新型功能涂层制造技术项目

1. 项目简介

1.1 项目背景

1.1.1 产品简介

本项目是利用完全无污染的等离子体源增强磁控溅射离子镀技术构建快速磁控溅射镀膜系统，进行PVD镀氮化铬以取代电镀铬，可以提高镀膜产品的性能和质量，而且PVD是零排放的高新技术，有利于改善环境，节约大量污染治理费用，具有极其显著的经济效益和环境效益。同时，相对于电镀铬，PVD镀氮化铬采用先进的等离子体源增强磁控溅射技术来提高镀膜室的等离子体密度，可以实现大批量稳定性的生产，所制备的涂层具有较高的膜-基结合力，可以沉积在不同基体材料上，并且耐磨性高。

1.1.2 市场前景

PVD镀铬涂层技术产业化将建立一个新兴的材料表面工程产业，同时将促进传统机械产业的技术升级和优化，在汽车、机械、石油、航空航天、纺织、食品加工等行业有广阔的市场前景具体分析如下：

(1)汽车行业

汽车工业利用电镀铬的高硬度和耐磨性在形状复杂的零件上，如活塞环、齿轮、散热器、减震器连杆和喷油嘴上进行保护。如果采用电镀工艺，则必须镀后还要进行机加工才能达到合格的工差范围。采用PVD镀铬后则可以直接使用。活塞环表面镀铬是提高其使用寿命的有效措施之一。它通过在其外圆或上下端面甚至内圆表面覆盖铬层。改变摩擦面的性质，达到提高活塞环耐磨性的目的。实践证明，第一道环镀铬后，其寿命比铸铁环延长3~5倍，同时延长第二道以及第三道环的使用寿命。镀铬层结构细而致密，硬度可达700~900HV，摩擦因数较小，对燃烧产物硫酸等的耐腐蚀性很高，其缺点是浸润润滑油的能力差。此外，镀铬过程中活塞环的装夹、耗能及劳动量相当大。涂层性能上镀铬层较脆，稍有缺陷立即碎裂脱落，形成高硬度的颗粒，这往往是气缸损伤的重要原因之一。从产品合格率来说经常有20~30%的不合格产品。因此，有必要采用新的处理技术和工艺，进一步改善活塞环表面性能，优化其耐磨和润滑性能，改善活塞环的整体性能，提高摩擦副可靠性，使活塞环具有较低的摩擦系数和磨损率，延长发动机大修期。根据相关资料，物理镀铬涂层在活塞环上的应用可以解决活塞环的耐磨性和可靠性问题，在活塞环厂具有良好的推广前景。

(2)模具行业

随着世界制造业生产基的转移，中国制造业快速升级，导致优质精密模具的需求不断上升。模具制造是制造业的根基，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯产品中，60-80%的零部件都要依靠模具成型。十一五期间，我国模具业市场将达1200亿元，规模仅次于日本和美国，但大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低。根据中国模具工业协会提供的数据，我国制造业急需的精密、复杂冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等，仍然大量依靠进口，模具产品进出口逆差超过10亿美元。

现代工业发展对模具性能要求日益提高，模具质量直接决定产品质量,模具的寿命与产品成本密切相关。模具工况一般复杂而恶劣，其失效常常是由磨损超差、疲劳裂纹、热稳定性差等引起的。为了提高模具的寿命，除采用常规热处理手段外，各种表面强化技术通过改变工件表层成分、组织或在表面沉积镀层,以提高模具的硬度、耐磨性、疲劳强度、耐热性、耐蚀性、抗熔着、抗咬合性,从而显著地提高模具的寿命。但到目前为止效果并不显著。CrN超硬薄膜具有高硬度 (HV1700-2100)，抗蚀性强, 耐高温氧化 (达700℃)，超高附着力及可在低温范围 (200-400℃)加工处理的特性，非常适合于模具表面加工，较传统镀铬耐磨，并可防止塑料射出、压铸粉末烧结等黏着沾粘现象。CrN所具有的这些优异性能将使电镀硬铬的过时技术退出模具表面处理舞台，是模具表面耐磨涂层的首选。PVD镀铬在模具上的使用将可提升我国模具制造水平，对高端模具的制造具有良好的推动作用。

(3)石化及采矿行业

电镀铬应用最为广泛的是阀门制造业。钢铁制造的球阀、闸阀、旋阀、止逆阀和蝶阀等等，经电镀铬可提高耐腐蚀性和使用寿命。碳钢紧固件镀上25～50um电镀铬，代替不锈钢紧固件，既克服了奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂问题，又节省了大量费用。泵壳、叶轮和出口管道等油气用泵零件，根据腐蚀环境不同，经电镀厚度25～75微米不等的铬层后，防腐蚀效果显著提高。此外集油和输油装置的阀门、管接头、管箍等亦采用电镀铬保护。上述应用场合可完全采用PVD镀铬。

采矿工业环境条件恶劣，井下机械不可避免地接触盐水、矿酸，以受腐蚀和磨损的考验。因此，采矿机械需要进行表面保护。矿井顶板支撑系统中，常用电镀硬铬作为液压支柱的防腐蚀耐磨损保护层。然而，由于硬铬表面裂纹、多孔，使用中经常因为腐蚀严重以致液压支柱被咬死而无法动作。高压液压缸的这种问题更加严重。在高压工作下，镀层受到拉伸，使得高内应力的硬铬层的裂纹进一步加剧。采用PVD镀铬则不会有上述问题，当液压支柱受高压拉伸时，PVD铬层不会产生裂纹，并能够经受住地下煤矿环境的腐蚀与磨损。在某些露天采矿生产中，如采选肥料用磷矿石，要使用高压泵和喷射泵嘴，腐蚀和冲蚀问题相当严重，耐蚀耐磨的PVD铬层可防止机械零件过早损坏。

(4)纺织行业

在我国外贸中，纺织产品销售占第一位，占全国出口创汇总额的25%。我国加入WTO后，纺织工业面临挑战。应用新技术提高产品质量和效率，从而提高竞争能力，是全行业的紧迫任务。纺织机械许多部件处于高速运转中，有的转速高达2万转/分，长期摩擦磨损引起锭子转速不稳，造成纱线质量不稳定，影响产品质量和生产效益。这些部件包括钢领圈、钢丝圈、锭子和凸轮等。不加表面处理的钢丝圈和钢领圈约工作10-14个工作日就要更换。目前用电镀硬铬方法增加其耐磨损性，可采用PVD镀铬技术进行处理，既可降低纺纱行业的生产成本，又可提高劳动效率和产品质量，有助于提高我国纺织行业的竞争力。

(5)能源产业

发电机汽轮机末级叶片出汽边的水冲蚀已成为影响大机组运行经济性和安全可靠性的首要问题之一。美国电力科学院(EPRI)将解决汽轮机末级叶片水冲蚀列为提高大机组热效率课题之首，并进行重点攻关。目前普遍采用堆焊硬质合金、等离子喷涂、喷丸等技术，很难达很难达到防水蚀、抗微振等要求。利用PVD镀铬涂层技术对汽轮机叶片表面强化处理，每年可节省能源耗费120亿元，相当于新建25座100万千瓦的大型发电厂。

(6)航空航天

航空航天工业是电镀铬的使用大户，如美国俄克拉荷马航空后勤中心、西北航空公司等自1983年以来均采用电镀铬技术修复飞机发动机零件。为减轻重量，航空工业大量使用铝合金，经电镀铬表面强化后不仅耐蚀、耐磨，而且可焊。如冲程发动机的活塞头经电镀铬后提高了使用寿命。此外钛合金、铍合金均需采用低应力和压应力的电镀铬表面保护等措施。喷气发动机上160多种零件表面强化使用电镀铬处理，以达到抗擦伤和微动磨损目的。在上述各种使用场合中，PVD镀铬完全可以替代电镀铬，材料的耐磨和耐腐蚀性能将更加优越。

(7)食品加工

食品加工业为PVD镀铬应用的又一个巨大市场。食品加工过程涉及盐水、亚硝酸盐、柠檬酸、醋酸、天然木材的烟薰，挥发性有机酸等腐蚀介质等问题。食品加工温度范围为60～200℃，相对湿度很高。因此，食品加工设备存在着金属腐蚀、疲劳和磨损等问题。对于接触食品的金属表面，传统的保护方式是电镀硬铬；然而，在含氯离子酸性介质中，镀铬层的耐蚀性能较差。PVD镀铬更加致密，耐腐蚀性更好，具有良好的应用前景。揉面机上与食品接触的零件可采用PVD镀铬，食品充气装罐机、螺杆送料机、拌料锅、食品模具、烤盘、干燥箱，面包保温炉等均可采用PVD镀铬涂层。

一汽集团为和龙市帮扶脱贫的重要企业，该项目是可以应用于汽车形状复杂的零件上，如活塞环、齿轮、散热器、减震器连杆和喷油嘴上进行保护，属于汽车行业的配套产业，因此以一汽集团为依托，充分考虑一汽集团的规模优势和市场需求，前期以一汽集团为目标市场，后期以国内外高端机械加工企业为目标市场，全力打造一个具有竞争力的涂层产业。

1.1.3 技术分析

主要采用电弧-溅射技术，利用阴阳极之间的放电离化氩气，使氩离子在作为阴极的靶材电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶原子，中性的靶原子或离子沉积在基片上，形成固体薄膜。本项目在上述原理的基础上进行改进和新技术开发，采用改进的电弧-溅射技术提高靶功率密度，采用等离子体源增强技术提高镀膜室的等离子体密度，从而开发出环保、高效的快速PVD镀铬新技术。

1.1.4 项目建设的有利条件

1、政策条件

吉林省作为东北老工业基地之一，享有国家振兴东北老工业基地的各项优惠政策。另外，和龙市可叠加享受国家西部开发、沿边开发开放、民族贸易地区、产业梯度转移等重点扶助政策；为企业发展和项目建设提供了诸多政策优惠。

2、区位优势

和龙市位于东北亚经济圈腹地，地处长白山旅游环线，铁路公路民航四通八达，距长白山天池176公里，距延吉机场70公里，境内设有南坪、古城里两个国家级陆路口岸。东北东部铁路通道穿境而过，内接辽吉黑蒙、外联日俄朝韩，占据了东北亚经济圈中的关键节点。

3、技术优势

用无污染的物理气相沉积技术(Physical Vapor Deposition：简称PVD)镀铬进行涂层，相较于传统的电镀铬涂层，有如下优势：

（1）完全无污染的生产工艺过程。在涂层前处理中，采用环保型的金属清洗剂对工件表面进行去油和脱脂处理，烘干后工件放入真空室中进行PVD镀铬处理。镀铬过程以高纯金属铬为原料，通入氮气和氩气等瓶装气体，在沉积铬复合涂层的专用设备中，采用先进的等离子体源辅助电弧-溅射等先进技术，通过电场、磁场、等离子体和离子束流的作用，发生化学反应，实现了铬复合涂层的生成。使用的原材料价廉易得，国内可以大量供应。在整个工艺生产过程中，没有采用任何有毒有害的原料，是完全无污染的绿色环保生产技术。

（2）优良的基体材料适应性。由于PVD镀铬装置能够提供较高的等离子体密度和靶功率密度，所制备涂层膜-基附着力强，可以在不同衬底材料上(钢铁、有色金属、陶瓷)制备各类金属和合金。而电镀方法对于不同基材需要不同的处理工艺。对制备不同的涂层材料，PVD技术只需要更换靶材，而化学方法制备不同材料需要一系列复杂的配方和前处理工艺。

（3）优越的涂层性能。与电镀铬相比，PVD铬涂层的硬度更高。电镀铬的硬度一般为Hv800～900，而PVD方法可以达到Hv1500以上，同时耐磨性远优于电镀铬。PVD方法在涂层制备过程中涂层致密，没有孔洞，不会产生穿透性裂纹，导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀基体，造成镀层表面出现锈斑甚至剥落。

4、人才优势

延边州现拥有延边大学、延边职业技术学院、和龙市职业高中等大中专院校24个，每年可为相关行业培养众多人才。和龙市毗邻朝鲜，朝鲜劳动力资源储量充足，用工成本较低，茂山郡人口约为13万人，清津市人口约为70万人。经过近几年的努力，和龙已与朝鲜继承、大庆、绫罗岛多家贸易会社签订用工协议，可引进朝鲜劳动力近万名。

5、产业基础优势

项目区拥有国内国外两种资源。一方面，和龙市矿产资源丰富，境内已查明的金属和非金属矿20余种，蕴藏量较大的有铁、铜、镍、钼等。另一方面，毗邻我市的朝鲜矿产资源丰富，拥有亚洲储量最大的露天铁矿——茂山铁矿，远景储量达70亿吨。惠山青年铜矿储量约为3310万吨，居亚洲第一。

1.2 项目建设内容及规模

1.2.1 产品方案及规模

PVD镀氮化铬设备生产线建成后，可年产各种型号的PVD镀膜机达到100台（套）。

涂层中心建成后，可根据市场和客户需要生产加工PVD镀氮化铬涂层汽车零部件、纺织机器零部件、武器装备零件、精密模具等产品。本项目设计生产能力按年加工2000万件

1.2.2 建设内容

1、项目选址：吉林省和龙市城区北侧工业集中区。

2、建设占地35000㎡，其中建设综合办公楼及生活用房10000㎡，设备生产车间10000㎡，加工车间10000㎡，仓储及其它设施建设5000㎡。

3、投资建设PVD镀铬设备生产线一条、PVD镀铬涂层加工中心一个。

1.3 项目总投资及资金筹措

1.3.1 项目总投资

项目总投资汇总一览表         单位：万元

说明：表中“万元”均为人民币。

1.4 财务分析及社会评价

1.4.1 主要财务指标

主要财务效益预测指标一览表

说明：表中“万元”均为人民币。

1.4.2 社会评价

本项目投产后，可以解决就业500-700人，工人工资达到平均每人2000-3000元/月，对于解决地方就业、拉动地方经济发展起到极大的促进作用。

1.5 项目合作方式

独资、合资，其他方式可面谈。

1.6 需外方投资方式

资金，外方投资占62.5%，其它方式可面谈。

1.7 项目建设地点

吉林省和龙市城区北侧工业集中区，占地面积35000㎡。

1.8 项目进展情况

正在编制项目可行性研究报告。

2. 合作方简介

2.1 基本情况

名称：和龙市工业集中区

地址：吉林省和龙市城区北侧

法人代表：陈航发（管委会主任）

2.2概况：

和龙市工业集中区于2005年9月经省、州政府批准设立，成为我州早起批准成立的集中区之一。园区位于和龙市区北部，规划面积4.5平方公里。园区目前共有企业15家，涉及矿产、电子、医药、食品、建材、木制品等产业。

管委会主任陈航发，男，1976年出生，汉族，吉林省和龙市人，中共党员，大学本科学历。

2.3联系方式：

项目单位联系人：范伟

联系电话：0433-4239995

传    真：0433-4239995

邮    箱：hlsjhj@163.com

网    址：www.helong.gov.com