| cyqdesign |
2008-05-19 10:53 |
納米模具技術成為模具業(yè)新亮點
納米粉體或粒子的制造是目前納米技術最為成功的商業(yè)化應用，但事實上它并不是一個突破性的發(fā)明，而是利用過去傳統(tǒng)的微細加工技術，然后引入納米概念，所創(chuàng)造出來的新技術概念。若要提到突破性、前瞻性的創(chuàng)新發(fā)明，納米零組件或納米機械設備或許更為貼切一些，在這一方面，科學家的早期的構想是，利用具有人工智能的納米機器人，以實現(xiàn)納米產品自動化、量產化的目標，也就是利用納米機器人，直接按照產品的形狀進行原子或分子排列，從而實現(xiàn)無模生產方式。然而以目前的技術來說，雖然用來操控原子的裝置，如STM或AFM已發(fā)明出來并成功的應用，但事實上它仍然昭非常高難度的技術，不但動作流程復雜，且成本極高，目前的技術水準仍只能用來堆積平面的圖案。論及納米已發(fā)明出來并成功的應用，論及納米3D對象甚或結構復雜的原子機器人，尚有一段很長的路要走。 8098y,mQe
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既然以STM或納米機器人來生產是不切實際的想法，那是否有其它方式可以達到量產納米產品的目標呢？最簡單的方法即是采用納米模具作為生產機具 vxb@9 eb!H
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納米模具的定義納米模具的定義有兩種： wc"9A~
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1、精度及尺寸達到納米級的模具，例如納米碳管、納米塑料模具； iM8sX
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2、利用表面處理，在模具表面被覆一層納米級鍍膜材料，以增強模具強度，減少磨損，延長使用壽命，這樣所得的模具亦可稱之為納米模具。不過，嚴格來說第一種定義較為貼切，第二種解釋則與一般的表面處理沒有多大差別。 aUA cR W
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納米碳管模具由日本NEC公司飯島澄男所發(fā)現(xiàn)的納米碳管（CNT），是一種具有特殊結構（徑向尺寸為納米級，軸向尺寸為微米級，故其長徑比很大，常達千倍以上）的一維納米材料，由于CNT具有很多優(yōu)異而獨特的光學、電學和機械性質，具有極大的應用潛力，是目前世界各國爭相研究的重點材料之一。 U4]30B{;H
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由于CNT是中空的，且可以被“溶解”，因此適合作為納米模具的素材，這也是CNT的主要應用之一。CNT模具利用諸如金等合適金屬灌滿碳管后，接著把碳層腐蝕掉，可以制作出使用在電子連接器上的納米導線和具有高速選擇性的“分子篩”。目前，利用CNT制得納米金屬線是最為可靠的方法。納米模具除了CNT以外，也可以采用極短波長的輻射波制成納米模具，并采用特殊加工制成精度達納米級的納米產品。日本利用該方法制成超微塑料模具，而后浸泡在電鍍液里，從電鍍液中析出金屬，然后在模具中形成精細零件，產品的精度可達30～50nm。 en%J!<&W{K
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結合納米技術的模具根據(jù)納米模具定義的第二種解釋，其范疇非常廣泛。工模具一般需要承受高溫、高壓、高摩擦以及交變應力和局部應力集中作用，制程環(huán)境非常惡劣，因此模具常由于磨損、壓塌、裂紋、條紋、塑性變形、彎曲、折斷而失效報廢。利用納米技術，運用于工模具，可以有效排除造成模具報廢的原因，進而提高模具壽命。 VDG|>#[!
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采用的具體方法有下列兩種： w:v=se"U
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1、在擠壓筒內表面、模具工作帶等工模具易磨損處采用陶瓷納米復合薄膜材料被覆處理，納米薄膜的致密性和高強度性能既可提高工模具強度，又能抗磨損。 { E^U6@
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2、潤滑品質的好壞，是模具是否失效的影響因素之一，尤其在難變形擠壓形(鈦合金、鋼鐵鈦合金、鋼鐵)，沖壓等金屬成形技術中更是如此。如果在工模具內表面涂布納米潤滑劑，可以大幅增強材料的可加工性。因為納米潤滑劑能夠承受高壓，在加工溫度范圍內具有足夠的黏性和表面吸附能力、而且具有摩擦系數(shù)低(如碳60構成的納米顆粒具有自潤滑效應)、高溫穩(wěn)定性和抗腐蝕性高等優(yōu)點。 '|_/lz $h
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納米技術目前以及未來，均將致力于研究制造達到原子精度的納米結構材料及產品，預料未來納米模具技術將有突破性的發(fā)展，研發(fā)出多種模具制造方法以及納米材料應用于模具的處理技術，甚至可能實現(xiàn)由納米機器人按照科學家所提出的納米設計路徑，快速且自動進行超精微產品加工，真正達到無模生產和超精微產品商業(yè)化的境界。
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