中科院蘭州化物所科技成果

1、中科院蘭州化物所科技成果低摩擦碳基薄膜技術(shù)與電離分離PVD鍍膜設(shè)備一體化技術(shù)概述碳基薄膜具有高耐磨、低摩擦、強(qiáng)耐腐蝕的特點(diǎn)，可以有效降低 機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件摩擦磨損和腐蝕，保障機(jī)械設(shè)備的高可靠和耐磨、耐蝕 服役壽命。但是碳基薄膜應(yīng)力高、脆性大和結(jié)合力差等缺點(diǎn)，以及裝 備與工藝研發(fā)“兩張皮”的問題，阻礙了其工程化應(yīng)用。固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述問題，發(fā)明了雙金屬 微摻雜、多級(jí)納米結(jié)構(gòu)調(diào)制和原位生成類富勒烯納米碳增韌等手段和 方法，突破了碳基薄膜三大國(guó)際難題。針對(duì)低摩擦碳薄膜產(chǎn)業(yè)化過程 中工藝裝備結(jié)合的技術(shù)瓶頸，發(fā)明了自布?xì)怅枠O輔助、電磁約束輔助 磁控濺射等手段，集成多種自主PVD技術(shù)手段，

2、創(chuàng)制了 “電磁約束 輔助陽極磁控濺射/PECVD復(fù)合沉積系統(tǒng)”，破解了我國(guó)先進(jìn)固體潤(rùn)滑 薄膜技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)裝備發(fā)展兩張皮的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了多批次批量 生產(chǎn)一致性，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)活塞連桿/挺柱凸輪軸、燃 油噴射系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌等領(lǐng)域。技術(shù)指標(biāo)摩擦系數(shù)0.01-0.10；結(jié)合力HF1-HF2；硬度8-30GPa；鍍膜體積 580（mm）x500（mm）。技術(shù)特點(diǎn)該項(xiàng)目基于蘭州化學(xué)物理研究所納米潤(rùn)滑課題組超低摩擦碳薄 膜核心技術(shù)，具有綠色環(huán)保的特征，可以顯著降低運(yùn)動(dòng)副摩擦阻力，提供機(jī)械系統(tǒng)使用壽命。先進(jìn)程度國(guó)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)狀態(tài) 部分成果國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、甘肅省技術(shù)發(fā)明一等 獎(jiǎng)、甘肅省自然科學(xué)

3、二等獎(jiǎng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。適用范圍適合于運(yùn)行溫度低于400，無油、貧油和固液復(fù)合潤(rùn) 滑環(huán)境。專利狀態(tài)授權(quán)發(fā)明專利11件，實(shí)用新型3件。合作方式合作開發(fā)：與其他單位合作進(jìn)行技術(shù)開發(fā)、市場(chǎng)開拓等，并共享 新產(chǎn)品有關(guān)權(quán)益。技術(shù)服務(wù)：利用技術(shù)為其他單位提供設(shè)計(jì)開發(fā)、難題診斷及技術(shù) 攻關(guān)、設(shè)備及生產(chǎn)線研發(fā)、工程設(shè)計(jì)等服務(wù)預(yù)期效益摩擦部件是機(jī)械系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)零部件，摩擦消耗掉世界約1/3 的一次能源，磨損致使大約60%的機(jī)器零部件失效，國(guó)際能源署、美 國(guó)能源部將低摩擦技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件摩擦磨損導(dǎo) 致的能耗高、可靠性差、服役壽命短等問題嚴(yán)重制約了我國(guó)裝備制造 業(yè)的性能提升與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)家相關(guān)規(guī)劃強(qiáng)調(diào)發(fā)展低摩擦共性技術(shù)。在國(guó)家973、863、自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的持續(xù)支持下，歷經(jīng)10 年產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，突破了低摩擦碳薄膜的結(jié)構(gòu)調(diào)控、軸承鋼表面 低溫（150C ）制備、工藝與裝備一體化集成等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、系統(tǒng)、整機(jī)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。該成果解決了國(guó)際上 碳薄膜不能在開放大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)超低摩擦的技術(shù)難題，降低碳摩擦 系數(shù)1-2個(gè)數(shù)量級(jí);首次突破了薄膜低溫高結(jié)合力沉積技術(shù)(W150C), 解決了低摩擦碳薄膜在工業(yè)界廣泛使用的軸承鋼表面不能商業(yè)化應(yīng) 用的窘境。應(yīng)用本項(xiàng)目發(fā)明裝備及工藝技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、氣 門、挺柱、凸輪軸、活塞銷等關(guān)鍵部件，燃油噴射系統(tǒng)