部品の摩擦面の再生

ステップ別のメカニズム

2つの金属部品とその間の摩擦領域の3次元断面.

1. 通常運転

   表面は油膜の上を滑っています。リバイタリザントは、結合相中の硬いナノ粒子からなる100～500 nmの複合粒子として潤滑油中にあります。油膜が表面を隔てている間、潤滑油は複合粒子を運ぶだけです。

   1. 「ザクロ」型複合粒子

      100～500 nmのリバイタリザント粒子では、2～20 nmの硬いナノ粒子「粒」が、より軟らかい結合相によって隔てられています。この粒子を潤滑油が運びます。

2. 油膜切れ

   負荷が通常より高く、油膜が切れて表面同士が接触します。複合粒子は微小突起の間に挟まれ、圧力と温度が結合相を破壊し、ナノ粒子が金属に局所的に圧力をかけます。

   2. 当たり面：圧力と温度

      油膜が切れ、粒子は微小突起の頂部の間に挟まれています。当たり面の高い圧力と温度が、結合相を破壊します。

   3. 「粒」までの細分化

      複合粒子は次第に小さな粒子へと分かれ、最終的には個々のナノ粒子にまで至ります。大きさは表面粗さに合わせて変わります。元の粒子Dは凹凸hより大きく、細分化後はd ≈ hとなります。

   4. 圧力集中源としての「粒」

      粒子は表面欠陥（粒状性と微小凹凸）と同程度の大きさで、その「粒」は金属を点で押し、圧力は大きさの2乗に反比例して高まります。金属のナノ体積内には、特殊な圧力と温度が生じます。

3. 皮膜形成

   改質層が成長します。当たり面では温度と圧力が上昇し、炭素が金属中に拡散して、炭化物形成と表面強化が進みます。摩耗粒子は取り込まれ、表面に固着します。

   5. 層のナノ構造化

      金属はナノ体積内で塑性変形します。結晶粒は激しく細分化され、粒界の密度が高まり、表面層は活性なナノ構造化状態へと移行します。

   6. 炭素の拡散

      多数の新たな粒界を通じて、炭素は表面から深部へ（垂直方向）、また結晶粒の内部へ（水平方向）と移動します。

   7. 低温での炭化物形成

      鉄中の炭素固溶体から、炭化物が容易に形成されます。金属セラミック皮膜が成長し、表面に近いほど炭素は多く、鉄は少なくなります。

   8. 表面強化と平滑化

      粒子は研磨作用のない「ナノショット」として働きます。凹凸は塑性的に平滑化され、層にはその深さ全体にわたって同一符号の圧縮応力が生じます。

   9. 皮膜に取り込まれる摩耗粉

      リバイタリザント粒子は「ナノミル」のように、摩耗粒子をナノサイズまで粉砕します。それらは当たり面で融着して皮膜に取り込まれ、潤滑油中の金属は少なくなります。

4. 安定化

   結果として、表面は再生され、表面粗さは平衡状態となって、粒子はその表面粗さに見合った大きさになり、滑りは転がりに変わります。

   10. 最終段階：すべりに代わる転がり

       表面粗さは平衡粗さに達し、粒子もそれに見合った大きさになります。粒子は平滑化された表面の間を転がり、すべり摩擦は転がり摩擦へと移行します。