表面強化方法已成為國內外實現軸承長壽命的有效途徑。其工藝方法已由近代發展起來的激光、電子束、離子束等表面技術發展到開始探索將納米多功能混合基團材料作用於軸承工作表面，達以防銹、防腐蝕、摩擦系數低，高硬度、耐高溫、耐磨損、耐沖擊等綜合性能優異的表面工程技術。
金屬磨損自修復技術（以下簡稱ART），可以同時達到綜合性能優異的表面工程技術。是亞微米級的粉體、動態的納米級的作用機制。這項具有革命性表面工程領域的智能自修復新技術。會給軸承壽命及可靠度值的提高帶來新的契機，為提升裝備制造業的綜合實力作出貢獻。
1、ART技術簡介
1-1 ：ART技術是具有自主知識產權的專利技術
ART技術是壹種由羥基矽酸鹽復雜組分構成的亞微米級礦石粉體組合物；我國工程技術人員經過幾年的不懈努力，利用中國的礦產資源進行工藝創新和提高。
· 2002年獲中國國防專利
· 2009年2月獲中國國家專利
1-2 ：ART產品
ART技術集“減磨、抗磨和原位自修復”三項功能為壹體的平臺技術，已由“北京偉仕阿爾特新技術有限公司”根據不同的摩擦條件研發出“奧克摩”品牌的系列產品達19項之多。
其現代化的ART粉體制備設備及壹流的試驗檢測中心不僅可以滿足國內市場的需求，其質量也超過國外的同類產品。為驗證產品在實際工況條件下的應用效果，2008年至今在包鋼集團熱軋帶鋼生產線做ART軋機軸承延壽試驗。采用塗敷“奧克摩”於軋機軸承摩擦表面，壹年的生產試驗證明，軋機軸承使用壽命提高1倍以上。見圖1，包鋼熱軋帶鋼生產線上的646290軸承經使用失效後的滾動體金相。
采用MEF4A高級金相顯微鏡觀察，滾動體摩擦表面存在ART類金屬陶瓷保護層，厚度為0.006mm。
說明ART材料在沖擊和摩擦力的***同作用下，ART粉體質量優異，類金屬陶瓷保護層分布均勻、穩定，完全達到了技術特點和技術指標。這區別於市場上名目繁多的油品添加劑。
使金屬與金屬的摩擦改變為金屬陶瓷保護層與金屬陶瓷保層的摩擦。無疑將大幅提高軸承使用壽命。
1-3 ：ART技術得到國家相關部委的支持
該項技術的研發與應用曾得到國家有關部委的關註和支持，2002年9月18日在原國家經貿委直接主持下會同國防科工委、科技部、鐵道部、交通部、教育部和國家環保總局等單位，召開了“金屬磨損自修復材料”產品國家級鑒定會。由徐斌士、鐘群鵬、丁傳賢、張福澤四位工程院士等***17位專家組成的鑒定委員會，壹致同意該項目通過鑒定，其主要鑒定意見：
金屬磨損自修復材料是壹項具有自主知識產權的高科技產品，具有世界先進水平。開發成功的金屬磨損自修復材料具有廣闊的應用前景，能推動我國表面工程摩擦學領域應用基礎的研究。
同時能帶動我國傳統產業的提升和改造，將對我國國民經濟的發展有重大影響”，“應使這項高新技術產品迅速轉化為生產力”；國家經貿委將ART項目納入“2002年——2016年國家科技創新計劃”。
國務委員吳儀曾親自視察該項目鑒定會期間，專家在研討該項目
1-4 ：ART技術特點：
（1）、金屬磨損自修復材料的主要特點是在金屬摩擦表面生成耐磨陶瓷保護層。
（2）、金屬磨損自修復材料屬超細粉體材料在機器正常服役條件下無需解體地對磨損部件進行修復。
（3）、自修復材料可以選擇性補償表面磨損，耐磨陶瓷保護層生長的厚度與超細粉體的數量和摩擦釋放的能量成正比，是自動調節的。
（4）、耐磨陶瓷保護層與原始金屬表面沒有明顯的分界面。
（5）、耐磨陶瓷保護層使摩擦系數比油膜潤滑降了壹個數量級。
（6）、耐磨陶瓷保護層具有良好的抗磨損和抗腐蝕性能，只要充分保持保護層的形態就能延長機件的使用壽命，不必再更換零件。
（7）、耐磨陶瓷層不僅能夠補償間隙，使零件恢復原始形狀，還可以優化配合間隙，這就有利於降低機械振動，減少噪音，節約能源。
測試汽缸內壁生成的金屬陶瓷保護層的厚度
對實施金屬磨損自修復材料應用技術後運行15萬公裏的DF-11型機車063號柴油機第15缸的缸套表面形成的金屬陶瓷保護層進行掃描電鏡觀測，結果表明：在取自缸套的金相樣品橫斷面上，約10微米厚度的金屬陶瓷保護層無論在光學顯微鏡下還是掃描電子顯微鏡下均清晰可見。
缸套表面保護層的掃描電子顯微鏡像（背散射電子像，金相制樣法，腐蝕後）
1-5 ：ART技術指標：
耐磨陶瓷保護層具有異乎尋常的力學和物理性能：
（1）、摩擦系數：μ0.003～0.007 比油膜潤滑低壹個數量級
（2）、顯微硬度：Hv690～1100 比原始表面硬度提高壹至三倍
（3）、線脹系數；13.6～14.2 與鋼相同
（4）、沖擊強度：50kg/mm2
（5）、耐高溫：1575～1600℃
（6）、耐腐蝕：在高濕度海洋環境和酸、堿介質中不腐蝕。
（7）、電絕緣：1-10μm的電絕緣層
ART保護層硬度檢測在原子力顯微鏡下的三維圖象
洛克式顯微硬度HV = 1145缸套表面保護層的原子力顯微鏡圖像（三維）
洛克式顯微硬度HV = 546缸套基體的原子力顯微鏡圖像（三維）
1-6 ：ART的應用領域：
ART技術可應用於機械磨損的任何部位：礦山機械、冶金機械、石油化工機械、建築機械、汽車火車艦船內燃機、鏈條、軸承等等。在軸承制造業中急需采用ART技術延長使用壽命的是軋機軸承、鐵路軸承、電機軸承、風電軸承、低噪音軸承、精密軸承等。
2、ART預處理
2-1 ：ART預處理工藝試驗
2-1-1 ：大連隆正偉仕金屬磨損自修復技術開發有限公司——從事ART應用技術研發與應用的專業公司。本著“組織決定性能”的金屬材料學研究理念，先後多次進行ART臺架試驗：
◆2003年8月通過國家鏈條質量監督檢驗中心臺架試驗，提高石油滾子鏈使用壽命3.3倍。
◆2007年，在浙江天馬軸承股份有限公司做“ART6308軸承臺架試驗”：
1000小時連續臺架試驗，測得的遊隙與試驗前遊隙減小2-6微米，說明ART技術可以自動優化摩擦間隙，達到最佳配合狀態。
◆ 2008年，通過國家軸承質量監督檢驗中心臺架對比試驗進壹步全面證明：ART技術可以明顯延長軸承使用壽命及可靠度值。
2-1-2 ：ART預處理方法 ：
此方法是把加工後的軸承零件置於含有ART材料的中介物中，在振動的光飾機作用下，軸承零件表面形成彌散分布的ART孕育層，合套之後在含ART的潤滑油或潤滑脂的潤滑條件下工作，進壹步使ART孕育層轉變成類金屬陶瓷保護層，獲得最佳摩擦系數及配合間隙。
2-1-3 ：ART預處理設備
為了推廣ART預處理這壹成熟的應用工藝，“大連隆正光飾機制造有限公司”研發制造出強力LZD系列和XL系列修復劑循環預處理光飾機； WZD臥式大型ART預處理機可以滿足直徑1.1米軋機軸承的ART預處理，並同時提供穩定、成熟的預處理工藝、質量控制方法及檢測標準。
可以滿足直徑1.1米軋機軸承的ART預處理
2-2 ：ART預處理原理
2-2-1 ：ART孕育層形成過程
在金相顯微鏡下的金屬表面，存在著縱橫交錯的“溝壑”微凸體和凹坑以及各種缺陷。在光飾機振動預處理時，在激振力的作用下，摩擦，撞擊、擠壓的過程中，ART粉體的顆粒相對於大部分基體摩擦表面的微凸體和凹坑來說，仍然是大尺寸顆粒，在被帶入摩擦界面後，被進壹步研磨細化的同時也清理了摩擦表面的凹坑及缺陷處，為孕育層著床做好準備。
微凸體在振動摩擦、擠壓撞擊過程中，撕開、斷裂而引發的瞬間閃點溫度，使高溫的磨削微粒被ART包裹，並在勢能較低的凹處或缺陷處著床，形成孕育層。而撕開或斷裂的凸體位置也在摩擦力的作用下形成ART保護層得以修復。ART預處理的全過程使金屬基體的凹處、“溝壑”、微裂紋、空隙等缺陷處均生成ART孕育層。
ART孕育層的生長速度和厚度與摩擦釋放的能量，光飾機中ART粉體的含量及光飾的時間成正比。
這是GCr15材質的軸承滾動體，淬回火硬度HRc62度，在MEF4A高級金相顯微鏡觀察下的ART光飾預處理後的金相。
2-2-2 ：ART孕育層在工況條件下的作用
在工況服役條件下，尤其是軋機軸承，承受沖擊和瞬間超極限載荷的作用下，彌散分布的孕育層起到了支撐座的作用。軸承受載運行的全過程中，ART保護層的界面不斷變化，自動選擇補償部位，形成的厚度也是自動調節，當摩擦釋放的能量因摩擦系數的降低，而降到壹定的程度時，陶瓷保護層停止生長，自修復過程完成。金屬陶瓷層不僅能夠補償磨損間隙，使金屬基體表面粗糙度值下降，恢復原始狀態尺寸，還可以使摩擦阻力趨於均勻分布，降低振動，節約能源，實現對基體金屬工作表面幾何形狀的修復和配合間隙的優化。
2-2-3 ：ART孕育層在工況條件下的進壹步轉變
軸承合套後在使用過程中，摩擦力的作用下，依靠摩擦熱能作為驅動力，使ART孕育層與金屬基體表面發生置換反應，形成與鐵基金屬，以化學鍵相結合的微晶陶瓷層，這種微晶陶瓷層能動態的不斷修復和補償基體金屬摩擦表面的磨損，達到延長軸承使用壽命的目的。
3、ART技術對軸承壽命及可靠度值的影響
3-1 ：試驗來源及目的
受大連隆正偉仕金屬磨損自修復技術開發有限公司的委托，國家軸承質量監督檢驗中心對該公司提供的幾組深溝球軸承6307，進行對比檢驗。以檢驗金屬磨損自修復技術及ART光飾預處理對提高滾動軸承使用壽命及可靠性的影響。
3-2 ： 試驗方案
3-3 ：試樣來源
從同壹廠家、同壹批次的軸承中隨機取出20套樣品，不進行任何處理保持原始狀態，編為A組，再取出40套樣品，運用光飾機和ART材料對軸承內外滾道、滾動體及保持架進行ART預處理，使軸承表面彌散分布微晶陶瓷孕育層。之後合套，分為C組、D組，采用相同的取樣方式隨機取出30套樣品，不進行任何處理，保持原始狀態，各15套分為E組、F組，再取15套樣品，運用光飾機和ART材料對軸承內外滾道、滾動體表面及保持架進行預處理，使軸承零件表面形成彌散分布微晶陶瓷孕育層，編為G組，按表中的試驗條件進行試驗。
3-4 ：試驗結論
通過本次試驗可以看出，單壹運用金屬磨損自修復材料作為潤滑油或潤滑脂的添加劑，或單壹運用光飾預處理技術，對軸承內外滾道、滾動體、表面及保持架進行ART預處理使用壽命提高並不明顯。但這兩項技術結合使用，可明顯延長軸承使用壽命，油潤滑試驗、軸承壽命比提高到3倍多。可靠度值由97.9%提高到99.7%；脂潤滑軸承、軸承基本額定壽命的試驗值提高到5倍多，使用壽命可靠度值由77.44%提高到99.98%。
4、試驗結論的分析
4-1 ：國家軸承質量監督檢驗中心對ART技術預處理軸承的臺架對比試驗證明： 經ART預處理的軸承在ART潤滑油或脂的潤滑條件下可明顯延長軸承使用壽命。
4-2 ：ART預處理後的軸承零件合套後的使用條件的不同，由ART孕育層轉變成類金屬陶瓷層的周期亦不同。這符合ART保護層形成的原則，這些不同的使用條件包括：軸承的轉速、載荷大小、潤滑條件、溫度、ART粉體粒徑大小及在油或脂中的含量，金屬摩擦副的材質及表面的質量、硬度等等。
4-3 ：根據《滾動軸承壽命及可靠性試驗規程》JB/T50013-2000制定的試驗條件，所取得的結論是公正、客觀的。具有廣泛意義上的指導價值；對於市場上繁繁種種的實際應用條件而言，它是疲勞試驗機在特定的條件下得出的對比試驗結論，尚不能概括各種軸承在實際應用條件下的繁繁種種。已有案例證明：單壹的ART處理或單壹采用ART潤滑油或脂也可明顯延長摩擦副的使用壽命。
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