【成果推介】高性能防腐耐磨非晶纳米晶涂层

我国正积极发展成为海洋强国，其中海洋工程装备的发展和建设是战略中的关键要素。然而，海洋环境恶劣，对海工装备带来了巨大的挑战，包括海水腐蚀、微生物腐蚀、浪潮冲刷，尤其是摩擦和腐蚀的耦合作用容易导致装备失效和损坏，给应用单位带来了极大的经济损失。

为提高海工装备的寿命，业界通常采用的方法是在装备表面应用防护性涂层。目前广泛使用的防护涂层分为四类：高分子涂层、金属基涂层、金属陶瓷涂层和陶瓷涂层。然而，这些涂层存在的痛点包括：要么防腐不耐磨，要么耐磨不防腐，结合强度低，或表现出极端脆性。因此，开发新型的涂层材料和技术对提高海工装备的性能至关重要。

Fe基非晶-纳米晶涂层兼具高耐蚀耐磨特性，被视为海洋工程领域最具潜力涂层材料。本技术的突破有望解决当前海工装备表面防护涂层防腐不耐磨、耐磨不防腐、结合力低等卡脖子难题。

1）针对常规应用场景，提供超音速火焰喷涂制备的Fe基非晶纳米晶涂层方案，孔隙率低于1%，界面结合强度＞40 MPa，表面硬度＞800 Hv，耐蚀性能达到不锈钢100倍，耐磨性能优于硬Cr涂层。

2）针对界面结合有特殊需求的应用场景，提供超高速激光熔覆非晶纳米晶涂层方案，界面冶金结合，孔隙率低于0.2%，表面硬度＞800 Hv，耐蚀性能优于不锈钢，抗冲击性能优于硬Cr涂层和热喷涂陶瓷涂层。

3）针对水下应用场景，提供防腐防污一体化Fe基非晶纳米晶涂层、耐磨防污一体化涂层解决方案，抗菌性能大于95%，耐盐雾腐蚀＞3000h，耐生物污损性能＜5%（污损面积），耐磨性能优于商用防污涂层5倍。

图1 非晶纳米晶图层样件及性能

图2 优异的多尺度海洋抗污性能

现有的涂层材料要么防腐不耐磨，要么耐磨不防腐，结合强度低，或表现出极端脆性（陶瓷涂层）。Fe基非晶-纳米晶涂层具有耐蚀耐磨一体化特性，而且通过特殊的表面改性技术，可以实现防腐防污一体化、耐磨防污一体化，具有独特的性能优势。

2021年教育部自然科学奖二等奖

2022年湖北省自然科学奖三等奖

已有样品/样机。

非晶涂层技术作为防腐耐磨一体化涂层共性技术，可应用于对耐腐蚀、耐磨性能要求较高的各类关键零部件。

知识产权：

该成果包括10余项已授权中国发明专利。

合作方式：