括对产品生产的温度和密封性做了更为严格的要求。
2.2.2国内外相关技术对比研究
与原俄罗斯及国内相关报导的技术相比,耐磨层形成快、寿命长,该产品对摩擦金属表面的修复效果更加明显。如表1。
2.3 “驰纳特纳米智修复材料”的生产工艺确定
超微粉生产—— >超微粉配制—— >乳化—— >搅拌均质—— >检验—— >灌装—— >封口—— >包装—— >检验—— >出厂
2.4 产品“驰纳特纳米智修复材料”生产标准规定
根据本产品的组分和性能要求,我们对该产品进行了进一步的研究、分析和试验测试,决定就外观、水分、闪点、铜片腐蚀、镁元素含量、硅元素含量六项指标进行检测,可确保产品质量要求。
产品外观要求应符合表2的规定。
产品理化指标应符合表3的规定。
3 结语
“纳米智修复材料”能在机械设备不解体的情况下,在运行设备的金属摩擦表面动态生成耐磨保护层,该保护层超硬(硬度是原金属表面硬度的13倍)、超滑(比油膜润滑的摩擦系数低一个数量级)、抗腐蚀(在酸、碱介质中不腐蚀)。耐磨保护层与钢质机体线胀系数相同,不能脱落、不能剥离,使金属磨损部位得到智能修复。“驰纳特纳米智修复材料”能有效地解决金属机械部件的抗磨、减摩及修复难题,具有明显的抗磨、减摩效果和修复作用。“驰纳特纳米智修复材料”不仅能修复金属已磨损表面,还能在预磨损部位形成保护膜,大幅度地延长机械的使用寿命、降低能耗；在发动机的修复应用中,修复作用使缸套与活塞的摩擦阻力减小,从而使无用功减少,实现节油,并延长机件使用寿命；缸套与活塞密封性更强,从而使缸压升高,油气燃烧充分,尾气中有害气体排放明显减少。
“驰纳特纳米智修复材料”是对传统抗磨减摩、修复技术的重大突破,“驰纳特纳米智修复材料”的广泛应用,将会提高我国工业产品的竞争能力,带动相关产业的发展,必将在我国产生巨大的经济效益和社会效益,同时也将会推动我国摩擦学领域内的减磨机理研究和减磨产品研制的开发工作。