成果介绍 成果名称：多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备防腐蚀感应熔焊与喷射复合涂层技术 成果参与单位：江苏科环新材料有限公司、深圳能源环保股份有限公司、上海康恒环境股份有限公司 成果完成人：曲作鹏 知识产权情况：已申请专利87项，其中已授权发明专利17项，已授权实用新型专利27项 针对我国新能源与环保科技的重大战略，以解决垃圾与生物质发电锅炉高温防腐的实际需求为目标，本项目拟搭建应用于生物质与垃圾电站锅炉腐蚀防护的高频感应熔焊系统技术平台，在多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备等受热面，开发完成镍基自熔合金高温涂层的技术体系，包括涂层材料与工艺，形成针对各类客户群体的系列解决方案。 随着近年来我国生物质和垃圾电站的迅猛发展，锅炉高温腐蚀问题日益突出，传统热喷涂技术由于易脱落、孔隙率高而应用受限，前期用得较普遍的Inconel625合金堆焊，也逐渐暴露出由稀释率高引起的高温防腐性能受限等问题。因此，开发新型高温防腐涂层技术已迫在眉睫。本项目在国家“十三五”重点研发计划等项目的支持下，经过十余年的集智攻关，于2019年初研发成功了高频感应熔焊高温腐蚀防护涂层技术，取得了系列创新性成果：首次在国内构建了生物质与垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，开发了在水冷壁管排表面制备耐镍基自熔合金高温薄涂层的技术体系，解决了城市垃圾与生物质电站锅炉高温腐蚀防护的技术瓶颈，打破了发达国家的技术封锁，形成了系列针对城市垃圾与生物质焚烧发电锅炉高温防腐的不同客户群体的解决方案。 我国西部特别是新疆地区的高硫高钠盐等高腐蚀性煤在燃烧过程中产生高浓度硫化物和钠盐等腐蚀性气体，造成水冷壁、过热器受热面的高温腐蚀、尾部烟道空气预热器低温腐蚀和受热面结焦等，特别是对燃烧器区域水冷壁管来说，如果没有防护涂层只能使用1—2年。传统的热喷涂，由于结合强度低孔隙率高，很少应用；普通高频感应熔焊虽然有效，但寿命难以超过5年；目前用得最多的是堆焊高温合金，但一般五年后就逐渐会发生涂层脱落和管壁减薄甚至爆管的现象，非计划停炉维修给企业造成了极大的经济负担。针对我国西北地区高硫高钠盐燃煤发电锅炉受热面对高温防腐的迫切需求，本项目拟开发感应熔焊与超音速喷射复合金属陶瓷涂层技术，从服役寿命、使用性能到性价比等方面都优于堆焊，以期彻底终结困扰我国燃煤行业多年的高腐蚀性气体对锅炉管道造成的严重腐蚀的防护难题。 创新点 1、首次在国内构建垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，自主开发了在水冷壁管排表面制备耐高温涂层的防腐技术体系，打破了发达国家对核心技术的封锁，突破了垃圾电站锅炉涂层防护系统核心技术瓶颈，形成了整体防腐的焚烧解决方案。 2、首次在国际上成功研发镍基自熔合金与金属陶瓷梯度复合涂层的防护技术，发明了基于重熔与喷射一体化的高温全域防腐全套技术，锅炉的高温腐蚀防护性能与服役寿命显著提升。 3、创新锅炉管道镶嵌陶瓷瓦的长效防护方法，发明了多项陶瓷高效低成本加工技术，填补了国际上硬脆材料特种加工技术的空白，突破了垃圾焚烧发电锅炉高频感应熔焊系统核心技术瓶颈。 市场前景 磨损与腐蚀是工业生产中的共性问题，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各种机械零件失效的一半以上由于磨损，每年因金属磨损、腐蚀造成的直接经济损失约达７万亿美元。垃圾焚烧电站锅炉受热面腐蚀问题，非常普遍，其腐蚀机理主要是所焚烧的垃圾中含有Cl,S以及碱金属等元素，造成Cl，S化合气体腐蚀和低熔点碱金属盐熔融腐蚀。据“十三五”规划，2020年焚烧处理能力占无害化处理比例50%，预计复合增长率不低于20%，垃圾焚烧规模呈快速增长态势，截至2018年，中国已运行的垃圾焚烧厂约为380座，处理能力约为37万吨/日，中国在建的垃圾焚烧厂约为200～250座，处理能力约为20～25万吨/日，中国垃圾处理“起步晚、起点低、发展快”，垃圾焚烧发展极快，2025年行业总规模估计超过100万吨/日，垃圾焚烧发电站超过2000家。余热锅炉高温防腐蚀涂层市场规模100亿以上，年增长率在20%以上，且防腐蚀涂层是消耗品，平均3—5年为一个周期。 另外，该技术不仅可以用于垃圾焚烧电厂，团队在农机刀片耐磨、水泥建材行业耐磨、机械重工表面硬化耐磨处理、钢轨耐磨涂层、高端球阀防腐、燃气轮机热障涂层、海上风电盐雾腐蚀、军工等领域的新产品、新技术也逐步成熟，走向规模化应用市场。 应用案例 深圳能源环保公司宝安老虎坑垃圾焚烧发电厂4号、5号、6号锅炉项目，工程地址：深圳市宝安区松岗镇老虎坑，业主单位：深能环保宝安垃圾焚烧发电厂。 获奖情况 2021年中国商业联合会科学技术奖 一等奖 2021年河北省科技技术奖 二等奖 2019年CCTV中国十大创业榜样 2019年第八届中国创新创业大赛 优秀企业奖 2019年第七届创业江苏科技创业大赛 三等奖 2019年“创客中国”江苏省中小企业创新大赛 优胜奖 2019年 淮安市第四届企业科技创新大赛 一等奖

Al2O3/Cu复合材料是在铜基体中引入了细小弥散分布的增强相Al2O3粒子的一种铜基复合材料。由于化学稳定性和热稳定性好的Al2O3颗粒的存在，使该复合材料在保持铜基体优越的导电、导热性能的同时具有高的室温和高温强度和硬度。

目前，我国工模具等工业化高端涂层设备主要掌握在瑞士、日本、美国等发达国家手中。本技术是建立在我国的全方位离子注入基础上发展起来的具有自主知识产权的成果。涂层复合沉积系统由矩形弧源、磁控溅射元、弯曲电弧磁过滤电弧源、全方位离子注入工件架等部分组成，主要应用在薄膜制备、超硬涂层、润滑涂层、光学涂层等方面，对比试验表明，该技术达到了国际先进水平，具有良好的市场应用前景。 沉积超硬涂层可以但不限于沉积TiN、TiAlN、TiSiN、TiAlSiN等涂层，也可以用于沉积类金刚石涂层。在高速钢上面沉积的TiN涂层结合力超过100N，真空度优于8x10-4Pa。

先进功能材料是先进功能涂层的基础，随着国内功能涂层需求日益扩大、应用方式的不断创新，根据客户对产品性能要求量身定做专用功能涂层将成为未来高端产业的发展趋势，这将对先进功能涂层材料性能及生产企业的研发能力和专业化水平提出更高的要求。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 哈尔滨秦昊科技有限公司通过自主研发不断攻克高性能先进功能涂层材料的技术难关，其自主创新能力、技术研发水平、市场需求响应速度、产品性能、品牌知名度均处于国内前列，获得国家技术发明二等奖1项，省部级一等奖5项，部分核心产品达到国际领先水平，成功替代并超越进口，相关产品已成功应用于我国“海洋”、“风云”、“环境”、“北斗”等系列卫星生产，有效提高了我国航天器制造水平。 先进功能涂层材料在消费电子、家用电器、建筑材料、交通运输等传统领域获得广泛应用外，在新能源电池、航空航天、新智能穿戴等领域也开始广泛运用。先进功能材料是先进功能涂层的基础，随着国内功能涂层需求日益扩大、应用方式的不断创新，根据客户对产品性能要求量身定做专用功能涂层将成为未来高端产业的发展趋势，这将对先进功能涂层材料性能及生产企业的研发能力和专业化水平提出更高的要求。

团队开发了高硬度、高耐磨性、高热稳定性的各类硬质涂层材料，其中包括CrAlN、TiAlN等单层涂层、纳米多层涂层和纳米复合涂层。研究开发的CrAlN涂层的硬度和弹性模量分别达到36.8GPa和459.5GPa，抗氧化温度达900℃，同时具有优异的耐磨性能，性能达到国外知名涂层公司同类产品水平。开发的纳米多层涂层和纳米复合涂层，如CrAlN/ZrO2等纳米多层涂层和TiSiAlN、TiSiCN等纳米复合涂层，利用纳米结构产生的超硬效应，获得了接近50GPa的超高硬度，同时由于含有氧化物阻挡层，抑制了外界氧原子向涂层内部的扩散，使涂层抗氧化性能得到大幅提升。开发的CrAlN/MoS2和NbN/WS2纳米多层涂层，不仅获得了超过40GPa的超高硬度，同时由于MoS2和WS2等减摩性能优异的掺入，使该涂层具有优异的自润滑性能。

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。

1、油田用环保型缓蚀剂针对油田系统研制成功的环保型钼酸盐系的复合缓蚀剂NJUF系列，在实验室采用静动态实验在温度为室温至80℃、转速为168r/min、pH值为3~8.6的条件下测试，复合缓蚀剂的缓蚀效率均达90%以上，性能优于国内使用的多数缓蚀剂，能够适用于各类盐水泥浆的防腐要求。目前已分别在江苏油田高盐分环境，胜利油田高矿化度、高酸性环境，新疆油田的砂土环境中应用，通过现场分析和了解，该系列的缓蚀剂的使用效果良好，有效延长了管道、污水储罐、钻具、钻杆等设备的使用寿命，提高了装置的使用安全性，得到了现场工程技术人员和油井公司的认可。2、重防护涂料用复配型缓蚀剂针对高湿、高盐、高温等严重的腐蚀环境，如：海洋环境中的各类装备、风电、船舶、集装箱、钢结构、石化等领域，研制了使用于氯化橡胶、丙烯酸聚氨酯和环氧氟碳等涂料的复配型缓蚀剂。涂层加入缓蚀剂后的抗老化时间延长1倍以上，可以显著改善现有涂料防护性能。如目前在某公司氟改性脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料中加入1~2%的NJAI-5缓蚀剂，可使涂层体系的耐盐雾试验超过4000h，具有超长的耐候性（人工气候老化和人工辐射暴露4500h未出现起泡、生锈、开裂、脱落、粉化等现象）。目前该技术已申请了一项国防发明专利。

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。