1.课题来源及背景：
1）课题来源：本项目名称为《冷喷涂先进涂层制备技术与核心装备研发》，项目编号为2020B0101330001，专项名称为广东省科研事业单位重点领域研究计划，课题来源于广东省科学技术厅。
2）课题背景：新材料与高端装备是国家“中国制造2025”战略核心领域及广东省战略性新兴产业集群发展重点，先进涂层技术作为突破“卡脖子”难题的关键手段，直接关系装备性能提升与寿命延伸。冷喷涂技术是基于低温下固相沉积的先进涂层/增材制造先进技术，突破传统热加工导致的氧化与相变，被美国列为最具潜力先进制造技术，并应用于航空部件再制造。然而，其核心装备长期被德日美等国垄断，我国工程化应用相对滞后。研究团队前期已开展了围绕沉积机理、涂层技术应用、设备开发等方面工作，冷喷涂镍基、铝基等涂层性能属公开报道最高，在航空航天、多晶硅制造、大尺寸靶材等方面形成了突破性应用，具备了项目开展的初步条件。

2.技术原理及性能指标：
1）技术原理：冷喷涂技术核心原理是利用高温高压气体通过laval喷嘴将金属或非金属微米粉末加速至超音速。颗粒在完全固态下以极高速度撞击基体表面，通过剧烈的塑性变形与基材形成机械结合或冶金结合，最终沉积为致密涂层。此过程无需熔化粉末，避免了材料氧化、相变及热应力问题。
2）性能指标：①靶材涂层孔隙率<0.5%，平均晶粒尺寸<8 μm，结合强度>49 MPa，涂层厚度>10 mm，长度可达3.1 m；②铝、镍等修复涂层孔隙率<1%，铝基、镍基金属修复涂层结合强度分别>70 MPa、200 MPa；③银涂层结合强度>160 MPa，致密度>99.9%，抗热冲击循环次数>200次；④完成国际先进的工业级高温高压冷喷涂核心装备的自主研发，工作气体压力>5MPa，气体温度≥1000 ℃，可连续喷涂30分钟以上。

3.技术的创造性和先进性：
1）技术创造性：①攻克航空发动机关键部件冷喷涂再制造技术，多类航空关重件（如涡轮外环封严涂层、花键）为行业首次应用突破；②利用冷喷涂技术替代传统电镀技术，行业内首次实现冷喷涂电子级多晶硅装备防污节能Ag涂层制备，解决了Ag层冷热冲击下剥落、裂损，不锈钢杂质逸出问题，摆脱了电子级多晶硅基本依靠进口局面。
2）技术先进性：①攻克航空发动机关键部件冷喷涂再制造技术，突破国外先进技术封锁，部分技术指标公开报道最高；②突破稀贵金属大尺寸旋转靶材冷喷涂沉积技术研发及应用，改变了我国长期以来进口高纯溅射靶材的被动局面，突破了国外生产企业封锁，技术指标对标国际先进；③攻克多晶硅生产装备防污节能Ag涂层制备技术，达到甚至超过国外大型多晶硅生产水平；④突破工业级冷喷涂核心装备制造自主研发技术，改变了装备只能从德日美等购买现状，性能对标进口装备，降低成本，实现核心技术自主可控。

4.技术的成熟程度，适用范围和安全性：
1）技术成熟程度：①已完成航空发动机关键部件冷喷涂再制造技术、稀贵金属大尺寸旋转靶材冷喷涂制备技术、电子级多晶硅制造装备防污节能冷喷涂涂层技术的开发，分别制备出对应的冷喷涂产品并通过其功能、性能测试，已对外提供技术服务，得到用户认可，技术就绪度8级；②已形成工业级冷喷涂装备（自主型号：CX510A）的工程化样机，在实际使用环境下完成样机的验证测试，并通过典型使用环境应用评价，技术就绪度7级。
2）技术适用范围：项目结合了国家战略与粤港澳大湾区产业需求，借助粤港澳大湾区区域经济和工业优势，实现冷喷涂技术在航空航天、电子信息、半导体等重点领域的工业化示范应用，具备包括冷喷涂制造大型稀贵金属溅射靶材大幅提高性能、航空关键部件再制造，电子级多晶硅制造装备防污节能涂层的开发，冷喷涂核心装备自主开发等。
3）技术安全性：冷喷涂涂层和增材制造技术，是一种先进的绿色制造技术，过程无废气、废水、废渣等产生、噪声可控，整体环境友好，可在相关领域实现对热喷涂、电镀等具有环境污染风险的技术实现技术替代。

5.应用情况及存在的问题：
应用情况：
1）完成多件航发关重件如铝、镁合金（可调叶片、铝机匣修复）和高温合金（空气导管、涡轮外环）的冷喷涂再制造工作，再制造零件通过GJB9001C-2017国军标管理体系审核，已多批次供货解放军5719厂，累计横向收入超500万。
2）制备冷喷涂银合金旋转靶材并已向鑫聚、先导公司提供技术服务/开发，实现批量供货。
3）为鑫华半导体提供多晶硅中试底盘试验件4件，直接产值超50万元；已成为中能集团电极修复合格供应商，累计生产电极1547根，产值近300万。
4）自研1套冷喷涂装备样机通过了专家评审，完成了φ600*2900mm大尺寸版辊厚铜涂层制备，经南方制版公司处理形成成品。

6.历年获奖情况：项目实现国内首次冷喷涂再制造技术修复航空发动机关重件，开发的铝镁合金和镍基高温合金沉积体性能国际领先，国内首次通过长期试车并小批量生产，成果提名2020年国家科技进步一等奖。