人們一直在試圖研制這樣一種涂料:高硬度,使鋁的硬度達(dá)到鋼的水平;高抗疲勞性,可以延長(zhǎng)60%的使用壽命;抗高溫,可以承受2000℃左右的溫度;抗腐蝕,可以承受2000小時(shí)的酸雨沖刷,而不會(huì)有絲毫的破損跡象。
如果真有這樣一種涂料存在,那一定會(huì)有弊端,這種涂料肯定毒性很大,必須要求苛刻的衛(wèi)生條件。或者在使用之前必須進(jìn)行大量的準(zhǔn)備工作。很顯然,存在這樣一種涂料,而那些不利因素也可以避免。 令人驚奇的是這方面的研究已經(jīng)進(jìn)行了一百多年,只是在最近才取得突破。在研究了多年以后,電泳涂裝工藝在21世紀(jì)90年代才開始商業(yè)化。由于它的節(jié)能、環(huán)保、以及電解質(zhì)的持久性等特點(diǎn),它在工業(yè)應(yīng)用越來越廣。 有趣的是,在美國(guó)、德國(guó)開展此項(xiàng)研究時(shí),其主要理論已由莫斯科大學(xué)提出,盡管研究很快因蘇聯(lián)解體引起的資金短缺而終止。作為莫斯科大學(xué)負(fù)責(zé)Keronite工藝的首席科學(xué)家AlexanderShareov也因此失去了研究的條件。他為了繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究,離開蘇聯(lián)到了英國(guó)的一個(gè)小島上,成立了一家IsleCoat公司。當(dāng)PavelShashkov博士聽說了他的大學(xué)校友的困境后,為他提供了到英國(guó)工作的機(jī)會(huì),一個(gè)名為Keronite的公司隨后成立,目的是將這項(xiàng)技術(shù)推向市場(chǎng)。 Keronite膜是一種氧化硅酸鹽化合物,其中含有由水晶金相變位后形成的一種較軟的氧化物。正是這種物質(zhì)使Keronite擁有高硬度、耐疲勞、抗沖擊,同時(shí)保持高可塑性,其疲勞強(qiáng)度比電鍍層要高三倍。 Keronite涂料在電解質(zhì)中通過高能電解,在鋁、鈹、鎂、鈦等輕合金表面形成一層高硬度的氧化陶瓷層。因?yàn)樗枰娔芎碗x子流,這種工藝和電鍍很相似,但與電鍍又有很大不同,形成的膜比電鍍的要硬的多,厚的多。 工件進(jìn)行涂裝前需脫脂,浸在電解質(zhì)中,通過微電解來清除表面的雜質(zhì),然后需在溫水中清洗幾分鐘。這種低濃度堿性電解液不含任何有毒或活潑的化學(xué)物質(zhì)。尤其是在噴涂鎂時(shí),這種溶液可代替鉻酸鹽鈍化處理且比之更有效。 “相對(duì)于電鍍,電泳更環(huán)保。使用99%的蒸餾水”Shashkov博士說:“它的主要特點(diǎn)是:高硬度,可達(dá)2000HV;高耐用性;耐高溫,可承受2000℃高溫;易于附著,即使在一些難以噴涂的小孔表面也可附著,可承受1000vDC的電壓。 據(jù)Shashkov博士介紹,已在6082合金上進(jìn)行了超過2000小時(shí)的鹽霧實(shí)驗(yàn),如果使用密閉容器進(jìn)行耐鹽霧性實(shí)驗(yàn),其耐鹽時(shí)間可達(dá)5000小時(shí)。以聚合物拋光并浸泡后,漆層與鋼的表面摩擦系數(shù)小于0.15,同時(shí)具備高附著力。由于涂層是與附著金屬發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物,因此其附著力達(dá)到金屬分子之間附著力的80%。為了說明其附著的牢固性,Keronite公司的CEO解釋說,一個(gè)鋼制引擎活塞在400小時(shí)加速測(cè)試后,減少了3mm,而如果用一個(gè)涂了Keronite的鋁制滑輪做同樣的實(shí)驗(yàn)、,則不會(huì)有絲毫磨損的跡象。 所有這些說明Keronite可用于高負(fù)荷、高溫的工作環(huán)境,擁有這種涂層,不用潤(rùn)滑劑,就可保持光滑的表面。Keronite比電鍍和陶瓷優(yōu)秀。相對(duì)于電鍍層,有更好的細(xì)微致密結(jié)構(gòu)和抗疲勞性;環(huán)保;可噴涂合金范圍更廣;在鍍膜前不需預(yù)處理,可在室溫下進(jìn)行。 Shashkov博士說:“在電鍍某些金屬時(shí),可以產(chǎn)生類似的硬度,但Keronite的抗腐蝕能力是電鍍的60倍。因此,也許某種金屬耐酸時(shí)間為10小時(shí),而另一種可達(dá)7000小時(shí)。我們應(yīng)該知道在特定情況下應(yīng)用哪種方式最合理,在考慮疲勞強(qiáng)度時(shí)同樣如此。如果生產(chǎn)鋁制產(chǎn)品,你也許會(huì)選擇電鍍,這會(huì)使疲勞強(qiáng)度降低50%,而使用Keronite只會(huì)降低15%,這意味著產(chǎn)品可以設(shè)計(jì)的更小。Keronite擁有很好的黏附性能,對(duì)比其他工藝,尤其是陶瓷材料時(shí),活塞頭部的熱障就是一個(gè)很好的例子。如果活塞的頭部是噴釉的陶瓷,立刻會(huì)損傷引擎。而Keronite涂層則不會(huì),因?yàn)樗潜砻娴脑咏Y(jié)合的產(chǎn)物,而不是粘連在一起的。”鎂是一種經(jīng)常用到的金屬,由于它有很多缺陷,一般不在結(jié)構(gòu)部件使用。但Keronite工藝技術(shù)提供這個(gè)可能。與使用其它涂層,或者在大多數(shù)鋁合金噴涂相比,使用Keronite噴涂鎂合金時(shí),硬度奇高,可達(dá)到到2000HV。這意味著現(xiàn)在鎂也可以用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而以前它只能被用于功能件。 Keronite可在很大程度上提高了如WE54之類高強(qiáng)合金的抗疲勞性,它拓寬了發(fā)動(dòng)機(jī)材料的選擇范圍,包括活塞、泵中的受力部件、液壓馬達(dá)、閥門等。Shashkov博士說,擁有一個(gè)高抗疲勞強(qiáng)度的鎂制活塞已成為現(xiàn)實(shí)。與鋁制件相比,鎂件的重量減輕了23%,這意味著曲軸可重新設(shè)計(jì),而不必向鋁件那么大。Keronite可大量應(yīng)用于齒輪箱,我們可以將鋁制提高硬度,使之比鋼件更耐疲勞。但在設(shè)計(jì)齒輪組時(shí),鋁合金不能承受太大力,而鈦合金可以,所以制造鈦合金齒輪組成為可能。鋁較之于鋼的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于制造成本,有研究表明,加工鋁的費(fèi)用僅為加工鋼的三分之一。另外,產(chǎn)品的壽命延長(zhǎng)了40%,意味著產(chǎn)品的成本壽命比提高了120%。 (責(zé)任編輯:盧超) |
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