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成果與項目的背景及主要用途：機械鍍鋅是一種在常溫、常壓下利用化學吸 附沉積和機械沖擊作用，使金屬鋅粉在工件表面形成鍍層的工藝，它是 50 年代 初由美國 Tainton 公司的 Erith Clayton 發明的一種金屬構件表面防腐涂層技術。 一般機械鍍鋅產品可分為兩類：當鍍層厚度小于 25?m 時稱為 mechanical plating， 主要用于替代電鍍鋅產品；當鍍層厚度大于 25?m、小于 110?m 時稱為 mechanical galvanizing，主要用于替代熱浸鍍鋅產品。這兩類機械鍍涂層除厚度及用途上有 所區別外，鍍覆工藝基本相同。 機械鍍鋅工藝的突出特點是沒有氫脆，鍍層均勻，可處理復雜表面工件，并 且可以在鐵素體金屬、銅合金、不銹鋼及粉末燒結材料表面形成鍍層。機械鍍鋅 可以處理電鍍或熱浸鍍鋅很難處理的螺紋構件，是替代上述工藝進行緊固件處理 的有效防護技術。由于機械鍍鋅所具有的突出優勢，這使得機械鍍鋅技術在北美 洲和歐洲表面涂飾工業中獲得廣泛應用。目前，在國內的五金構件(如緊固件、 鋼釘及連接件等)防腐加工中也在不斷推廣應用機械鍍技術。 技術原理與工藝流程簡介：機械鍍鋅工藝原理是在室溫下，將活化劑、金屬 鋅粉、沖擊介質和一定量的水混合為漿料，與工件一起放入一個特制的滾桶中， 在滾桶轉動產生的機械能、促進劑化學作用及沖擊介質機械碰撞的共同作用下， 將經活化劑活化的金屬粉末不斷鍍覆到工件表面上，從而在金屬構件表面逐漸形 成光滑、均勻、致密的具有一定厚度的防腐涂層。機械鍍工藝流程包括以下步驟： (1)前處理(包括對工件表面進行除油、除銹、清洗等)；(2)鍍銅(包括閃銅、清洗 等)；(3)鍍錫(包括閃錫、清洗等)；(4)鍍鋅過程(包括逐步添加鋅粉、滾動沖擊等)； 126天津大學科技成果選編 127 (5)分離(包括磨光、沖洗、分離、烘干等)；(6)鈍化處理(包括鈍化液浸泡、清洗、 烘干等)。 技術水平及專利與獲獎情況：目前該技術處于國內先進水平。 應用前景分析及效益預測：機械鍍鋅工藝在金屬構件防腐領域具有很強的市 場競爭力，該技術具有以下突出特點；1）對工件機械性能沒有影響、沒有氫脆； 2）非常適合于小型金屬構件和具有凸凹表面的工件表面鍍覆，鍍層均勻質量高； 3）生產過程耗能少、成本低。試驗表明：機械鍍鋅的電耗僅為電鍍的 5％。而 鋅耗僅為熱鍍鋅的 30%-50%，成本遠低于熱鍍和電鍍；4）環境污染少、廢水容 易處理，是綠色潔凈生產技術；5）工藝范圍寬、鍍層性能較好。現代的機械鍍 鋅工藝，厚度可在 l0-100mm 之間任意調節，完成全過程的時間僅需 30-40min。 機械鍍鋅形成的鍍層外觀光滑，具有色調一致的銀白色，但色澤不如電鍍亮。 鍍層的耐蝕性能優良，相同厚度的鍍層，其耐蝕性處于電鍍鋅與熱鍍鋅之間，耐 中性鹽霧試驗 240 小時以上。機械鍍的另一個優點是可以形成合金鍍層及復合鍍 層。由于機械鍍工藝具有上述突出特點，因而在小型金屬連接件、零件及緊固件 等防腐加工領域具有廣泛應用。 應用領域：機械鍍鋅工藝適用于各種五金零件的表面涂飾和防護，如高強度 螺栓、螺釘、管件、射釘、鐵鏈等鐵基工件等，尤其適用于墊圈及彈性工件、射 釘、環鏈、鉸鏈、農用暖棚搭扣、水暖管件接頭等的表面防腐處理，這些五金件 主要遠銷美洲、澳洲、歐洲等國家和地區。 合作方式及條件：技術合作、轉讓和技術服務，設備銷售和產品加工。

金屬腐蝕是材料工業中很常見的材料變質行為，每年由于金屬腐蝕造成的直接經濟損失約占國民生產總值的1~4%。現有的防腐蝕體系在使用過程中會釋放出大量有毒有害的金屬離子，對環境造成嚴重污染。聚苯胺及其衍生物的毒性小，其防腐機制不僅僅是簡單的機械阻隔，更重要的是利用其可逆的氧化還原反應在金屬表面形成致密鈍化膜，從而抑制腐蝕因子的進攻。且具有修復劃傷、孔洞的能力，它可以對由于種種原因而造成的缺陷部位進行及時修補，防止腐蝕行為的進一步擴展。因此，聚苯胺可用作綠色長效防腐涂料。本項目運用乳液原位氧化共聚合、界面聚合等技術方法，研制出水性金屬防腐涂料或易分散聚苯胺防腐涂料，該涂料的防腐蝕性能和耐氣候老化性能十分突出。

HPE 鋼結構防腐涂料是由同濟大學材料科學與工程學院自行研發的高性能防腐蝕涂 料。該產品是專門用于建筑物鋼結構防腐保護的功能性涂料，具有良好防腐蝕功能，同 時還具有良好的裝飾性。該涂料為一底一面兩層，配套使用。可帶銹涂刷，省卻除銹和 涂刷防銹層的繁瑣，施工十分方便。可采用噴涂、刷涂等方法施工。用于各種大型公共 建筑物、石油化工企業建筑物和設備的防腐蝕保護和裝飾。 

該技術可以解決港口、碼頭棧橋鋼管樁及海洋平臺鋼樁現場腐蝕防護維修的問題，應用范圍廣，同時本技術對于減少維護費用、維持安全生產都有著積極的意義。 一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、成果簡介 海洋鋼樁由于長期被海水沖擊和浸泡，腐蝕十分嚴重，而鋼樁的腐蝕破壞往往會導致整座鋼結構設施由于安全性降低而提前報廢，造成隱患，縮短海洋鋼結構設施的壽命。一般海洋鋼結構飛濺區管樁部位在服役2～5年左右就要進行防腐修復，用來維持原有的承重及功能作用。 海洋鋼樁防腐修復技術具有以下特點： Ø 表面處理簡單 Ø 可現場水下施工 Ø 無需使用大型機具設備 Ø 機械強度高，可抵御百年一遇冰沖擊 Ø 耐候性強，使用壽命可達30年以上 Ø 環境友好，對環境無污染 該技術可以解決港口、碼頭棧橋鋼管樁及海洋平臺鋼樁現場腐蝕防護維修的問題，應用范圍廣，同時本技術對于減少維護費用、維持安全生產都有著積極的意義。

針對國內泥土固化利用的狀況，進行了理論探索、實驗室研究和現場試驗，有效解決了傳統泥土固化材料兼容不好、生態適宜性差等難題，開展了離子型泥土生態固化新材料的原始創新和集成創新研究。已應用在抗鹽耐污防滲防水、軟土加固強化工程中，其合成方法、制備工藝及新材料應用設計均具技術創新。技術研發成果已列入水利部《2014年水利先進實用技術重點推廣指導目錄》，涉及技術研發、集成，成果轉化等過程。 對含水量大的淤泥軟土通過降粘脫水劑應用，加大有機質中水分子的活性，借助滲透擴散劑的迅速滲入與傳統材料中物

成果簡介在鋼鐵企業規模快速發展的同時， 大量備件的消耗給資源、 能源造成巨大浪費， 而市場競爭的日趨激烈又給降低生產成本帶來巨大壓力。 經驗證明， 應用表面技術在實現備件長壽化方面顯現出卓越的功效。 超音速噴涂產品涂層具有硬度高、 涂層孔隙率小、 涂層結合強度高、 涂層無分層現象以及涂層表面粗糙度低等優點， 代表著當前表面技術應用方面國際先進水平。 該項目的投建， 將可對冷軋生產線鍍鋅池內的沉沒輥和穩定輥， 連退爐中的高中低溫段爐輥， 張力輥、 糾偏輥、 轉向輥等各種工藝輥以及板坯連鑄

新材料專業高層次人才、專家教授2人

城市生活垃圾焚燒發電目前已被公認為是城市生活垃圾資源化、減量化和無害化處理的的最有效方式，國內外大中城市都通過建設垃圾高效無害處理的焚燒發電廠來處理日益增長的城市垃圾。垃圾成分中腐蝕性物質，在鍋爐內部高溫和壓力下發生復雜的化學、電化學反應，導致焚燒鍋爐主要受熱面煙氣側腐蝕十分嚴重，腐蝕程度和因腐蝕引發的爆管事故遠高于同級別的燃煤鍋爐。受熱面腐蝕問題是嚴重影響垃圾焚燒鍋爐系統安全、經濟運行與壽命的主要問題。 通過本項目的研究，摸清了受熱面腐蝕機理，開發出適合四種工況下膜式水冷壁和過熱器的防腐蝕技術及工藝方案,包括：中溫中壓、中溫次高壓、次高溫次高壓、高溫高壓四種工況，并在相關項目中實際應用效果明顯。項目研究申請并獲得了授權專利多項，形成了豐富的材料體系、成熟的質量工藝體系，具備工業化大規模應用條件。相關成果還可應用于流化床鍋爐、煤粉爐、氣化爐、磷化工黃磷尾氣處理余熱鍋爐、鋼鐵行業焦慮煤氣鍋爐、化工反應爐等領域。 部分專利 序號 專利名稱 專利類型 專利號/申請號 許可方式 1 一種受熱面防磨蝕的水冷壁用管及其制備方法與應用 PCT專利 PCT/CN2018118156 國家階段 2 受熱面防磨蝕的膜式水冷壁及其制備方法 PCT專利 PCT/CN2019071988 國家階段 3 一種在鋼基體上制備耐海水耐腐蝕熔覆層的方法 發明專利 201110122035.9 授權 4 感應重熔與噴射一體化制備垃圾焚燒發電鍋爐管復合涂層的方法 發明專利 201910601418.0 授權 5 鍋爐水冷壁高溫防腐涂層制備與管基體熱處理協同強化技術 發明專利 201910601433.5 授權 6 一種受熱面防腐蝕的水冷壁及其制備方法與應用 發明專利 201811150322.9 實審 7 一種受熱面防磨蝕的膜式水冷壁及其制備方法 發明專利 201811150408.1 實審 8 一種硼化物陶瓷顆粒增強復合材料制備方法 發明專利 201710457857.X 授權 9 基于裂紋擴展效應的陶瓷切割推磨復合式平面加工方法 發明專利 2016110816617 授權 10 一種用廢軋輥再制造成水泥輥壓機的擠壓輥方法 發明專利 201910755439.8 實審 11 鍋爐膜式壁涂層高頻重熔氣體保護抑制管排氧化技術 發明專利 201910731494.3 授權 12 中速磨煤機磨輥耐磨堆焊用粉芯焊絲及其制備與堆焊方法 發明專利 2011103031690 授權 13 用于水泥行業輥壓機的擠壓輥及其制造方法 發明專利 CN106181217A 授權 14 用于制備含有非晶相的高耐磨涂層的粉芯絲材及其制備 發明專利 CN106191738A 授權 15  一種膜式壁表面制備防磨蝕涂層的微熔焊設備 實用新型 201921786621.1 授權 16 一種鍋爐水冷壁專用噴砂機 實用新型 201921786251.1 授權 17 一種膜式壁雙槍立式堆焊裝置 實用新型 201821177387.8 授權 18  一種膜式壁立式堆焊夾具 實用新型 201821177386.3 授權 產品展示 生產工藝 自動化程度高，避免了人為因素； 實現微冶金結合，稀釋率低，結合強度高； 熱變形小，有利于裝配； 涂層質量和成分得到嚴格控制，合格率高； 效率高，安全環保。 特色材料 1.系列合金粉末 完全自主研發的材料體系，并申請發明專利 高Ni、Cr含量，兼具抗腐蝕和抗磨損性能 與基體材料導熱系數及熱膨脹系數相近 根據不同環境的磨損和腐蝕需求，可調整材料配方 徹底突破合金堆焊絲材的局限性 根據垃圾“熱值”、“工業分析”、“元素分析”數據可實現涂層材料針對性配比 2.納米納米高導熱防結焦陶瓷封孔劑 作用: 防止或阻止腐蝕介質浸入基材表面； 延長合金涂層的防護壽命； 用于密封的涂層,防止液體和壓力泄漏； 防止污染或研磨屑碎片進入涂層 保持陶瓷涂層的絕緣性能。 性能： 納米碳化硅粒子具有高導熱系數，是碳鋼的2倍以上，熱膨脹系數小； 硬度是碳鋼的10-15倍，有極強的耐磨特性； 該涂層厚度為幾十微米，大的比表面積使得涂層吸附能力強，不易剝落； 表面光滑平整，不易結焦。 化學性質極為穩定，1000度以下不與常規酸堿鹽反應。  

成果與項目的背景及主要用途：鋼鐵材料的腐蝕現象普遍存在于國民經濟的 116天津大學科技成果選編 各部門中，給社會發展帶來巨大的經濟損失和金屬材料資源的消耗。據統計，每 年鋼材腐蝕損失占鋼材總產量的 10%，經濟損失占國民經濟總產值的 2%?4%。 我國 2003 年對腐蝕最新調查表明，每年為腐蝕支付的直接與間接費用的總和估 計可達 5000 億人民幣，約占國民經濟總產值的 5%，2001 年因腐蝕損耗鋼材約 1500 萬噸。腐蝕也是導致設備失效、造成重大災難性事故和嚴重的環境污染的 重要原因之一，這在石油化工及電力能源領域尤為突出。因此，研究和開發先進 的防腐蝕技術對于經濟的可持續發展具有重要意義。 目前主要的鍍鋅工藝有：電鍍鋅(電鍍、離子鍍或離子注入等)、冷鍍鋅(機械 鍍、涂刷鍍等)、熱鍍鋅(包括熱浸鍍、熱噴涂鍍)。納米復合粉末滲鋅工藝是利用 熱處理中金屬原子相互滲透擴散的原理，在鋼鐵構件表面形成一種鋅/鐵合金保 護層，以防止環境腐蝕的一種新型防腐方法。與其它鍍鋅工藝如熱噴涂鋅、電鍍、 熱浸鍍鋅比較，粉末滲鋅工藝具有獨特的優勢，如工藝過程簡單、不污染環境、 耗鋅量低及節省能源等。滲鋅涂層均勻光滑，屬于冶金結合因而其結合強度高， 具有優異的耐腐蝕性和抗磨損特性等。 納米復合粉末滲鋅技術從工藝到設備研制完全采用國產的原料和設備，不需 要進口專用的原料和部件，具有自主的知識產權。該項目屬于投資少、生產成本 低和見效快的高新科技成果。經過近二年多的工業化生產探索實踐，證明該技術 的先進、合理和實用性，工藝過程穩定、技術成熟可靠。 技術原理與工藝流程簡介：納米復合粉末滲鋅技術屬于化學熱處理范疇，原 理為：將表面清潔的金屬構件埋入裝有沖擊粒子(SiO2)、金屬粉末(Zn、Al/Zn)合金 粉末、活化劑(NH4Cl)、促進劑稀土硅鐵粉末等組成粉末滲劑的密封容器中，放置 在爐中加熱并進行機械旋轉滾動；在活化劑與促進劑、以及機械滾動能和熱能的 共同作用，將金屬原子擴散滲入鋼鐵構件表面，形成均勻和致密的、具有一定厚 度的金屬化合物冶金擴散涂層。為了提高生產效率和降低生產成本，采用機械滾 動輔助加熱方式，以運動粒子和活性高的粉末不斷沖擊構件表面，加速熱傳導和 擴散速度并提高滲金屬效率。 與目前常用防腐工藝比較，其突出特點是：(1)涂層均勻性和致密性好、與 基體為冶金結合附著強度很高；(2)可實現鋅、鋁及鋅鋁復合等熱擴散涂層，耐 腐蝕能明顯高于電鍍、熱鍍與噴涂涂層；(3)將傳統化學熱處理的熱擴散溫度由 900-1100oC 高溫狀態降低到低溫 400-600oC 范圍、并縮短加熱保溫時間，生產過 程耗能明顯降低；(4)由于加熱溫度低對鋼鐵構件力學性能沒有影響；(5)設備投 資少、維護簡單及使用壽命長，節約能源及原材料，是一種低成本、高效率的綠 色生產技術。 生產工藝流程包括：除油→除銹→水洗→防銹→烘干(涼干)→裝加熱滲罐→熱 117天津大學科技成果選編 擴散過程→構件保溫冷卻至出爐→分離→鈍化→沖洗→干燥包裝成品。 技術水平及專利與獲獎情況：該項目已于 2004 年 6 月通過天津市科委組織 的鑒定，被認為達到國內領先水平。“納米復合粉末滲鋅防腐技術”是天津市科 委鑒定成果、登記號：津 20040241。 應用前景分析及效益預測：該技術在國內市場具有很強的競爭能力和應用前 景，其主要原因為：1)熱擴散涂層綜合性能高。與熱鍍、熱噴涂等比較，涂層具 有優異抗高溫氧化性、耐腐蝕性和耐磨損沖擊性；與物理及氣相沉積、離子化學 熱處理等比較，工藝簡單、設備投資少、成本低效率高，因而具有很好市場競爭 力。2)納米復合粉末熱擴散涂層工藝是自主開發新型技術，目前處于國內領先水 平。該生產工藝先進，能耗低，成本低廉，具有良好的技術和價格優勢。3)目前 我國大力促進清潔生產，為綠色表面熱擴散涂層生產技術創造很好的市場發展前 景。粉末滲鋅涂層與電鍍鋅和熱浸鍍鋅比較，具有節約原材料、生產過程沒有“三 廢”排放及涂層耐腐蝕性高的特點，在目前國家積極促進改造傳統電鍍和熱浸鍍 加工行業的形勢下，粉末熱擴散滲鋅涂層工藝將是替代上述傳統工藝的最有效防 腐技術。 我國 20 世紀 90 年代就進行了粉末滲鋅技術的產業化生產研究，但目前在國 內市場真正實現批量化滲鋅涂層產品加工的單位很少。利用該技術加工的產品價 格為 1700-2000 元/噸，消耗原料主要為鋅粉 1.4-1.5 萬元/噸，投資 80 萬元可以 建成一條年生產能力為 5000 噸的生產線，可處理工件長度為 4.5m，這樣年產值 可達 850-1000 萬元，利稅可達 255-300 萬元。 應用領域：納米復合粉末滲鋅技術在鋼鐵材料的防腐蝕方面具有廣泛的工程 應用前景，其主要應用范圍包括：（1）電力輸變電設備：電力、電信鐵塔構件； （2）郵電通訊工程：線路金具、輸線管件及部件防腐處理；（3）船舶制造：各 種緊固標準件、管件和錨鏈等；（4）建筑領域：馬鋼腳手架、五金及鋼釘等；（5） 航空航天：火箭發射架和飛機制造緊固件等；（6）海洋工程：搭建海上油田各種 構件；（7）石油化工：塔板、浮閥及填料等化工設備塔內各種構件；（8）工程機 械：各種五金標準件、鋼結構配件、水暖件等；（9）汽車制造：各種螺釘、螺母、 墊圈及配件等；（10）鐵路和高速公路：緊固件和高速公路上的護欄等。 合作方式及條件：技術合作、轉讓和技術服務，設備銷售和產品加工。 9 海洋生物材料——骨水泥

成果描述：一種水性環氧磷酸酯乳液涂料，主要組成是環氧磷酸酯樹脂、異氰酸酯固化劑、小分子量環氧磷酸酯乳化劑，通過高速乳化制成水性乳液；再混入顏料、促進劑等配制成涂料。 目前主要應用對象：通過自動沉積工藝在鋼質材料表面進行防腐處理（需要高溫固化）。 優勢：投入成本較低、漆膜防腐性能可以達到360h（耐鹽霧試驗），特別適于異型件的表面防腐處理。市場前景分析：化工市場。與同類成果相比的優勢分析：國內領先。