润滑经济——节能减碳新途径

南京俩湖科技有限公司 谢传林 眭 晔

0 前言

国际权威机构估称：“全世界生产的全部能源所产生的能量有33%～50%消耗在摩擦上。”另外，造成设备失效的原因，磨损排第一。

人们为减轻摩擦和磨损采取润滑措施。由于润滑措施被广泛应用，上世纪六十年代西方提出“润滑经济”理论，使西方各国经济效益得到快速发展，特别是日本在上世纪中叶大力推广“润滑经济”，使整个国家经济跃上一个新台阶。

1 润滑经济

润滑经济是推广运用先进润滑技术，减少摩擦、磨损，降低设备事故、延长设备使用寿命，节能减排，提高经济效益。

“润滑经济”是摩擦学研究的必然。摩擦学是研究相对运动的作用表面的摩擦、磨损和润滑以及三者之间相互关联的理论与应用的一门边缘性学科。我国对摩擦学的研究正在快速发展，同时摩擦学中也出现一些误区，把摩擦力损失估算得太少。

笔者走访了几家大型生产齿轮箱企业，有的企业测量方法不对，凑用书上的效率值95%～99%；有的企业没有做台架试验，根据齿轮精度套用书本上的平均效率。由此可见我国生产齿轮箱的企业绝大多数过高地标注了齿轮传动效率，这实际上把“润滑经济”的门堵死了。

摩擦即为两接触面相对运动时的受阻现象，阻力为摩擦力，

摩擦力（F）=摩擦系数（μ）×法向负载（N）

由上述公式看出，在法向负载不变的情况下，摩擦系数大小，决定了摩擦力大小。如果摩擦力很小很小，人们就会忽视它，实际上全世界生产的全部能源所产生的能量有1/3～1/2消耗在摩擦上，如此巨大的节能潜力被人们忽视了。

2 润滑剂

为减少摩擦磨损人们采用润滑措施，能形成润滑膜的物质叫润滑剂，它可以是液体、半固体、固体等状态。无论任何润滑剂都有程度不同的减低摩擦系数的特性。

润滑剂的润滑机理是：润滑油在流经相对滑动的“楔形小间隙”中时产生一层厚度远大于摩擦副表面综合粗糙度的流体膜，将两表面完全隔开，这将金属与金属或非金属的直接摩擦转化为油的内层剪切面之间的摩擦，避免了摩擦副工作面的磨损。同时提供了一个很低的摩擦系数。此时润滑油的粘度起作用，不需要添加剂，这里是理想的流体润滑，在负载低，速度快的摩擦表面“可能”会实现。

市场上的润滑油品种无数，价格也千差万别。所有的润滑油都是基础油加添加剂，润滑技术的先进与否是由添加剂决定的。

在实际运行中，通常滑动摩擦副由于不具备“楔形小间隙”的条件，仅借助于润滑油在金属表面的物理与化学吸附膜，由于吸附膜不能将摩擦副完全隔开所以在运动副中仍有“干摩擦”现象。为了降低摩擦力，在润滑油中加入油性剂或摩擦改进剂，为了减少摩擦，加入抗磨剂或极压抗磨剂，至此添加剂根据它们与摩擦表面的不同作用能在表面形成吸附膜，沉积膜,反应膜或渗透膜。

在边界润滑中润滑油的极性分子吸附在摩擦表面形成吸附膜，由于分子吸引力的作用，没有化学链参与作用，吸附和脱附完全可逆的是物理吸附膜。润滑剂中的极性分子的价电子与金属表面的电子交换而产生化学结合力形成的表面膜，叫化学吸附膜。在摩擦过程中，润滑介质发生一系列化学反应生成的产物沉积在摩擦副表面，形成沉积膜。吸附膜和沉积膜只有在缓和的摩擦条件下工作，当负载较大，摩擦表面温度升高时，吸附膜，沉积膜就容易破裂而失去作用。因此在苛刻的工作条件下选用“硫、磷、氯”等元素的添加剂，来增强润滑剂的抗磨损、抗粘附作用。这类添加剂为油溶性大分子化合物的极压抗磨剂，它们所含的硫、磷、氯等元素在较高温度时能与摩擦表面的金属作用生成硫化物、磷化物、氯化物,形成能承受较大负荷、溶点及抗剪切和硬度较低的无机反应膜，它们在形成过程中能流动到接触点周围表面上，使表面变得平滑，起着化学抛光作用，结果使单位面积承受的负荷下降。化学反应膜比吸附膜稳定得多，但是这类极压抗磨添加剂，是以不断消耗摩擦表面的铁元素为代价的化学腐蚀成膜，它们的作用实际是一种“受控腐蚀”，这就是化学添加剂技术应用的限制性，目前全世界还没有新的技术突破。

物理添加剂主要是非油溶性的，由悬浮在油中的固体微粒组成的无机化合物，具有抗高压，减低摩擦力，分散应力集中，抗氧化性和化学惰性等特点。它们突破了油脂润滑的有效极限，对金属无腐蚀。其机理是：固体润滑剂形成的物理吸附膜，通过表面微观填平达到逐步修复金属表面目的。固体润滑是一种高新技术的物理摩擦改进剂，尤其是“二硫化钼”。近年来其颗粒度、分散稳定性等制造技术，取得突破性进展，其减磨、极压性能较好，越来越受到人们重视。

3 “金魔”牌金属抗磨修复剂

本世纪初南京俩湖科技有限公司，在世界范围内首次采用化学合成的方法制备出一种生产成本较低，性能稳定的金属抗磨修复材料——“金魔”牌金属抗磨修复剂。该项技术综合了化学修复剂和物理修复剂的优点，克服了化学修复剂的腐蚀和物理修复剂的修复层太薄的缺陷。其机理是：利用摩擦功（能）在活化剂、催化剂共同作用下，在摩擦副表面进行微烧结、微冶炼，使表面烧结一层金属陶瓷层，实现机械设备在运行中的不解体修复。修复层厚度，经国家权威部门检测达到了15微米以上，比二硫化钼修复层，厚150倍以上。减少设备维修次数，降低维修成本，延长使用寿命，提高和长时间保持设备精度。并使摩擦副的摩擦系数大幅度降低，（润滑油的摩擦系数一般为0.125～0.129，国外曾宣布过二硫化钼最低摩擦系数为0.07，国家权威部门宣布“金魔”牌金属抗磨修复剂的摩擦系数为0.0487.）从而给机械运动节能减排留下很大空间。

该项技术在2007年1月11日通过解放军南京军区装备部和中国机械联合会组织的由中国工程院徐滨士院士为主任的科学技术成果鉴定委员会的鉴定，专家一致认为该技术是一种高性价比的具有自主知识产权的国内领先、国际先进的抗磨修复材料技术。

该项技术归属于润滑经济范畴，其功效是环保、节能。在国家能源局组织的“金魔”牌金属抗磨修复剂的应用专家论证会上，专家组认定，使用该项技术的设备均有节能效果，最少的也在5%以上，使用单位可获得明显的经济效益。国家能源局在国能综科技[2010]54号文件中要求加快推广这项节能新技术。

几年来“金魔”牌金属抗磨修复剂在我国钢铁、矿山、化工、建材、纺织、运输、车船等行业使用润滑油（脂）的设备上进行了大量应用，都获得显著效果，从修复上、节能上、止漏上所取得的成功是全世界没有一个品种能媲美的。

4 “金魔”牌金属抗磨修复剂的应用

应用实例如下：

例1：中国航空工业第六○九研究所从瑞士进口一台“磨削中心”，该设备出厂时的主轴精度径向跳动为2微米，使用十年后，主轴精度已丧失，实测径向跳动为8微米。因为加工高精度零件很困难，向瑞士生产商咨询，答复是恢复到2微米精度大约需要200～300万元人民币。该所用了南京俩湖科技有限公司生产的“金魔”牌金属抗磨修复剂，添加一瓶90毫升（仅几百元人民币）普通型修复剂后，在这台“磨削中心”没有停产的情况下，一周后，设备主轴径 向跳动恢复到2微米以内。

例2：上海高桥石化的重要设备主水泵坏了，使用备用泵，备用泵的精度较差，开机两小时后由于轴瓦温度过高而跳闸，停机1个半小时后再度开机，两小时后又跳闸，反复无数次。该企业找到南京俩湖科技有限公司，仅加注浓缩型360毫升“金魔”牌金属抗磨修复剂后，开机7小时后跳过一次闸，跳闸后立即推闸再开机就一直 运转正常了。运转一段时间后上海高桥石化反映该水泵使用修复剂后耗电量下降10%以上，仅节电一项，一个月就收回使用“金魔”牌金属抗磨修复剂的全部费用。

例3：上海宝钢炼铁厂，2011年初石灰悬窑的支撑轴瓦高温报警，该设备为进口设备，外商表示：因运转时间长而轴瓦磨损，要停产20天更换部件。该厂领导认为停产20天损失太大，转而询问南京俩湖科技有限公司，能否用“金魔”牌金属抗磨修复剂修复？南京俩湖公司立即安排人员在该设备轴瓦箱内加入9瓶（每瓶90毫升）加强型修复剂。3小时后瓦温下降，第二天下降10℃，第三天下降20℃（环境温度也下降10℃），仅仅花费几千元人民币就使如此重大设备不停产情况下修复正常，运转至今。

例4：2012年5月福州钢厂棒一车间轧钢生产线从风机、水泵、初轧、中轧、精轧到电动滚、剪切机、堆钢机…所有用润滑油、润滑脂的地方，全部加注了“金魔”牌金属抗磨修复剂，使用一年后，该轧钢生产线，从平均吨钢电耗79.35千瓦,下降到74千瓦.

例5：2011年8月，长江航道局南京工程局在“航浚15”泥泵柴油机上对南京俩湖科技有限公司的“金魔”牌金属抗磨修复剂进行了实船测试，试验结论是：“在柴油机润滑油中使用“金魔”牌金属抗磨修复剂后，燃油节油率9.21%。”

2011年11月长江武汉航道工程局组织在航浚6号泥泵柴油机上对南京俩湖科技有限公司生产的“金魔”牌金属抗磨修复剂进行再次实船测试，试验结论：在柴油机润滑油中加入“金魔”牌金属抗磨修复剂燃油节省11.4%。

目前长江航道局南京工程局已列装2年，其它航道局、工程局均在大面积推广中。

5 结论

“金魔”牌金属抗磨修复剂，是我国先进的润滑技术材料，适用面广，全社会广泛推广应用，既能取得显著的节能减排效果，又能达到全面提高经济效益之目的。