项目简介

          金属硬密封球阀依靠阀芯和阀座间的硬密封来控制流体通断，具有结构紧凑、密封可靠、耐温、耐磨、耐蚀性强的特点，是近年来技术发展最快的阀门类产品之一。基于其金属硬密封原理，工作面的摩擦学性能是决定其密封效果和使用寿命的关键。本团队经多年技术积累，提出一种用于精密金属硬密封球阀工作面增效与延寿的超耐磨陶瓷涂层技术：所获得的陶瓷涂层在机械强度和摩擦磨损性能方面显著优于表面热处理、渗碳/渗氮处理、堆焊硬质合金、电化学镀硬铬、热喷涂硬质合金等通用球阀表面强化技术；所采用的工艺在环境保护、成本控制以及生产效率等方面与通用球阀表面强化技术相比更是具有明显优势。该技术的应用，既降低了精密金属硬密封球阀的摩擦力和工作扭矩，又提高了精密金属硬密封球阀工作面的硬度和耐磨性，可迅速在精密硬密封球阀行业内形成企业核心竞争力。项目研发团队经验丰富，合作方式灵活多样。
 
指标和优势
涂层性能指标：厚度30-50μm；硬度1500-2500HV；干摩擦系数0.1～0.5，水环境摩擦系数0.08～0.3；干摩擦磨损率约5×10-16m3N-1m-1，水环境磨损率约1×10-16m3N-1m-1。

涂层性能优势：致密度高、无气孔缺陷；硬度高于不锈钢的2～4倍，高于硬质合金10～100%；摩擦系数低于不锈钢20～90%，低于硬质合金10～50%；磨损率低于不锈钢75～95%，低于硬质合金10～30%。

工艺过程指标：基材最高加热温度300～500℃；单炉装载量以50×80球体为例约100～300件；单炉生产周期约5～10h；采用自来水冷却，镀膜过程环境污染物排放为零。

工艺过程优势：基材镀膜温度低于钢材热处理温度，避免受热变形；表面质量高，无须后续研磨加工，显著提高生产效率；镀膜过程污染物零排放，不受环保政策限制；镀膜过程噪音小，操作环境对人体友好。
 
知识产权
1. 一种阀门密封件表面的复合涂层及其制备方法. 申请号：201310477578.1
2. 一种阀门密封件表面的复合涂层. 申请号：201320631678.0
 
应用市场
阀门是大型成套装置中的重要组成部分，主要用于工艺管道介质（物料、水、蒸汽、空气和油品等）的切断、节流、调压和改变流向等，其质量的优劣直接影响这些装置的正常生产、安全运转和环境污染。经过多年的发展，我国的阀门企业数量居全世界第一，全国县级以上管理的阀门企业约180家，其中重点骨干企业19家，有一定规模的乡镇及个体企业2000多家，小的个体厂家难以统计，乡镇企业及个体厂家多分布在江浙及中原一带。在阀门行业中，先进技术促进了阀门生产水平和产品质量的提高，科技兴业势不可挡。

球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，经短短半个世纪的时间，已迅速发展成为一种主要的阀类。金属密封球阀依靠阀芯和阀座间的硬密封来控制流体通断，由于不需要使用非金属密封材料，具有结构紧凑、密封可靠、耐温、耐磨、耐蚀性强的特点，在高温、高压以及含有大量固体颗粒介质中正在逐步取代闸阀、蝶阀以及截止阀等传统阀类，成为此类特殊工况介质场合最为普遍认可的阀类。在国外，金属硬密封球阀的使用正在逐年持续上升；在我国，金属硬密封球阀也已被石油炼制、长输管线、矿物开采、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等多个行业所接受。

中国国家统计局数据显示，2008年国内对阀门的总需求量为81.69亿美元（国内销售收人+进口额-出口额），2010年后国内市场对阀门市场总需求量将超过百亿美元，其中球阀的需求量超过总需求量的20%。“十一五”期间球阀年需求额：电力工业约2亿元，煤化工产业约6亿元，石油化工约2.4亿元，冶金工业约1亿元，污水处埋、纸业约1亿元，总计年需求约12.4亿元左右。尽管国内市场对球阀需求量在不断增加，然而中国阀门制造水平却明显滞后于西方发达国家，经济附加值普遍较低。中国通用机械工业协会阀门分会的资料显示，我国每年阀门市场成交额高达人民币800亿元左右，其中有人民币200多亿元的高端阀门市场被国外阀门企业占领，而该200亿高端阀门市场所蕴含的利润超过国产阀门600亿产值创造的利润。近些年，国外大公司在金属密封球阀领域的主要技术创新集中在阀芯工作面耐磨、耐蚀陶瓷涂层的研究与开发方面，通过先进表面陶瓷涂层技术可显著提高金属硬密封球阀的密封性能和使用寿命。本项目技术与通用金属硬密封球阀表面相比具有明显的竞争力，市场应用潜力巨大。
 
投资效益
根据投资规模的不同，该项目技术单个生产线包括前处理、涂层制备、后处理全部工序在内总投资约在400～800万之间，包括厂房租赁、设备折旧、物料消耗、能源消耗以及人力资源在内的单批次生产总成本4000～8000元。生产效率计算，以50×80浮动球阀约100～300件/批次计算，单个工作日可完成镀膜生产2～4批次，单个生产线每个工作日可完成200～1000件的生产量。

我国的球阀市场产品大都属于技术含量低的劳动密集型产品，在高端应用行业缺乏竞争力。鉴于国内外对高稳定性长寿命精密金属硬密封球阀的旺盛需求，项目投入生产后可迅速占领国内外高端精密金属硬密封球阀市场，形成企业核心竞争力，在经济效益和社会效益两方面快速见效。
 
合作方式
股权投资、风险投资、技术转让、许可使用、合作开发、合作兴办新企业等
 
主要研究人员介绍
王永欣，博士，副研究员，主要从事摩擦学与涂层材料的研究与开发工作。2011年毕业于中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，随后加入中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面工程事业部海洋新材料与应用技术重点实验室，发表学术论文20余篇，申请中国****9件，承担包括国家973计划、国家自然科学基金以及中科院国防科技创新重点部署项目在内的各级科研攻关项目8项，多项成果技术受到产业用户好评。