中国粉体网讯 截至10月15日，由中国石油集团工程材料研究院首创研发的低摩擦超耐磨纳米金刚石涂层材料，在兰州石化榆林分公司40万吨/年全密度聚乙烯装置颗粒振动筛轴承构件上应用已超过9个月，成功将振动筛使用寿命提高3倍以上。这标志着中国石油新型超耐磨纳米金刚石涂层材料研发取得重要突破并实现工程示范应用。
图源：中国石油报
全密度聚乙烯颗粒振动筛
全密度聚乙烯颗粒振动筛是炼化挤压单元的关键设备，目前大多依赖进口。在多介质环境工况下，振动筛滑动端轴承易磨损、寿命短，大幅增加了企业的生产成本。为有效解决难题，工程材料研究院腐蚀与防护研究团队自2022年起，在中国石油基础研究和战略储备技术研究基金项目的支持下，攻克了多项关键核心技术，自主设计出具有高硬度、强结合、低摩擦超耐磨纳米金刚石涂层材料，填补了国内空白。
2024年年初以来，工程材料研究院与兰州石化密切合作，在严格测试和充分准备基础上，对这种新型高性能产品开展工程应用。截至目前，应用设备运行状况良好，涂层耐磨性能优异，经济效益和社会效益显著，为国内炼化装置安全高效长周期运行提供了新的技术支撑。
纳米金刚石涂层
纳米金刚石涂层具有纳米尺度的表面形貌，拥有较低的摩擦系数和极高的硬度，是众多微加工工具的理想选择。涂层以单层微米或单层纳米金刚石涂层为主，并且通过调控厚度来优化涂层性能。
超耐磨纳米金刚石涂层是将纳米科学与技术应用于硬质涂层的新产物，也是近年来先进防护涂层技术的发展方向之一。这种高性能涂层可在设备表面形成一层强大的防护屏障，从而显著提升设备使用寿命。
(a,aʹ)微米金刚石涂层；(b,bʹ)纳米金刚石涂层的表面和截面形貌
纳米金刚石是一种兼具金刚石和纳米材料特性的新型材料，具有许多其他材料无法比拟的优异性质，在材料科学领域有着广阔的应用前景。除了纳米金刚石涂层方面，它在众多其他领域也具有重要的应用价值。
纳米金刚石的应用
1.超精密抛光和润滑
纳米金刚石对材料进行超精密抛光，其优越点是可在任何固体表面上获得镜面的效果，表面粗糙度值Ra可达到2~8nm；润滑油中加入纳米金刚石可提高发动机和传动装置工作寿命，节约燃油机油，降低表面磨损。
2.纳米聚晶金刚石（NPD）
NPD由均一的纳米颗粒组成，晶粒之间通过金刚石—金刚石直接成键连接而形成非常致密的结构，具有更高的硬度。NPD作为一种新的超硬材料，在工业中的潜在应用非常广泛，在超高压设备、珠宝行业、原位测量技术、耐磨材料等方面也都有潜在的应用价值。
3.纳米金刚石增强铁镍基复合材料
该复合材料的综合力学性能显著提高，有研究表明，与铁镍基合金相比，其硬度提高了4%，压缩屈服强度提高了23.4%，热膨胀系数降低了64.8%。纳米金刚石的应用将拓宽铁镍基合金在精密仪器等领域的应用范围。
4.医疗领域
纳米金刚石可用于人造关节的涂层材料。与传统金属聚合体植入物相比，纳米金刚石涂层人造关节磨损轻微，基本不产生碎屑。另外，将纳米金刚石与噻吗洛尔结合并嵌入隐形眼镜中，能确保药物直接作用于眼部，更好地治疗青光眼。
参考来源：
1.中国石油官网
2.王孟蕊. 微米/纳米多层金刚石超硬涂层设计及其力学性能研究.西安石油大学
3.王光祖等. 纳米金刚石在现代工业中的应用.超硬材料工程
（中国粉体网编辑整理/轻言）
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