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作为一项新型接合技术，NMT（纳米接合成形技术）得到了人们的广泛关注，如能在汽车行业得到广泛应用，必将有效地提升产品的竞争力，引领汽车轻量化发展到新的高度。
目前，在车身上大量使用铝合金材料是汽车车身轻量化的一个重要发展方向，但由于铝合金材料和普通钢铁材料的性质差异，常导致各种问题，比如焊接问题、涂装电泳问题以及因总装装配操作不当而导致部件损伤等问题。
虽然存在诸多上述问题，但如果放弃铝合金轻量化就意味着前期开发工作毫无价值，那么有没有既可以使用铝合金材料又能使车身得到轻量化效果的技术呢？今天介绍一项能使汽车制造水准得到大规模升级的技术——NMT技术。
NMT技术原理
通过试验发现，将铝合金材料浸入某些特定的具有胺基（-NH2）的溶液中，铝合金的表面会产生一些细小的表面变化，通过电子显微镜进行观察时，发现被处理过的铝合金表面会形成大量的细小凹坑，这些凹坑的直径只有20～40nm，如果能够将其他非金属、金属材料注入这些凹坑中，并使之接合，那么就可以使用这种新型的复合材料来加工生产各种轻量化的汽车用零部件。
在进行了无数次试验后，国外某非金属材料生产企业终于掌握了此项技术，并命名此项技术为“NMT技术”，即“纳米接合成形技术”。该技术的核心是使铝合金材料与金属处理液之间发生反应，在被处理的铝合金材料表面形成相当数量的纳米级凹坑。另一种材料（被充入凹坑内的材料）只需能够满足一定的温度和压力的条件，即可“嵌入”经过处理的铝合金材料的纳米凹坑中，最终形成复合体。处理后的铝合金表面显微图像和铝合金表面如图1、图2所示。
图1 处理后的铝合金表面显微图像
图2 处理后的铝合金表面（白色区域为形成的纳米级凹坑）
NMT技术工艺
NMT技术的关键在于如何处理铝合金材料的表面，并使铝合金材料的表面均匀形成纳米级的凹坑。经过NMT技术处理后的铝合金材料能够和多种非金属和金属材料进行无缝接合，通过这种工艺形成的复合型材料具有一定的吸声、隔音、阻尼、减振和轻量化等性能，适用于电子、军工和航空航天等行业。其他类型的铝合金复合材料多采用粘接、焊接和铆接等方式进行连接，接合位置常常留有空隙，随时间的推移存在被空气氧化而影响接合强度的风险。经过反复摸索和试验，国外某非金属材料生产企业掌握了适合的工艺方法来处理铝合金材料，使之能均匀产生纳米级凹坑并实现与非金属（树脂等材料）无缝接合。这种工艺流程与普通的钢铁表面处理过程十分相似，但其中有一个特殊工序，即铝合金材料经过该公司研制的特有的金属处理液进行处理。只有经过金属处理液处理后的铝合金才具有和非金属（树脂等材料）接合的能力，否则就只是普通的铝合金材料，接合能力很差。铝合金材料表面处理工艺流程如图3所示。
图3 铝合金材料表面处理工艺流程
先将铝合金材料（成形后）放入脱脂剂中（不同的处理药剂，脱脂时间不同）；其次，用水冲击浸洗；再将铝合金材料浸没在酸性溶液中几分钟，而后同样再用水冲击浸洗，最后使用金属处理液进行进一步反应处理，就最终生成了可以和树脂等材料进行接合用的铝合金材料。最后一步的金属处理液反应是整个工艺的关键，浸泡反应的质量好坏，直接影响最终铝合金复合材料的性能优劣。
因为铝合金材料经过金属处理液的浸泡反应后，在表面逐渐形成细小的凹坑（形状类似植物的毛细根），利于树脂等材料与铝合金材料牢固接合，承受更大的力。这些细小凹坑的直径只有20～30nm，要烘干这些凹坑中的水分而不留下任何痕迹是极为关键的，烘干过程中，凹坑中残留的水分或者水中的某些成分将会阻碍树脂等材料与铝合金材料的接合，进而最终影响整个复合材料的品质。铝合金树脂复合材料表面如图4所示。
处理完毕的铝合金材料就可以实施和树脂等材料的接合操作了，如果处理后的铝合金材料不需要立刻使用时，在密封的储存条件下，保存期超过90天，这段时间足够将处理后的铝合金材料运送到任意有加工能力的工厂。
图4 铝合金树脂复合材料表面（蓝色为树脂，灰色为铝合金基材）
观察金属处理液处理过的铝合金材料与树脂材料复合后制成的产品断面，可以发现树脂材料会渗入凹坑的底部不留任何缝隙，甚至连直径小于10nm的凹坑也可以进入。这种将细小的凹坑全部填充、凝固并不留空隙的现象，类似于“船抛锚”，也被称为“锚栓效应”。铝合金材料和树脂等材料之间的接合强度正是依靠“锚栓效应”来实现的，树脂材料通过渗入到铝合金材料表面的凹坑，树脂材料经降温凝固后，形成“锚栓”嵌入到凹坑中，最终实现与铝合金材料的接合、固定。凝固后的树脂材料和铝合金材料之间不含有何胶黏剂，依靠树脂材料与铝合金材料之间形成的“锚栓”实现接合，其接合强度远远超过胶黏接合强度。
NMT技术在汽车行业的应用前景
这种铝合金材料与树脂材料接合形成的复合材料经过了严苛的试验，试验结果表明该种复合材料具有良好的抗拉性能，断裂强度为23～26MPa，在-55℃～150℃的热冲击测试中同样也表现出了优良的性能，经过3000次的冲击试验后，显示的结果证明复合材料的接合强度没有明显下降，对于振动也具有良好的阻尼性能。在高温、高湿和高盐的测试中，复合材料的接合强度同样没有发生变化。具备如此优良性能的复合材料在汽车行业中的应用可以涉及到诸多方面。
1.ECU外壳
具有良好导热性能的铝合金材料，在用作ECU外壳时，可以增加ECU的导热性能，提高设备运转的稳定性，对于汽车行驶的安全性有着重要的作用。铝合金复合材料的运用使得ECU的重量可以进一步减轻，甚至可以减重到原重量的70%，即减重30%。
2.内饰件
在内饰件方面应用铝合金复合材料可以最大程度地减轻车身的重量，比如，座椅骨架和车门内板的部分部件应用该复合材料，不仅可以减少紧固件的使用量，而且车内噪声水平可以得到一定程度的降低，带给驾乘者最大程度的安静和舒适。
3.中控台和仪表台支架
汽车中控台和仪表台支架通常情况下使用钢铁等金属材料制作，不仅重量大而且增加劳动强度，使用该复合材料后这种情况得到了大大改善。仪表台的支架采用铝合金复合材料时，只需支撑在左、右侧围内板上，其余支架可采用树脂材料，这样可以大大减轻支架的重量。在很好地保证安尺寸精度的同时，具有弹性的材料代替了以前使用螺栓连接的部位，让人工操作变得更加轻松，只需轻轻一拍，预先设计好的锁扣结构就会将零部件牢牢地组合成一体。
4.汽车座椅
通常的情况下汽车座椅重20～30kg，使用该复合材料后，不仅骨架的重量得以大幅降低，座椅中的弹簧等部件也可以使用塑胶弹簧，新型的复合材料座椅的重量甚至可以减轻到通常情况下的50%。
除此之外，NMT技术在其他汽车零部件上也可以得到很好的应用，雨刮器、车灯等部件可以做的更加轻薄，外观更加大气华丽，底盘隔音材料选择范围可以更大，并且这些复合材料相比普通的阻尼材料具有更出色的阻尼性能。
NMT技术的应用简化了汽车零部件的生产过程，提高了生产效率，节约了制造成本，可以使产品的成本更低。生产汽车内饰件一般是在模具中预先成形后，利用胶黏剂进行粘接固定其他金属和非金属部件，而应用NMT技术后可以做到多个部件一次成形，减少生产工序，降低成本。
目前的问题是，尚无公认的测量这种铝合金复合材料接合强度的方法，在汽车工业中的测量方法也尚未建立，目前NMT技术在汽车工业中的应用较少，仅停留于外观装饰件上，例如德国奔驰重卡的中网正在使用NMT技术。如果能够找到一种公认的强度测量方法，将会大大推动NMT技术在汽车行业的应用。
结 语
在资源紧缺的大环境下，人们格外关注车身轻量化的发展，资料显示车身每减轻自重的10%，整车油耗可以降低3%～6%，在不降低零部件强度和性能、不降低整车性能的前提下，采用铝合金复合材料来代替传统的钢制部件，可以最大程度地实现整车的轻量化，这将会是今后各大汽车企业轻量化工作的一个发展方向。
目前，我国多将铝合金材料应用在车身外覆盖件等部位，例如，在湖北襄阳生产的某型号车身的发动机舱盖外板就是铝合金材料。因受到多方面的制约，铝合金复合材料仅应用在车内饰件、电子部件和小型车载辅助部件（装饰性行李架等）等对强度要求不高的部位。不过相信随着NMT技术的不断发展，待其克服强度测量方法的障碍，并进一步简化、优化生产方法，汽车行业对铝合金复合材料的使用范围将会不断扩大，应用也将更加广泛，铝合金复合材料必将迎来更加广阔的新天地。
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zhangmengmeng 发表于 2016/3/17 11:05:48
2楼 回复本楼讲的好详细，学习了
引用 zhangmengmeng 2016/3/17 11:05:48 发表于2楼的内容
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hypermill9 | 当前状态：在线
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hypermill9 发表于 2016/3/18 9:33:09
3楼 回复本楼我就是路过打酱油的
引用 hypermill9 2016/3/18 9:33:09 发表于3楼的内容
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