成果与项目的背景及主要用途：机械镀锌是一种在常温、常压下利用化学吸 附沉积和机械冲击作用，使金属锌粉在工件表面形成镀层的工艺，它是 50 年代 初由美国 Tainton 公司的 Erith Clayton 发明的一种金属构件表面防腐涂层技术。 一般机械镀锌产品可分为两类：当镀层厚度小于 25m 时称为 mechanical plating， 主要用于替代电镀锌产品；当镀层厚度大于 25m、小于 110m 时称为 mechanical galvanizing，主要用于替代热浸镀锌产品。这两类机械镀涂层除厚度及用途上有 所区别外，镀覆工艺基本相同。 机械镀锌工艺的突出特点是没有氢脆，镀层均匀，可处理复杂表面工件，并 且可以在铁素体金属、铜合金、不锈钢及粉末烧结材料表面形成镀层。机械镀锌 可以处理电镀或热浸镀锌很难处理的螺纹构件，是替代上述工艺进行紧固件处理 的有效防护技术。由于机械镀锌所具有的突出优势，这使得机械镀锌技术在北美 洲和欧洲表面涂饰工业中获得广泛应用。目前，在国内的五金构件(如紧固件、 钢钉及连接件等)防腐加工中也在不断推广应用机械镀技术。 技术原理与工艺流程简介：机械镀锌工艺原理是在室温下，将活化剂、金属 锌粉、冲击介质和一定量的水混合为浆料，与工件一起放入一个特制的滚桶中， 在滚桶转动产生的机械能、促进剂化学作用及冲击介质机械碰撞的共同作用下， 将经活化剂活化的金属粉末不断镀覆到工件表面上，从而在金属构件表面逐渐形 成光滑、均匀、致密的具有一定厚度的防腐涂层。机械镀工艺流程包括以下步骤： (1)前处理(包括对工件表面进行除油、除锈、清洗等)；(2)镀铜(包括闪铜、清洗 等)；(3)镀锡(包括闪锡、清洗等)；(4)镀锌过程(包括逐步添加锌粉、滚动冲击等)； 126天津大学科技成果选编 127 (5)分离(包括磨光、冲洗、分离、烘干等)；(6)钝化处理(包括钝化液浸泡、清洗、 烘干等)。 技术水平及专利与获奖情况：目前该技术处于国内先进水平。 应用前景分析及效益预测：机械镀锌工艺在金属构件防腐领域具有很强的市 场竞争力，该技术具有以下突出特点；1）对工件机械性能没有影响、没有氢脆； 2）非常适合于小型金属构件和具有凸凹表面的工件表面镀覆，镀层均匀质量高； 3）生产过程耗能少、成本低。试验表明：机械镀锌的电耗仅为电镀的 5％。而 锌耗仅为热镀锌的 30%-50%，成本远低于热镀和电镀；4）环境污染少、废水容 易处理，是绿色洁净生产技术；5）工艺范围宽、镀层性能较好。现代的机械镀 锌工艺，厚度可在 l0-100mm 之间任意调节，完成全过程的时间仅需 30-40min。 机械镀锌形成的镀层外观光滑，具有色调一致的银白色，但色泽不如电镀亮。 镀层的耐蚀性能优良，相同厚度的镀层，其耐蚀性处于电镀锌与热镀锌之间，耐 中性盐雾试验 240 小时以上。机械镀的另一个优点是可以形成合金镀层及复合镀 层。由于机械镀工艺具有上述突出特点，因而在小型金属连接件、零件及紧固件 等防腐加工领域具有广泛应用。 应用领域：机械镀锌工艺适用于各种五金零件的表面涂饰和防护，如高强度 螺栓、螺钉、管件、射钉、铁链等铁基工件等，尤其适用于垫圈及弹性工件、射 钉、环链、铰链、农用暖棚搭扣、水暖管件接头等的表面防腐处理，这些五金件 主要远销美洲、澳洲、欧洲等国家和地区。 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。

HPE 钢结构防腐涂料是由同济大学材料科学与工程学院自行研发的高性能防腐蚀涂 料。该产品是专门用于建筑物钢结构防腐保护的功能性涂料，具有良好防腐蚀功能，同 时还具有良好的装饰性。该涂料为一底一面两层，配套使用。可带锈涂刷，省却除锈和 涂刷防锈层的繁琐，施工十分方便。可采用喷涂、刷涂等方法施工。用于各种大型公共 建筑物、石油化工企业建筑物和设备的防腐蚀保护和装饰。 

该技术可以解决港口、码头栈桥钢管桩及海洋平台钢桩现场腐蚀防护维修的问题，应用范围广，同时本技术对于减少维护费用、维持安全生产都有着积极的意义。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 海洋钢桩由于长期被海水冲击和浸泡，腐蚀十分严重，而钢桩的腐蚀破坏往往会导致整座钢结构设施由于安全性降低而提前报废，造成隐患，缩短海洋钢结构设施的寿命。一般海洋钢结构飞溅区管桩部位在服役2～5年左右就要进行防腐修复，用来维持原有的承重及功能作用。 海洋钢桩防腐修复技术具有以下特点： Ø 表面处理简单 Ø 可现场水下施工 Ø 无需使用大型机具设备 Ø 机械强度高，可抵御百年一遇冰冲击 Ø 耐候性强，使用寿命可达30年以上 Ø 环境友好，对环境无污染 该技术可以解决港口、码头栈桥钢管桩及海洋平台钢桩现场腐蚀防护维修的问题，应用范围广，同时本技术对于减少维护费用、维持安全生产都有着积极的意义。

我国加工原油主要进口中东等地的含硫、氮、氯等原油，因此我国炼油企业面临由炼制中东高含硫等原油带来的设备及管线腐蚀的严重威胁。而只有明确工况条件下运行的设备、材料的腐蚀原因与腐蚀程度，才能采取相应的对策，为此开发了《原油加工腐蚀失效诊断支援系统》软件，填补了国内空白。软件根据国内炼油厂技术人员知识结构现状，研究是以腐蚀失效原因、腐蚀程度诊断为主，即是在炼油装置现场如果发现了腐蚀问题，工作人员可以从装置材料、介质、工艺、腐蚀损伤现象出发，依据本专题研究开发的《原油加工腐蚀失效诊断支援系统》软件的帮助，对腐蚀失效原因、腐蚀程度做出诊断。

我国加工原油主要进口中东等地的含硫、氮、氯等原油，因此我国炼油企业面临由炼制中东高含硫等原油带来的设备及管线腐蚀的严重威胁。而只有明确工况条件下运行的设备、材料的腐蚀原因与腐蚀程度，才能采取相应的对策，为此开发了《原油加工腐蚀失效诊断支援系统》软件，填补了国内空白。软件根据国内炼油厂技术人员知识结构现状，研究是以腐蚀失效原因、腐蚀程度诊断为主，即是在炼油装置现场如果发现了腐蚀问题，工作人员可以从装置材料、介质、工艺、腐蚀损伤现象出发，依据本专题研究开发的《原油加工腐蚀失效诊断支援系统》软件的帮助，对腐蚀失效原因、腐蚀程度做出诊断。《原油加工腐蚀失效诊断支援系统》软件是一个基于加工原油尤其是加工高硫原油的腐蚀数据库确定出各种典型腐蚀发生的逻辑判断条件的软件系统。软件的主要内容包括：数据库建立与管理，是否发生腐蚀的逻辑判断条件及腐蚀率、腐蚀预测或诊断的程序实现等。预测的均匀腐蚀类型有：湿 HCl 腐蚀、高温硫+环烷酸腐蚀、高温 H2+H2S 腐蚀、硫酸腐蚀、HF 酸腐蚀、含硫酸性水腐蚀、胺腐蚀、高温氧化，并可以给出所输入运行条件下的上述各类型均匀腐蚀的速率；预测的应力腐蚀开裂类型有：碱应力腐蚀开裂、胺应力腐蚀开裂、硫化物应力腐蚀开裂、氢致开裂、碳酸应力腐蚀开裂、连多硫酸应力腐蚀开裂、氯应力腐蚀开裂、氢氟酸应力腐蚀开裂、氢氟酸 HIC-SOHIC 等；在所输入指定的运行条件下诊断其腐蚀是否发生的各种炼油装置有：常减压蒸馏装置、催化裂化装置、催化裂化装置、加氢精制装置、加氢精制装置、硫磺回收装置、脱硫装置、延迟焦化装置、制氢装置等；并建立了国内主要各炼油公司的腐蚀事例数据库。

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 116天津大学科技成果选编 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 117天津大学科技成果选编 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。 9 海洋生物材料——骨水泥

成果描述：一种水性环氧磷酸酯乳液涂料，主要组成是环氧磷酸酯树脂、异氰酸酯固化剂、小分子量环氧磷酸酯乳化剂，通过高速乳化制成水性乳液；再混入颜料、促进剂等配制成涂料。 目前主要应用对象：通过自动沉积工艺在钢质材料表面进行防腐处理（需要高温固化）。 优势：投入成本较低、漆膜防腐性能可以达到360h（耐盐雾试验），特别适于异型件的表面防腐处理。市场前景分析：化工市场。与同类成果相比的优势分析：国内领先。

本成果用新型表面处理技术制备标准件；使标准件具有高强度、高疲劳强度及高防腐蚀性能；综合性能远优于不锈钢；成本低于不锈钢。2009年用于电力系统铁附件；通过省技术鉴定；可批量生产。

水性涂装材料，舰船防腐。

科洛弗重防腐地板，可经受叉车、卡车长期碾压，使地面重度耐腐蚀、耐强酸碱、耐化学溶剂、耐冲击、防地面龟裂。适用范围：制药厂、化妆品厂、食品厂、化学实验室、化工厂、制药厂、化学实验室、电镀厂、电池厂、等场所的地面。采用卷材成品铺装，可以耐受98%浓硫酸、70%硝酸、饱和盐酸、高浓度氢氟酸、酮类、苯类、碱等90%以上常见高浓度化学溶剂。 实验室地面常受化学制剂的侵袭，最容易产生表面刮花、溶解、空鼓开裂现象。坑洼打滑的地面对于仪器设备和工作人员的安全都是不小的隐患。为实验室地面更换更耐腐蚀、更牢固止滑的安全耐酸碱地板是不容回避的问题。 科洛弗重防腐地板，特种优质高分子材料制成，耐受多种多样的化学制剂，无论身处何种浓度的腐蚀环境中，都能稳定胜任、保持自身材质不受影响并保护原始地面，同时具有高耐油性，面对重油环境亦有良好的抵御作用。 高度耐油、耐酸碱腐蚀、抗老化、使用寿命长的特点有效促进了工作效率的提高、保障了工作生产的安全。