李強（qiáng） 豆紅運 呂劍
（浙江新昌皮爾軸承有限公司）
摘 要：納米（mǐ）技術是（shì）在0.1至100nm範圍內（nèi）用單個原子、分子製造物質，並且研究材料的性質和（hé）應用的技術。滾動軸承壽命對工作（zuò）的主機有著重要的作用，因此就需要一種新型的潤（rùn）滑技術來提高軸（zhóu）承的壽命。隨著納米及技術的發展，納米材料的應用範圍不斷的擴大，納米材料也逐漸應用（yòng）到（dào）了軸承的（de）潤滑方麵。本文就從分析可以（yǐ）作為潤滑（huá）添加劑的納米材料入手，研究他們對軸承壽命的影響。
關鍵詞：納米技術；軸承壽命；潤滑添（tiān）加（jiā）劑
納米材料作為（wéi）添加劑添加在潤（rùn）滑脂當中（zhōng），可以（yǐ）有效的改變（biàn）軸承表麵的質量（liàng），進而減振降噪。目前，關於納（nà）米材料在潤滑油當中的摩擦學性能（néng）方麵有三種觀點。他們可以（yǐ）有效的解釋潤滑抗磨機理，它們是表麵沉（chén）積（jī）膜論、微滾動論、滲入晶格強化表麵學說。但是關於納（nà）米材料潤（rùn）滑脂在軸承壽命的提高（gāo）方麵的研究不多。如果把納米材料和（hé）潤滑脂的（de）有機結合，也會極大的提高軸承壽命。
1.納米（mǐ）材（cái）料在軸承潤滑（huá）脂當中的運用
1.1.納米軟（ruǎn）金屬類（lèi）潤滑添加劑
銅粉、鎳粉、錫粉和鉍粉都屬於純納米金屬粉末，把（bǎ）他們加入到石蠟基基礎油（yóu）當中進行抗磨減摩（mó）性能試驗。當轉速為500r/min時（shí），分為兩組對比實驗。一組當中加入（rù）鎳粉和鉍粉的潤滑油，另外一組不加金屬（shǔ）粉。結果顯（xiǎn）示加鉍粉潤滑油的軸承的摩擦係數更加穩定，幾乎沒有留下磨痕，說明了在減少（shǎo）摩擦方麵更好。但是在轉（zhuǎn）速增加到1000r/min時的實驗結果顯示，加大荷載時摩擦係數降低，加鎳粉的潤滑油的摩擦係數大（dà）於沒有比沒有加鎳粉（fěn）的潤滑油，而加鉍粉的潤滑油的（de）摩擦係數比基礎油低。這（zhè）說明鉍粉在應用能充分的降低摩擦係數，而且增加（jiā）荷（hé）載磨痕寬（kuān）度並沒有隨之增加。
1.2.納米稀土化（huà）合物潤滑添加劑
納米稀土化合（hé）物CeF3作為添加劑添加（jiā）到潤（rùn）滑脂當中（zhōng）可以（yǐ）有效的降低摩擦係數。但同時也提（tí）高了鋰基脂和鋁基脂的承載能力；納米LaF3在液體石蠟中表現是能夠有效的抗磨，增加（jiā）抗磨性，減少摩擦力（lì）減摩性能較好，能夠承（chéng）載更（gèng）多的荷載。納米材料作為添加劑通（tōng）過摩（mó）擦時在軸承表麵生（shēng）成了吸附膜，這些吸（xī）附（fù）膜含有（yǒu）碳、氮（dàn）等。這些吸附膜含有La2O3、Fe2O3、Fe3O4等。這些化學反（fǎn）應膜（mó）是液體石蠟中的納米LaF3對軸承起作用的具體表現方式，通過這些反應膜可以（yǐ）提高軸承的使用壽命。
1.3.納米含硫化合物潤滑添加劑
根據摩（mó）擦（cā）學性能研究，ZnS、PbS等納米硫屬化合物（wù），在很小的濃度加入基礎油中，也能（néng）發揮出（chū）明顯的（de）抗磨能力（lì），並且也能（néng）提高基礎油的承（chéng）載能力（lì）。作為添加劑被加入基礎油當中以後，在摩擦的過程中由於化學反應會在（zài）軸承表麵產生（shēng）一層反應膜。這層反應膜當中含（hán）有Zn、S、P元素可以提（tí）高基礎（chǔ）油的抗磨能力。
2.納米潤滑材（cái）料對軸承摩（mó）擦性能（néng）及表麵形貌的影響
2.1.抗磨減摩性能得到優化
作為潤滑添（tiān）加劑的納米材料在摩擦過程中具（jù）有一定的自我修複作用。由於（yú）在摩擦過（guò）程中存（cún）在機械摩擦，化學反應和摩擦電（diàn）化（huà）學的作用，這一係列（liè）的作用可以產生能量甚至是物質（zhì）方麵的交（jiāo）換。在摩擦（cā）的過程中，各種作用相互交織會產生化學吸附膜、金屬保護膜、吸附沉積膜等。磨（mó）損的自（zì）我修複效應可以通過這些保護膜起作用。摩擦副相（xiàng）對運動的存在和潤滑材料（含添加劑）是產生自修複（fù）一些的必要條（tiáo）件，自修複膜（mó）的形成在一定程度上依賴於納米材料的添加。自修複（fù）膜對抗磨減摩，補償磨損等方麵有很好的效（xiào）果和作用。
2.2.表麵形貌得到優化
在摩擦副表麵具有時會存在大小不等的微坑（kēng），這些微坑的大小如果和納米粒子的大小相接近的話，作為添加劑（jì）的納米材料就會鑲嵌在裏（lǐ）麵，這樣這些微（wēi）坑就可以實現有條件的自我修（xiū）複（fù）。然而，對表麵粗糙的摩擦副（fù）而言，這種方式的自我修複對摩擦（cā）學（xué）性能的改善較小。納米粒子作為拋光材料對對表麵粗糙摩擦副表麵作用（yòng）不太理想（xiǎng）。隻有表麵粗糙度值為0.1-1nm的表（biǎo）麵，納米材料可以發（fā）揮它Z佳的拋光效（xiào）果。因此，軸承（chéng）的表麵粗糙度越小、越（yuè）光滑，作為添加劑的納米粒子（zǐ）可以改善其摩擦學性能，提（tí）高軸承的使用壽命。
3.提高（gāo）軸（zhóu）承壽命的方法
軸承的使（shǐ）用壽命的提高與納米複（fù）合鍍層的（de）製備和摩擦性（xìng）能有著（zhe）直接的關係，因此許多人都加強了對它們研究的力度。納米複合鍍（dù）層的硬度很高、更加耐磨抗磨損能力強、摩擦性能好、對那（nà）些腐蝕性的物質的抵抗力強。正是有了這些特殊的性能，可以提高軸承的使（shǐ）用壽命。因此受到更（gèng）多的青睞。人們利用納米固體顆粒（lì）添加到鍍液中，納米（mǐ）顆粒與金屬（shǔ）離子相結合而沉積下來的原理得到納米複合鍍層。中國機械工程學會表麵工程研究所的潛心研究下，含有（yǒu）納米金剛（gāng）石粉和Ni包納米Al2O3粉的鎳基複合鍍層終於研（yán）製（zhì）成（chéng）功，通過一係列的實驗證明他們對軸承（chéng）表麵修複和強化有良好的效果。但是在製備（bèi）鍍層的（de）時候，納米顆粒的大小對摩擦性能有深遠的影響，當然達到的效果也不盡相同。由於顆粒含量會影響（xiǎng）鍍（dù）層的Z佳摩（mó）擦（cā）性能，因此它在不同的物（wù）質成分中，要想達到Z佳的摩擦性能所需的顆粒含量也有所差異。實驗證明Ni-SiC複合鍍層要想（xiǎng）達到Z佳（jiā）的摩擦性能就要求納米SiC的體積（jī）分（fèn）數在為4%～到5%之間（jiān）。在比較（jiào）納米鍍層和微（wēi）米複合（hé）鍍層單位麵積中的顆粒數的彌散強化效（xiào）應方麵，納米（mǐ）複合鍍層有明顯的優勢。因此，目前利用複合（hé）電（diàn）沉積技術產生的納（nà）米複合鍍層被廣範將應用到軸承零件製造中。目前（qián）普通軸承振動強烈，在轉動過程中（zhōng）噪（zào）聲過大，摩擦係（xì）數較大和磨損情況嚴（yán）重，這些情況無形的降低了軸承使用壽命。但納米（mǐ）複合鍍（dù）層可以有效的解（jiě）決這（zhè）些問題，提高軸（zhóu）承的使用壽命，它的應用範（fàn）圍也在不斷的擴大。
4.結束語
把納米材料作為添加劑加（jiā）入到不同的潤滑脂當中，可以發（fā）揮出不同（tóng）的作用機理，但是它們都可以（yǐ）提高（gāo）軸承（chéng）壽命。總之，納米材料在提高軸（zhóu）承壽命（mìng）方麵有著很好的市場前景，由於可以作為納米添加劑的材料有很多，在未知的領域還需要我們繼續的深入研究。
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來源：《中國機械》2013年第7期
