黃老師在安凱特生產車間
1958年、 1959年是中國的 “大躍進”時期,當時上海市政府為上海培養鋼鐵冶金及加工方面的專業人才,在上海交通大學籌建了冶金系。1961 年,為了給國防軍工部門輸送更多的專業人才,中央決定將上海交通大學被劃歸國防科委領導。此時黃永昌老師以優異的成績從莫斯科有色金屬學院學成歸國,順理成章進入上海交通大學,成為一名年輕助教。
此時的黃老師滿腔熱血,他憑借著在蘇聯 5 年來扎實的專業學習和訓練,用寬廣的專業知識和發憤圖強的精神,挑起了稀有金屬冶金學知識傳播的重擔。他所傳授的稀有金屬冶金學是國內首批獲得國家教育部批準設立的專業,當時國內完全沒有系統的教材。黃老師完全靠自己在蘇聯學習的稀有金屬知識,直接進入專業教學,他用在蘇聯學習到知識為系里的年輕老師進行了系統的專業培訓,而這些老師日后也成為最早一批從事稀有金屬冶金專業知識的傳播者。從此,黃老師在上海交通大學開始了教學和科研工作。
潛心科研 收獲頗豐
1962 年,國家進行專業調整,黃老師轉到了上海交通大學物理化學教研組,專職搞起了科研。此時國內還沒有從事進行金屬腐蝕與防護方面的科研工作。直到 1976 年,六機部組織了全國第一期防腐蝕培訓班,這是國內最早的一期防腐蝕短期培訓班,黃老師成為這期培訓班的講師。就是從這次培訓班結束后,他開始了金屬腐蝕與防護的科研之路。
重返俄羅斯
接著,黃老師響應當時工宣隊的知識分子到農村到企業去的號召,來到了一家弄堂小廠——上海市第三冷軋帶鋼廠。在這里,他發現由于冷軋帶鋼廠有一道工序需要用鹽酸和硫酸的混合液體進行酸洗,工廠里的腐蝕情況非常嚴重,車間車床的架子、車間的窗戶銹跡斑斑。周圍的居民苦不堪言,由于風向的原因,冬天這里的居民必須打開窗戶,夏天這里的居民又要關上窗戶,否則滿屋子都是鹽酸硫酸的刺激氣味。而居民如果把衣服洗后放在陽臺上晾曬,白色的的確良就會被揮發的酸液漂染成黃色……看到種種腐蝕現象,黃老師意識到這家弄堂小廠的腐蝕已經嚴重影響了居民的生活。怎樣來減少冷軋帶鋼廠的腐蝕情況呢?
經過查閱資料,黃老師發現對于冷軋鋼帶的酸洗,國際上有一項“奧地利專利”——中性電解除磷。這種方法與當時上海第三冷軋帶鋼廠采用的硫酸鹽酸發生化學反應后進行酸洗的方式截然不同,它是通電使得鋼帶在硫酸鈉中反復地氧化還原,這樣表面的氧化皮就脫落了,電解中對陽極材料要求很高,于是黃老師不分晝夜地研發,終于開發了一個新型的陽極材料——帶錫銻中間層鈦基二氧化鉛電極,這一發明不僅改變了冷軋廠鋼帶酸洗的方式,減少了因酸洗給工廠造成的腐蝕情況,更是改變了周邊居民的生活環境,同時這個項目獲得上海市科技成果三等獎和中國船舶工業總公司重要科技成果三等獎。
從 1962 年到 1976 年,即使在文化大革命期間,黃老師從未停止過科研工作,他始終埋頭于科研一線,克服種種困難,突破各種技術瓶頸。到上世紀80 年代,他迎來科研工作的黃金收獲期,成功地研發出了一系列防腐蝕的技術和標準。
先 是 在 1980 年, 他 的 科 研 項 目AZIS 鋁合金犧牲陽極獲得上海市重大科研成果獎三等獎;接著 1982 年,他研究的帶錫銻中間層鈦基二氧化鉛電極項目榮獲中國船舶工業總公司重要科技成果三等獎,上海市重大科技成果項目三等獎;緊接著 1986 年,他鉆研的鋁合金犧牲陽極在沿海檔潮鋼閘門保護上的應用研究獲得上海市科學技術進步獎三等獎;1987 年,鋁·鋅·銦系合金犧牲陽極和鋅·鋁·鎘犧牲陽極機器化學分析方法 GB4948-4951-85 獲得國家標準局科學技術進步獎一等獎;1988 年,MQ-77 高阻尼合金及其潛艇螺旋槳陰極保護榮獲國家級科學技術進步獎三等獎;1988 年鋁·鋅·銦系合金犧牲陽極和鋅·鉛·鎘犧牲陽極機器化學分析方法獲得國家科學技術進步獎二等獎。
說起這些獲獎項目,黃老師的語氣風輕云淡。“在 80 年代,幾乎每一年或兩年都會有一個獎項。但當年我的工作狀態是‘只問耕耘,不問收獲’,就那樣一件件去做了。”
黃老師在科研的道路上潛心修煉,“30 年磨一劍”,他的科學研究在瞄準目標后,不僅耐得住寂寞、經得起挫折,而且從不輕言放棄。黃老師說:“獲獎不是目的,科研中要創新,創新要瞄準國家需求,把科研成果轉化為實實在在的新技術、新產品、新產業。這不僅需要SCI論文, 更需要具有國際領先水平、又能對經濟社會產生重大影響的科技成果。這類成果的產出,需要搞科研的人有”板凳坐得十年冷“的定力,同時相關部門也應創造良好條件和寬松環境,讓科研工作者潛心研究、長期攻關。”
重大工程中實現“零腐蝕”突破
1998 年,上海市政府有十項重大設施工程,其中之一是在市區內建設100LPG 座加氣站。關于加氣站距離居民小區的距離問題一直是亟待解決的難題,黃老師說:“國家《汽車加油加氣站設計與施工規范》有明確規定,在城面上建加氣站,離小區的安全距離是100 米。”但是在高樓大廈鱗次櫛比的上海,如何在建筑結構復雜和空間格局狹促的社區間再隔離出 100 米遠的空間建設一個加氣站?這在當時是一件夷非所思的事情。經過專家多方論證,如果儲氣罐放在 10 米深的地下,即使在距離社區 50 米遠的地方建加氣站,其安全問題可以迎刃而解。
談起這個項目,至今黃老師還是一臉嚴肅,他說:“儲氣罐防腐蝕關系到周邊居民的安全,我們在沒有任何先例的情況下,動手成功摸索出了‘儲氣罐'的防腐蝕辦法,這在國內是首例。”
怎樣解決 10 米深地下的儲氣罐的腐蝕防護的呢?黃老師和上海化工建筑設計院的科研人員開始探索。他們采用鎂合金做犧牲陽極的陰極保護實驗,把一個 2 米高 8 米長的儲氣罐水平放入 10米深的地下,先用水泥砌成一個槽狀的坑,里面放滿黃沙,儲氣罐就放在黃沙里面,按道理說不應該有腐蝕的發生了。
但是因為 10 米深的地下有地下水,雨水也會流進去,所以需要對儲氣罐進行陰極保護。黃老師使用鎂合金棒做犧牲陽極的陰極保護試驗,因為鎂合金的導電性很強。試驗一年以后,鎂合金陽極棒從圓形變成了尖形,說明發生了腐蝕。
于是,黃老師在儲氣罐的周圍放上鎂合金,外面罩上一層布袋,布袋里填滿可以導電的硫酸鈉之類的填包料,放入前用水澆濕再放進黃沙里,這樣就開始慢慢導電了,起到了陰極保護的作用。如何檢測這種做法是否成功?黃老師說:“一年后我們進行了開槽檢查,沒有發現腐蝕現象。這就充分證明我們的設計是成功的。”但為了實現更有效的防腐,黃老師他們在第二年開槽對儲氣罐進行檢查時,對其防腐措施進行了改進,把原本只放一層 8 支比較大的鎂合金,改為放兩層鎂合金,鎂合金的重量從 8 公斤變成 4 公斤,儲氣罐的底部兩側面垂直擺放 3 支鎂合金棒,兩端各放 1 支,每個儲氣罐大概有 3 米高,在離底部 2 公尺高的地方再臥放一層鎂合金棒,每個側面 3 支,這樣整個儲氣罐均勻地處于全方位的保護之中。50 多個地下儲氣罐均實現零腐蝕的突破。
回憶起這些,黃老師說:“當年上海市建設了 100 家加氣站,我做了其中50 多家加油站儲氣罐的防護工作,防腐時效是 10 年,之后,我們每年都開罐檢查,是基本沒有腐蝕,這在重大工程項目中是一項非常有意義的突破!”
產學研聯動推動企業上市
江蘇省江陰市是中國城鎮經濟的領航者,這里也是“中國資本第一縣”。
2003 年,黃老師從上海交通大學退休了,他帶著他的發明專利——不溶性電極和制備方法及用途,來到了位于江陰市的江蘇安凱特科技股份有限公司。
安凱特公司是氯堿企業,主要從事金屬陽極電槽的制作。
當時中國氯堿企業很多都已經出現產能過剩的現象,安凱特公司也需要對其產品進行升級。黃老師的到來對這個企業來說無疑是雪中送炭。他告訴這個企業,他的發明專利不需要改變工廠目前任何生產線,也不用增加任何機器設備,就能夠生產出新的產品。
黃老師介紹:“我跟他們合作的項目是生產二氧化銥涂層陽極”。原先,這家企業生產的陽極是耐氯氣的腐蝕,而黃老師跟他們合作產生的陽極是要釋放出氧氣的,各種水溶液電解都是要釋放氧氣的,所以需要大量的耐腐蝕材料。
過去耐氧氣的腐蝕是鉑金電極,后改為鍍鉑鈦,電極但這些材料成本都很貴。
黃老師的這項發明專利,是在鈦的上面通過熱分解做二氧化銥涂層。銥的化學性質不活潑,銥鹽在空氣中加熱時會形成二氧化銥薄膜,這是性能非常好、耐腐蝕的陽極材料,可以廣泛地應用于冶金、化工、水處理等行業,也可以用于陰極保護。
從 2003 年到 2016 年,經過十幾年的發展,江蘇安凱特公司以黃老師的發明專利為企業發展的核心產品,生產出的二氧化銥 (IrO2) 電極在銅箔、生產電子鋁箔化成、PCB 廠蝕刻液中回收銅,點解冶金及廢水處理等得到了廣泛的應用,甚至在行業發展中達到了領先地位,這家企業也從一家小型的民營企業發展成為上市公司。
用自己的一項發明專利實現推動一個企業上市,這是產學研成功結合的典范,問及其中的經驗,黃老師說:“作為科研工作者走產學研結合的道路,除了要有自主創新的項目,在加強與企業合作的過程中,要選好合作伙伴,然后長期堅持,最大限度地實現功能和資源優勢上的有效協同和集成,使得技術創新、科技成果轉化以產業化的發展有一個長效穩定的保證。”
后記:
大浪淘沙始現真金璀璨,滄海橫流方顯英雄本色。縱觀黃老師的科研之路,不難看出他對待科研工作像流水一般勇往直前,也如流水一般兼容并蓄、堅韌執著,所以最終使得自己的科研成功得到了廣泛的應用,并推動企業上市。希望所有的科研工作者們能夠像黃老師一樣,帶著自己的夢想堅持前行,最終夢想成真,與成功同行!
人物簡介
黃永昌 1938年出生,上海人,上海交通大學教授,博士生導師。1961年畢業于莫斯科有色金屬學院,回國后進入上海交通大學冶金系。1979年開始擔任上海交通大學應用化學系副主任,應用電化學教研室主任;歷任中國腐蝕防護學會理事、上海腐蝕防護學會理事。所承擔的項目鋁·鋅·銦系合金犧牲陽極和鋅·鉛·鎘犧牲陽極及其化學分析方法獲得國家科學技術進步獎二等獎;鋁·鋅·銦系合金犧牲陽極和鋅·鉛·鎘犧牲陽極機器化學分析方法GB4948-4951-85獲得國家標準局科學技術進步獎一等獎。出版著作《金屬腐蝕與防護原理》《現代材料腐蝕與防護》;
參與翻譯《尤利格腐蝕手冊》。他的一項發明專利—不溶性電極和制備方法及用途的廣泛應用使得江蘇安凱特科技股份有限公司實現上市。
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