一、成果概述：

该成果提出了三种冷喷涂铝基耐蚀/耐磨涂层的制备方法，所述涂层包含 Al 和 Al2O3 以及 M。通过调配不同的成分的质量占比，制备的铝涂层可具备不同的性能，克服铝涂层自身存在的强度、硬度或耐蚀性等方面的缺陷。当 M 为铝稀土合金和/或铝镁合金时，各组成通过一定的质量配比，制得的涂层具有优异的耐腐蚀性能；当 M 为二硫化钼和/或二硫化钨时，各组成通过一定的质量配比，制得的自润滑耐磨涂层表面不仅相对均匀一致，而且还致密光滑，孔隙率低，具有良好的机械性能；当 M 为铝稀土合金和/或铝镁合金与二硫化钼和/或二硫化钨的组合时，各组成通过一定的质量配比，制得的涂层具有较好的耐磨损、耐局部腐蚀性能，可使海洋用钢结构得到充分的保护，延长其使用寿命。

二、技术特点及技术指标：

在所有的金属材料中，金属铝及其合金颗粒因其较低的屈服强度、良好的塑性变形能力以及优秀的耐腐蚀性能，被公认为比较理想的冷喷涂材料。金属铝涂层已被广泛用做钢铁构件的防腐蚀涂层，它作为一种阳极型涂层，不仅具有屏蔽腐蚀介质的作用，使之无法与基体发生反应，而且还可以作为牺牲阳极材料，为钢铁基体提供阴极保护，保护钢铁基体免受腐蚀。铝涂层表面可以形成惰性的氧化物薄膜，其耐蚀性取决于保护膜的完好程度和破裂后的自修复能力。而铝涂层在海洋环境中的惰性或钝态是不稳定的，易产生局部腐蚀而导致涂层体系失效，且铝涂层自身也存在强度和硬度较低的缺点，难以保证装备的长效安全和服役可靠性。本成果提供了三种冷喷涂铝基自润滑耐磨蚀涂层，通过添加硬质相（Al2O3陶瓷颗粒）、润滑剂（MoS2和/或 WS2）和微量合金元素（Al/Mg、Al/RE）对现有铝涂层进行改性，获得耐腐蚀、自润滑耐磨损、自润滑耐磨蚀三种不同的效果，提高新涂层的性能。制备的冷喷涂铝基涂层制备工艺简单，操作方便，原材料便宜易得，设备便携，适用于野外保养及修复；且涂层表面致密光滑，孔隙率低，具有良好的机械性能。该成果克服了铝涂层自身存在硬度、强度低的缺陷，不仅可为新型金属基耐磨、耐蚀复合涂层的设计和制备提供科学依据及研究基础，还可为深海油气工程装备的长周期安全服役提供可靠的防护技术。

三、应用领域：

随着我国深海大型油气田的勘探与开发，深海钻机、钻采平台、浮式生产储卸装置的应用将日益广泛。这些海洋工程装备的上层建筑在服役过程中不仅面临着严苛的海洋大气腐蚀环境，而且还遭受着高速、强摩擦等特殊环境，由此造成的磨损和腐蚀失效问题异常突出，给装备的长周期安全运行带来巨大风险。因此，提高设备的耐磨、耐蚀性能是当下的迫切需要。在改善材料表面耐磨损及耐腐蚀性能的众多手段中，喷涂金属防护涂层是延长海洋油气装备使用寿命的重要措施之一。冷喷涂方法主要是指利用压缩超声速气流将具有一定塑性的细小固体粒子喷射到金属或绝缘基体表面，经过强烈的塑性变形而发生沉积，形成涂层的方法。在冷喷涂过程中，由于喷涂温度较低，喷涂材料很难发生氧化、晶粒变大、相变等现象，能够较好地保留原始材料的性质。同时，冷喷涂过程由于工艺温度降低，固体粒子主要依靠提高动能导致的塑性变形沉积，颗粒变形较为充分，冷喷涂方法制备出来的涂层要比常规的热喷涂涂层组织结构致密、热影响残余应力低，能更好地对海洋油气装备的上层建筑行长效防护。在所有的金属材料中，金属铝及其合金颗粒因其较低的屈服强度、良好的塑性变形能力以及优秀的耐腐蚀性能，被公认为比较理想的冷喷涂材料。因此，开发冷喷涂铝基涂层，具有广阔的应用市场和产业需求。

四、投入需求：

成果产业化需具备冷喷涂铝基涂层的生产车间，需具备检验产品性能的测试设备和装备（扫描电镜、XRD 等测试设备和冷喷涂设备）。预计投入资金 1000 万元，场地 50 亩。