感應加熱的高技術涂層化應用:

感應加熱的高技術涂層化應用高效快速感應熔涂技術
——以高性能涂層提升高頻淬火硬面技術的抗磨本領
——以環境友好工藝替代傳統電鍍硬鉻技術
——以可設計的材料和涂層厚度解決各種惡劣工況條件下工件的磨損與腐蝕問題
——以成熟的技術打造涂層高耐磨、高抗蝕和低成本的優勢性價比
高效快速感應熔涂技術是利用感應趨膚加熱原理將預涂于工件表面的粉末材料快速熔結于金屬基體,形成冶金結合的高性能涂層。該技術實現了基體受熱小、涂層充分熔制、高效快速完成這一理想化涂層精制模式。
高附著力、高硬度、高耐磨性、防腐、耐熱、長壽命和低成本是本技術的顯著特點,與國內外同類技術相比,該技術生產效率高、性價比優越、附加值高、投資小、效益高、無環境污染,形成了具有成熟工藝和裝備的批量化生產線,具有廣泛的應用前景。
本技術涂層的耐磨性高于激光熔覆和氧乙炔噴焊(表1);涂層的耐蝕性是激光熔覆和氧乙炔噴焊的4倍以上(表2);涂層制備成本僅僅是電鍍硬鉻、激光熔覆、超音速火焰噴涂、等離子噴涂的1/10~1/5,而涂層制備效率卻是它們的10倍以上(表3)。
該技術獲國家發明專利2項(ZL200510098597.9、ZL200510002625.9)、實用新型1項(ZL200720173794.7),獲2008年度國家高等學校科學研究優秀成果獎發明專利一等獎,獲2008年度中國材料研究學會科學技術獎二等獎,該技術已形成十余條批量化生產線,取得了顯著的經濟和社會效益。
表1 MM-200磨損試驗機磨損
載荷 試樣 |
400N |
600N |
800N |
感應熔涂 |
6.3 |
11.3 |
18.5 |
激光熔覆 |
8.0 |
15 |
26 |
噴焊技術 |
9.6 |
17.1 |
46.1 |
注:GNi-WC25不同載荷下平均失重/kg
表2 在3.5%Nacl溶液中的耐腐蝕試驗對比
項目 |
感應熔涂 Ni60 |
噴焊技術 Ni60 |
感應熔涂NiWC25 |
激光熔覆NiWC25 |
噴焊技術NiWC25 |
自腐蝕電位(mv) |
-326 |
-328 |
-355 |
-238 |
-304 |
零電流電位(mv) |
-329 |
-321 |
-353 |
-235 |
-296 |
腐蝕電流 (mA·cm-2) |
0.0008 |
0.0089 |
0.0018 |
0.0085 |
0.0122 |
表3 與其他傳統技術綜合對比
類別/對比項 |
感應熔涂技術 |
激光熔覆 |
氧乙炔噴焊 |
等離子噴涂 |
超音速火焰噴涂 |
電鍍硬鉻 |
涂層制備特點 |
感應趨膚致熱 |
激光制熱 |
氧乙炔焰制熱 |
等離子熔噴粒子 |
高速噴射粒子 |
電化學沉積 |
涂層成本(0.1mm厚/1dm2) |
僅1~3元 |
約20元 |
約4~6元 |
約10元 |
約12元 |
約15元 |
原材料利用率 |
約100% |
約70% |
約70% |
60~70% |
50~60% |
約95% |
涂層組織 |
涂層組織 |
枝晶組織 |
條狀組織 |
無規則組織 |
無規則組織 |
多晶膜組織 |
沉積速率(時間/0.2厚×Ф80×1米長) |
僅3分鐘 |
約1.5小時 |
約1.2小時 |
約0.5小時 |
約0.5小時 |
約20小時 |
涂層與基體結合性質 |
熔融化學 結合 |
熔融化合 結合 |
熔融化學 結合 |
物理結合 |
物理結合 |
物理結合 |
涂層厚度 |
根據需要調整0.1~1.8mm |
根據需要調整0.1~2.0mm |
根據需要調整0.1~1.0mm |
根據需要調整0.1~1.0mm |
根據需要調整0.1~1.0mm |
根據需要調整0.1~1.0mm |
涂層內孔隙率 |
孔隙率<0.1% |
孔隙率<0.1% |
孔隙率<5.0% |
3~10% |
1.5~4% |
微裂紋及針孔 |
獲獎專利:

中國礦業大學(北京)生態功能材料研究所榮獲
第十一屆中國專利獎
2009年第十一屆中國專利獎評選結果揭曉,由中國礦業大學(北京)生態功能材料研究所申報的《吹制式蓄水滲膜及其制備方法》榮獲優秀獎項目。
蓄水滲膜材料是中國礦業大學(北京)生態功能材料研究所在國家“863”高科技發展計劃課題的支持下開發的具有自調節分子滲水功能的導水纖維復合薄膜,該復合薄膜由功能導水纖維與可降解友好樹脂復合而成,是專門用于荒漠化地區節水造林以實現生態恢復的功能導水纖維復合膜材料。導水纖維的功能特性來自天然植物纖維表面上可實現分子傳水功能化復合涂層,纖維從膜內包裝水到膜外土壤形成水勢梯度差,根據植物學生長規律由復合涂層材料設計確定的膜外端的水勢,保證苗木正常生長的最低土壤濕度;同時,導水纖維能夠根據土壤濕度變化通過分子傳水自動調節出合理的滲水速度。
蓄水滲膜材料近7年在我國三北地區大規模推廣應用已經取得了顯著成效。規模化實施涉及我國內蒙古、新疆、寧夏、甘肅、青海、陜西、山西、遼寧、吉林、河北、北京等11省(市、自治區),128個旗縣,涵蓋我國干旱區、沙化區、荒山、荒灘滲漏區和風蝕農牧交錯帶等5種苗木不易成活的典型荒漠化地帶,推廣面積達330.05萬畝,栽培苗木達29種,樹苗成活率和保存率均比傳統造林提高20%-50%,生長量也具有明顯優勢,在規模化造林現場徹底扭轉了“年年植樹不見林”的局面。造林用水量僅僅是傳統的1/40-1/20,實現了免澆水造林。平均土壤濕度提高1%-4%,土壤有機物質含量呈明顯升高趨勢,有效遏制了土地沙化,造林區形成生態良性循環,改善了當地生產和生活條件,共安置生態移民72戶,促進了當地社會和諧和農牧民安居樂業。工程中心產品目前在阿聯酋、卡塔爾、伊拉克等中東國家也得到了推廣和應用,尤其相比這一地區滴滲灌技術造林用水僅僅是其1/50-1/150。
蓄水滲膜材料在2006年科技部十五“863”項目總驗收中獲得總評“優秀”稱號,材料研制和加工成果在教育部科技成果鑒定中獲 “屬國內外首創,總體達到國際先進水平”的評價,林學應用成果被內蒙古自治區鑒定為“效果顯著,屬國內外首創,居國際領先水平”。
蓄水滲膜材料的推廣應用對改善生態環境,再造秀美山川起到了促進作用,促進了在我國嚴重缺水地區的西部地區的造林實施,加快了我國荒漠化地區尤其是水源保護地區的山區、沙地的造林步伐,促進了西部生態建設的可持續發展,對國家實施西部開發戰略產生積極的推動作用,是干旱、半干旱地區、荒山、沙化區、滲漏區等地區恢復植被得以推廣的有效方式,將更加有利于我國生態環境建設的縱深發展并將產生積極而重要的現實意義。