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成果與項目的背景及主要用途：鋼鐵材料的腐蝕現象普遍存在于國民經濟的 116天津大學科技成果選編 各部門中，給社會發展帶來巨大的經濟損失和金屬材料資源的消耗。據統計，每 年鋼材腐蝕損失占鋼材總產量的 10%，經濟損失占國民經濟總產值的 2%?4%。 我國 2003 年對腐蝕最新調查表明，每年為腐蝕支付的直接與間接費用的總和估 計可達 5000 億人民幣，約占國民經濟總產值的 5%，2001 年因腐蝕損耗鋼材約 1500 萬噸。腐蝕也是導致設備失效、造成重大災難性事故和嚴重的環境污染的 重要原因之一，這在石油化工及電力能源領域尤為突出。因此，研究和開發先進 的防腐蝕技術對于經濟的可持續發展具有重要意義。 目前主要的鍍鋅工藝有：電鍍鋅(電鍍、離子鍍或離子注入等)、冷鍍鋅(機械 鍍、涂刷鍍等)、熱鍍鋅(包括熱浸鍍、熱噴涂鍍)。納米復合粉末滲鋅工藝是利用 熱處理中金屬原子相互滲透擴散的原理，在鋼鐵構件表面形成一種鋅/鐵合金保 護層，以防止環境腐蝕的一種新型防腐方法。與其它鍍鋅工藝如熱噴涂鋅、電鍍、 熱浸鍍鋅比較，粉末滲鋅工藝具有獨特的優勢，如工藝過程簡單、不污染環境、 耗鋅量低及節省能源等。滲鋅涂層均勻光滑，屬于冶金結合因而其結合強度高， 具有優異的耐腐蝕性和抗磨損特性等。 納米復合粉末滲鋅技術從工藝到設備研制完全采用國產的原料和設備，不需 要進口專用的原料和部件，具有自主的知識產權。該項目屬于投資少、生產成本 低和見效快的高新科技成果。經過近二年多的工業化生產探索實踐，證明該技術 的先進、合理和實用性，工藝過程穩定、技術成熟可靠。 技術原理與工藝流程簡介：納米復合粉末滲鋅技術屬于化學熱處理范疇，原 理為：將表面清潔的金屬構件埋入裝有沖擊粒子(SiO2)、金屬粉末(Zn、Al/Zn)合金 粉末、活化劑(NH4Cl)、促進劑稀土硅鐵粉末等組成粉末滲劑的密封容器中，放置 在爐中加熱并進行機械旋轉滾動；在活化劑與促進劑、以及機械滾動能和熱能的 共同作用，將金屬原子擴散滲入鋼鐵構件表面，形成均勻和致密的、具有一定厚 度的金屬化合物冶金擴散涂層。為了提高生產效率和降低生產成本，采用機械滾 動輔助加熱方式，以運動粒子和活性高的粉末不斷沖擊構件表面，加速熱傳導和 擴散速度并提高滲金屬效率。 與目前常用防腐工藝比較，其突出特點是：(1)涂層均勻性和致密性好、與 基體為冶金結合附著強度很高；(2)可實現鋅、鋁及鋅鋁復合等熱擴散涂層，耐 腐蝕能明顯高于電鍍、熱鍍與噴涂涂層；(3)將傳統化學熱處理的熱擴散溫度由 900-1100oC 高溫狀態降低到低溫 400-600oC 范圍、并縮短加熱保溫時間，生產過 程耗能明顯降低；(4)由于加熱溫度低對鋼鐵構件力學性能沒有影響；(5)設備投 資少、維護簡單及使用壽命長，節約能源及原材料，是一種低成本、高效率的綠 色生產技術。 生產工藝流程包括：除油→除銹→水洗→防銹→烘干(涼干)→裝加熱滲罐→熱 117天津大學科技成果選編 擴散過程→構件保溫冷卻至出爐→分離→鈍化→沖洗→干燥包裝成品。 技術水平及專利與獲獎情況：該項目已于 2004 年 6 月通過天津市科委組織 的鑒定，被認為達到國內領先水平?！凹{米復合粉末滲鋅防腐技術”是天津市科 委鑒定成果、登記號：津 20040241。 應用前景分析及效益預測：該技術在國內市場具有很強的競爭能力和應用前 景，其主要原因為：1)熱擴散涂層綜合性能高。與熱鍍、熱噴涂等比較，涂層具 有優異抗高溫氧化性、耐腐蝕性和耐磨損沖擊性；與物理及氣相沉積、離子化學 熱處理等比較，工藝簡單、設備投資少、成本低效率高，因而具有很好市場競爭 力。2)納米復合粉末熱擴散涂層工藝是自主開發新型技術，目前處于國內領先水 平。該生產工藝先進，能耗低，成本低廉，具有良好的技術和價格優勢。3)目前 我國大力促進清潔生產，為綠色表面熱擴散涂層生產技術創造很好的市場發展前 景。粉末滲鋅涂層與電鍍鋅和熱浸鍍鋅比較，具有節約原材料、生產過程沒有“三 廢”排放及涂層耐腐蝕性高的特點，在目前國家積極促進改造傳統電鍍和熱浸鍍 加工行業的形勢下，粉末熱擴散滲鋅涂層工藝將是替代上述傳統工藝的最有效防 腐技術。 我國 20 世紀 90 年代就進行了粉末滲鋅技術的產業化生產研究，但目前在國 內市場真正實現批量化滲鋅涂層產品加工的單位很少。利用該技術加工的產品價 格為 1700-2000 元/噸，消耗原料主要為鋅粉 1.4-1.5 萬元/噸，投資 80 萬元可以 建成一條年生產能力為 5000 噸的生產線，可處理工件長度為 4.5m，這樣年產值 可達 850-1000 萬元，利稅可達 255-300 萬元。 應用領域：納米復合粉末滲鋅技術在鋼鐵材料的防腐蝕方面具有廣泛的工程 應用前景，其主要應用范圍包括：（1）電力輸變電設備：電力、電信鐵塔構件； （2）郵電通訊工程：線路金具、輸線管件及部件防腐處理；（3）船舶制造：各 種緊固標準件、管件和錨鏈等；（4）建筑領域：馬鋼腳手架、五金及鋼釘等；（5） 航空航天：火箭發射架和飛機制造緊固件等；（6）海洋工程：搭建海上油田各種 構件；（7）石油化工：塔板、浮閥及填料等化工設備塔內各種構件；（8）工程機 械：各種五金標準件、鋼結構配件、水暖件等；（9）汽車制造：各種螺釘、螺母、 墊圈及配件等；（10）鐵路和高速公路：緊固件和高速公路上的護欄等。 合作方式及條件：技術合作、轉讓和技術服務，設備銷售和產品加工。 9 海洋生物材料——骨水泥

成果描述：一種水性環氧磷酸酯乳液涂料，主要組成是環氧磷酸酯樹脂、異氰酸酯固化劑、小分子量環氧磷酸酯乳化劑，通過高速乳化制成水性乳液；再混入顏料、促進劑等配制成涂料。 目前主要應用對象：通過自動沉積工藝在鋼質材料表面進行防腐處理（需要高溫固化）。 優勢：投入成本較低、漆膜防腐性能可以達到360h（耐鹽霧試驗），特別適于異型件的表面防腐處理。市場前景分析：化工市場。與同類成果相比的優勢分析：國內領先。

1、油田用環保型緩蝕劑針對油田系統研制成功的環保型鉬酸鹽系的復合緩蝕劑NJUF系列，在實驗室采用靜動態實驗在溫度為室溫至80℃、轉速為168r/min、pH值為3~8.6的條件下測試，復合緩蝕劑的緩蝕效率均達90%以上，性能優于國內使用的多數緩蝕劑，能夠適用于各類鹽水泥漿的防腐要求。目前已分別在江蘇油田高鹽分環境，勝利油田高礦化度、高酸性環境，新疆油田的砂土環境中應用，通過現場分析和了解，該系列的緩蝕劑的使用效果良好，有效延長了管道、污水儲罐、鉆具、鉆桿等設備的使用壽命，提高了裝置的使用安全性，得到了現場工程技術人員和油井公司的認可。2、重防護涂料用復配型緩蝕劑針對高濕、高鹽、高溫等嚴重的腐蝕環境，如：海洋環境中的各類裝備、風電、船舶、集裝箱、鋼結構、石化等領域，研制了使用于氯化橡膠、丙烯酸聚氨酯和環氧氟碳等涂料的復配型緩蝕劑。涂層加入緩蝕劑后的抗老化時間延長1倍以上，可以顯著改善現有涂料防護性能。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緩蝕劑，可使涂層體系的耐鹽霧試驗超過4000h，具有超長的耐候性（人工氣候老化和人工輻射暴露4500h未出現起泡、生銹、開裂、脫落、粉化等現象）。目前該技術已申請了一項國防發明專利。

本成果用新型表面處理技術制備標準件；使標準件具有高強度、高疲勞強度及高防腐蝕性能；綜合性能遠優于不銹鋼；成本低于不銹鋼。2009年用于電力系統鐵附件；通過省技術鑒定；可批量生產。

 隨著國民經濟的快速發展，海洋開發越來越重要，而海洋的惡劣環境中的金屬材料的腐蝕嚴重，是阻礙海洋開發的重要因素。金屬防腐蝕緩蝕劑的開發主要針對海洋環境、石油石化設備中的高酸、高氯環境中腐蝕與長效防護技術開展，從環保的角度出發研究了油田用環保型緩蝕劑；從涂層與緩蝕劑的聯合使用出發，研制了涂層用緩蝕劑，提高了涂層的使用壽命。

水性涂裝材料，艦船防腐。

科洛弗重防腐地板，可經受叉車、卡車長期碾壓，使地面重度耐腐蝕、耐強酸堿、耐化學溶劑、耐沖擊、防地面龜裂。適用范圍：制藥廠、化妝品廠、食品廠、化學實驗室、化工廠、制藥廠、化學實驗室、電鍍廠、電池廠、等場所的地面。采用卷材成品鋪裝，可以耐受98%濃硫酸、70%硝酸、飽和鹽酸、高濃度氫氟酸、酮類、苯類、堿等90%以上常見高濃度化學溶劑。 實驗室地面常受化學制劑的侵襲，最容易產生表面刮花、溶解、空鼓開裂現象?？油荽蚧牡孛鎸τ趦x器設備和工作人員的安全都是不小的隱患。為實驗室地面更換更耐腐蝕、更牢固止滑的安全耐酸堿地板是不容回避的問題。 科洛弗重防腐地板，特種優質高分子材料制成，耐受多種多樣的化學制劑，無論身處何種濃度的腐蝕環境中，都能穩定勝任、保持自身材質不受影響并保護原始地面，同時具有高耐油性，面對重油環境亦有良好的抵御作用。 高度耐油、耐酸堿腐蝕、抗老化、使用壽命長的特點有效促進了工作效率的提高、保障了工作生產的安全。

涂料領域，環氧樹脂涂料向高固含量、無溶劑化和水溶性化方向發展。目前，國外 純環氧涂料生產呈現下降趨勢，僅占 2.6％，而環氧／聚酯粉末涂料已上升到 50％左右。 此外，大量使用的還有環氧／丙烯酸粉末涂料。從總的發展趨勢看，今后環氧涂料發展 方向是超薄膜化及 100℃以下低溫固化和高溫快速固化等新型品種。 環氧樹脂水性化是指將環氧樹脂以微粒、液滴或膠體形式分散在水中而配得穩定的 分散體系。不含揮發性有機溶劑或含量很低，不燃，儲存、運輸和使用過程中的安全性 很高，而且固化后形成的涂膜很容易去除放射性污染，而且水性環氧良好的復涂性可以 方便核電站的多次裝修。 國外自 20 世紀 50 年代就開始了環氧樹脂的水性化研究，其中將環氧樹脂制成乳液 是最常用的研究途徑。水性環氧樹脂配合固化劑最為廣泛的用途是用作涂料。與傳統環 氧涂料相比，由于使用水取代了有機溶劑作為稀釋劑，不僅在涂料的生產和施工中不會 發生由于有機溶劑的揮發造成的中毒和燃燒爆炸等情況，而且可以大幅度降低涂料的成 本。在施工方面，水性環氧涂料具有較好的重涂性，能夠在較長的時間內仍保持較好的 附著力，這是溶劑型環氧樹脂不能比擬的；在施工后期，涂覆水性環氧樹脂的清洗工作 比較簡單，使用過的容器和刷子只要用水和肥皂就可以清洗干凈，與溶劑型環氧樹脂相 比既經濟又方便環保。本產品使用水性環氧樹脂，通過選擇不同的固化劑，改變環氧/ 胺的比率不，可以制備出不同光澤、固化速度和使用期、具有較好附著力、耐溶劑性、 耐酸堿性的水性環氧涂料。 一、環氧類地坪系統 1、彩砂地坪涂裝系統 耐磨損、耐強力沖擊、裝飾效果好，具備一定防滑功能的地坪，特別適用于機場、 地鐵、食堂、休息室、辦公室、食品生產車間及醫院、學校的實驗室等重視外觀清潔， 耐久性好的地方。 2、防腐墻面漆涂裝系統 適用范圍：嚴格要求防霉、防腐的食品廠、飲料廠、酒廠、血液中心、醫院、制藥、 生化廠的墻壁、天花的涂裝。 3、防靜電自流平型涂裝系統 要求高度清潔、美觀、無塵、無菌及防靜電的電子、微電子、通訊產品、電腦生產 行業，大型精密儀器廠房等。 4、防滑地坪涂裝系統 特別適用于有水、油等地面，以及一切需要防滑的地面。 5、自流平地坪涂裝系統 要求高度清潔、無塵、無菌的電子、微電子行業，實行 GMP 標準的行業，血液制品 行業，要求耐磨、抗重壓、抗沖擊力、防化學藥品腐蝕的其他行業，也可用于學校、辦 公室、家庭等地坪。 6、水性環氧地坪涂料 適用于食品廠、電子廠、制藥廠、化妝品廠、造紙廠、物流倉庫、地下室等要求潔 凈的地面、墻面或天花板的涂裝，也可用于學校、廣場、走廊、商場和車道等硬度、耐 磨性要求高的場合。 對眾多底材具有極高的附著力，固化的涂膜耐腐蝕性和耐化學藥品性能優異，涂膜 收縮小、硬度高、耐磨性好、電氣絕緣性能優異；不含有機溶劑，節約能源，無污染， 符合環保要求。 二、水性環氧防腐涂料系列 1. 水性環氧富鋅防腐底漆 用于船舶、集裝箱、海上平臺、碼頭等海洋設施，石油化工廠管道及貯罐、冶金、 電力、食品、紡織等行業中鋼鐵構件的防銹和防腐。 重防腐領域的環保水性涂料，是目前市場上溶劑型涂料的最佳替代產品。 2. 水性環氧云鐵防腐涂料 可作為環氧富鋅底漆等高性能防銹漆的中間漆層，以增強整個涂層的保護性能，可 以作為鋼鐵上金屬噴鋅層或鍍鋅鋼鐵表面的封閉涂層。 在富鋅底漆和鋼鐵的噴涂層上有優異的附著力和封閉性能,優異的耐鹽霧性能和耐 鹽水性能, 對工業和化學大氣有較好的耐侯性、良好的耐磨性,與后道漆膜具有良好的 層間附著力,并具有優異的耐久性。 3.水性環氧氧化鐵紅防腐底漆 適用于鋼材的防銹底漆及無鋅涂層底漆。 優良的防銹性能和耐油、耐水、耐鹽水、耐溶劑性能，漆膜堅韌致密與底材有良好 的附著力，施工方便、無環境污染，與環氧、聚氨酯、橡膠、乙烯樹脂等面漆具有良好 的配套性和層間附著力。 4. 水性環氧防腐面漆 適用于鋼結構表面作防腐面漆用，也適用于木材及水泥制品，船舶機床，電器等表 面作防護和裝飾性面漆。 漆膜附著力極好，高強度、高耐磨性、優異的化學性能既有硬度又有韌性，具有極 好的耐化學品性，可抵抗煙霧及中度的酸、堿、鹽及溶劑，對各種惡劣氣候的抵抗力極 佳，如海洋大氣、化工大氣及工業大氣環境，長時間后，不經打磨即可覆涂，不影響層 間附著力，方便施工和維修，是水性涂料，施工方便，無環境污染。 

近年來國外對UV固化粉末涂料的研究開發日趨活躍，部分產品正開始走向市場，世界上 第一條商業化UV粉末涂料生產線于1998年出現在美國的Baldor電子公司，應用于電子馬達的涂 裝。 UV固化粉末涂料是一項將傳統粉末涂料和UV固化技術相結合的新技術，因此具有以下明 顯優勢： (1) UV固化粉末涂料的涂層在熔融和流平階段不會發生樹脂的早期固化，從而為涂層充分 流平和驅除空氣操作提供了充裕的時間，這樣就從根本上克服傳統熱固化粉末涂料的缺陷。 (2) UV固化粉末涂料采用紫外光輻照固化，可以使加熱和固化過程的溫度低至 100～120℃，大大低于傳統的熱固化粉末涂料的使用溫度，且采用紫外光照，固化耗時只有數 秒鐘，加快生廠線的速度，提高生產效率，降低能耗。 (3) 相對低的固化溫度可以避免對基材的過分加熱，大大拓展了粉末涂料的應用空間。 (4) UV固化粉末涂料使用100%固體漆，零VOC排放，其轉化效率達95%，過量噴涂的粉末 可以回收再利用，因而具有較高的材料利用率，節省生產成本。 適用于光固化粉末涂料的樹脂，首先要具有較高的光引發聚合活性；要求樹脂能賦予粉末 涂料良好的儲存穩定性；在固化條件下具有較低的熔融粘度，以保證粉末涂料在光固化之前和 光固化過程中具有良好的流動和流平性能。 本項目通過分子設計制備了一種具有結晶結構的聚酯樹脂，所合成的光固化聚酯樹脂具有 良好的流平、儲存等性能；所制得的粉末涂料在UV光照5秒成膜后，涂膜綜合性能優良，正、 反沖擊性能達到50kg/cm，附著力達到0級

防霧自清潔涂料可在多種材質如玻璃、鏡面、塑料等表面使用，在保持材料原色度、透明度等外觀特性的情況下，使材料表面具有防霧、抗菌、自潔、光催化分解污染物和清潔空氣等新功能。該涂料可在玻璃窗、交通道路指示牌和警示牌、大型廣告牌、照明器具、建筑物外墻等場合使用，使物體表面在較長的時間內保持潔凈和美麗，顯著減少清洗次數和難度。涂料使物體表面污物易于用水清洗，因此大大減少清洗所需的人力、物力消耗，降低清洗成本和危險性。由于涂料膜的超親水性及防霧性能，也可用在交通鏡、汽車倒視鏡、汽車前后擋風玻璃上，提高雨雪天氣和寒冷季節的行車安全。