PDF《一、 申报奖种：江苏省科学技术奖》

一、申报奖种:江苏省科学技术奖

二、项目名称:高效金属镜面光整加工关键技术及产业化应用

三、完成人:赵永武、王永光、倪自丰、钱善华、黄冬梅、卞达、白林森、李庆忠

四、完成单位:江南大学、苏州大学、苏州江锦自动化科技有限公司、无锡市恒利弘实业有 限公司

五、项目简介: 我国《机械基础件、基础制造工艺和基础材料产业 十三五 发展规划》指出,要大力 发展基础制造零部件的超精密加工技术, 提高装备制造业的配套能力, 实现装备制造业转型 升级.

轴承、活塞环、钢领/钢丝圈、五金工具、3C 金属外壳等基础零部件大量而广泛的应 用于高铁、航空/航天、纺织、5G 通讯、汽车等行业,其表面质量是装备制造业赖以生存和 发展的基础,其水平直接决定着重大装备和主机产品的质量、寿命和可靠性.然而,这些金 属零件在表面光整加工中,大多存在着表面硬度大、批量加工难、时间长、工序多、化学污 染严重和金属粉尘爆炸隐患等诸多问题, 导致高表面质量的基础零部件长期依赖于进口. 因此,研制适用于基础金属零部件表面的高效、无/低损伤、批量化、安全和环保的精密光整 加工技术是本行业亟需解决的关键难点之一. 本项目在国家自然科学基金、 江苏省自然科学 基金等十余个项目的资助下,对以轴承钢球、活塞环、纺织钢丝圈等为代表的基础金属零部 件的表面光整技术开展了系统和深入的研究,发展出绿色金属高效精密抛光新工艺及装备, 获得表面粗糙度 Ra 为0.02 微米的镜面质量,主要创新及重要发现如下: (1) 提出化学机械抛光(CMP)材料单分子层去除机制,将化学作用引入传统机械抛光中, 研究了化学与机械的协同作用,发展出碳钢高效批量超精密光整加工技术,抛光时间缩 短6-17倍. (2) 提出润滑/缓蚀双层结构调控的思想,研究了复合缓蚀剂的电化学作用,实现了铝合金/ 不锈钢/铜高效精密抛光新工艺,铝合金手机外壳的抛光时间由5min缩短为1min,效率 提高了近4倍. (3) 提出调控磨料/基体微观接触行为的学术思想, 建立了磨粒与工件的弹塑性接触模型, 研 发出金属无尘精密光整加工装备,避免了金属粉尘爆炸的危险. 该技术已被国内

400 多家生产企业采用, 广泛应用于五金套筒、 轴承、 汽车、 纺织配件、 金属工艺品、齿轮、钟表、餐具和 3C 数码产品外壳等行业领域.本项目的抛光技术中不含 磷氮、重金属和有毒有害元素等,PH 值近中性,一道工序完成清洗、除油、去氧化皮、除 锈和抛光,实现批量加工,环境效益显著.轴承钢球的抛光时间由传统机械抛光的

140 余小 时降低为

20 小时,钢丝圈、五金套筒等的抛光时间由

20 余小时缩短为 1-2 小时,铝合金/ 不锈钢的抛光效率提高 3-4 倍.自2017 年以来,仅5家代表性公司累计增加销售 10.05 亿元,新增利润 1.0334 亿元.本项目发表学术论文

100 余篇,其中 SCI 收录

21 篇,SCI 他引

138 次;

申请发明专利

20 余项,授权发明专利

8 项.学术思想及成果被美国加州大学伯克 利分校、清华大学等国内外

20 余家团队借鉴、跟踪并相继开展研究. 本项目突破了基础金属零部件表面光整关键技术瓶颈, 打破了国际垄断, 提升了重大装 备和主机产品的性能、 质量及可靠性, 对推动我国智能制造和高端精密装备行业科技进步具 有重要作用,助推了 一带一路 国家战略的实施.