中科院兰州化物所科技成果——高性能自润滑耐磨激光熔覆涂层与激光强化技术
中科院兰州化物所科技成果——超润滑耐磨薄膜
中科院兰州化物所科技成果——超润滑耐磨薄膜
成果简介
超润滑耐磨薄膜是指采用物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等薄膜制备技术，通过薄膜结构设计，控制薄膜组成和成分，使摩擦副在不借助润滑油脂等液体润滑剂的前提下，具有0.01以下的超低摩擦系数和优异耐磨性能的一种新型薄膜润滑技术。
技术指标
外观：黑色，均匀，无彩色；
膜厚及均匀性：1-3微米，不均匀性小于膜厚的10%；
硬度：HV>1000；
膜/基结合强度：>20N；
摩擦系数：≤0.03（大气中）、≤0.01（真空等特殊气氛中）；
使用寿命：>106转（GJB3032-97）。
应用领域
机械制造与加工；飞机、卫星、海洋、轨道交通、汽车、核等民用高端装备运动部件；手机、手表等装饰行业。
成熟程度小批量生产
实施案例
研制的润滑薄膜已经成功航天惯导系统、高温气冷堆传动系统、大型飞机阻尼部件等。
合作方式
技术开发、技术入股、技术转让、技术服务、技术咨询、人才培养。
中国科学院兰州化学物理研究所科技成果(产业化前景良好)汇编
高质量的甜菊糖苷类产品在国际市场中很有地位，而且利润巨大。2009年甜菊糖苷类产品可以说在国际市场上又有了新的契机，因为2008年12月底，美国的FDA正式对甜菊糖苷类添加剂做了审批，这意味着这个世界上最大的天然甜味剂市场向甜菊糖苷敞开了大门。因此，创新甜叶菊苷加工技术，提高产品质量和品质，紧追国内外同类产品科技技术前沿和先进消费理念，对于进入国际市场来说是非常必要的。
污泥处理剂不污染环境，污泥在加入处理剂后，含水污泥能够脱除大量水分，放出的大量热能杀灭病原体和钝化重金属，通过机械翻堆或其他方法能使污泥快速干燥，处理后污泥可直接施用于农田、制作燃料。
城市生ห้องสมุดไป่ตู้、工业污泥脱水，城市生活污泥除臭。
污泥除臭的成本为：每吨污泥除臭成本低于20元。
污泥脱水的成本为：每吨污泥脱水成本低于30元。
中药——类新药
肿瘤是目前威胁人类健康的最重要疾病之一，是人类健康和生命的头号杀手，发病率居10种重大疾病的第一位，而且随着各种因素的影响其发病率依然呈上升趋势。研究和开发抗癌药物，特别是新型抗癌药物不仅具有非常重要的社会效益，而且其经济效益也是其它药物所无法比拟的。
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新型甜味剂——莱鲍迪苷A
甜菊糖苷是由菊科甜叶菊属多年生草本植物甜叶菊(Stevia rebaudiana Bertoni)中提取分离的兼具甜味剂和保健功能作用的食品添加剂，因其具有高甜度(蔗糖的200-300倍)、低热量(蔗糖的1/300)，化学性质稳定等特性，是一种安全的天然甜味剂。同时，甜菊糖苷还具有诸多生理活性，如降血压、降血糖，预防和缓解糖尿病、肥胖症、龋齿及胃溃疡等。因此，甜菊糖苷被誉为是继蔗糖、甜菜糖之后的“第三糖源”。
保健品添加剂、食品添加剂、饮料添加剂。
作为功能性添加剂市场前景广阔，一瓶矿泉水中添加20微克的硒，成本增加0.032元。
中科院兰州化物所科技成果——高性能金属基自润滑材料与部件
中科院兰州化物所科技成果——高性能金属基自润滑材料与部件成果介绍本课题组研制和开发出各种微电机、家用电器用、在高温、少油或无油润滑及怕油污染的工况中具有机械强度高、摩擦系数低、耐磨损、自润滑的铁-铜基、青铜基含油轴承和430-650°C高温压铸机用高温自润滑金属陶瓷材料制作的活塞环。
并进行产业化。
微电机、家用电器、高温压铸机等中小型设备，配件在产业结构中占有较大的比重，对经济发展具有较大的影响。
然而，在行业中的许多机械设备的传动系统所用的金属基含油自润滑轴承及高温润材料部件，却基本依赖进口。
由此，增加了产品的成本，降低了产品在国内外市场的竞争力，制约了企业和行业的发展。
因此，高性能金属基自润滑轴承部件的研制、开发与产业化，将改变相关企业产品依赖进口的局面，提升产品的质量和竞争力。
同时，促进金属基自润滑材料摩擦学的研究与应用，加强科技向生产力转化，将具有十分积极意义。
关键技术高性能金属基自润滑轴承材料基体的选择、固体润滑剂与耐磨相的选择和含量的确定、孔隙的网络结构的制造、工艺及固-液润滑原理相结合是主要的关键技术。
金属基自润滑复合材料是以铁-铜合金、青铜及高温镍合金为基体，石墨、氧化物及稀土等为润滑相，高硬度金属钨、钼、铌、钽及碳化钨（硅）等陶瓷为耐磨相，加入造孔剂，通过粉未冶金工艺冷压成型、自由烧结与热压烧结制造成毛坯样品，浸油或不浸油，按照试验要求，加工后成为样品，通过物理、机械性能和摩擦磨损性能的测试，选择配方和工艺，以便确定实用工况要求的最佳配方和工艺。
采用先进的粉末冶金工艺制作的可在室温1000℃使用的高强度、低摩擦、耐磨损的新型功能材料。
满足实用工况要求的最佳配方和工艺确定后，进行中试批量生产。
提供产品，同时进一步调试、确定大批量生产的工艺，为产业化提供依据。
应用范围用于汽车、船舶、化工机械、微电机、机电设备、高温压铸机等。
市场前景及经济效益分析根据目前市场需求，每年提供合格的微电机轴承和高温压铸机活塞环共计90-100万件，产值100万元以上。
使金属易绝缘的新型涂料添加剂
研究人员通 过激 光熔覆技术 ．成功地在不锈钢 基 材 表面 制 备 了ＮＣｒＳ和 ＮＣｒＳ／ — ｉ 镍 基 商 ｉＢｉ ｉＢｉ ＷＣ Ｎ两种 温耐磨涂层 。研究结果表 明．与不 锈钢基材相 比。激 光熔覆 制备 的这两种镍基涂层具 有更高的显微硬度 和 更 好 的 高 温 耐磨 性 能 。其 中ＮＣ Ｂ ｉ — 涂 层 因 ｉｒ Ｓ／ ＷＣ Ｎｉ ＷＣ 颗粒 的增 强作用 而具有最 好的 高温耐磨性 能。不
泳 。增 强 了涂料 与金属板材 附着力 。涂层 的防腐蚀 能 力显著提 高。 硅烷涂装 新技术 ￣２ ｏ 年 以来相继在 法国、西班 １ｏ ９ 牙、巴西等国汽 车生产线投入应用 。去年开始进入 我 国家 电、汽 车零部件 、风力发 电等领域 。 据 介绍 ，硅烷涂 装技术可使产 品单耗大大 降低 。 有机 涂层膜 超薄 仅重０１ 平方米 。相 当于传 统磷化 ．克／ 工艺的 １２ ；槽液为双组分 液体 配成 ，仅 需控 制ｐ 值 ／０ Ｈ
锈 钢基材高温磨 损机制主要是粘着磨 损、磨粒磨损和 严重的塑性变形 。激光熔覆镍基涂层 的高温磨损机 制 主要是轻微的粘着磨 损和磨 粒磨 损。
以上研 究得到 了国家８ ３ 划 、 自然 科学基 金和 ６计 中国科学院重要方向性项 目的支持。
和 电导 率 。无须像磷 化液那样 要控 制游离酸 、总酸 、
表现及性能较好的漆膜。
业 的迅 速发 展， 于金属材 料 的使用 性能 要求 越来越 对 研究人员 以低 聚物二元醇 和异 佛尔酮二异氰酸 酯 高， 不仅 需要在 更 高的使 用温 度 以及 更为 苛刻 的腐 蚀 （ Ｄ ） 主要原料 ，采 用 自乳化 法合成 了 阳离子聚 氨 环 境 下作业 ， Ｉ Ｉ Ｐ 为 同时还 要具 有抗 震动 、抗疲 劳 、抗温 度 酯 电泳树脂 。探究 了电泳工 艺参数、成膜助剂种类 和 骤 变 以及耐 冲刷 等性 能， 有机 高分子 材料 已很 难满足 用量 、软 段种类及 中和度对 漆膜性能的影响 。结果表 使 用 要求 。而磷 酸盐 基耐 高温涂 层属 于无 机涂层 ， 高
中科院兰州化物所科技成果——防腐自润滑涂层
中科院兰州化物所科技成果——防腐自润滑涂层
成果简介
国内外发展了各种紧固件防护技术，如：电镀金属、热浸镀锌、铝涂料、达克罗涂层、磷化、氧化技术，润滑涂层等，但这些技术存在着一些不足，如：功能单一、生产能耗大、生产效率低等问题。
针对上述问题，团队发展了一种集防腐、润滑、耐磨于一体的防护技术，设计并研发了一种功能防护涂料，通过喷涂、浸渍的方法实现紧固件表面的涂料。
其性能优异，施工工艺简便高效，适合大批量生产，适用于各种基底表面。
表面涂覆防护涂层后可明显改善紧固件的扭矩与压力关系、稳定扭力系数、防止紧固件咔死；且具有良好的耐磨性，适中的摩擦系数、多次反复松动及锁紧紧固件丝牙不损伤；该涂层还具有优异的防腐防锈性能，防止紧固件锈死，大大提升了紧固件的使用稳定性及寿命，并可在海洋环境下使用。
技术指标
满足标准YSA001大型军用飞机标准件标准-072工程二硫化钼干膜润滑规范，标准HS292-紧固件无石墨型干膜润滑剂涂层，标准HS292-紧固件无石墨型干膜润滑剂涂层，标准HB6688-92热固化二硫化钼干膜润滑剂。
应用领域金属紧固件防护
成熟程度试生产
合作方式技术开发。
中科院兰州化物所科技成果——固体润滑涂层
中科院兰州化物所科技成果——固体润滑涂层技术概述固体润滑涂层是将各种固体润滑剂、增强填料等分散在有机或者无机粘结体系中形成特殊涂料，再用喷涂、刷涂或者浸涂等类似的涂装工艺在部件表面形成一定厚度的涂层，经自然干燥或者加温固化形成附着牢固的涂层，起到改善机械部件润滑状态、降低部件摩擦与磨损、延长部件使用寿命的作用，同时还可以起到耐腐蚀、耐高温、防烧粘、密封降噪等功能防护作用。
这是目前品种最多、应用最广的一种新型润滑防护技术。
技术指标（1）涂层典型厚度10-30微米，可根据实际应用调整；（2）使用温度范围从-100到800℃都有可选择的涂层产品；（3）部分产品性能满足美军标MIL-L-23398D、MIL-L-46010E技术要求，具有承载能力高（≥10000N）、耐磨寿命长（≥450min）的特点；（4）涂层耐盐雾腐蚀性能≥100h；（5）涂层附着力优于1级，柔韧性1mm，耐冲击性≥50cm。
技术特点（1）涂层比较薄，可以用到几乎所有的摩擦部件上而不需改变部件的尺寸；（2）实现无油润滑，省去复杂的油泵油路系统，可作为特殊工况及忌讳油脂存在的机械零部件的润滑材料；（3）可在高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化还原和强辐射等环境条件下对摩擦部件有效地润滑；（4）适用于多种类型材质的底材，且不会随时间发生变化和流动，可以作为频繁起动和长期不动偶尔起动的机械零部件的润滑材料；（5）具有优良的防腐性能和动密封性能，能起到防止机械振动和减少机械噪音的作用。
先进程度国际先进、国内领先技术状态批量生产、成熟应用阶段适用范围先进装备和制造行业零部件表面润滑与防护获奖情况（1）2004年，航空用特种润滑和密封材料与技术，国家发明二等奖；（2）2002年，航空用特种润滑密封与防护材料，甘肃省科技进步一等奖；（3）2005年，大型装备摩擦副室温固化防腐耐磨涂层研究，军队科技进步二等奖。
专利状态已获得专利9项合作方式（1）技术转让：将我单位产品成果、专利及所属权利转让于受让单位。
中科院兰州化物所制备出超高强度水凝胶生物润滑材料
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印 度 工程 塑料 Ｐ Ｅ Ｔ市场 增长 速 度惊 人
多 年 以来 ， 汽 车和 交通 运输 行业 已经意 识到 工程 塑料
为解 决水凝胶材料力学性 能差的问题 ， 中 国科学院兰州 化 学物理研 究所研 究员周 峰课题组 利用分 子工程设 计制备 出了一 种具有双交联 网络 的超 高强度水凝胶 ， 该水凝胶具有 新颖 的共 价键与配位键双交联 的结构形式 ， 其 中的化学交联 形成惰 性的水凝胶 交联 网络 ， 接着利用铁 离子 一 羧 酸根 的配 位 键作为 动态 的交 联形式 ， 在 受到外界 的应力 后 ， 可 动态地 断裂配位键 以耗 散能量 ， 从而大 大提 高水凝胶 的力学性能。 该水凝胶表现 出了超 高的断裂拉伸强度 ， 断裂应力 大于
通 过此次 生产设备 的增 强 ， 可 解决产 能不足 的问题 ， 还 能确立更加稳 固的稳定供应体制 。 卓 尔泰克设想到 ２ ０ ２ ０年 ， 使产能 在 目前 的 １ ． ３万 ｔ 的基 础上 实现翻番 ， 计划 今后 继续
增强墨西哥工厂 的生产设备 。 （ 中塑在 线 ）
在关节 润滑材料 、 人造血管 等领域获得 重要应用。
这 一 研 究 Ｔ 作 近 期 发 表 在 ２ ０ １ ５年 的 Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ
Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ 上。 ｆ 中 国 聚合 物 网 １
东 丽强 化墨 西哥 工厂 的 生产设 备 应对 车用 碳 纤维 需求 增长
大丝束 碳纤维 是指 每束长 丝纤维 的纤维数 超过 ４万 根
的碳纤维 。这种纤维 能够 借用服装用 晴纶 丝束设 备来制造 ，
是 比较便 宜的产 品 ， 被 广泛用 于风力 发 电机 叶片 、 树脂化 合
激光熔覆NiCrMo和NiCrBSi涂层的微观组织及摩擦学性能研究
第54卷•第3期• 2021年3月激光熔覆NiCrMo和NiCrBSi涂层的微观组织及摩擦学性能研究曹四龙王凌倩、周健松^(1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃兰州730000;2.中国科学院大学材料与光电研究中心，北京100049)[摘要]目前有关NiCrMo合金涂层的高温摩擦学行为和机理研究鲜有报道。
为此，利用激光熔覆技术制备了 NiCrMo涂层，以研究较广泛、应用较深入的NiCrBSi合金涂层作为对照，通过X射线衍射仪、扫描电镜和Raman光 谱仪对涂层的物相组成、微观结构和磨痕形貌、成分进行分析，研究了室温〜800 ^下2种镍基合金涂层的主要磨 损机理。
结果表明：NiCrMo合金涂层的微观结构主要由单一的7-N i固溶体形成的细小树枝晶组成。
NiCrBSi合 金涂层中较多含量的B、S i和C小原子主要以Cr7C3硬质相和Ni-B-S i共晶组织的形式分布于7-N i固溶体中。
在 室温〜400 T时，NiCrMo合金涂层发生严重的磨粒磨损和塑性变形，NiCrBSi合金涂层具有更高的显微硬度和抗塑 性变形能力，因而表现出更优异的耐磨性。
当温度超过400冗时，Cr7C3硬质相和Fe203的疲劳脱落形成的硬质颗 粒加剧了对氧化膜的切削破坏，导致NiCrBSi合金涂层在高温条件下发生严重的磨粒磨损，而NiCrMo合金涂层磨 痕表面大量的金属氧化物以及NiMo04复合物能够形成连续致密的氧化釉质层起到减摩抗磨的作用，因此具有更 好的高温耐磨性。
[关键词]NiCrMo合金涂层；NiCrBSi涂层；微观组织；力学性能；高温摩擦学性能[中图分类号]TG665 [文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2021)03-0001-08Microstructure and Tribological Properties of Laser CladdingNiCrMo and NiCrBSi Alloy CoatingsCAO Si-long1'2, WANG Ling-qian1, ZHOU Jian-song1(1. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China；2. Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)Abstract: At present, there are few reports on the high temperacture tribological behavior and mechanism of NiCrMo alloy coatings, for this, NiCrMo and NiCrBSi alloy coatings were prepared by laser cladding technology. The NiCrBSi alloy coatings, which were widely studied and widely used, were used as a contrast. The phase composition, microstructure, worn morphology and composition of the coatings were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Raman characterization. The main wear mechanism of this two coatings was investigated from room temperature to 800 X..Results showed that the microstructure of NiCrMo alloy coating was mainly composed of fine dendrites formed by a single 7-Ni solid solution. The small atoms B, Si and C in NiCrBSi alloy coating were mainly distributed in *y-Ni solid solution in the form of Cr7C3hard phase and Ni-B-Si eutectic structure. From room temperature to 400 X. , NiCrMo alloy coating had serious abrasive wear and plastic deformation. NiCrBSi alloy coating possessed higher microhardness and plastic deformation resistance, committing to better wear resistance. When the temperature was over 400 X I , the hard particles formed by fatigue shedding of Cr7C3 hard phase and Fe203aggravated the cutting damage to the oxide film, which led to serious abrasive wear of NiCrBSi alloy coating under high temperature. However, a large amount of metal oxides and NiMo04complex on the wom surface of NiCrMo alloy coating could form a continuous and compact oxide enamel film, which reduced the friction and wear rate, and thus NiCrMo alloy exhibited better wear resistance at high temperature.Key w ords：NiCrMo alloy coating；microstructure；mechanical properties；high temperature tribological properties[收稿日期]2020-09-24[通信作者]周健松（1969-)，博士，研究员，研究方向为材料表面工程，电话:0931-4%8103,E-mail:jszhou@ 2Vol.54 N o.3 Mar. 20210前言NiCrMo合金作为一种镍基超合金，具有较高的高 温强度、优异的高温抗氧化性能和耐腐蚀性能，在航空 航天、核工业和化工领域拥有广阔的应用前景[1]。
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中科院兰州化物所科技成果——高性能自润滑耐磨
激光熔覆涂层与激光强化技术
成果介绍
激光熔覆是一种利用激光处理的表面改性技术，它可以在低成本的基体材料上制成高性能的表层。
此技术节约了大量的贵重合金，适用于工具、模具、机械零件的修复、抗摩擦及耐腐蚀涂层的加工等。
本课题组利用激光熔覆技术研制开发了镍基金属间化合物基宽温域自润滑耐磨覆层材料，可以实现室温至1000°C宽温域环境下连续自润滑、耐磨和抗氧化。
其具体性能指标见下表。
目前市场上还未见到能达到这些技术指标的自润滑耐磨涂层材料。
该润滑涂层可应用于航天、舰船和汽车工业发动机的机械系统（涡轮叶片）、涡轮发动机进气阀顶杆、导向叶片、闭门器、减振器、制冷循环系统等机器零部件。
镍基金属间化合物基宽温域自润滑耐磨覆层材料
特性：与基材呈冶金结合，结合强度＞350MPa
硬度：HRC58-60
致密性：组织致密，无气孔
摩擦系数：<0.3（室温），<0.32（1000°C）
磨损率：<1×10-5mm3/N•m（室温），<3×10-5mm3/N•m（1000°C）使用温度：室温到1000°C
随着我国航空、汽车工业以及海洋开发等的高速发展，对高推重比、轻量化的机械设备的需求日益扩大，铝合金、镁合金以及钛合金等合金材料得到广泛应用。
但在实际应用中铝合金及钛合金存在润滑耐磨性差，镁合金存在耐蚀性不足等问题。
本课题组研制开发的铝合金表面自润滑耐磨覆层能解决铝合金零部件在室温至400°C中低温段的自润滑、耐磨问题。
其组织致密，硬度可达HV1000-1200。
具体技术指标见下表。
本课题组开发的钛合金表面自润滑耐磨覆层解决钛合金零部件的自润滑、耐磨、耐腐蚀问题。
除覆层材料开发外，铝、镁合金表面激光强化技术是解决铝合金零部件在机械应力、热应力、气蚀等作用下的热疲劳失效、气蚀冲击等问题的有效手段。
铝合金强化层厚3-4mm，硬度可达硬度HV140-160，抗疲劳性能提高2个数量级。
激光强化镁合金能细化镁合金晶粒尺寸，形成Mg-Al金属间化合物强化层，提高镁合金的耐腐蚀性，解决镁合金零部件的抗腐蚀、耐磨等问题。
强化层硬度HV350-400，厚0.5-1mm，耐腐蚀性能可提高2个数量级。
技术成熟度
完全成熟，可大规模生产，回收期为2.5年。
合作方式
技术转让、成果推广、产品代理。