PDF《拟提名国家技术发明二等奖项目 公示材料》

拟提名国家技术发明二等奖项目 公示材料 提名者陕西省科技厅 项目 名称 项目名称 轻金属表面梯度涂层的界面结构调控技术与关键设备 公布名 轻金属表面梯度涂层的界面结构调控技术与关键设备 主要完成人 蒋百灵,葛延峰,王亚明,刘东杰,曹政,时惠英

一、项目简介 本项目属轻金属表面处理领域.

针对轻金属应用于登陆艇、 舰载机、高铁及电动汽车等装备而必须满足处海 洋环境、遭乱石冲击等不被腐蚀的涂层制备难题,本成果首次提出了阳极表面 OH- 析氧离化的等离子体诱发理论,实现了阳极表面氧等离子体强度的可控调制;

首次利用氧等离子体对陶瓷层致密增厚与表面盲性微孔结构的调控功能, 开发出 电泳涂料先向陶瓷层微孔涌入嵌合、 再对后续喷涂物料紧密包裹的梯度涂层复合 技术;

采用自主开发的 DSP 控制核心+光通信技术,研制出使单位面积电耗从 70kW/m2 降至 30kW/m2 的等离子体诱发电控系统.本成果的主要发明点和应用 情况如下: 1. 等离子体诱发的理论创新:首次提出阳极表面 OH- 高速率析氧、氧气膜 高比例离化的等离子体诱发理论;

开发出只有 OH- 参与阳极反应的电解液体系;

建立起氧气膜可控离化的等离子体诱发物理模型. 与传统的依靠 OH- 化合反应形 成高阻抗层的诱发等离子体理论相比, 析氧离化理论不仅可满足非晶质氧化物晶 化转变、 陶瓷生长及表面微孔结构调控的不同等离子体强度要求,还避免了胶体 属性的阳极氧化膜层为高密度聚缩 OH- 通量而发生的无功电耗. 2.设备研制的设计创新: 以满足 OH- 高速率析氧、 氧气膜高比例离化为目标, 结合外电路电流强度和阳极反应的 OH- 数量之间存在 1A=6.25*1018 (OH- )/s 的 表征关系,首次以电流波形矩形规整作为电控系统设计的指导思想;

开发出由

10 个以上大功率 IGBT 模块并联、结构为二极管全波整流+高频升压+DSP 控制 核心+光通信传输的氧等离子体强度调控系统,使脉宽小于

100 微秒、强度大于 5000A 的电流波形的矩形度,由传统的工频升压+可控硅整流+PLC 控制的不足 30%提高到 70%以上;

在此基础上,研制出目前国际上处理面积最大、单位面积 电耗最低的 240kW 处理 8m2 的等离子体电化学电源. 3.涂层制备的技术创新:依据 OH-化合与析氧两种反应机制的可调控性,首 次构建出 OH-先化合反应后析氧离化、 以离化热和空化力引发化合反应所得的非 晶质阳极氧化涂层晶化致密化转变的等离子体电化学体系, 于轻金属表面生长出

50 微米无层内空化缺陷的致密陶瓷层,填补了微弧氧化陶瓷层厚必空化的工艺 缺憾. 在此基础上,利用氧等离子体对陶瓷层增厚和表面盲性微孔结构的调控功 能、及电泳涂料对陶瓷层微孔的电致涌入特点,开发出可分别满足弹射冲击、乱 石飞溅、异金属连接等不同服役环境的轻金属表面梯度涂层制备技术. 4.成果应用的社会经济效益:由于本成果取得了梯度涂层性能与制备成本的 双瓶颈突破,到目前为止已有一百余台(套)设备被铝镁合金制造企业选用.部 分应用单位近三年的使用结果表明,新增产值

30 多亿元,新增利润近

3 亿元. 同时,该成果已被海军装备部列为《XX 型号防腐蚀技术要求》,已有

30 余艘 (架)国防装备列装;