镁合金蚀刻板“印”出镁景

轧制镁合金板材在印刷、模具行业应用思考

2014年11月14日 15:0 10006次浏览 来源:   分类: 镁应用   作者:

     金属镁及镁合金以其本身特有的资源、性能、环境和价格优势成为21世纪我国材料工业持续发展的必然选择。我国近年在镁合金技术开发应用领域取得了长足的进步。作为世界第一,产镁、用镁大国,并在镁研究与生产领域有新的突破,有些成果成为世界,推动镁合金走向可持续发展的道路。
  目前,镁合金的应用产品主要集中在铸造加工领域,产品没有经过变形加工,不能充分发挥镁合金的优良性能。镁合金板材是目前镁合金深加工领域最具发展潜力的产品。其中轧制镁合金板材经过大压下量轧制变形,改善细化镁合金的组织,提高板材的力学性能,充分发挥了镁合金的特性,能够极大地扩展镁合金的应用领域。之前,镁合金板材主要应用在军工和航空航天领域,近年来,国内军工用镁合金板带材需求量每年在5000t以上。民用需求量不多,主要因为前几年生产工艺不稳定,性能达不到要求,生产成本高,极大地限制了其他领域的使用。经过近几年的研究,镁合金板材轧制工艺的不断进步,生产成本逐渐下降,产品种类,规格不断增加,越来越被市场接受,在各个领域都得到了广泛的应用。
  据不完全统计,很多领域不但开始使用镁合金板材,而且用量在不断的增长。电子产品行业原来大多采用压铸工艺生产镁合金制品,由于薄壁件压铸成型技术不成熟、成品率低、生产成本高等不利因素。目前,被易成型、低成本的镁合金薄板所代替,由原来的压铸成型转向板材冲压成型。全球每年电子产品对镁合金板材的需求量大约在5000~6000吨之间,其中镁合金板材在微型平板电脑中的用量就达到了4000吨。、
  汽车工业之前就大量应用镁合金压铸件,现在对镁合金板材的需求量也在逐年增加。在提倡节能减排的大趋势下,减重成为汽车工业的焦点,汽车上原有的钢板、铝板部件被越来越多的镁合金板材所取代。据行业内不完全统计,在未来的2~3年内,汽车工业对镁合金板材的需求量将会达到1万吨。
  高铁和城市轨道交通行业,也开始大量使用镁合金板材和型材,主要以镁合金蜂窝板等形式用于列车的车厢内壁和地板,座椅骨架、卧铺骨架、内衬板、物品架等,既能减重,又能吸收震动能量,降低噪音,增加列车的舒适性和安全性。按铁道部2006-2020年中长远发展规划,预计轻量化轨道列车每年增加1500台,将需求16~20万吨镁合金型材和板材。
  医疗领域,镁合金具有优良和独特的物理、化学特点,其比强度和比刚度在金属材料中非常好,同时又具有良好的生物相容性,而且可以在生物体内自动进行降解,很多优于其他金属材料的性能,在医疗领域有着巨大的潜力和广阔的应用。有人预测到2020年将需求1万吨。
  印刷领域对镁合金板材有着广泛的应用,而且对板材的需求量非常大,并且在急剧的增加。其实,早在40年前镁合金板材在印刷领域就开始大量应用,主要集中在欧美国家。国内一直以铜板、锌板为主,原因是国内一直无法生产印刷所需要的专用板材,且进口价格又非常高。但铜板、锌板在各方面性能上都没有镁合金板材好,且对环境的破坏非常严重,所以,随着国内市场需求开始供应镁合金板材,越来越多的铜板、锌板被镁板所替代。若将全部替换成镁合金蚀刻板,每年将需求7000吨。
  模具领域里,镁合金板材也开始崭露头角。用镁合金板材雕刻后制作成为模具,在制鞋、装饰品制作等行业中都有着广泛的应用。
  在纺织机械行业镁合金板材被用于制造无纺针机针板、综框板,预计未来几年需求量将达到300 t/a以上。
  镁合金蚀刻板的应用及优势
  印刷领域对镁合金板材的需求主要表现在烫金印刷上,也就是镁合金蚀刻板。制版过程为晒版、开版、酸洗、碱洗等几个步骤。加工后的成品安装在烫金机上直接使用。之前使用锌板、铜板,早在40年前,Magnesium Elektro(伊利可创镁业集团)公司便开始生产镁合金蚀刻板。由于锌板、铜板在制版过程中产生大量废液,无法回收,对环境污染特别严重,欧美国家逐渐使用镁合金蚀刻板替代了锌板、铜板。
  目前,镁合金蚀刻板的市场需求量是非常大的,并且在急剧的增长。仅欧洲市场对镁合金蚀刻板的需求量就达到每年2000吨以上,其他大洲的需求总量也超过每年1000吨。现在,国内烫金印刷行业仍然在使用锌板、铜板,其需求量在每年7000吨以上,这些板材如用镁合金蚀刻板来代替,其需求量将达到每年1500吨以上。就烫金印刷这一个领域,全世界每年对镁合金轧制板材的需求量就超过4500吨以上。
  镁合金蚀刻板性能分析
  镁合金蚀刻板与锌板、铜板主要从以下几个方面进行对比:
  制版时间
  所以烫金版的制版工艺基本上是相同的。主要差异在蚀刻用时上,用相同的图案、同样要求的蚀刻深度,镁板需要5分钟,而锌板需要25分钟,铜板超过30分钟。
  硬度
  硬度是衡量烫金版的主要技术参数。在50℃以下时,镁板硬度92,锌板36,铜板96,当板材加热到100℃时,镁板硬度90,锌板30,铜板88。可以看出在达到烫金所需温度时,镁板硬度变化最小。这样直接影响到承印数量,相同条件下,镁板与铜板承印量都在20万次以上,而锌板为5万次以内。
  成本及烫金效果
  首先是制版成本,在同等面积、同等厚度、同等要求的情况下,使用镁板比锌板成本降低30%,比铜板降低70%。在烫金生产过程中,镁板比锌板、铜板的生产成本还有降低10%。
  其次是烫金效果,镁合金蚀刻板在制版后,坡度合适、边缘锋利、硬度高,且在烫制生产过程中加热快、冷却快,烫金后的承印物表面十分光亮,与铜板效果相同,远远超过锌板。
  镁合金蚀刻板的供应情况
  镁合金蚀刻板的需求量是巨大的,但供应情况却一直处在被垄断的状态。Magnesium Elektro(伊利可创镁业集团)公司早在40年前便开始生产镁合金蚀刻板,其产品遍布全世界,对市场一直处于垄断地位。由于进口价格过高,且国内对环保要求不严格,国内市场一直使用锌板、铜板。
  镁合金蚀刻板的生产技术壁垒主要是板基的生产,即镁合金板材的生产。目前镁板的生产主要有两种方法:传统轧制工艺方法、双辊铸轧工艺方法(挤压方法宽度受限暂不分析)。但由于镁合金蚀刻板对板基各项性能要求非常高,所以只能选用传统轧制工艺方法生产的轧制镁板,即变形镁合金板材。并且镁合金蚀刻板的板基对合金化的要求,即镁合金铸锭的要求也非常高。国内一直没有突破轧制镁合金板材的加工技术壁垒,所以市场没有得到发展。直到营口银河镁铝合金有限公司轧制出第一卷镁合金卷板开始,彻底打破了这40年的垄断局面。
  营口银河镁铝合金有限公司经过近10年的技术攻关,与东北大学、北方重工共同合作,实现了高质量、大规格板坯的工业化生产,并且建设了中国第一条专业镁合金板材轧制生产线,完全拥有自主知识产权。目前年产镁合金蚀刻板200吨,成为中国首家,世界第二家能够生产供应镁合金蚀刻板的企业。

责任编辑:陈岩

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