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一种合金耐磨防腐涂层的研发工艺

成果类型:: 新技术

发布时间: 2022-11-11 10:23:00

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”技术交易专业科技服务团| 朱娟 | 2022-11-11 15:57:30
磨损和腐蚀一般始于材料的表面,对材料的表面进行耐磨和耐腐蚀防护是 提高其运行可靠性、延长其使用寿命的一种有效手段。与镍基合金相比,铁基 合金价格低,具备良好的韧性、较高的硬度和耐磨性,用铁基合金来部分或整 体取代镍基合金成为国内外研究的热点。通过添加或者调整 Cr、Mo、W、Co、 Y 的含量,可有效提高铁基合金涂层的耐磨耐蚀性能。然而,稀土元素 Y、战 略元素 W、以及大量的 Cr、Mo 元素的使用,导致涂层原料成本增加。 该项目为降低涂层成本,同时保持优良的耐磨耐蚀性能,合成不含 Co、W 和 Y 元素,以 Ni 替代部分 Mo 元素的新型铁基合金涂层,采用激光熔覆技术在 30CrMo 钢基体表面制备 3 组不同 Ni 含量的铁基涂层,研究 Ni 含量对其组织、 摩擦学和耐腐蚀性能的影响。
表面工程技术是为解决材料的表面腐蚀、磨损、疲劳、氧化等问题而发展起来的,该项目将材料的表面进行一定的预处理后,通过对表面涂覆、改性等表面工程技术进行处理,进而改变金属或者非金属材料的表面形态、组织结构、化学成分和表面力学性能等,以获得具备优异的表面性能的工程处理技术。 该项目能够揭示涂层的制备机制,工艺路线方案以及涂层制备的关键因素;并达到以下技术指标:涂层表观均匀,无裂痕、凹坑等显著性缺陷、涂层的摩擦系数:≤ 0.9 ; 硬度指标:≥ 200 HV0.2; 耐腐蚀性能较原始基体有显著提升。

腐蚀与磨损一般始于材料的表面,因此对材料的表面进行耐磨和耐腐蚀防护是提高其可靠性、延长其使用寿命的一种有效手段。采用表面改性技术在材料的表面制备耐磨耐腐蚀的涂层,既可以在不改变材料本身属性的基础上赋予其特殊的性能,又减轻了其摩擦和腐蚀,从而降低材料的消耗、节约成本,因此具有广阔的应用前景,受到国内外学者的广泛关注。国内外很多研究机构都在探索提高材料表面性能的各种新技术、新途径,表面工程技术已经成为材料学科发展的重要方向之一。因此,材料的腐蚀与磨损的防护技术的研究具有十分重要的意义。目前,工业上常用涂层制备的表面技术有:激光熔覆、感应熔覆、等离子堆焊、爆炸喷涂、超音速火焰喷涂等,这些技术方法各有其特色, 在不同的领域中得到了广泛的应用。

该项目为上海海事大学教授团队研发,上海海事大学是上海市属、国家交通部共同建设的多学科性大学,是国家交通部与上海市人民政府共建高校,上海市首批高水平地方高校建设试点,上海市一流学科建设高校。项目负责人所在上海海事大学材料科学与工程研究院,已经金属表面涂层耐磨防腐处理的前期积累研究,从事该方向的研究人员有正高一名,副高一名 ,博士和硕士研究生4名。具体实施方案如下:2020年10月--- 2021年9月,某型号钢耐磨强化涂层的制备工艺实验室研发;2021年 10月---2022年9月,耐磨涂层的现场应用试验、总结验收。

该项目优化了可实现涂层与基体冶金结合及涂层厚度均匀的表面处理工艺参数,在钻采关键部件表面通过表面处理制备新型耐磨耐蚀涂层,提高了钻采材料表面的耐磨耐蚀性能及使用寿命。从实验室涂层材料的制备与开发、涂层耐磨及耐腐蚀性能检测等方面,研究了表面处理工艺及涂层材料组成对其耐磨耐蚀性能的影响机制,为其后续的工业生产奠定理论与实践基础。因此本研究工作的研究具有重要的理论意义和一定的实际应用价值。

该项目拟采用合作研发的方式进行转化,工艺路线方案以及涂层制备的关键因素;并达到以下技术指标:涂层表观均匀,无裂痕、凹坑等显著性缺陷、涂层的摩擦系数:≤ 0.9 ; 硬度指标:≥ 200 HV0.2; 耐腐蚀性能较原始基体有显著提升。