輕量化的背景需求
近年來, 隨著工業化, 城鎮化進程加快和消費結構持續升級, 我國能源需求剛性增長, 資源環境問題成為制約我國經濟社會發展的瓶頸之一, 節能減排, 保護環境已作為基本國策在堅決而全面的執行和落實. 汽車, 軌道交通, 航空和船艇四大交通運輸領域輕量化趨勢愈加明朗, 減輕運輸設備自重已成為提高運輸領域燃油經濟性, 降低能耗, 減少汙染的重要措施, 是現階段炙手可熱的技術議題之一.
以汽車輕量化為例, 鋁, 鎂合金型材因為多種優良特性成為實現輕量化交通的重要原材料, 用量逐年增長. 根據美國汽車材料協會預計, 隨著鎂, 鋁合金技術的成熟和輕量化需求增加, 到2020年, 北美生產的汽車鎂合金用量將達到160kg. 中國公路學會曾列舉了一組數據: 若汽車整車重量降低10%, 燃油效率可提高6%~8%, 降低二氧化碳排放13%;汽車整備質量每減少100公斤, 百公裡油耗可降低0.3~0.6升. 鎂合金已被發達國家廣泛用於汽車儀錶板, 座椅支架, 變速箱殼體, 方向操縱系統部件, 發動機罩蓋, 車門, 發動機缸體, 框架等零部件上. 用鎂合金製造零部件, 可以顯著減自重, 提高零部件的整合度, 提高設計的靈活性等, 從而改善汽車的動力性, 減少燃料消耗, 降低排放汙染, 已成為國內汽車製造業發展的必然趨勢.
隨著世界發達國家紛紛制定燃油車限售時間表, 我國工信部也啟動傳統能源車停產停售進程研究. 但由於電池本身的增重達到數百公斤, 導致續航裡程的減少, 從車身輕量化的角度來看, 需要解決因車身性能要求的提高和電池重量的增加而帶來的影響. 目前, 國內外專家針對車身輕量化已達成三方面的共識: 應用新材料, 優化車身結構設計, 採用先進的製造工藝.
就材料而言, 除了要求輕質之外, 還必須具有優秀的強度, 模量, 韌性, 耐磨, 耐疲勞, 耐老化等性能. 新型鋁合金, 高強度鎂合金於交通設備上的應用, 對設計, 材料, 製造技術, 表面處理工藝, 安全評價方法, 生命周期分析等構成 全方位的挑戰與機遇.
對於強度和質量要求較高的鎂, 鋁合金部件, 對合金錶面的耐蝕性, 粗糙度, 附著力, 阻燃性都有苛刻要求, 而輕質合金本身的耐腐蝕, 耐高溫等性能遠不能滿足使用需求. 為保證部件在各種惡劣環境條件下的使用性能和使用壽命, 工件的表面處理效果顯得至關重要, 在一定程度上是決定鎂, 鋁合金能否成為產品的關鍵工藝.
應用案例: 鋁合金髮動機氣缸
超微弧氧化技術應用優勢
北京杜爾考特科技有限公司核心的超微弧氧化技術, 是一種輕合金錶面納米功能化膜製備技術, 它是具備超耐蝕性, 超耐磨性, 抗力學衝擊, 抗疲勞性, 抗高溫性, 超疏水性, 超導電性, 超絕緣性, 溫控特性, 生物活性以及上述指標優化相容綜合防護膜的工業化加工技術.
該技術徹底解決了傳統表面處理技術在膜層性能指標, 工業化穩定生產和環保性方面的缺陷, 對於鎂鋁合金在交通領域的應用具有如下突出優勢:
技術性能優勢
超高技術指標. 無需封閉, 噴漆, 電泳等二次後處理工藝即可直接達成高端指標, 具備超強的力學性能.
鎂合金: 10μm厚的膜層中性鹽霧≧1000H(塗裝後達3000小時以上), 劃痕鹽霧≧800H;
鋁合金: 中性鹽霧≧5000H, 劃痕鹽霧≧1000H, 硬度分布均勻≧1000Hv, 電絕緣性: 109--1010Ω·cm, 電偶腐蝕B級, 粗糙度≤0.01μm.
膜層具備自修複特性. 輕微破損情況下仍具有完整膜層的耐腐蝕性, 產品的劃痕鹽霧試驗可達800小時以上.
防火性能優越: 對於易燃的鎂合金基體, 5μm的膜層可延遲燃燒2min, 10μm膜層可延遲4min, 30μm以上實現不燃特性.
工業化生產優勢
超低成本. 超微弧氧化技術實現了大功率電源的智能反饋控制, 既實現了膜層組織的超緻密性, 同時也大幅降低了加工環節中的電能消耗(單位面積的加工耗電較是傳統微弧氧化的1/2~1/5), 大幅降低了生產成本.
穩定高效生產. 溶液可長期穩定使用, 只需要根據生產消耗進行少量補加;超微弧氧化技術搭載杜爾科技公司自主研發的電源設備, 溶液藥水, 突破性實現單次單機加工面積達3至20m2, 大幅提高了生產效率.
高環保性能. 生產加工過程中無廢氣, 廢渣排放, 無重金屬排放, 少量廢水經過簡單處理即可達到排放要求.
應用成熟度優勢
超微弧氧化技術近年來已經在汽車, 高鐵上得到產品應用和使用驗證, 已具備成熟的推廣應用基礎. 特別針對軌道交通業的鎂合金部件, 首創超微弧氧化納米自組裝複合技術, 三防指標達到航空航天級標準, 解決石擊後耐腐蝕問題以及鎂合金 '怕火' 的行業難題.
應用實例: 鎂合金汽車輪轂
鎂合金汽車輪轂檢測報告
具備了上述諸多突出優勢, 北京杜爾考特將竭力為交通領域的輕量化發展做出貢獻, 將超微弧氧化技術的各項優勢落地到相關領域的發展應用中, 分享高性能, 高效率, 低成本的技術紅利, 為鎂鋁合金在交通領域的應用發揮力所能及的助推作用, 從而加快交通領域輕量化發展的進程.