成果与项目的背景及主要用途：钢铁材料的腐蚀现象普遍存在于国民经济的各部门中，给社会发展带来巨大的经济损失和金属材料资源的消耗。据统计，每年钢材腐蚀损失占钢材总产量的 10%，经济损失占国民经济总产值的 2%4%。我国 2003 年对腐蚀最新调查表明，每年为腐蚀支付的直接与间接费用的总和估计可达 5000 亿人民币，约占国民经济总产值的 5%，2001 年因腐蚀损耗钢材约1500 万吨。腐蚀也是导致设备失效、造成重大灾难性事故和严重的环境污染的重要原因之一，这在石油化工及电力能源领域尤为突出。因此，研究和开发先进的防腐蚀技术对于经济的可持续发展具有重要意义。目前主要的镀锌工艺有：电镀锌(电镀、离子镀或离子注入等)、冷镀锌(机械镀、涂刷镀等)、热镀锌(包括热浸镀、热喷涂镀)。纳米复合粉末渗锌工艺是利用热处理中金属原子相互渗透扩散的原理，在钢铁构件表面形成一种锌/铁合金保护层，以防止环境腐蚀的一种新型防腐方法。与其它镀锌工艺如热喷涂锌、电镀、热浸镀锌比较，粉末渗锌工艺具有独特的优势，如工艺过程简单、不污染环境、耗锌量低及节省能源等。渗锌涂层均匀光滑，属于冶金结合因而其结合强度高，具有优异的耐腐蚀性和抗磨损特性等。 纳米复合粉末渗锌技术从工艺到设备研制完全采用国产的原料和设备，不需要进口专用的原料和部件，具有自主的知识产权。该项目属于投资少、生产成本低和见效快的高新科技成果。经过近二年多的工业化生产探索实践，证明该技术的先进、合理和实用性，工艺过程稳定、技术成熟可靠。 技术原理与工艺流程简介：纳米复合粉末渗锌技术属于化学热处理范畴，原理为：将表面清洁的金属构件埋入装有冲击粒子(SiO2)、金属粉末(Zn、Al/Zn)合金粉末、活化剂(NH4Cl)、促进剂稀土硅铁粉末等组成粉末渗剂的密封容器中，放置在炉中加热并进行机械旋转滚动；在活化剂与促进剂、以及机械滚动能和热能的共同作用，将金属原子扩散渗入钢铁构件表面，形成均匀和致密的、具有一定厚度的金属化合物冶金扩散涂层。为了提高生产效率和降低生产成本，采用机械滚动辅助加热方式，以运动粒子和活性高的粉末不断冲击构件表面，加速热传导和扩散速度并提高渗金属效率。与目前常用防腐工艺比较，其突出特点是： (1)涂层均匀性和致密性好、与基体为冶金结合附着强度很高； (2)可实现锌、铝及锌铝复合等热扩散涂层，耐腐蚀能明显高于电镀、热镀与喷涂涂层； (3)将传统化学热处理的热扩散温度由900-1100oC 高温状态降低到低温 400-600oC 范围、并缩短加热保温时间，生产过程耗能明显降低； (4)由于加热温度低对钢铁构件力学性能没有影响； (5)设备投资少、维护简单及使用寿命长，节约能源及原材料，是一种低成本、高效率的绿色生产技术。 生产工艺流程包括：除油→除锈→水洗→防锈→烘干(凉干)→装加热渗罐→热扩散过程→构件保温冷却至出炉→分离→钝化→冲洗→干燥包装成品。 技术水平及专利与获奖情况：该项目已于 2004 年 6 月通过天津市科委组织的鉴定，被认为达到国内领先水平。“纳米复合粉末渗锌防腐技术”是天津市科委鉴定成果、登记号：津 20040241。 应用前景分析及效益预测：该技术在国内市场具有很强的竞争能力和应用前景，其主要原因为：1)热扩散涂层综合性能高。与热镀、热喷涂等比较，涂层具有优异抗高温氧化性、耐腐蚀性和耐磨损冲击性；与物理及气相沉积、离子化学热处理等比较，工艺简单、设备投资少、成本低效率高，因而具有很好市场竞争力。2)纳米复合粉末热扩散涂层工艺是自主开发新型技术，目前处于国内领先水平。该生产工艺先进，能耗低，成本低廉，具有良好的技术和价格优势。3)目前我国大力促进清洁生产，为绿色表面热扩散涂层生产技术创造很好的市场发展前景。粉末渗锌涂层与电镀锌和热浸镀锌比较，具有节约原材料、生产过程没有“三废”排放及涂层耐腐蚀性高的特点，在目前国家积极促进改造传统电镀和热浸镀加工行业的形势下，粉末热扩散渗锌涂层工艺将是替代上述传统工艺的最有效防腐技术。我国 20 世纪 90 年代就进行了粉末渗锌技术的产业化生产研究，但目前在国内市场真正实现批量化渗锌涂层产品加工的单位很少。利用该技术加工的产品价格为 1700-2000 元/吨，消耗原料主要为锌粉 1.4-1.5 万元/吨，投资 80 万元可以建成一条年生产能力为 5000 吨的生产线，可处理工件长度为 4.5m，这样年产值可达 850-1000 万元，利税可达 255-300 万元。 应用领域：纳米复合粉末渗锌技术在钢铁材料的防腐蚀方面具有广泛的工程 应用前景，其主要应用范围包括： （1）电力输变电设备：电力、电信铁塔构件； （2）邮电通讯工程：线路金具、输线管件及部件防腐处理； （3）船舶制造：各种紧固标准件、管件和锚链等； （4）建筑领域：马钢脚手架、五金及钢钉等； （5）航空航天：火箭发射架和飞机制造紧固件等； （6）海洋工程：搭建海上油田各种构件； （7）石油化工：塔板、浮阀及填料等化工设备塔内各种构件； （8）工程机械：各种五金标准件、钢结构配件、水暖件等； （9）汽车制造：各种螺钉、螺母、垫圈及配件等； （10）铁路和高速公路：紧固件和高速公路上的护栏等。 合作方式及条件：技术合作、转让和技术服务，设备销售和产品加工。

产品介绍 UCN纳米智能黑板，是一个集成纳米触控、高清大屏显示、电脑主机、普通黑板、电视电脑等诸多功能于一身的多媒体教学平台。它尊重师生使用习惯，将传统教学黑板和可感知交互的智能黑板无缝对接，既可全屏粉笔书写，又具多媒体教学功能，操作模式简洁，同时内置专业教学软件、应用平台及管理平台，老师可灵活运用教学工具，分享调用优质教学资源，远程管理维护升级，已被广泛应用在教育教学领域，适用于各学龄段。 产品特点 自主知识产权 拥有纳米触控膜和纳米智能黑板的自主知识产权; 视力保护 表面防眩光玻璃+自主研发纳米涂层，保证超大可视角度，且有效过滤有害光线 全方位安全设计 拟态纯平表面、四周圆角设计，高强度钢化玻璃，防水防尘抗外力冲击; 多种书写方式 普通粉笔/白板笔/电容笔/手指触控，尊重老师教学习惯;拟态纯平表面、四周圆角设计，高强度钢化玻璃，防水防尘抗外力冲击; 双系统，大尺寸 配备Windows与Android双系统 搭载软件平台 内置自主研发的教学应用平台和管理平台，海量教学资源，同时提供远程设备管理与维护; 磁性吸附 左右两侧支持磁性材料吸附，方便非电子类教材展示; 显示窗口，一键下移 液晶显示窗口高度可调整下移，触控不受影响，适应不同老师身高; 产品参数

产品介绍 UCN纳米智能黑板，是一个集成纳米触控、高清大屏显示、电脑主机、普通黑板、电视电脑等诸多功能于一身的多媒体教学平台。它尊重师生使用习惯，将传统教学黑板和可感知交互的智能黑板无缝对接，既可全屏粉笔书写，又具多媒体教学功能，操作模式简洁，同时内置专业教学软件、应用平台及管理平台，老师可灵活运用教学工具，分享调用优质教学资源，远程管理维护升级，已被广泛应用在教育教学领域，适用于各学龄段。 产品特点 自主知识产权 拥有纳米触控膜与纳米智能黑板自主知识产权 视力保护 表面防眩光玻璃+自主研发纳米涂层，保证超大可视角度，且有效过滤有害光线 全方位安全设计 拟态纯平表面、四周圆角设计，高强度钢化玻璃，防水防尘抗外力冲击; 多种书写方式 普通粉笔/白板笔/电容笔/手指触控，尊重老师教学习惯;拟态纯平表面、四周圆角设计，高强度钢化玻璃，防水防尘抗外力冲击; 双系统，大尺寸 配备Windows与Android双系统。 搭载软件平台 内置自主研发的教学应用平台和管理平台，海量教学资源，同时提供远程设备管理与维护; 磁性吸附 左右两侧支持磁性材料吸附，方便非电子类教材展示; 显示窗口，一键下移 液晶显示窗口高度可调整下移，触控不受影响，适应不同老师身高;

海洋生物污损，是指藤壶、贻贝、藻类等海洋生物在船舶、海底电缆、海上平台等浸没表面的附着生长现象。看似微小的生物群落，实则危害巨大：它们会增加船舶航行阻力，导致燃油消耗激增（据统计，全球船舶因污损每年多消耗约7000万吨燃油）；会堵塞海底光缆、油气管道，影响通信与能源传输的稳定性；更会干扰海洋探测设备的精度，甚至导致勘探数据失真。传统应对方式依赖定期人工清理或使用含锡、铜等重金属的防污涂料，但前者成本高昂（大型船舶每年维护费用超百万元），后者则面临环保法规收紧（国际海事组织IM0已逐步限制有毒防污剂使用）的严峻挑战。 技术突围：中科院纳米所"纳米增韧耐磨海洋污涂料"的颠覆性创新 面对这一全球性难题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所给出了"中国方案"——其研发的"纳米增韧耐磨海洋污涂料"，以纳米技术为核心，突破了传统防污涂料的性能瓶颈，为海洋装备防护提供了长效、环保、经济的解决方案。 传统防污涂料常面临"防污期短"与"易脱落"的两难：为增强附着力，需提高漆膜硬度，但硬度过大会导致柔韧性不足，在复杂工况（如卷绕、弯曲）下易开裂；若降低硬度提升柔韧性，又易被水流冲刷脱落，防污效果难以持久。 中科院团队创新性地引入纳米复合增韧技术，通过构建"纳米颗粒-有机基质"互穿网络结构，大幅提升了漆膜的力学性能：一方面，纳米颗粒（如二氧化硅、碳纳米管等）均匀分散在树脂基体中，形成"应力分散点"，有效抑制漆膜在弯曲、拉伸时的裂纹扩展，使漆膜耐弯折性提升3倍以上；另一方面，纳米级的交联结构增强了分子间作用力，漆膜硬度可达2H以上（传统防污涂料多为HB-H），高压强下（如深海高压环境）仍保持完整。这一突破彻底解决了"防污"与"耐用"的矛盾，让涂料在长期浸泡、机械形变等复杂条件下仍能稳定发挥防污功能。 成果发布于：2025 年 7 月

产品详细介绍工作原理研磨：利用剪切力（shear force）、摩擦力或冲击力（impactforce）将粉体由大颗粒粉碎成小颗粒。分散：纳米粉体被其所添加溶剂、助剂、分散剂、树脂等包覆住，以便达到颗粒完全被分离（separating）、润湿（wetting）、分布（distributing）均匀及稳定（stabilization）目的。在做纳米粉体分散或研磨时，因为粉体尺度由大变小的过程中，范德华力及布朗运动现象逐渐明显且重要。选择适当助剂以避免粉体再次凝聚及选择适当的研磨机来控制研磨浆料温度以降低或避免布朗运动影响，是湿法研磨分散方法能否成功地得到纳米级粉体研磨及分散关键技术。纳米级分散研磨机采用三维高频振动技术，产生每分钟上千次的冲击、剪切、研磨，效率比球磨机提高几十倍。通过冲击力和摩擦力结合的方法来减小颗粒尺寸。电磁动力马达产生振动，通过研磨球的冲击振动减小样品的尺寸，此外，由研磨球翻滚运动产生的摩擦也使样品的尺寸进一步减小。高频振动确保3分钟内可将物料混合均匀，效果、效率均优于进口设备“红魔鬼”“快手”。行业应用ü 适用于实验干样品或悬浮液中固体样品的精细研磨粉碎ü 适用于乳状液或糊状物的均匀化处理ü 适用于纳米材料分散，效果优于普通机械法和超声波法ü 适用于无机矿物材料的表面改性、光饰作用，金属材料的机械合金化优点ü 选择性研磨：研磨过程开始时，通过冲击力减小样品的尺寸，此外，由研磨球翻滚运动产生的摩擦也使样品的尺寸进一步减小ü 研磨后样品粒径的分布窄，均匀化程度好ü 可避免结块现象ü 处理样品量大，6个研磨罐，最大处理量达6Lü 研磨罐独立，避免交叉污染 ü 可进行无铁研磨  丰富的罐体和磨球材质，可进行防止掺入杂质的无铁研磨 主要技术参数如下：    工作电压：     单相220V/50HZ    研磨罐容量：   50—6000ml    定时器：       0—99小时    变频器：       0.75KW    电机功率：     0.75KW      振动频率：     1500rpm    主机尺寸：     Φ600 * 800    主机重量：     110kg    最大进样尺寸： < 10 mm    最终出样尺寸： 5– 10 μm

铝铜合金广泛应用于航空航天、舰船、车辆等工业领域，目前国内外针对铝铜合金焊接及增材专用材料主要为ER2319，铝铜合金熔焊时焊缝金属不仅易产生热裂纹，而且焊缝的强度低、塑性差，影响了铝铜合金作为焊接结构件的推广应用；铝铜合金沉积态组织不均匀性，晶粒组织较粗大，增材试样性能较低。针对铝铜合金焊接接头及增材件性能较低，缺乏高性能的专用材料这一问题开展研究，开发一种高性能的铝铜合金焊接和增材用焊丝，通过对铸锭、焊丝及其增材试样组织进行观察分析，系统研究Ti和Zr的含量对铝铜合金微观组织结构、力学性能影响，探索增材制造过程中的组织演变机制；深入研究非均质形核核心的形貌、大小、分布以及其晶体结构和晶格常数，揭示Ti、Zr元素复合作用细化铝铜合金组织机理，丰富和发展铝合金细化理论，为高性能铝铜合金焊接增材专用材料的研发提供一条新的思路，推动铝铜合金在工业领域更广泛的应用。

基金属间化合物原料成本较低，具有低比重、优异的抗氧化、抗硫蚀等特点，可以应用于对强度要求不太高的中高温氧化或硫蚀环境中，如有色冶炼厂和高浓度烟气收尘设备及制酸系统中的烟气净化设备、转化器、热交换设备极板和壳体；汽车尾气管、电厂排气的烟气管道等。从1991年起，孙祖庆教授及其研究小组在国家科技部863专家委员会、国家自然科学基金委及中国-福特基金的支持下，开展了系统工作。 主要创新性研究成果有以下几点： 首次提出Fe3Al基合金的B2热机械处理工艺，使合金在空气中的室温拉伸延伸率提高到15％以上。 通过自行开发的提高合金中高温抗蠕变性能的处理工艺，研制成功Fe-28Al-XCr系金属间化合物材料。申请两项发明专利并已获得批准（专利号：ZL 93 1 14921.5）(专利号：ZL 93 1 21242.X)。 通过Cr, Ti, Mn, Ni, Mo等代位合金元素原子在Fe3Al基金属间化合物合金亚点阵占位的中子衍射研究及交互作用能计算探讨上述各元素对室温塑性的影响。Fe3Al基合金热加工过程中的变形织构研究。 在解决了该系列合金采用传统工艺制备大体积材料、并获得薄板的基础上，开展了超塑性行为、可焊性研究，并提出优化的热弯成型及焊接工艺。申请焊接发明专利一项，已公开（公开号：CN1251329A）。 Fe3Al基合金薄板在有色冶炼后处理含氧环境中的现场试验结果显示了它比不锈钢优异的抗蚀性能。通过鉴定一项。 B2结构Fe3Al单晶力学行为各向异性机理研究。不同取向单晶宏观拉伸切应力—切应变曲线形式、各阶段加工硬化行为与各滑移系的激活方式、晶体转动及位错组态的演变直接相关。 目前，有关Fe3Al基合金冶炼、热加工、焊接及组织性能控制的技术已经成熟，在普通钢铁企业现有的冶炼及轧制设备条件下，可以通过真空熔炼或非真空熔炼加电渣重熔工艺精炼来制备Fe3Al基合金铸锭，通过锻造及轧制设备生产各种规格的Fe3Al基合金板材；通过热弯工艺及焊接工艺可获得Fe3Al基合金焊管。

一、 项目简介     将铝合金作为阳极置于电解液中，施加电压对其进行微弧氧化，通电后合金表面通过微等离子体放电，在非法拉第区进行复杂的热化学、等离子化学和电化学过程，原位生成一层很薄的均匀绝缘氧化陶瓷层。该技术工艺简单、处理效率高、成本低、无污染，获得的陶瓷膜层具有很高的耐腐蚀、耐磨损、耐高温的特点。对微弧氧化的工艺参数进行调整，可以获得性能优良的耐海水腐蚀陶瓷膜，其耐海水腐蚀性能是纯铝的4倍。微弧氧化陶瓷膜耐海水腐蚀性能大大提高，对其在海水中的腐蚀机理进行分析，主要影响因素为陶瓷膜的厚度和陶瓷膜在生产过程中生的裂纹和孔洞，因此需要对其进行电沉积封孔，弥补这些缺陷。电沉积封孔后，陶瓷膜孔隙率大大降低，膜厚增加，复合涂层的耐腐蚀性能进一步提高，是微弧氧化陶瓷膜的2倍，是纯铝的8倍。     当前我国正在积极的发展海洋产业，耐海水腐蚀结构材料将会获得越来越多的应用，因此耐海水腐蚀复合涂层可以大大的提高材料的寿命，从节能和环保两个方面，可以获得很好的经济效益和社会效益。二、 项目技术成熟程度     微弧氧化复合涂层技术在实验室条件下，生产的可重复性和稳定性非常好，在实验室条件下，可以获得100cm2的复合涂层，其耐腐蚀性能稳定，是纯铝材料的8倍。三、 技术指标     微弧氧化陶瓷膜厚度20-40μm，电沉积膜层厚度15μm，耐海水腐蚀性能是海水的8倍；四、 市场前景     船舶、海上石油平台、海水养殖、海水制盐等产业中需要大量的结构材料，通过微弧氧化和电沉积复合技术，在金属表面生成一种复合涂层，其耐腐蚀性能是铝金属的8倍，从节能和环保两个方面，都具有很重要的意义。五、 规模与投资需求     投资规模1000 万元，其中厂房3000平米，电力2500千瓦。     主要设备有大功率微弧氧化电源，清洗池、氧化池、恒温冷却设备、天车，机加工等设备。六、 生产设备微弧氧化生产线。七、 效益分析按每年生产30万平米计算，产值3000万元，可获利约1000万。八、 合作方式面谈。九、 项目具体联系人及联系方式项目负责人：曹晓明，电话：13902060727，联系人：李世杰，电话：60208474  邮箱：caoxiaoming@hebut.edu.cn 。十、 附件：成果图片图1 封孔前后试样浸泡海水45天后的腐蚀对比图a. 微弧氧化试样浸泡海水前；    b. 微弧氧化试样海水腐蚀后；c. 微弧氧化+封闭处理试样浸泡海水前；　d. 微弧氧化+封闭处理试样海水腐蚀后图2 不同试样在质量分数为5%NaCl溶液中的动电位极化曲线

利用超疏水性能，可以实现表面自清洁等功能。若在金属材料表面上制备超 疏水结构，开可以提高材料的耐腐蚀性能。为此，本项目分别在铝合金、镁合金 上制备了微纳结构、并制备了 ZnO、Ti02及石墨烯阵列的超疏水结构，可望应用 于金属防腐、焊料的润湿、太阳能电池表面的自清洁等方面。实施条件:需要有对零件进行清洗、腐蚀和涂覆的场地和相应设备。 预算:投入5-50万，随处理的零件的大小和数量而变。

针对车用空调铝合金叶片需要的硬度和耐磨型的要求，开发了基于 Ni-Co-P三元合金与硬质颗粒（Si N涂\A1203\Si02等的复合电镀或复合化学 镀层技术，产品性能与日本的表面处理技术相近，打破了日本对我国的技术封 锁，目前该技术已在重庆某厂使用。市场及经济效益分析：