1、2020/7/28,鎂合金成型與應用,2020/7/28,我們每天都和鎂在一起生活卻很少注意它。我們每天 吃的綠色蔬菜了的葉綠素就是以鎂元素為核心。記得不記 得沒有電子閃光燈前，我們用鎂光燈照像？ 從這里我們知道鎂非常易燃，活性非常強，而且不怕水。整塊的鎂不著火，非常穩(wěn)定，但是鎂碎片卻非常容易著火。 鎂和鋅不一樣，鎂元素到處都有，從海水就可以提煉。提煉鎂需要大量的電力，所以鎂合金的工廠大都設在電力便宜的地方，不像鋅合金的工廠必須設在有鋅礦的地方。 純鎂密度為1.738g/cm3，為純鋁的2/3.鎂合金壓鑄件機械性質(zhì)近似鋁合金壓鑄件，但單位重量強度則較高.鎂合金有良好之機械加工性。當我們需要金屬

2、的強度，塑料的重量時鎂合金的產(chǎn)品就成為第一選擇了。 最近流行的鎂合金計算機并不是新。早在海灣戰(zhàn)爭時，（今天美國總統(tǒng)的父親老布什的海灣戰(zhàn)爭，）美國的軍人就帶鎂合金的手提電腦上戰(zhàn)場了。,鎂合金介紹,2020/7/28,鎂合金與鋁合金及鋼鐵之比強度及比耐力之比較圖,2020/7/28,1.1 壓鑄鎂合金(Die casting process) 自1927年推出高強度MgAl9Znl以來，鎂合金的工業(yè)應用獲得了實質(zhì)性進展。1936年車公開始用壓鑄鎂合金生產(chǎn)“甲殼蟲”汽車的發(fā)動機傳動系統(tǒng)零件，至1980年，鎂合金壓鑄件用達38萬噸。德國政府制訂了一個投資2500萬德國馬克的鎂合金研究開發(fā)計劃，主要研究

3、壓合金工藝，快速原型化與工具制造技術和半固態(tài)成型工藝，以提高德國在鎂合金應用方面的能力。全球鎂壓鑄品的應用已由1991年的約24,000噸提高至1998年的71,000噸。而此增加的部分，有80%以上係用在汽車零組件上。 從1980年代中葉至90年代初，促使北美成長的原動力在於為迴避CAFF(燃料限制)處罰而致力的輕量化行動。在此時期，各種引擎零件、車體零件、內(nèi)裝零件莫不紛紛改用輕量化材料。研究人員開始展開鎂的研究，並克服諸多如腐蝕、可燃性、成本等各項問題。而全球其他地區(qū)亦密切注意其他發(fā)展，至80年代末至90年代初，歐洲與日本已開始展開獨家的鎂零件開發(fā)。,鎂合金鑄造成型技術,2020/7/28

4、,鎂合金具有良好的充型能力，充型后 凝固速度較快，對壓鑄型的熱沖擊較小， 可用于壓鑄薄壁件而不會出現(xiàn)熱裂和欠鑄 等缺陷。 鎂合金減輕壓鑄型的熱疲勞現(xiàn)象， 延長壓鑄型的使用壽命，縮短壓鑄件的留 型時間，壓鑄生產(chǎn)速率比鋁合金快約75%。 鎂合金與鐵基本不發(fā)生反應，不侵蝕鋼坩堝和壓鑄型，既避免了坩堝對鎂合 金液的污染，又延長了鋼坩堝和壓鑄型的壽命， 使得鎂合金不但象鋁合金一樣可 用于冷室壓鑄機壓鑄，而且可以用效率更高的熱室壓鑄機壓鑄。 鎂合金的收縮率均勻一致，脫型力比鋁合金低20%-30% 。因而，鎂合金壓鑄件不但具有較高的尺寸精度，而且其壓鑄件的清理能耗不到鋁合金壓鑄件60%。,鎂合金之主要優(yōu)點,

5、2020/7/28,壓鑄鎂合金一般以Al為主要合金元素，常用的主要有3個 系列： AZ(Mg-Al-Zn-Mn)，AM(Mg-Al-Mn)，AS(Mg-Al-Si-Mn)系。 影響鎂合金壓鑄發(fā)展的主要問題是合金液易氧化燃燒，這給熔煉帶來一系列困難，并造成對環(huán)境和合金本身的污染，對熔煉設備的侵蝕及壓鑄生產(chǎn)成本的增加。 壓鑄鎂合金中以AZ91D和AZ81強度最高.AZ91D為目前最常用之鎂合金，有良好之耐蝕性鑄造性.耐蝕性是因為對鐵銅鎳，嚴格控制的結(jié)果.汽車電腦零件運動器材手工具為典型用途. AM60BAM50A和AM20適用於需良好延性耐衝擊性的場合.AM材料延性高吸收能量能力好.合金成分因鋁的

6、減少，延性才提升，但也就犧牲掉強度及鑄造性.典型用途為汽車內(nèi)裝方向盤椅框儀錶板架. AS41B和AE42應用於較高溫場合.其機械性質(zhì)較其他鎂合金材料穩(wěn)定，抗?jié)撟冃粤己?AE相較於AS鋁較少，其延性及抗?jié)撟冚^佳.AS41B的材料特性使其非常適合用於汽車空冷引擎的曲軸箱.,鎂合金材料,2020/7/28,2020/7/28,2020/7/28,2020/7/28,鎂合金壓鑄和其它壓鑄有什么不同,壓鑄都是一樣的，都是將金屬用壓力和快速度壓入模具內(nèi)成型。鎂合金和其它合金的不一樣在于鎂合金的含熱量低，凝結(jié)快。所以鎂合金壓鑄特別注重壓鑄速度。壓鑄用的鎂合金因為重量輕流動性好，所有壓鑄速度比壓鑄壓力來的重要

7、。至于模具設計，和其它壓鑄沒什么兩樣。 鎂合金壓鑄的料頭不可以像鋁壓鑄一樣再放回熔爐內(nèi)在融化。因為鎂合金氧化快，氧化后的料頭不能再用，必需送回鎂合金工廠處理。所以成本比其它壓鑄高一些。但是鎂合金的模具比鋁合金的模具耐用五倍以上，所以模具上的節(jié)省可以補償材料上的浪費。,2020/7/28,鎂合金壓鑄要用什么壓鑄機,因為鎂的含熱量低，凝結(jié)快，所以要求壓鑄速度要快。一般，液體的鎂合金從進到模具的澆道口到充滿整個模穴的時間最好保持在60微秒內(nèi)。當然超過這個時間還是有很多人壓得出鎂合金的鑄件，只是這時候你填充模穴的是液體和固體鎂合金的混合體。所以很多凹陷， 縮水， 冷料痕， 旋渦， 流痕就出現(xiàn)了。 選擇

8、鎂合金專用的冷室壓鑄機要注意的是壓射的速度，才能在理想的時間內(nèi)完成模穴填充。大部分的增壓裝置對鎂合金壓鑄都不太有用，因為大部分機器的增壓建壓時間都落在60微秒以上。這時候澆道口的鎂合金已經(jīng)凝結(jié)，增壓的壓力無法傳到模穴里去。,冷室壓鑄機及構造,2020/7/28,所以選擇冷室壓鑄機來壓鑄鎂合金時最重要的是看壓射速度和不增壓時的壓射壓力。如果增壓的建壓時間夠短的話可以考慮，同時也要考慮增壓的控制方式和調(diào)整方式。有些增壓用定時器以時間來調(diào)整，有些增壓用行程開關以壓射距離來調(diào)整。這些都不是理想的方式，因為模具填充完全的時間很少是恒定的，壓射的行程也從來不是一樣的。太早增壓，增壓的壓力就浪費掉了，太晚增

9、壓，增壓的效果就沒有了。,2020/7/28,并不是每一種鎂合金都可以用熱室壓鑄機來壓鑄。如果你選用的鎂合金是可以用熱室壓鑄機壓鑄的話，例如AZ91D，選用熱室壓鑄機效率比冷室壓鑄機高多了，氧化的程度也降低了，料頭的浪費也減低了。熱室壓鑄機的產(chǎn)量時每小時500模左右，冷室壓鑄機的產(chǎn)量卻是在每小時150模左右。,熱室壓鑄機及構造,2020/7/28,鎂合金壓鑄要注意什么,第一要注意的是防火。鎂合金的火不能用水來滅，水反而增進火勢。必須準備充分的滅火機。每臺機器旁邊要有至少兩臺滅火機，一邊一臺。 如果模具缺乏保養(yǎng)，壓鑄時常會噴料水，如果是鋁合金或鋅合金只要避開不噴到人就沒事。鎂合金壓鑄如果噴鎂水時

10、，你的工廠將會比國慶日放焰火還壯觀。,壓鑄用的鎂合金的流動性比鋁合金好，所以在模具設計上要參考鋅壓鑄模具，而不是鋁壓鑄。鋁合金壓鑄模的通氣只要在0.07，鋅合金在0.05，以下就可以防止鋁水或鋅水噴出，鎂合金的穿透率比鋅強一點，但是用距離可以防止鎂水噴出，因為鎂水冷凝結(jié)得快。 鎂合金熔爐的探溫棒必須用304的不銹鋼再加上陶瓷保護層做外殼，而且必須重復，以免超溫而造成火災。,2020/7/28,大部分的壓鑄件都需要二次加工。整塊的鎂用打火機燒都不會著火，但是加工出來的鎂粉卻非常易燃甚至于爆炸。加工出來的鎂粉要馬上放入防爆油內(nèi)以免造成意外。電動機轉(zhuǎn)動時出的火花，電器開關切換時出的火花，甚至于人走動

11、時靜電造成的火花，都可以引爆鎂粉。 用熱室壓鑄機壓鑄鎂合金時要注意留一套完美的紀錄，因為每兩三個月你的鵝頸就改變尺寸，所以要小心的留下最原始和上一次的紀錄，模穴內(nèi)的壓射壓力多大？模穴填充速度多快？澆道口的流體速度多快？和溫度。 也因為你有好幾套尺寸只差一點的鵝頸，壓桿，沖頭，活塞環(huán)，在庫存管理上如果不夠小心，你將會有很多錯誤造成很多困擾，甚至于很多意外。,2020/7/28,1.2鎂合金半固態(tài)鑄造(Semi-solid process) 由塑膠射出成型衍生應用在金屬的成型製程。將長條型之鎂合金顆粒由加料筒(Feed Stock)送到射出成型機的料管內(nèi)，加熱至半固態(tài)後，同時以螺桿(Screw)施

12、加外力。攪拌成球狀組織之半固態(tài)鎂合金材料，然後再以螺桿送料射到模穴成型。本法因受機型噸數(shù)及成型原理之限制，故亦適合3C類產(chǎn)品。,此制程基本上可分為兩個階段: 首先是將鑄造性能良好的AZ91D鎂合金經(jīng)冷加工，將其鑄造之樹狀晶塑性加工變形成微細晶粒，作為半固態(tài)原材料使用。 然後是零件成成型，利用周波感應加熱方式將原材料從室溫加熱至固、液共存狀態(tài)，再利用壓鑄機對半固態(tài)熔漿施加一剪切力(shear force)，使熔漿因剪切變稀(shear thinning)，降低表面黏度而有優(yōu)越流動性之原理來成型零件。,2020/7/28,半固態(tài)成型法-構造及進料圖,2020/7/28,與壓鑄法比較，鎂合金半固態(tài)成

13、型之優(yōu)勢： 成品含孔率低，較熱室壓鑄鎂合金減少50%以上，機械性提高。 良好的尺寸精度，公差變化少，尺寸再現(xiàn)性高。 模具之流長/壁厚比(L/D)較高，可成型較薄件。 模具之設計較簡化，可有效因應市場變動快之產(chǎn)品。 對於厚度不一、或有許多孔、穴、肋、突塊、墊塊等特殊形狀均可一體成型， 而熱室壓鑄則困難度較高。 形狀收縮減少。 操作溫度較低，模具壽命較長。 湯餅、流道、溢流槽等廢料比例低，可減少後加工程序。 製程控制較易，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，廢品率低。 凝固時間縮短，可降低成型循環(huán)時間。,2020/7/28,鎂合金需預制成屑片， 使生產(chǎn)成本提高10%，其設備投資比較昂貴。,劣勢在於:,半固態(tài)成型機,20

14、20/7/28,各成型法之比較分析,2020/7/28,鎂合金壓鑄件的表面處理,由于鎂的負電性強（-2.36V ），在大氣中的耐蝕性極差，所以在使用前必須對鎂合金壓鑄件根據(jù)具體要求進行適當?shù)谋砻嫣幚?。在鎂合金壓鑄件的生產(chǎn)成本中，表面處理這部分就占40%左右，因此表面處理對鎂合金壓鑄件的生產(chǎn)和應用至關重要。,部份金屬元素的標準電位表,2020/7/28,一鎂合金壓鑄件的表面處理技術,鎂合金壓鑄件的表面一般需要依次進行預處理（清理、脫脂、酸洗等）、鍍膜、涂裝（噴漆、噴塑、鍍金屬等）等處理，通常所說的鎂合金壓鑄件的表面處理指的是鍍膜這道工藝，其主要作用是在壓鑄件表面形成與油漆、塑料或金屬附著性能好的

15、具有耐腐蝕性的保護膜層。目前，在鎂合金壓鑄領域中主要采用的是濕法表面處理方法，也就是，使用處理溶液進行的表面處理方法?，F(xiàn)有的表面處理技術不盡相同，我們根據(jù)成膜條件，將鎂合金壓鑄件的表面處理技術歸納為化學成膜和陽極氧化成膜二大類，下面分別予以介紹。,表面處理流程圖,2020/7/28,1化學成膜,化學成膜技術主要是指鎂合金壓鑄件通過在化學溶液中進行一定時間的接觸、利用工件與化學處理液之間的化學反應在工件表面形成保護膜層的一類表面處理技術。主要包括鉻化、磷化、鋅置換和化學腐蝕等處理技術。,其中鉻離子對人體和環(huán)境的副作用較大，所以鉻化處理的應用已在逐漸減少。 磷化處理的研究也較少，目前的應用十分有限

16、。鋅置換膜層不但有良好的耐腐蝕性，而且可以明顯提高金屬的附著性能，進行鋅置換處理后，可進行觸擊電鍍銅、鍍鎳、鍍鉻等處理，所以鋅置換處理主要用于鍍金屬前的壓鑄件的表面處理。 鎂合金壓鑄件的化學腐蝕處理分二步進行，第一步采用鉻酸-硝酸系溶液進行腐蝕；第二步在氫氟酸系溶液里進行處理，以除去第一步處理時生成的鉻酸膜，同時在工件表面形成氟化鎂膜層。由于化學腐蝕使工件表面凸凹不平，所以難于得到平滑光亮的膜層，但由于提高了膜層的附著性，所以經(jīng)化學腐蝕過的表面，可以直接進行鍍鎳、鍍鉻等處理。,2020/7/28,2陽極氧化成膜,陽極氧化成膜主要是指鎂合金壓鑄件作為陽極、在外加電壓的作用下、通過在一定溫度的溶液

17、中進行一段時間的處理、利用工件與處理液之間的電化學反應在工件表面形成保護氧化膜層的一類表面處理技術。陰極通常為槽體或不銹鋼板。陽極氧化成膜主要包括常規(guī)陽極氧化和等離子體微弧陽極氧化處理技術。,常規(guī)陽極氧化處理也就是工件在低電壓作用下進行的陽極氧化處理技術。通常經(jīng)過常規(guī)陽極氧化處理后，工件表面形成較為致密的氧化膜層，該膜層主要由氧化鎂與六方氫氧化鎂構成，與基體結(jié)合良好。與化學成膜處理相比，常規(guī)陽極氧化處理膜層的耐蝕性、耐磨性好、機械強度高，工件的尺寸精度幾乎不發(fā)生影響，在某些使用情況下可省去涂裝工藝，直接可作為最終處理，因此常規(guī)陽極氧化處理技術得到了較為廣泛的應用。,將常規(guī)陽極氧化處理的電壓升高

18、到一定值，在陽極區(qū)將產(chǎn)生等離子體微弧放電，微弧直徑一般在幾微米至幾十微米之間，在工件表面的停留時間約為幾十毫秒，相應的溫度可高達幾千度，可使周圍的液體汽化，形成高溫高壓區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，在電場的作用下，可產(chǎn)生大量的電子和正負離子，因此可產(chǎn)生特殊的物理化學作用，使生成的氧化膜成為陶瓷質(zhì)的有序結(jié)構（主要由立方結(jié)構的氧化鎂構成），這種特殊的鎂合金壓鑄件表面處理技術就是等離子體微弧陽極氧化處理技術。,2020/7/28,這是近年來剛剛探索出來的一種嶄新的處理方法。因為微弧放電會使處理液的溫度不斷升高，所以為了保證處理液的溫度恒定，進行表面處理時還需要采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)。由于得到了陶瓷膜層為基體原位生長，因

19、此完整、致密、與基體和油漆的附著性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐磨性和電絕緣性。目前采用等離子體微弧陽極氧化處理技術可根據(jù)具體要求，制備出裝飾型、保護型、功能型等陶瓷表面，已應用于實際生產(chǎn)，進一步的研究正處在不斷的探索中。,2020/7/28,二表面處理的關鍵技術問題,1化學成膜中的關鍵技術 由于化學成膜是完全依靠處理液與工件之間的化學反應來進行的，不象陽極氧化成膜那樣有外加電壓的作用，所以要形成高質(zhì)量的膜層，除了要嚴格遵守各個環(huán)節(jié)的操作規(guī)程以外，應對壓鑄件表面成分的均勻性予以充分的重視。只有成分均勻的表面才能形成均勻的處理膜層，所以應確保鎂合金液的成分均勻、壓鑄件的成分均勻、壓鑄件表面充分的清潔

20、，尤其是采用成膜性能較低的無鉻處理液對薄壁（小于2mm）壓鑄件進行處理時，對影響壓鑄件表面成分均勻性的合金液成分設計、壓射速度、型模條件等要進行嚴格控制，力保壓鑄件表面成分的均勻、穩(wěn)定。,2陽極氧化成膜中的關鍵技術 由于陽極氧化成膜是在外加電壓的作用下進行的，所以該技術對壓鑄件的表面質(zhì)量要求不象化學成膜那樣苛刻，對于某一表有時甚至不進行預處理面的壓鑄件，總能夠找到合適的處理電壓和處理時間來得到高質(zhì)量的膜層。對于陽極氧化成膜，最關鍵的問題就是處理液的有效性問題。對壓鑄件表面質(zhì)量要求的降低，使脫模劑有機會進入處理液，如果脫模劑和處理液的選擇不匹配，將導致處理液的迅速失效，另外，在等離子體微弧氧化成

21、膜中，處理液的溫度會迅速升高，這種溫升將導致某些處理液的失效，影響表面處理效果。因此合理選擇脫模劑和處理液、保持處理液溫度的恒定是陽極氧化成膜的關鍵技術問題。,2020/7/28,3C電子產(chǎn)品中的鎂合金應用,近年來3C電子產(chǎn)品之設計（Computer， Communication， Consumption Electronic Productions）往輕、薄、短、小的方向發(fā)展，其中對於散熱功能、電磁波雜訊干擾、重量、環(huán)保廢棄物回收等需求也日益提高，所以在材料的開發(fā)及特性選擇上，需要作相當程度的考量。,鎂合金材料之特性具備質(zhì)輕（比重?。⑸峁δ芗眩醾鱾S數(shù)51W/mK）、原料易取得（地殼含量

22、2.5%；海水含量0.13%）、電磁波遮蔽效果佳及可回收等優(yōu)點。綜觀上列描述，鎂合金材料有其在未來發(fā)展上的優(yōu)勢。在應用上鎂合金材料又比鋁合金材料有較佳的防震性，更可用於對震動敏感之電子零組件托架、避震器及氣動工具等產(chǎn)品。,2020/7/28,2003年的美伊戰(zhàn)爭， 一款披覆美利達強固型鎂合金機殼的筆記型電腦， 由於鎂合金機殼絕佳防護效果讓使用的美國大兵讚不絕口， 因此廣受國際媒的報導. 值此同時， 具備質(zhì)輕、超、薄、強度夠、散熱佳、阻止電磁波干擾等特性的鎂合金機殼在國際市場上開始受到廣大消費者族群的喜愛， 正式宣告了鎂合金NB電腦時代的來臨.,鎂合金筆記型電腦 - 2003年美伊戰(zhàn)爭的風雲(yún)產(chǎn)品

23、,2020/7/28,鎂合金模具,NB外殼,2020/7/28,鎂合金魅力Sony PCG-Z1VGP,下面我們就來看看有那些3C產(chǎn)品上應用到了鎂合金-,如果說Sony（索尼）的筆記本電腦功能比較優(yōu)越，相信大家未必認同，但是說到款式的設計，VAIO系列的新機的確是同儕之首?？茨伭?05等舊型號的設計嘛？今次這款最新推出的Z1VGP一定會叫你另眼相看。很多人說Sony筆記本的硬配置不夠強；不過Z1VGP就擁有Mobile Pentium 1.6GHz處理器、512MB內(nèi)存、60GB硬碟，再加上14.1吋（1400 x 1050）SXGA液晶顯屏、ATi Mobility Radeon顯示處理，以

24、及Centrino無線網(wǎng)絡功能、USB 2.0、iLink、Memory Stick Duo等接配，規(guī)格上可以說是上上之選。 不過無論怎說，設計獨特才是這部新機最吸引的地方。采用鎂合金金屬的機身，十分有質(zhì)感。機身厚度只是2.4cm左右，連電池重量亦不過是2.1kg，Z1VGP最大優(yōu)點是方便攜帶而且外形一點也不失禮。,2020/7/28,它的金屬質(zhì)感確實相當動人！ 據(jù)了解，Q-MAX閃盤的容量規(guī)格包括32MB1GB，不過，現(xiàn)在市面上能夠見到的只有容量為64MB的一款。我們打開閃盤后可以發(fā)現(xiàn)，它的外殼實際上是使用了外層鋁鎂合金內(nèi)層塑料的雙重殼體。在美觀與輕便的同時，這樣的設計也可以有效避免閃盤在使

25、用一段時間之后外殼被磨損得慘不忍睹。 Q-MAX移儲盤采用USB1.1接口，寫入和讀取的速度分別是1000Kb/s和980Kb/s,Q-MAX的閃盤，具有相當鮮明的特色是：這款產(chǎn)品最大的優(yōu)勢不在價格上，而在于它的外殼設計它使用了最新潮的鋁鎂合金！,鋁鎂合金潮流 一款來自QMAX的USB閃盤,2020/7/28,鎂合金手提CD靚聲兼長氣,雖然目前手提隨身聽的機種以MP3及MD機為主，但這兩款機仍然需要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄才能帶出街使用，由于CD仍是目前最為流行的音樂媒體，因此手提CD機至今亦有不少支持者。Philips飛利蒲近日剛剛推出了一款纖薄型手提CD機，外形突出，足以挑戰(zhàn)日本品牌。 由于手提CD機受CD碟的限制，因此在體積上不能縮小，相反惟有在厚度及外形上下苦功。Philips這款AX7201手提CD機就從這個方向來吸引用家，首先機身使用了鎂合金制成，無論在堅固程度、耐熱性及質(zhì)感上都比膠制機身優(yōu)勝，而且機身的厚度只有14.3mm，