寧波材料所在環(huán)保型高性能變形鋅合金材料關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化方面取得系列進(jìn)展
1930年美國研制出鋅鋁壓鑄合金并進(jìn)入市場。一戰(zhàn)期間，英國嘗試用擠壓或熱沖壓鋅合金作結(jié)構(gòu)件。20世紀(jì)60年代后，高強(qiáng)度抗蠕變Zn-Ti-Cu鋅合金作結(jié)構(gòu)件獲得應(yīng)用。1964年，美國Backofen發(fā)表了一篇關(guān)于Zn-22Al共析合金超塑性研究成果的論文，為鋅合金超塑性的研究與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，各國開始研制超塑性Zn-Al合金。1965年美國新澤西鋅公司（NJZ）首先采用Zn-22Al合金超塑性材料用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。1968年英國里蘭德汽車公司用Zn-22Al共析合金通過超塑成型制成汽車門板和內(nèi)板，代替過去使用的鋼薄板。
由于超塑鋅合金的強(qiáng)度較低，未能獲得廣泛應(yīng)用。為此，中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所與寧波博威集團(tuán)合作，對環(huán)保型高性能變形鋅合金材料關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化開展合作研究，項(xiàng)目2008年獲得寧波科技重大攻關(guān)項(xiàng)目支持。開展了變形鋅合金的成分、熱處理過程中的組織變化等相關(guān)研究。
2009年由寧波博威集團(tuán)牽頭的國家科技支撐計(jì)劃“銅合金替代材料——環(huán)保高性能變形鋅合金關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”獲得科技部支持，寧波材料所作為參與單位負(fù)責(zé)課題五——變形鋅合金表面處理焊接技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的研發(fā)。經(jīng)過近4年努力，進(jìn)行了系列研究，取得了如下進(jìn)展：
1、為了開發(fā)環(huán)保型鋅合金表面防護(hù)技術(shù)，研究鋅合金在不同溶液中的腐蝕行為，研究發(fā)現(xiàn)鋅合金在檸檬酸鹽鍍鎳液具有活性溶解現(xiàn)象，同時(shí)研究了鋅合金在草酸以及堿性溶液中的鈍化現(xiàn)象。為有關(guān)鋅合金的新型環(huán)保電鍍技術(shù)的研發(fā)提供了大量數(shù)據(jù)。論文發(fā)表在：電鍍與涂飾29(10)(2010) 9-12；電鍍與涂飾29(12) (2010)11-13；腐蝕與防護(hù)，32(10)(2011) 761-764等。
2、為了解鋅合金儲(chǔ)存、運(yùn)輸、服役等過程中材料的腐蝕失效的過程和機(jī)理，研究了鋅合金在大氣、酸雨、海洋環(huán)境、工業(yè)環(huán)境中的腐蝕與失效行為，發(fā)現(xiàn)并解釋了變形鋅合金隨鋁含量變化其腐蝕行為異常變化的規(guī)律。相關(guān)研究發(fā)表在：腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，24(2)(2012) 153-157；中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)32(6)2012,491-495；Corrosion Science, 59(2012) 229-237等。
3、研究了鋅鋁合金相變以及加工組織對其腐蝕行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋅鋁合金熱處理溫度高于共析點(diǎn)時(shí)，隨冷卻速度變慢，合金腐蝕深度越深，表面腐蝕坑越多。熱處理溫度低于共析點(diǎn)時(shí)，表現(xiàn)出相反的規(guī)律。研究工作發(fā)表于Corrosion Engineering Science and Technology 2013。
4、系統(tǒng)研究并闡明了ZnAl合金在不同熱處理?xiàng)l件下組織結(jié)構(gòu)的變化，提出亞穩(wěn)相分解導(dǎo)致Al含量在5%到25%之間的ZnAl合金出現(xiàn)退火硬化現(xiàn)象的微觀機(jī)理。研究了ZnAl合金等通道擠壓過程中組織結(jié)構(gòu)的變化以及對力學(xué)性能的影響。研究工作發(fā)表于Philosophical Magazine Letters 2013 doi:10.1080/09500839.2013.776717；Materials and Design 50(2013)223–229；熱加工工藝 2013。
5、針對鋅合金基材在大多電鍍液體系中腐蝕嚴(yán)重，鍍液對鋅離子污染容忍度小等問題開發(fā)了變形鋅合金表面環(huán)保無氰直接鍍鎳技術(shù)，研究了鋅合金電鍍鎳的工藝窗口，通過自行搭建的模擬工業(yè)化設(shè)備進(jìn)行了中試，該技術(shù)可以代替現(xiàn)有氰化物鍍銅打底的技術(shù)。為了解決高頻接插件的電磁屏蔽效應(yīng)以及提高電子產(chǎn)品接插件導(dǎo)電性和防護(hù)性，開發(fā)了變形鋅合金接插件表面鍍鋅技術(shù)、電鍍CuZnSn三元合金等技術(shù)。針對鋅合金拉鏈的需求，開發(fā)了變形鋅合金化學(xué)鍍銅，表面著色工藝及配方，并設(shè)計(jì)制造了中試連續(xù)化流水生產(chǎn)設(shè)備。研究工作發(fā)表于：電鍍與涂飾 29(10)(2010) 9-12；電鍍與涂飾 29(12) (2010)11-13；表面技術(shù) 39(4)2010: 18-20。在變形鋅合金表面處理工藝、配方以及裝備形成了專利群，已獲得授權(quán)發(fā)明專利7項(xiàng)：200810121905.9； 200810120009.0；201010179943.7；200810120008.6；200810120012.2；200810120010.3；201010143500.2。
6、在國家支撐計(jì)劃2009BAE71B05,以及寧波重大科技攻關(guān) 2009A31004的支持下，寧波材料所在變形鋅合金的加工、組織結(jié)構(gòu)變化、腐蝕失效機(jī)理、防護(hù)技術(shù)研究和開發(fā)形成較為系統(tǒng)的研究成果。同時(shí)在研發(fā)過程中培養(yǎng)直接與鋅合金相關(guān)的博后1人、博士1人、碩士4人，為企業(yè)培訓(xùn)技術(shù)骨干多人。發(fā)表論文10多篇，申請專利10多項(xiàng)（已授權(quán)7項(xiàng)），為我國變形鋅合金的產(chǎn)業(yè)化研究提供了支撐。在多家研究單位的通力合作和支持下，變形鋅合金已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化中試階段。目前年產(chǎn)1.8萬噸的變形鋅合金中試生產(chǎn)線已經(jīng)調(diào)試完畢，目前進(jìn)入正常生產(chǎn)。由博威投資的新的生產(chǎn)線也在鄞州濱海新區(qū)開始進(jìn)行安裝調(diào)試。
2013年3月29-30日，受國家科技部委托，寧波市科技局在寧波博威集團(tuán)對國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“銅合金替代材料——環(huán)保高性能變形鋅合金關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”項(xiàng)目的六個(gè)課題進(jìn)行驗(yàn)收論證。其中由中科院寧波材料所牽頭，兵科院寧波分院、博威合金參加的課題五“變形鋅合金表面處理及焊接關(guān)鍵技術(shù)研究”成果獲得驗(yàn)收專家的高度評(píng)價(jià)。
（表面事業(yè)部）