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石墨烯涂层模具,镁合金产业新突破

2017-07-11 19:59:08 

石墨烯涂层热挤压模具的成功研制给模具穿上了光滑的“外衣”。用它生产出的镁合金热挤压件光泽度和产量大大提升。从此,模具不再是一次性使用的消耗品,成本降低、技术提升,国内镁合金产业也有望迎来跨越式发展。

石墨烯是强度最大的新型纳米材料,具有强度大、柔韧性强与结构稳定等优势,卡尔奔公司利用独有的设备与工艺,在镁合金热挤压模具表面生成一层仅有几百纳米厚度的石墨烯涂层,使模具具有耐高温、高硬度、低摩擦系数等优良特性,同时可提高镁合金型材的挤压速度30%以上。

石墨烯

除了开发高可用的石墨烯锂电池以外,作为纳米级材质的石墨烯又有了新的开发方向与用途。石墨烯的材质结构十分特殊,仅为单片六边形结构,而其厚度仅为分子厚度。因此在纳米级材料中,石墨烯拥有最强的硬度、最稳定的结构与最具抗剪切力的特点等。最近,针对石墨烯的开发研究有了新的突破。

轻量化材质与模具

冲压一直被制造业视为生命基石的存在,但由于目前市场对于产品精度的不断提升,对于模具的损耗非常大。同时在产品端对于轻量化的应用,更是对模具的性能有更高的要求。传统工艺下对于轻量化材料的零部件远远不能达到预期的效果。这也使得制造成本不断增加,同时还伴有不低的失败率。而且最为重要的加工工具,模具并非反复使用的。因为造成了很大的资源浪费。

铝合金由于强度高、重量轻等优势,广泛应用于生产生活。镁合金的比刚度与铝合金相当,但重量更轻、比强度更高、抗震减噪性能更好。基于这些优良性能,航空航天器、汽车轮船等交通运输工具的减重节能都离不开镁合金。最重要的是,镁资源比铝资源储量丰富,我国现存的铝资源使用年限不超过10年,但镁资源占世界储量的70%,因此镁合金被普遍认为是能全面替代铝合金的未来主导材料。难点在于较精细的镁合金件需要用挤压工艺制作,国内大多数厂家还无法实现,每年要花费巨额外汇进口镁合金型材。另一方面,现有的镁合金企业为了提高产品光泽度,只能购买价格更高的模具,高昂的成本令企业难以承受。

用石墨烯涂层模具制作的镁合金棒表面光洁平滑,由于受氧化影响小,颜色亮洁如镜。技术主要发明人、卡尔奔新材料公司技术顾问姜海滨介绍,镁合金棒之所以光洁,秘诀在于模具上接触镁合金的位置有一小片石墨烯涂层。“国内很多高校和实验室都在研究解决镁合金变形难题,共同的难点是加在模具上的涂层在高温环境中容易脱落。但我们的涂层并不是涂抹在表面,而是通过营造特殊的环境,使材料‘生长’在模具表面。”姜海滨介绍说,实践证明石墨烯涂层模具完全能实现1毫米以内镁合金型材的挤压,为实现高端镁合金型材产业化提供了技术保障。

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