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石墨烯涂层模具研发获突破
刘 成
http://www.workercn.cn    2017-07-06     来源:经济日报
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  时下热门的新型材料石墨烯应用近日在青岛高新区实现了新的突破: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。

  在青岛高新区石墨烯产业园的卡尔奔新材料公司,《经济日报》记者见到了该公司研发的石墨烯涂层模具,以及用这种模具生产出的镁合金棒。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。

  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。“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。

  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。

  对此,山东某金属公司董事长孙强深有体会。今年5月份,经青岛高新区工作人员引荐,正焦急地寻求技术解决方案的孙强与卡尔奔公司尝试合作。孙强给记者算了一笔账,该公司每天24小时不间断生产,原本一天就要损耗十几套模具,石墨烯涂层模具一套就能使用10个小时,一天只需要两套模具。不仅如此,模具达到使用寿命后,重新加涂层还可继续使用;模具不再是一次性消耗品,按照每套模具2000元至3000元成本计算,每天至少可节省3万元。“这意味着镁合金成本将大为降低,有望给行业带来巨大商机。”

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