法国NANOE高韧性ATZ陶瓷:重新定义焊接定位销的“刚柔并济”之道


来源:法国NANOE公司

在自动化焊接生产线高速运转的轰鸣声中,一个直径仅十余毫米的金属小件——定位销,却承担着维系产品精度与生产稳定性的关键使命。然而,传统工具钢定位销在高温焊渣飞溅、频繁冲击和长时间工作下,往往因热疲劳、磨损或变形而提前失效,导致生产线停机、精度失控与成本攀升。 


如今,除了金属和蓝锆外,我们还有更好的选择。高韧性氧化铝增强氧化锆陶瓷(ATZ)的突破性应用,为这一长期困扰行业的痛点带来了革命性解决方案,重新定义了定位销的性能边界。


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性能飞跃:刚柔并济的工程杰作

 卓越韧性(核心优势)

基于先进的粉体制备工艺,Nanoe的高韧性ATZ陶瓷在保持高硬度的同时显著提升断裂韧性(可达 15 MPa·m?/?),远超常规氧化铝陶瓷(35 MPa·m?/?),甚至优于部分金属材料。可有效抵御焊接过程中的冲击和应力集中,避免脆性失效。

 极致耐磨

维氏硬度高达 HV1250,仅次于金刚石和立方氮化硼。其磨损率仅为优质工具钢的 1/50 甚至更低,寿命可提升数十倍。

 高温稳定

1000 °C以上的焊接高温环境中,ATZ陶瓷仍能保持尺寸稳定与力学性能,无软化、无氧化,性能远超金属定位销。

 绝缘与抗粘附

高电阻率避免焊接电流分流风险,超低表面能有效防止焊渣粘附,持久保持定位精度。

 轻质长寿

密度约为钢的三分之一,降低设备负载;综合性能带来的超长寿命显著减少停机与维护成本。

 

性能指标   高韧性ATZ陶瓷         工具钢

断裂韧性    15MPa·m?/?         ~6 MPa·m?/?

硬度(HV    1250           ~600

耐温      >1000°C           <300°C

耐磨性    工具钢的1/50磨损率         

密度      5.7g/cm?            7.8 g/cm?

 

核心技术:纳米级的精密调控

1. 纳米复合粉体设计

纳米级氧化铝(α-Al?O?)与氧化锆(Y-TZP)优化配比,通过精细分散实现均匀微结构基础。

2. 相变增韧机制

分散于基体中的四方相氧化锆颗粒在受力时发生马氏体相变(tm),体积膨胀约4%,在裂纹尖端形成压应力场,有效阻断裂纹扩展。

3. 先进成型工艺

Nanoe直接提供喷雾干燥后的原粉或造粒粉,适用于干压、冷等静压(CIP)或注射成型(CIM)实现复杂形状的近净尺寸成型,确保坯体密度均匀,减少烧结缺陷。

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应用领域:赋能高精制造

 汽车制造:白车身点焊、弧焊夹具及底盘合装定位销

 工程机械:大型结构件(如吊臂、底盘)焊接工装定位

 航空航天:飞机骨架与发动机部件焊接夹具

 新能源装备:动力电池包壳体、光伏逆变器散热器焊接

 精密电子:微电子焊接载具,避免金属污染

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市场前景:高增长的蓝海

 市场规模

全球焊接夹具及耗材市场庞大,仅汽车制造业对定位销的年需求就达数千万件,市场容量数十亿元且持续增长。

 替代趋势加速

随着焊接自动化与智能化水平提升,传统金属定位销寿命短、维护频繁的劣势愈发明显,高性能ATZ陶瓷定位销的渗透率在高端制造中快速提升。

 增量市场广阔

新能源汽车一体压铸车身、电池托盘焊接等新工艺,以及光伏和储能设备的快速增长,为ATZ陶瓷定位销创造了全新应用空间。

 成本效益显著

虽单件价格高于工具钢,但凭借数十倍寿命与停机时间显著减少,投资回报周期通常仅需数周至数月。 

 

工艺实现与挑战

 精密加工:需采用金刚石磨削或激光加工保证尺寸精度与表面质量

 质量控制:原料纯度、粉体分散均匀性与烧结曲线需严格监控

 设计适配:优化结构避免应力集中,配套专用夹持套筒提升安装安全性 

 

结语

高韧性ATZ陶瓷定位销,以“刚柔并济”的性能组合,突破了严苛工况下的寿命与可靠性瓶颈。它不仅是一种零部件的革新,更是焊接生产线效率与精度的整体飞跃。随着材料技术的进步与成本的下降,ATZ陶瓷定位销将从高端制造向更广泛领域普及,成为推动焊接工业迈向高质量与智能化的重要基石。

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