中國粉體網訊 截至10月15日，由中國石油集團工程材料研究院首創研發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40萬噸/年全密度聚乙烯裝置顆粒振動篩軸承構件上應用已超過9個月，成功將振動篩使用壽命提高3倍以上。這標志著中國石油新型超耐磨納米金剛石涂層材料研發取得重要突破并實現工程示范應用。
圖源：中國石油報
全密度聚乙烯顆粒振動篩
全密度聚乙烯顆粒振動篩是煉化擠壓單元的關鍵設備，目前大多依賴進口。在多介質環境工況下，振動篩滑動端軸承易磨損、壽命短，大幅增加了企業的生產成本。為有效解決難題，工程材料研究院腐蝕與防護研究團隊自2022年起，在中國石油基礎研究和戰略儲備技術研究基金項目的支持下，攻克了多項關鍵核心技術，自主設計出具有高硬度、強結合、低摩擦超耐磨納米金剛石涂層材料，填補了國內空白。
2024年年初以來，工程材料研究院與蘭州石化密切合作，在嚴格測試和充分準備基礎上，對這種新型高性能產品開展工程應用。截至目前，應用設備運行狀況良好，涂層耐磨性能優異，經濟效益和社會效益顯著，為國內煉化裝置安全高效長周期運行提供了新的技術支撐。
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，并且通過調控厚度來優化涂層性能。
超耐磨納米金剛石涂層是將納米科學與技術應用于硬質涂層的新產物，也是近年來先進防護涂層技術的發展方向之一。這種高性能涂層可在設備表面形成一層強大的防護屏障，從而顯著提升設備使用壽命。
(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法比擬的優異性質，在材料科學領域有著廣闊的應用前景。除了納米金剛石涂層方面，它在眾多其他領域也具有重要的應用價值。
納米金剛石的應用
1.超精密拋光和潤滑
納米金剛石對材料進行超精密拋光，其優越點是可在任何固體表面上獲得鏡面的效果，表面粗糙度值Ra可達到2~8nm；潤滑油中加入納米金剛石可提高發動機和傳動裝置工作壽命，節約燃油機油，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，晶粒之間通過金剛石—金剛石直接成鍵連接而形成非常致密的結構，具有更高的硬度。NPD作為一種新的超硬材料，在工業中的潛在應用非常廣泛，在超高壓設備、珠寶行業、原位測量技術、耐磨材料等方面也都有潛在的應用價值。
3.納米金剛石增強鐵鎳基復合材料
該復合材料的綜合力學性能顯著提高，有研究表明，與鐵鎳基合金相比，其硬度提高了4%，壓縮屈服強度提高了23.4%，熱膨脹系數降低了64.8%。納米金剛石的應用將拓寬鐵鎳基合金在精密儀器等領域的應用范圍。
4.醫療領域
納米金剛石可用于人造關節的涂層材料。與傳統金屬聚合體植入物相比，納米金剛石涂層人造關節磨損輕微，基本不產生碎屑。另外，將納米金剛石與噻嗎洛爾結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。
參考來源：
1.中國石油官網
2.王孟蕊. 微米/納米多層金剛石超硬涂層設計及其力學性能研究.西安石油大學
3.王光祖等. 納米金剛石在現代工業中的應用.超硬材料工程
（中國粉體網編輯整理/輕言）
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