袁俊洲，乔〓良
(山东源根石油化工有限公司， 山东 济宁〓272100)
摘要：为提高机械设备磨损修复效果，对金属自修复材料在机械设备上的应用进行了研究。分析了机械设备摩擦磨损过程，选择国标46号机械油和氮化碳作为金属自修复材料，采用高纯石墨作靶材，将氮气和氩气分别作为反应气体和溅射气体，用溅射碳和碳团簇高速轰击沉积氮化碳，氮化碳经球磨机处理后，按质量百分比添加到润滑油中，将钛酸酯偶联剂作为分散剂，在超声振荡器中振动分散30 min，完成自修复材料的制备，并制备机械设备试样。利用X射线衍射仪和X射线能量谱仪，通过扫描电子显微镜，在不同载荷、不同转速、不同磨损时间下对机械设备的磨损情况进行了试验，试验结果表明，在机械设备上应用了金属自修复材料后，磨损情况大大降低，使用效果较好。
关键词：金属自修复材料；机械设备；修复；磨损
中图分类号：TH117〓〓〓文献标识码：A〓〓〓文章编号：2095-509X(2021)09-0093-04

机器的运转依赖于零件的相对接触运动，有相对接触运动就会发生磨损，而磨损是表面损伤、部件损坏和材料损失的主要原因。润滑是降低磨损的重要措施之一，但是传统润滑只能减少相对运动表面的磨损，延长其使用寿命，在摩擦过程中磨损表面没有自我修复的能力，所以不可能产生零磨损和自我修复的效果［1］。随着现代科技的发展，润滑油及其添加剂的需求量逐年增加。常规油溶性抗磨减摩添加剂虽然能够提高油品的承载力和极压性，但在使用时会对环境造成污染。纳米材料的出现，为润滑油添加剂的开发提供了新的选择。
〖JP2〗金属磨损自修复材料是一种由复杂的羟基硅酸盐组成的微米级组合物。其原料主要来自某些天然矿石，制备金属自修复材料就是将修复材料注入到机械摩擦界面中，使摩擦系数降低，达到超精密磨削的效果。何成善等［2］在研究金属磨损自修复机理和材料的基础上，进行了基于羟基硅酸盐自修复材料的应用试验。王洪芹等［3］研究了高弹性自修复材料自修复技术在汽车发动机维修中的应用。为了更好地提高修复效果，本文在上述传统研究的基础上，对金属自修复材料在机械设备上的应用进行研究。

1〓金属自修复材料在机械设备上的应用
1.1〓自修复
自修复是指在实践中，机械设备经过不断的摩擦而损坏，不需要拆卸设备部件就能进行自修，且磨损的部件也能够进行自修［4-6］。

1.2〓应用条件
金属自修复材料不能用于全新设备或维修时间短的设备，且要经过设备的磨合期之后才能使用。对无需研磨的机械设备，在设备大修后，可向机油中添加金属自修复材料［7］。

1.3〓金属自修复材料制备
本文所选润滑油为国标46号机械油，该润滑油是一种基础油，具有良好的润滑和抗氧化性能，可用于对润滑油没有特殊要求的全损耗系统润滑，如主轴、轴承、齿轮等轻载机械零件，也可替代一般淬火油使用8-10］。
溅射是制备氮化碳最常用的方法，包括 RF反应溅射202, DC磁控反应溅射212, RF磁控反应溅射242。采用高纯石墨作靶材，将氮气和氩气分别作为反应气体和溅射气体，通过高压高真空辉光放电，用溅射碳和碳团簇高速轰击沉积氮化碳。
球磨设备为上海长方XTL-100自控高能球磨机。经球磨机处理的氮化碳，其自修复剂的磨粒直径需要小于20 μm，为此对氮化碳进行处理［11］。
球磨是由电机带动转轴，产生强烈的冲击力、研磨和振动等高能量的运动。循环运动中，磨球高速旋转，向罐壁运动，利用磨球与罐壁之间产生的
强烈冲击力，将罐内样品材料磨碎［12］。在磨球质

作者简介：袁俊洲（1964—），男，研究员，主要研究方向为节能环保润滑油及添加剂的关键技术研究与应用