10. Предстоящие затраты по проекту

Инновационный
«УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕТОД ЖИДКОСТНОЙ НАНОКАРБОНИТРАЦИИ
ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ»
ГНЦ РФ ОАО НПО «ЦНИИТМАШ»
Цих Сергей Геннадиевич, к.т.н.,
заведующий лабораторией
«Средства нагрева, технологии термической и химико-термической обработки»
ГНЦ РФ ОАО НПО «ЦНИИТМАШ»
Москва 2011
Содержание
1.
Аннотация
2.
Информация о заявителе
3.
Современное состояние исследований и разработок в области реализации проекта.
4.
Сущность предлагаемой разработки
5.
Мероприятия по охране прав на интеллектуальную собственность
6.
Конкурентные преимущества
7.
Рынок сбыта
8.
Порядок коммерциализации результатов разработки
9.
Состояние и источники инвестирования в реализацию проекта
10. Предстоящие затраты по проекту
3
4
5
5
6
6
7
7
8
8
2
1. Аннотация
В рамках настоящего проекта на основе лаборатории «Средства нагрева, технологии
термической и химико-термической обработки» ГНЦ РФ ОАО НПО «ЦНИИТМАШ»
предполагается создание производства промышленного оборудования для массового внедрения
технологии «Универсальный метод жидкостной нанокарбонитрации».
Универсальный метод жидкостной нанокарбонитрации позволяет существенно повысить
характеристики поверхностного слоя за счет нанокластеров с упорядоченной решеткой
размерами от 40-100 нм.
Сущность метода нанокарбонитрации заключается в том, что детали из конструкционных,
нержавеющих, теплостойких инструментальных и быстрорежущих сталей подвергают нагреву
в расплаве солей на основе цианата и карбоната калия при 540-600°С с выдержками 1-6 ч в
зависимости от требуемой толщины упрочненного слоя.
Данная технология предлагается взамен газового азотирования и гальванического
хромирования. При этом процесс жидкостной нанокарбонитрации сталей лишен недостатков
газового азотирования (длительность процесса, деформация и коробление деталей, хрупкость
упрочненного слоя). Скорость насыщения в расплаве солей выше, чем в газовых средах, а
одновременное насыщение азотом и углеродом позволяет получать на поверхности стальных
изделий нанокарбонитридный слой высокой твердости и практически лишенный хрупкости,
чем чисто нитридный. В результате отпадает необходимость последующей механической
обработки. Так же применение нанокарбонитрации взамен газового азотирования позволяет
многократно сократить длительность цикла обработки.
Нанокарбонитрированный слой позволяет снизить коэффициент трения в 1,5 – 5 раз, повысить
износостойкость в 2 – 11 раз, повысить задиростойкость.
Применение нанокарбонитрации в сочетании с оксидированием, полированием и повторным
оксидированием придает деталям машин и инструменту несравнимо более высокие
эксплуатационные характеристики. В частности в 2-4 раза повышается коррозионная стойкость.
Основным видом продукции данного проекта являются оборудование и технология
«Универсальный метод жидкостной нанокарбонитрации».
Применение технологии жидкостной нанокарбонитрации возможно практически во всех
отраслях промышленности и строительстве (предприятия «Монтажспецстроя»), энергетике,
автомобилестроении,
пищевой
промышленности,
авиации,
сельскохозяйственном
машиностроении и др.
Универсальный метод жидкостной нанокарбонитрации в настоящее время используется при
изготовлении различных деталей
на таких предприятиях как: «Чеховский завод
энергетического машиностроения», «Чеховский завод «Машиностроитель», «Корпорация
Сплав» г. Великий Новгород, «Тяжпромарматура» г. Алексин, «Фирма Союз-01» г. Москва,
«Севермаш» г. Рыбинск, и др.
В отличие от гальванического хромирования технология нанокарбонитрации является
экологически чистой, не имеет жидких отходов. Образующиеся твердые отходы соответствуют
3-му классу (по 5-тибальной шкале) опасности, самому безопасному для промотходов, которые
могут быть утилизованны на любом полигоне промышленных отходов.
Проект предполагается реализовать различными сценариями, в зависимости от посткризисных
внутренних и внешних факторов. Организация выполнения проекта по одному из сценариев
приведена далее.
Краткосрочные цели проекта:
 Производство промышленного оборудования;
3

Размещение заказов на предоставление услуг по технологии «Универсальный метод
жидкостной нанокарбонитрации».
Долгосрочные цели проекта:
 Тиражирование технологии и оборудования на промышленные предприятия;
 Лидирующее положение на российском и мировом рынках химико-термической
обработки;
 Выход на зарубежные рынки химико-термической обработки.
Предстоящие затраты по проекту:
Маркетинговые исследования на территории России - 0,5 млн. руб.
Продвижение на зарубежные рынки - 3 млн. руб.
Продвижение технологии на рынках (реклама) - 1-2 млн. руб.
Расходы на производство базового оборудования, включающие распределенные общие
переменные расходы: 30 млн. руб.
Общие переменные расходы на один комплект оборудования: 20 млн. руб.
Зарплата производственного персонала с отчислениями: 5 млн. руб.
Суммарный размер средств, необходимых для завершения проекта: 60 млн. руб.
2. Информация о заявителе
Контактная информация
Индекс: 109088
Почтовый адрес (фактический): Москва, ул. Шарикоподшипниковская, дом 4
Страна: Россия
Регион: Москва
Телефон: (495) 675-87-21
Факс: 675-87-21
E-mail: info@termohim.com
Страница в интернете: http://www.cniitmash.ru/
Название организации: ГНЦ РФ ОАО НПО «ЦНИИТМАШ».
Руководитель организации: Дуб Алексей Владимирович, Ген. директор д.т.н., проф.
Руководитель проекта: Цих Сергей Геннадьевич, Зав. лабораторией, к.т.н.
Срок существования организации:с 1929 года
Инициатор проекта – Цих Сергей Геннадиевич, к.т.н., заведующий лабораторией «Средства
нагрева, технологии термической и химико-термической обработки» ГНЦ РФ ОАО НПО
«ЦНИИТМАШ».
Выполнение данного проекта будет осуществлено силами лаборатории «Средства нагрева,
технологии термической и химико-термической обработки» ГНЦ РФ ОАО НПО
«ЦНИИТМАШ».
Проектная команда - 5 исполнителей:
1. Руководитель проекта;
2. Маркетолог;
3. Конструктор;
4. Технолог;
5. Инженер внедрения.
Руководитель проекта: Цих Сергей Геннадиевич, 51 год. В 1982 г. окончил МГТУ им. Н.Э.
Баумана, факультет автоматизации и механизации производства по специальности
4
«металловедение, оборудование и технология термической обработки металлов». К.т.н.,
заведующий лабораторией «Средства нагрева, технологии термической и химико-термической
обработки» ОАО НПО «ЦНИИТМАШ». Имеет обширный опыт налаживания диалога с
заказчиками (промышленными предприятиями и их уполномоченными представителями), их
обучения и консультирования.
3. Современное состояние исследований и разработок в области реализации проекта
В современном машиностроении задача комплексного улучшения эксплуатационных свойств
металлических материалов в значительной степени связана с разработкой и внедрением новых
технологических процессов поверхностного упрочнения деталей.
Задача внедрения и тиражирования новой технологии для современной России по сложности
сопоставима с «космическим» и «атомными» проектами.
Работы по данной теме начались ещё в 1994 году, но первые образцы продукции были
получены только с 2000 года. В результате постоянного совершенствования технологий к 2006
г. удалось создать промышленный образец с качественно новыми свойствами за счет
формирования нанокластеров. С этого времени возрастает интерес к универсальному методу и
количество заказов. В настоящий момент все НИР – 100% завершены. Необходима адаптация к
требованиям конкретных заказчиков и их изделиям с целью расширения внедрения метода.
Реализация заказов осуществляется через постоянных и новых клиентов ГНЦ РФ ОАО НПО
«ЦНИИТМАШ». Ведутся переговоры о возможности продажи лицензий за рубеж.
Материалы, лежащие в основе проекта, отражены в многочисленных научных публикациях, и в
докладах международных конференций и выставок.
4. Сущность предлагаемой разработки
Сущность метода нанокарбонитрации заключается в том, что детали из конструкционных,
нержавеющих, теплостойких инструментальных и быстрорежущих сталей подвергают нагреву
в расплаве солей на основе цианата и карбоната калия при 540-600°С с выдержками 1-6 ч в
зависимости от требуемой толщины упрочненного слоя.
Данная технология предлагается взамен газового азотирования и гальванического
хромирования. При этом процесс жидкостной нанокарбонитрации сталей лишен недостатков
газового азотирования (длительность процесса, деформация и коробление деталей, хрупкость
упрочненного слоя). Скорость насыщения в расплаве солей выше, чем в газовых средах, а
одновременное насыщение азотом и углеродом позволяет получать на поверхности стальных
изделий нанокарбонитридный слой высокой твердости и практически лишенный хрупкости,
чем чисто нитридный. В результате отпадает необходимость последующей механической
обработки. Так же применение нанокарбонитрации взамен газового азотирования позволяет
многократно сократить длительность цикла обработки.
Нанокарбонитрированный слой позволяет снизить коэффициент трения в 1,5 – 5 раз, повысить
износостойкость в 2 – 11 раз, повысить задиростойкость.
Технологический состав расплава для процесса карбонитрации, разработанный нами ранее, (7585% KCNO + 15-25% K2CO3) взят за основу с небольшими изменениями рядом зарубежных
фирм. В частности, признанный мировой лидер в жидкостных процессах поверхностного
упрочнения немецкая фирма «Durferrit» активно продвигает технологию «Tenifer»
(скопированный с отечественной технологии карбонитрации) по всему миру.
Применение нанокарбонитрации в сочетании с оксидированием, полированием и повторным
оксидированием придает деталям машин и инструменту несравнимо более высокие
эксплуатационные характеристики. В частности в 2-4 раза повышается коррозионная стойкость.
5
Универсальный метод жидкостной нанокарбонитрации позволяет существенно повысить
характеристики поверхностного слоя за счет нанокластеров с упорядоченной решеткой
размерами от 40-100 нм.
Эти технологии могут быть использованы взамен гальванического хромирования, например, на
деталях гидросистем, запорно-регулирующей арматуры, штампового инструмента и др.
В отличие от гальванического хромирования технология нанокарбонитрации является
экологически чистой, не имеет жидких отходов. Образующиеся твердые отходы соответствуют
3-му классу (по 5-тибальной шкале) опасности, самому безопасному для промотходов, которые
могут быть утилизованны на любом полигоне промышленных отходов.
5. Мероприятия по охране прав на интеллектуальную собственность
Работы по проекту проводятся в режиме строгого «ноу-хау» т.к. разглашение «ноу-хау» грозит
резким переделом мирового рынка. Ключевые элементы метода находятся в стадии
патентования.
6. Конкурентные преимущества
Азотирование в жидких средах – карбонитрация, позволяет реализовать следующие
преимущества химико-термической обработки в расплавах: высокую скорость и равномерность
насыщения и нагрева, уменьшение термических напряжений и деформаций изделий,
регулирование в широких пределах скорости охлаждения после насыщения. За рубежом
жидкостное азотирование широко применяется под названием «Тенифер-процесс» или
«Тафтрайдинг-процесс». В отличие от зарубежных аналогов, при карбонитрации вместо
цианидов применяются соли чистого цианата калия в смеси с поташом или состав, получаемый
синтезом не дефицитных и не токсичных солей (дициандиамид, меламин) с поташом. Согласно
экологическому заключению ванна жидкостной карбонитрации на основе цианата калия может
использоваться в производственных помещениях без каких-либо ограничений.
Применение карбонитрации для обработки деталей повышает усталостную прочность на 5080%, резко увеличивает износостойкость по сравнению с цементацией, нитроцементацией,
газовым азотированием, обеспечивает минимальные величины деформаций в пределах
допуска чертежа. Технология применима для упрочнения деталей из любых марок сталей и
чугуна обеспечивает микронную точность. Среди технологий низкотемпературного
упрочнения карбонитрация в расплавах солей является наиболее экономичным процессом, т.к.
сокращает длительность насыщения до 0,5-6 ч, вместо 10-60 ч при газовом азотировании. При
этом практически отсутствует хрупкость карбонитрированного слоя. Процесс карбонитрации,
как правило, является окончательной операцией.
Толщина карбонитрированного слоя может достигать 0,6 мм. Поверхностная твердость
зависит от марки стали и изменяется от 450 HV0,1 для стали 20 до 1150 HV0,1 для стали
38Х2МЮА и нержавеющих сталей.
Стойкость режущего инструмента (сверла, фрезы, резцы, метчики и др.) после карбонитрации
возрастает в 2-3 раза, а штампового инструмента для холодной штамповки, волочения,
калибровки, пресс-форм для литья алюминия и формования пластмасс от 2 до 11 раз.
При карбонитрации аустенитных и нержавеющих хромистых сталей повышается твердость,
износостойкость, подавляется эффект «заедания» при контактном трении. Коэффициент
трения снижается с 0,7-0,8 до 0,04-0,15.
Карбонитрация широкой номенклатуры деталей машин - зубчатые колеса с прямым и
круговым зубом, коленчатые и торсионные валы, рейки, ходовые винты, червяки, кулачковые
валы, детали стопорных и регулирующих клапанов паровых турбин, дизелей (втулки
толкателя, оси, плунжерные пары), компрессоров, мерительный инструмент, резьбовые
соединения, в том числе замки для бурильных труб (повышение стойкости более, чем в 4
6
раза), корпусов и деталей запорной арматуры общего назначения и на высокие параметры
температуры и давления и др. придает им несравнимо более высокие эксплуатационные
характеристики, чем традиционные технологии поверхностного упрочнения (азотирование,
цементация, нитроцементация).
7. Рынок сбыта
Применение технологии жидкостной нанокарбонитрации возможно практически во всех
отраслях промышленности и строительстве (предприятия «Монтажспецстроя»), энергетике,
автомобилестроении,
пищевой
промышленности,
авиации,
сельскохозяйственном
машиностроении и др.
Универсальный метод жидкостной нанокарбонитрации в настоящее время используется при
изготовлении различных деталей
на таких предприятиях как: «Чеховский завод
энергетического машиностроения», «Чеховский завод «Машиностроитель», «Корпорация
Сплав» г. Великий Новгород, «Тяжпромарматура» г. Алексин, «Фирма Союз-01» г. Москва,
«Севермаш» г. Рыбинск, и др.
8. Порядок коммерциализации результатов разработки
Выполнение данного проекта будет осуществлено силами ГНЦ РФ ОАО НПО «ЦНИИТМАШ».
Дополнительно планируется привлечение маркетологов, технологов и конструкторов, знакомых
с особенностями проектирования электротермического оборудования и оснастки, применяемой
при химико-термической обработке.
Реализация заказов осуществляется через постоянных и новых клиентов ГНЦ РФ ОАО НПО
«ЦНИИТМАШ». Ведутся переговоры о возможности продажи лицензий за рубеж.
Срок выполнения проекта: 12 мес.
Срок окупаемости инвестиций: 20 мес.
Рентабельность проекта (IRR): 80%
Объем рынка продаж только в Москве – более 100 млн. рублей в год.
Cтраны и суммы продажи продукта (долл. США):
Страна
1-й год после выхода на рынок 3-й год после выхода на рынок
Россия
1100 000
2 800 000*
Страны СНГ
270 000
600 000*
Страны ЕС, США, Япония
Нет данных
Нет данных
Китай и Юго-Восточная Азия Нет данных
Нет данных
Другие страны
Нет данных
Нет данных
(*) – научно-обоснованная экспертная оценка, согласно «Стратегии развития
энергомашиностроения Российской Федерации на 2010 - 2020 годы и на перспективу до 2030
года»
Основные риски проекта можно сгруппировать в четыре вида рисков:
1. Общие риски - риски административного характера, риски неэффективного взаимодействия с
государственными органами, юридические риски.
2. Технологические риски - риск задержки поставок и монтажа производственного
оборудования, риск отсутствия или задержек поставки расходных материалов, риск нарушения
7
технологии производства, которые приводят к снижению качества продукции, риск внешних
условий и техногенных аварий.
3. Маркетинговые риски - риски конкуренции, когда конкурирующие компании ведут
агрессивную конкурентную политику, риски антирекламы, риски недостаточного доверия,
включающие настороженное отношение к уникальной продукции и новой технологии.
4. Финансовые риски - риски отсутствия начального финансирования проекта, риски убытков
из-за недостижения планируемых объемов продаж, риски финансовой среды: кризисные
явления, резкое изменение кредитных ставок, инфляция и др.
Минимизация рисков будет
достигаться
противодействия основным рискам.
тщательной
разработкой
мероприятий
9. Состояние и источники инвестирования в реализацию проекта
Инвесторы: Требуется стратегический инвестор
Партнеры: Требуется партнер в области продвижения (маркетинг, реклама, PR и т.п.)
10. Предстоящие затраты по проекту
Затраты на реализацию проекта складываются из затрат на изготовление оборудования, его
продвижения на рынок, и текущие расходы.
Суммарный размер средств, необходимых для завершения проекта - 60 млн. руб.
8