軸承、活塞環、鋼領/鋼絲圈、五金工具、3C金屬外殼等基礎零部件大量而廣泛的應用于高鐵、航空/航天、紡織、5G通訊、汽車等行業，其表面質量是裝備制造業賴以生存和發展的基礎，其水平直接決定着重大裝備和主機産品的質量、壽命和可靠性。然而，這些金屬零件在表面光整加工中，大多存在着表面硬度大、批量加工難、時間長、工序多、化學污染嚴重和金屬粉塵爆炸隐患等諸多問題，導緻高表面質量的基礎零部件長期依賴于進口。因此，研制适用于基礎金屬零部件表面的高效、無/低損傷、批量化、安全和環保的精密光整加工技術是本行業亟需解決的關鍵難點之一。
本項目在國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等十餘個項目的資助下，對以軸承鋼球、活塞環、紡織鋼絲圈等為代表的基礎金屬零部件的表面光整技術開展了系統和深入的研究，發展出綠色金屬高效精密抛光新工藝及裝備，獲得表面粗糙度Ra為0.02微米的鏡面質量，主要創新點如下：
1.提出化學機械抛光（CMP）材料單分子層去除機制，将化學作用引入傳統機械抛光中，研究了化學與機械的協同作用，發展出碳鋼高效批量超精密光整加工技術，抛光時間縮短7-25倍。
2.提出潤滑/緩蝕雙層結構調控的思想，研究了複合緩蝕劑的電化學作用，實現了鋁合金/不鏽鋼/銅高效精密抛光新工藝，鋁合金手機外殼的抛光時間由5min縮短為1min，效率提高了近4倍。
3.提出調控磨料/基體微觀接觸行為的學術思想，建立了磨粒與工件的彈塑性接觸模型，研發出金屬無塵精密光整加工裝備，避免了金屬粉塵爆炸的危險。
該技術已被國内400多家生産企業采用，廣泛應用于五金套筒、軸承、汽車、紡織配件、金屬工藝品、齒輪、鐘表、餐具和3C數碼産品外殼等行業領域。本項目的抛光技術中不含磷和重金屬和其他有毒元素。等 pH近中性，一道工序完成清洗、除油、去氧化皮、除鏽和抛光，實現批量加工，環境效益顯著。軸承鋼球的抛光時間由傳統機械抛光的140餘小時降低為20小時，鋼絲圈、五金套筒等的抛光時間由20餘小時縮短為1-2小時，鋁合金/不鏽鋼的抛光效率提高3-4倍。自2017年至2019年，僅5家代表性公司累計增加銷售10.05億元，新增利潤1.0334億元。
申請發明專利20餘項，授權發明專利8項。
本項目突破了基礎金屬零部件表面光整關鍵技術瓶頸，打破了國際壟斷，提升了重大裝備和主機産品的性能、質量及可靠性，對推動我國智能制造和高端精密裝備行業科技進步具有重要作用，助推了“一帶一路”倡議的實施。
聯系人：趙永武
電 話：13771116216
郵 箱：zhaoyw@jiangnan.edu.cn
圖1 基礎零部件在重大裝備中的應用
圖 2 單分子層去除機理與材料去除速率的動态平衡方程
圖 3 化學與機械作用對材料去除的影響規律
圖 4 微觀接觸模型
圖 5 部分應用案例
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