新材料专业高层次人才、专家教授2人

金属腐蚀是材料工业中很常见的材料变质行为，每年由于金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的1~4%。现有的防腐蚀体系在使用过程中会释放出大量有毒有害的金属离子，对环境造成严重污染。聚苯胺及其衍生物的毒性小，其防腐机制不仅仅是简单的机械阻隔，更重要的是利用其可逆的氧化还原反应在金属表面形成致密钝化膜，从而抑制腐蚀因子的进攻。且具有修复划伤、孔洞的能力，它可以对由于种种原因而造成的缺陷部位进行及时修补，防止腐蚀行为的进一步扩展。因此，聚苯胺可用作绿色长效防腐涂料。本项目运用乳液原位氧化共聚合、界面聚合等技术方法，研制出水性金属防腐涂料或易分散聚苯胺防腐涂料，该涂料的防腐蚀性能和耐气候老化性能十分突出。

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。

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 mechanicalgalvanizing，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)； (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。

城市生活垃圾焚烧发电目前已被公认为是城市生活垃圾资源化、减量化和无害化处理的的最有效方式，国内外大中城市都通过建设垃圾高效无害处理的焚烧发电厂来处理日益增长的城市垃圾。垃圾成分中腐蚀性物质，在锅炉内部高温和压力下发生复杂的化学、电化学反应，导致焚烧锅炉主要受热面烟气侧腐蚀十分严重，腐蚀程度和因腐蚀引发的爆管事故远高于同级别的燃煤锅炉。受热面腐蚀问题是严重影响垃圾焚烧锅炉系统安全、经济运行与寿命的主要问题。 通过本项目的研究，摸清了受热面腐蚀机理，开发出适合四种工况下膜式水冷壁和过热器的防腐蚀技术及工艺方案,包括：中温中压、中温次高压、次高温次高压、高温高压四种工况，并在相关项目中实际应用效果明显。项目研究申请并获得了授权专利多项，形成了丰富的材料体系、成熟的质量工艺体系，具备工业化大规模应用条件。相关成果还可应用于流化床锅炉、煤粉炉、气化炉、磷化工黄磷尾气处理余热锅炉、钢铁行业焦虑煤气锅炉、化工反应炉等领域。 部分专利 序号 专利名称 专利类型 专利号/申请号 许可方式 1 一种受热面防磨蚀的水冷壁用管及其制备方法与应用 PCT专利 PCT/CN2018118156 国家阶段 2 受热面防磨蚀的膜式水冷壁及其制备方法 PCT专利 PCT/CN2019071988 国家阶段 3 一种在钢基体上制备耐海水耐腐蚀熔覆层的方法 发明专利 201110122035.9 授权 4 感应重熔与喷射一体化制备垃圾焚烧发电锅炉管复合涂层的方法 发明专利 201910601418.0 授权 5 锅炉水冷壁高温防腐涂层制备与管基体热处理协同强化技术 发明专利 201910601433.5 授权 6 一种受热面防腐蚀的水冷壁及其制备方法与应用 发明专利 201811150322.9 实审 7 一种受热面防磨蚀的膜式水冷壁及其制备方法 发明专利 201811150408.1 实审 8 一种硼化物陶瓷颗粒增强复合材料制备方法 发明专利 201710457857.X 授权 9 基于裂纹扩展效应的陶瓷切割推磨复合式平面加工方法 发明专利 2016110816617 授权 10 一种用废轧辊再制造成水泥辊压机的挤压辊方法 发明专利 201910755439.8 实审 11 锅炉膜式壁涂层高频重熔气体保护抑制管排氧化技术 发明专利 201910731494.3 授权 12 中速磨煤机磨辊耐磨堆焊用粉芯焊丝及其制备与堆焊方法 发明专利 2011103031690 授权 13 用于水泥行业辊压机的挤压辊及其制造方法 发明专利 CN106181217A 授权 14 用于制备含有非晶相的高耐磨涂层的粉芯丝材及其制备 发明专利 CN106191738A 授权 15  一种膜式壁表面制备防磨蚀涂层的微熔焊设备 实用新型 201921786621.1 授权 16 一种锅炉水冷壁专用喷砂机 实用新型 201921786251.1 授权 17 一种膜式壁双枪立式堆焊装置 实用新型 201821177387.8 授权 18  一种膜式壁立式堆焊夹具 实用新型 201821177386.3 授权 产品展示 生产工艺 自动化程度高，避免了人为因素； 实现微冶金结合，稀释率低，结合强度高； 热变形小，有利于装配； 涂层质量和成分得到严格控制，合格率高； 效率高，安全环保。 特色材料 1.系列合金粉末 完全自主研发的材料体系，并申请发明专利 高Ni、Cr含量，兼具抗腐蚀和抗磨损性能 与基体材料导热系数及热膨胀系数相近 根据不同环境的磨损和腐蚀需求，可调整材料配方 彻底突破合金堆焊丝材的局限性 根据垃圾“热值”、“工业分析”、“元素分析”数据可实现涂层材料针对性配比 2.纳米纳米高导热防结焦陶瓷封孔剂 作用: 防止或阻止腐蚀介质浸入基材表面； 延长合金涂层的防护寿命； 用于密封的涂层,防止液体和压力泄漏； 防止污染或研磨屑碎片进入涂层 保持陶瓷涂层的绝缘性能。 性能： 纳米碳化硅粒子具有高导热系数，是碳钢的2倍以上，热膨胀系数小； 硬度是碳钢的10-15倍，有极强的耐磨特性； 该涂层厚度为几十微米，大的比表面积使得涂层吸附能力强，不易剥落； 表面光滑平整，不易结焦。 化学性质极为稳定，1000度以下不与常规酸碱盐反应。  

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。

随着国民经济的快速发展，海洋开发越来越重要，而海洋的恶劣环境中的金属材料的腐蚀严重，是阻碍海洋开发的重要因素。金属防腐蚀缓蚀剂的开发主要针对海洋环境、石油石化设备中的高酸、高氯环境中腐蚀与长效防护技术开展，从环保的角度出发研究了油田用环保型缓蚀剂。创新要点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。技术指标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。其他说明油田用环保型缓蚀剂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。