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（1）奈米鑽石複合鍍覆


奈米鑽石複合鍍覆技術是產品製造的關鍵技術之一。通過表面鍍覆，可使產品表面得到成分、組織可控的保護鍍層，顯著提高產品的使用壽命和可靠性。如：使用環境比較惡劣的海洋平臺、大型露天礦開採、冶金石化生產設備，採用長效複合保護，可在5~10年的使用期間內部產生銹蝕；機械行業使用量大面廣的刀具、模具、泵類、軸類、閥門，經過表面強化後，使用壽命可提高3~5倍。
奈米鑽石複合鍍覆技術是優質、高效、節能、節材、環保和提高經濟效益的有效手段。統計表明，機械製造中約有1/3的能源直接或間接的消耗於磨損、磨蝕引起的損失，世界鋼產量的1/10損耗於銹蝕與其他腐蝕，腐蝕與磨損給國民經濟造成的損失驚人，根據英、美等國調查，國民經濟總產值2%~4%因腐蝕而損失，我國每年由於腐蝕造成的損失至少在400億元以上，據調查我國27個省市約400個機械工業企業，每年因腐蝕損失116億元。據瞭解，世界上每年金屬腐蝕損耗大約1500 億美元，我國年損耗在1500 億人民幣，而金屬電鍍是解決這一技術難題的途徑之一。
     近年來，鑽石用於複合鍍層的高硬度和耐蝕性日益受到關注。但由於一般的鑽石顆粒為微米級或亞微米級，顆粒較粗，得到的鍍層組織難以滿足精密儀器、高光潔度表面、精細加工和更高的耐磨性等要求。隨著奈米鑽石生產技術的飛速發展，特別是2 ～12 nm 鑽石的出現，採用奈米鑽石形成複合鍍層有望彌補這一不足。電刷鍍技術是近年來在電鍍技術的基礎上發展起來的一種新型表面改性技術，能解決一些其它技術難以解決的機械零部件修復的問題。中科院蘭州化學物理研究所固體潤滑開放研究實驗室與蘭州大學材料系合作，對含奈米鑽石的複合鎳刷鍍層的摩擦學特性進行了研究，結果顯示，該鍍層具有極好的減摩耐磨性能，在試驗範圍內，其減摩耐磨性能隨著奈米鑽石黑粉含量的增加而提高。
     我國目前年產30 多億隻氣缸，主要配套用於汽車、摩托、家電、礦山機械、紡織機械、船舶製造和精密機床儀錶、軍工等產業，急需納米複合電鍍工藝升級。另外，我國模具和塑膠、玻璃的裝飾鍍的市場巨大，據粗略計算，如果電鍍表面達3.0×108 m2 ，電鍍層厚度按5 μm 計算，每平方米需用奈米鑽石0.2 g，則奈米鑽石-金屬複合鍍添加劑所需奈米鑽石將達到6.0×105 kg。奈米鑽石複合電鍍前景廣闊。
採用有效防護手段，至少可減少腐蝕損失15%~35%，減少磨損損失1/3左右。此外，由於表面鍍層很薄，往往用極少的材料進行表面鍍覆和改性就能明顯提高耐蝕耐磨等性能，對節約貴重材料，降低製造成本具有明顯經濟效益。例如，對磨損了的模具、曲軸、導軌、缸套、箱體、軸類、軸承座、鬥齒、襯板等零件以及履帶車輛零件，均利用電刷鍍技術開展正常維修工作，具有極大的經濟效益。
研究了奈米鑽石複合鍍鉻層的摩擦學性能後發現，複合鍍層中加入奈米鑽石粉，可以形成均勻緻密的複合電鍍層。奈米鑽石粉的加入可以使鍍層晶粒細化，起彌散強化作用，提高了複合鍍鉻層的硬度。在油潤滑條件下，奈米鑽石粉的加入可以顯著提高鍍層的耐磨性，並且鍍層厚度為27μm時效果最佳，耐磨性比純鍍鉻層提高了12倍。
納米複合鍍技術是不溶性的奈米鑽石固體顆粒加入到鍍液中，形成均勻懸浮液，使固體顆粒與金屬離子共沉積而獲得複合鍍層的一種沉積技術。運用懸浮技術使納米顆粒充分分散，所獲得的奈米鑽石複合鍍層具有高的耐磨性和減摩性等優異性能。奈米鑽石複合鍍層硬度可達HV700～1100,耐磨性優於Cr15、普通鍍鎳層和微米鑽石複合鍍層。摩擦係數僅為普通鍍層的三分之一。具有獨特的自潤滑效果，耐磨壽命可提高2-5倍。可廣泛應用於各行業精密耐磨件的表面處理，代替原有鍍鉻、鍍鎳等工藝。應用效果見表1-表3
 


表1 含納米級鑽石的鉻鍍層鑽頭實驗結果
 

與滲氮、滲碳、鍍鉻強化及採用特殊鋼的工具比較,相對壽命。
 
表3 鉻鑽石鍍層衝壓工具(陰模、陽模)
在板材衝壓時的實驗結果
 

（2）含奈米鑽石的潤滑劑

     奈米鑽石在潤滑油中的奇特功效出乎許多人的預料，它不僅用於製作發動機油，亦可製作蝸杆油、齒輪油、液壓油、真空泵油、高速機械油、機床油等。近來的研究表明，奈米鑽石添加到潤滑油中顯現出以下優越性：
⑴提高產品的品質和競爭能力；提高運輸工具和裝置的工作壽命；節約潤滑油材料。
⑵摩擦動量降低20%～40%。
⑶摩擦面磨損減少30% ～40%。
⑷摩擦副的快速磨合。
     奈米鑽石的單位消耗:1000 kg潤滑油中添加0.01 ～0.20 kg。2002年我國消耗潤滑油約4.0×106噸，銷售額幾百億元，且以每年10%的速度遞增。利用
奈米鑽石的特性，研製開發的高效專用內燃機磨合油，經過實驗室理化指標測試和發動機實車台架試驗，證明能顯著縮短時間、提高磨合品質、改善發動機配合副表面耐磨性能、延長發動機使用壽命實現了發動機磨合與表面改性有機結合。
    目前常用金屬潤滑劑預磨摩擦副表面，把金屬潤滑劑的抗磨性賦予摩擦副表面。實驗資料證明含奈米鑽石粉末的金屬潤滑劑能將磨損度降低1.7～2.0倍，使磨合時間縮短1.5～2.4倍,摩擦係數減少1.25～2.0倍。
 



（3）含奈米鑽石的新型耐磨材料

    1992年美國的Yashchenko等人用粉末冶金法制成了一種新型抗磨材料,這種材料是把銅鋅和銅錫粉末與奈米鑽石粉末按一定比例混合經壓實，然後在氫氣中燒結製成的。這種新型材料可用於內燃機缸套和其他傳動機械的襯套製造，也可用於製造滑動軸承等，由於這種新材料含有摩擦係數小、熱傳導率高的納米級鑽石粉末，所以具有高的抗劃痕性和耐磨性。
     用奈米鑽石製造的金屬修補劑，經實驗測定，抗拉強度提高71.98%，扭轉強度提高19.75%，耐磨性提高154.82%。
     國外有報導提到奈米鑽石可以應用於飛機和艦船的機身、機翼及船體表面的有機矽塗層，可以增強塗層的防腐、防凍、耐溫、耐老化性能，提高彈性、斷裂強度及撕裂強度等，使其表面塗層的使用壽命提高1.5 ～2.0 倍，而其成本只增加1% ～2%。