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笔电镁合金防腐表面处理新工艺——电磁沉积石墨烯涂层

发布时间:2023-08-16 10:15:49  浏览次数: 725

镁是目前有实用价值的最轻金属,比重大约是铝的 2/3,是铁的 1/4,以镁为基加入其他元素组成的镁合金作为轻金属结构材料,具有低密度、高比强度与比刚度、弹性模量大、散热性能好、消震性好、耐冲击和较好的电磁屏蔽等特点,在3C(笔电、手机、相机等)和汽车领域的轻量化部件中广泛应用。


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图 2022 年镁合金消费结构,来源 华宝证券


但是由于镁合金具有较差的耐磨性、耐蚀性,因此需要适当的表面处理以提高其耐蚀性。目前,镁合金所采用的表面处理工艺主要有钝化、阳极氧化、微弧氧化、激光表面合金化等。


今天,我们来介绍一种新的镁合金防腐表面处理工艺——电磁沉积系统。


电磁沉积系统工艺及其特点


以自主研发的石墨烯纳米陶瓷离子复合浆料以及去离子水为主要原材料,在水性溶液中完成纳米分散,形成稳定的石墨烯和纳米陶瓷稳定石墨烯纳米陶瓷离子复合浆料悬浮液,悬浮液通过施加外磁场磁化,使悬浮的石墨烯和纳米陶瓷粒子磁化,形成可控的纳米磁粒子悬浮液。把需要处理的散热、防腐、绝缘等工件通过悬浮液,再施加对应的外磁场,让纳米磁粒子可控有序的排列在工件上,此过程为电磁液相沉积,其后对液相沉积后的工件加温以及对应的外加磁场,对沉积膜层再次排列沉积同时固化为成品膜层,此过程为电磁气相沉积。

01

工艺说明

A. 膜层形成液相沉积石墨烯纳米陶瓷离子复合浆料和气相沉积定向排列工艺相结合,在工艺电磁沉积系统制备过程中因磁场作用获得高密度离子纳米级结合纳米微晶交联膜层,涂层微观粒子介质微晶极移多级介质构筑,离子纳米级结合涂层片结构、微孤翅片结构等离子级纳米微晶交联膜层; 

B. 沉积温度:石墨烯纳米陶瓷离子复合浆料在电磁精致沉积工艺中可实现特定条件获得高密度离子级纳米结合微晶交联膜层,温度正常 120℃-280℃实现气相定向排列工艺沉积; 

C. 主要工艺流程:
产品上工装冶具——产品表面前处理干净(除油、除脂、除锈、除氧化层)——电磁强化处理——液相沉积——离子定向处理——气相沉积(定向排列)——高温特定交联固化——冷却——产品质检——包装。

02

工艺特点


1. 涂层与工件素材为离子级纳米交联,高精致密度,结合强度高(20MPa以上),绝大部分涂层微观粒子可实现趋于定向精致排列,提高导热散热能力、防腐耐压能力、膜层的硬度、柔韧性等实现功能最大化。 

2. 涂层膜厚可精准控制,膜层厚度均匀,同批次单位平方米内最高精度公差可控制在±1-3 μm。 

3. 层对工件表面实现全覆盖零死角涂覆,包括微孔细缝(3μm 以内可渗透填补)尤其适合做一些结构形态复杂的工件产品。 

4. 电磁沉积的功能涂层技术更节能环保,相比 CVD 和 PVD,沉积速度快,效率高。 

5. 电磁沉积智能智造配套设备,可实现批量大规划化生产,单条大型产线日产能面积最高可达 3-5万/㎡上,成本有优势,可替代部分要求高的涂装需要产品。 

6. 涂层功能性要求可通过调节工艺制备和浆料参数配比,实现对所需功能膜层表现或者功能多极移构筑复合化。

例:防腐散热功能一体化,绝缘散热一体化,防腐不粘自清洁等一体化同步解决优势。未标题-2.jpg

03

涂层特点


适用基材: 
各类铝、铜、镁、铁、钢、钛、镍以及其它合金金属材质,石墨以及碳纤维类材质。 
说明:可根据不同基材,不同表面功能需求调配材料和工艺参数。 

适用温度: 
膜层长期耐温-35℃—300℃;短期-75℃—380℃;耐冷热冲击,抗热震。 

膜层特性: 

1. 膜层附着力零级,结合强度最高可达20MPa 以上; 

2. 膜层硬度最高可达5H或HV260以上,柔韧性零级,耐一定次数的折弯,耐冲击50cm以上; 

3.  膜层具有防静电和良好的电磁屏蔽性能,具有一定电绝缘性能,涂层厚度50μm左右,绝缘耐压DC/5000V/60s以上; 

4. 膜层疏水角最高可达120°以上,具有良好的自洁不粘性能(比如不粘熔融金属液或塑胶);

5. 膜层具有高热导率:水平方向最高可达 800W/M.K 以上,垂直方向最高可达30W/M.K 以上,有助工件散热不蓄热,延长寿命; 

6. 微孤翅片层结构显著增加散热面积,最高可增加散热面积 2 倍以上; 

7. 膜层耐酸(硫酸、盐酸、硝酸)、耐碱(氢氧化钠)、耐盐雾腐蚀; 

8. 膜层厚度20μm以上,耐盐雾960小时以上,增加涂层厚度,耐盐雾最高可达2400小时以上(划格破坏盐雾测试240小时后,划格处目视观察横向扩延锈蚀不到2mm); 

9.  膜层致密度接近100%,耐湿热,耐水煮或其它液体长期浸泡(长期耐酸碱盐湿热,-50℃—160℃); 

10.  膜层具有降摩擦、自润滑、不粘、耐磨功能; 

04

应用


电磁精致沉积工艺可作为精密防腐、高导热散热、超薄绝缘涂层等,应用于镁合金、铝合金、不锈钢等多种材质。


1. 可以作为精密防腐涂层,应用于镁合金、不锈钢、碳钢、紧固件、稀土、铝合金等基材防腐应用产品;

2. 可以作为高导热散热涂层,应用于冷凝器、散热器以及硅钢基材散热/防腐应用产品;

3. 可以作为超薄绝缘涂层,应用于铜基材绝缘+散热+阻燃应用产品;

电磁精致沉积在镁合金基材防腐产品上的应用


电磁精致沉积工艺可用于镁合金基材的轻量化监控设备、无人机、航天航空、新能源汽车、消费电子等产品,如监控器外壳、散热片、笔记本外壳、手机中框等,可实现镁合金部件精密防腐+散热+耐老化+耐水煮等一体涂层,解决镁合金表面的活性强,日常使用容易在空气中氧化和腐蚀以及螺纹孔隙防腐等难点。

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