唐山市产教融合发展研究中心

一、项目简介：

所属科学技术领域：复合材料 

主要技术内容及创新点：

主要技术内容：航空航天、冶金、核能和电力等领域所采用的碳钢轴的防腐、防锈、润滑和耐磨问题是目前亟待解决的关键问题，它直接影响着碳钢轴的使用寿命。特别是在热腐蚀和高速磨损环境下，润滑油脂已无能为力，常用的固体润滑剂如MoS₂、石墨等极易氧化失效，研制能够在高温、高氧化环境下长期使用的高温固体润滑耐磨涂层是有效的解决途径。为满足大型机械所用碳钢轴的高温防腐、防锈、润滑和耐磨对自润滑耐磨涂层的需求，项目组采用热喷涂技术制备了一系列先进的高温固体润滑耐磨涂层。

创新点：该项目经历九年，重点在涂层制备及抗氧化和摩擦磨损机理方面开展了系统的研究，形成了一套制备高温固体润滑耐磨涂层的关键技术，取得如下创新性成果：

1.研发了NiCoCrAlY/Al₂O_3、NiCoCrAlY/B₄C、NiCoCrAlY/CaF₂.BaF₂等多种镍基包覆型复合粉体。该复合粉体包覆均匀致密，可防止热喷涂过程中粉体的偏析现象。研发了纳米ZnO粉体，其具有高的硬度，良好的抗高温热腐蚀性，可以用于高温固体润滑耐磨涂层中的耐磨相。

2.研发了NiCoCrAlY/Al₂O₃-B₄C、NiCoCrAlY/Al₂O₃-CaF₂.BaF₂、NiCoCrAlY/Cr₂O₃-Ag-CaF₂.BaF₂、NiCr/Cr₃C₂-hBN和NiCuAl/hBN 等涂层材料。涂层结构致密，使用温度均可达到在800 ℃，涂层应用到高温相对运转部件上，可有效的解决其防腐、防锈、润滑和耐磨问题，延长高温相对运转部件的使用寿命，降低成本。

3. 研发了一种具有双路送粉结构的超音速火焰喷涂枪。该设备可同时向可喷涂设备输送两种粉体，使热喷涂过程中的送粉速率得到有效控制。研发了钢铁酸洗的蛋氨酸衍生物缓冲剂。该缓冲剂蛋氨酸衍生物用量小，缓蚀效率高（缓蚀效率可达 99%以上），对环境无毒无害，符合绿色缓蚀剂发展要求，在较宽的酸洗温度和酸洗浓度内均适用，该缓蚀剂可用于热喷涂涂层前的基体预处理。

技术经济指标：

1.研发的包覆型复合粉体流动性好，其流动性<80 s/50g，使超音速火焰喷涂涂层沉积效率提高了1.5倍左右。

2.研发的涂层材料使用温度均可达800 ℃，显微硬度H V _0.2大于700；结合强度大于65MPa

3.高温下磨损率小于10×10^-5m m ³/N m，摩擦系数小于0.3。

应用情况及应用效果，经济及社会效益情况：

该项目成果应用于唐山建设集团预拌混凝土有限公司的搅拌机及罐车内壁和唐山科鸿新材料有限公司的包覆型复合粉体，涂层可以起到很好的耐磨作用，延长了设备的使用寿命。近三年新增销售额1049万元，新增利润257.5万元。该项目授权发明专利4项，实用新型专利1项，其中，发明专利鈥�一种用于钢铁酸洗的蛋氨酸衍生物缓冲剂及其合成方法(专利号:2017108784063)鈥澮炎�让给拾捌艺 (北 京)品牌管理股份有限公司，在 2020~2022年 期间创造收益 30万元。该项目培养科研骨干10余人，培养本科生50余人。该涂层的成本相对于航空发动机及其它大型机械很低，且可以重复喷涂涂层来延长航空发动机及其它大型机械的使用寿命，降低成本、节约能源，符合国家和社会绿色环保的要求。

促进科技进步的作用：该项目所制备的涂层材料还可以应用到航空发动机的高压压气机和低压涡轮部位以及大型机械所用碳钢轴上，解决其在高温下的防锈、防腐、耐磨和润滑问题。该涂层市场潜力巨大，促进钢铁产业的绿色转型和节能环保。

二、主要知识产权和标准规范等目录：

1、已授权发明专利或已发布国家标准

2.已授权实用新型和外观设计专利

3、其他知识产权

4、代表性论文及专著

三、完成人合作关系说明及完成人合作关系情况汇总表：

完成人合作关系说明

曹玉霞同志作为项目负责人，带领项目组成员田会娟、郝斌等人，对项目中的关键技术进行了研发，完成了多种镍基高温固体自润滑耐磨涂层材料的研发，同时深入揭示镍基涂层的抗氧化机理和摩擦磨损机理。通过合作开发，合作发明专利4项，实用新型专利11项，论文32篇。

完成人合作关系情况汇总表