中國(guó)粉體網(wǎng)訊 截至10月15日，由中國(guó)石油集團(tuán)工程材料研究院首創(chuàng)研發(fā)的低摩擦超耐磨納米金剛石涂層材料，在蘭州石化榆林分公司40萬(wàn)噸/年全密度聚乙烯裝置顆粒振動(dòng)篩軸承構(gòu)件上應(yīng)用已超過(guò)9個(gè)月，成功將振動(dòng)篩使用壽命提高3倍以上。這標(biāo)志著中國(guó)石油新型超耐磨納米金剛石涂層材料研發(fā)取得重要突破并實(shí)現(xiàn)工程示范應(yīng)用。
圖源：中國(guó)石油報(bào)
全密度聚乙烯顆粒振動(dòng)篩
全密度聚乙烯顆粒振動(dòng)篩是煉化擠壓?jiǎn)卧年P(guān)鍵設(shè)備，目前大多依賴(lài)進(jìn)口。在多介質(zhì)環(huán)境工況下，振動(dòng)篩滑動(dòng)端軸承易磨損、壽命短，大幅增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。為有效解決難題，工程材料研究院腐蝕與防護(hù)研究團(tuán)隊(duì)自2022年起，在中國(guó)石油基礎(chǔ)研究和戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備技術(shù)研究基金項(xiàng)目的支持下，攻克了多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，自主設(shè)計(jì)出具有高硬度、強(qiáng)結(jié)合、低摩擦超耐磨納米金剛石涂層材料，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
2024年年初以來(lái)，工程材料研究院與蘭州石化密切合作，在嚴(yán)格測(cè)試和充分準(zhǔn)備基礎(chǔ)上，對(duì)這種新型高性能產(chǎn)品開(kāi)展工程應(yīng)用。截至目前，應(yīng)用設(shè)備運(yùn)行狀況良好，涂層耐磨性能優(yōu)異，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，為國(guó)內(nèi)煉化裝置安全高效長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了新的技術(shù)支撐。
納米金剛石涂層
納米金剛石涂層具有納米尺度的表面形貌，擁有較低的摩擦系數(shù)和極高的硬度，是眾多微加工工具的理想選擇。涂層以單層微米或單層納米金剛石涂層為主，并且通過(guò)調(diào)控厚度來(lái)優(yōu)化涂層性能。
超耐磨納米金剛石涂層是將納米科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用于硬質(zhì)涂層的新產(chǎn)物，也是近年來(lái)先進(jìn)防護(hù)涂層技術(shù)的發(fā)展方向之一。這種高性能涂層可在設(shè)備表面形成一層強(qiáng)大的防護(hù)屏障，從而顯著提升設(shè)備使用壽命。
(a,aʹ)微米金剛石涂層；(b,bʹ)納米金剛石涂層的表面和截面形貌
納米金剛石是一種兼具金剛石和納米材料特性的新型材料，具有許多其他材料無(wú)法比擬的優(yōu)異性質(zhì)，在材料科學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。除了納米金剛石涂層方面，它在眾多其他領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
納米金剛石的應(yīng)用
1.超精密拋光和潤(rùn)滑
納米金剛石對(duì)材料進(jìn)行超精密拋光，其優(yōu)越點(diǎn)是可在任何固體表面上獲得鏡面的效果，表面粗糙度值Ra可達(dá)到2~8nm；潤(rùn)滑油中加入納米金剛石可提高發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置工作壽命，節(jié)約燃油機(jī)油，降低表面磨損。
2.納米聚晶金剛石（NPD）
NPD由均一的納米顆粒組成，晶粒之間通過(guò)金剛石—金剛石直接成鍵連接而形成非常致密的結(jié)構(gòu)，具有更高的硬度。NPD作為一種新的超硬材料，在工業(yè)中的潛在應(yīng)用非常廣泛，在超高壓設(shè)備、珠寶行業(yè)、原位測(cè)量技術(shù)、耐磨材料等方面也都有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
3.納米金剛石增強(qiáng)鐵鎳基復(fù)合材料
該復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能顯著提高，有研究表明，與鐵鎳基合金相比，其硬度提高了4%，壓縮屈服強(qiáng)度提高了23.4%，熱膨脹系數(shù)降低了64.8%。納米金剛石的應(yīng)用將拓寬鐵鎳基合金在精密儀器等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
4.醫(yī)療領(lǐng)域
納米金剛石可用于人造關(guān)節(jié)的涂層材料。與傳統(tǒng)金屬聚合體植入物相比，納米金剛石涂層人造關(guān)節(jié)磨損輕微，基本不產(chǎn)生碎屑。另外，將納米金剛石與噻嗎洛爾結(jié)合并嵌入隱形眼鏡中，能確保藥物直接作用于眼部，更好地治療青光眼。
參考來(lái)源：
1.中國(guó)石油官網(wǎng)
2.王孟蕊. 微米/納米多層金剛石超硬涂層設(shè)計(jì)及其力學(xué)性能研究.西安石油大學(xué)
3.王光祖等. 納米金剛石在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用.超硬材料工程
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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