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2015年,國內(nèi)汽車用鎂合金將達到68kg/輛,而同期我國汽車銷量將突破2800萬輛,乘用車銷量將達到1960萬輛,自主品牌汽車企業(yè)通過產(chǎn)業(yè)兼并、技術研發(fā)和市場渠道開拓等因素作用,銷量將突破1000萬輛。

與此同時,鎂合金在醫(yī)藥化工和航空航天工業(yè)領域的應用也將得到成長。由于下游終端汽車消費市場的穩(wěn)步增長,預計2015年,全球鎂合金市場為600萬噸,年均復合增長率(CAGR)為20%-25%(其中包含了交通工具、3C、航空航天和醫(yī)藥化工領域鎂合金的應用)。

此外,作為有色金屬合金行業(yè)的子行業(yè),鎂合金行業(yè)在中國制造工業(yè)的的升級過程中得到實惠。作為資金、材料密集型行業(yè),原材料價格的穩(wěn)定和較低水平、鑄造件行業(yè)的整合集中、技術研發(fā)的進步等都將較為有利于鎂合金行業(yè)的發(fā)展,市場較為看好。

密度低、比性能好、減震性能好、導電導熱性能良好、工藝性能良好、耐蝕性能差、易于氧化燃饒、耐熱性差。

其加工過程及腐蝕和力學性能有許多特點:散熱快、質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收;另外還有高的導熱和導電性能、無磁性、屏蔽性好和無毒的特點。

應用范圍:鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中,達到輕量化的目的。

應用范圍:鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中,達到輕量化的目的。

鎂合金的比重雖然比塑料重,但是,單位重量的強度和彈性率比塑料高,所以,在同樣的強度零部件的情況下,鎂合金的零部件能做得比塑料的薄而且輕。另外,由于鎂合金的比強度也比鋁合金和鐵高,因此,在不減少零部件的強度下,可減輕鋁或鐵的零部件的重量。

鎂合金相對比強度(強度與質(zhì)量之比)最高。比剛度(剛度與質(zhì)量之比)接近鋁合金和鋼,遠高于工程塑料。

在彈性范圍內(nèi),鎂合金受到?jīng)_擊載荷時,吸收的能量比鋁合金件大一半,所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。

鎂合金熔點比鋁合金熔點低,壓鑄成型性能好。鎂合金鑄件抗拉強度與鋁合金鑄件相當,一般可達250MPA,最高可達600多Mpa。屈服強度,延伸率與鋁合金也相差不大。

鎂合金還個有良好的耐腐蝕性能,電磁屏蔽性能,防輻射性能,可做到100%回收再利用。

鎂合金件穩(wěn)定性較高壓鑄件的鑄造行加工尺寸精度高,可進行高精度機械加工。

鎂合金具有良好的壓鑄成型性能,壓鑄件壁厚最小可達0.5mm。適應制造汽車各類壓鑄件。

但鎂合金線膨脹系數(shù)很大,達到25~26 μm/m℃,而鋁合金則為23 μm/m℃,黃銅約20 μm/m℃,結(jié)構(gòu)鋼12 μm/m℃,鑄鐵約10μm/m℃,巖石(花崗巖、大理石等)僅為5~9 μm/m℃,玻璃5~11 μm/m℃。

鎂合金是以鎂為基礎加入其他元素組成的合金。其特點是:密度小,比強度高,彈性模量大,消震性好,承受沖擊載荷能力比鋁合金大,耐腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金,其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。

鎂合金比重在所有結(jié)構(gòu)用合金中屬于最輕者,因此,在不減少零部件的強度下,可減輕鋁或鐵的零部件的重量。鎂合金的比強度明顯高于鋁合金和鋼,比剛度與鋁合金和鋼相當。在彈性范圍內(nèi),鎂合金受到?jīng)_擊載荷時,吸收的能量比鋁合金件大,所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。在相同載荷下,減振性是鋁的100倍,鈦合金的300~500倍。電磁屏蔽性佳,3C產(chǎn)品的外殼(手機及電腦)要能夠提供優(yōu)越的抗電磁保護作用,而鎂合金外殼能夠完全吸收頻率超過100db的電磁干擾。質(zhì)感佳,鎂合金的外觀及觸摸質(zhì)感極佳,使產(chǎn)品更具豪華感,而且,在空氣中更不容易腐蝕。

鎂合金的散熱相對與合金來說有絕對的優(yōu)勢:根據(jù)公式:Q=dvC△t 其中Q-熱量;d=比重;V=體積;C=比熱容;△t =(t1-t2)變化的溫度;當相同體積與形狀的鎂合金與鋁合金,接受相同的熱量Q時,二者變化的溫度比為:△t/△t=2.74x0.23/1.81x1.05=1/3;即鎂合金為鋁合金的1/3;鎂合金導熱系數(shù)54W/mk;鋁合金導熱系數(shù)100W/mk;相差一倍。意味對于相同體積與形狀的鎂合金與鋁合金材料的散熱器,某熱源生產(chǎn)的熱量(溫度)鎂合金比鋁合金更容易由散熱片根部傳遞到頂部的速度,頂部更容易達到高溫。即鋁合金材料的散熱器根部與頂部的溫度差,比鎂合金材料的散熱器小。這意味著由鎂合金材料制作的散熱片根部的空氣溫度與頂部的空氣溫度溫度差,比鋁合金材料制作的散熱片大,因此加速散熱器內(nèi)部空氣的擴散對流,使散熱效率提高。因此,相同溫度,鎂合金的散熱時間還不用鋁合金的一半。

所以,鎂合金是應用于LED及其他燈飾,汽車應用零部件,及其他要求高質(zhì)量,高強度,高韌性配件的理想材料。

應用場所

在航天的應用

鎂合金是航空器、航天器和火箭導彈制造工業(yè)中使用的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料。鎂的重量比鋁輕,比重為1.8,強度也較低,只有200~300兆帕(20~30公斤/毫米2),主要用于制造低承力的零件。

鎂合金在潮濕空氣中容易氧化和腐蝕,因此零件使用前,表面需要經(jīng)過化學處理或涂漆。德國首先生產(chǎn)并在飛機上使用含鋁的鎂合金。鎂合金具有較高的抗振能力,在受沖擊載荷時能吸收較大的能量,還有良好的吸熱性能,因而是制造飛機輪轂的理想材料。鎂合金在汽油、煤油和潤滑油中很穩(wěn)定,適于制造發(fā)動機齒輪機匣、油泵和油管,又因在旋轉(zhuǎn)和往復運動中產(chǎn)生的慣性力較小而被用來制造搖臂、襟翼、艙門和舵面等活動零件。民用機和軍用飛機、尤其是轟炸機廣泛使用鎂合金制品。例如,B-52轟炸機的機身部分就使用了鎂合金板材635公斤,擠壓件90公斤,鑄件超過200公斤。鎂合金也用于導彈和衛(wèi)星上的一些部件,如中國"紅旗"地空導彈的儀表艙、尾艙和發(fā)動機支架等都使用了鎂合金。中國稀土資源豐富,已于70年代研制出加釔鎂合金,提高了室溫強度,能在300°C下長期使用,已在航空航天工業(yè)中推廣應用。

目前,鎂合金在汽車上的應用零部件可歸納為2類。

1、殼體類。如離合器殼體、閥蓋、儀表板、變速箱體、曲軸箱、發(fā)動機前蓋、氣缸蓋、空調(diào)機外殼等。

2、支架類。如方向盤、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架、座椅框架、車鏡支架、分配支架等。

根據(jù)有關研究,汽車所用燃料的60%是消耗于汽車自重,汽車自重每減輕10%,其燃油效率可提高5%以上;汽車自重每降低100 kg,每百公里油耗可減少0.7 L左右,每節(jié)約1 L燃料可減少CO2排放2.5 g,年排放量減少30%以上。所以減輕汽車重量對環(huán)境和能源的影響非常大,汽車的輕量化成必然趨勢。

手機電話,筆記本電腦上的液晶屏幕的尺寸年年增大,在它們的枝撐框架和背面的殼體上使用了鎂合金。

雖然鎂合金的導熱系數(shù)不及鋁合金,但是,比塑料高出數(shù)十倍,因此,鎂合金用于電器產(chǎn)品上,可有效地將內(nèi)部的熱散發(fā)到外面。

在內(nèi)部產(chǎn)生高溫的電腦和投影儀等的外殼和散熱部件上使用鎂合金。電視機的外殼上使用鎂合金可做到無散熱孔。

電磁波屏蔽性:鎂合金的電磁波屏蔽性能比在塑料上電鍍屏蔽膜的效果好,因此,使用鎂合金可省去電磁波屏蔽膜的電鍍工序。

在硬盤驅(qū)動器的讀出裝置等的振動源附近的零件上使用鎂合金。若在風扇的風葉上使用鎂合金,可減小振動達到低騷音。此外,為了在汽車受到撞擊后提高吸收沖擊力和輕量化,在方向盤和坐椅上使用鎂合金。

合金名稱 特征 應用范圍

AZ91D 強度高且耐腐蝕性好 電器產(chǎn)品的殼體等

AM60B 延伸率和抗沖擊力大 汽車上的方向盤和坐椅等

AM50A 延伸率和抗沖擊力大 汽車上的方向盤和坐椅等

AS41B 抗蠕變性能好 汽車上的減速箱等

機械加工性能

:鎂合金比其他金屬的切削阻力小,在機械加工時,可以較快的速度加工。

表:各種金屬的切削阻力(以鎂合金的切削阻力為1)

金屬名 切削阻力

鎂合金 1.0

鋁合金 1.8

黃銅2.3

鑄鐵3.5

耐凹陷性好:鎂合金與其他金屬相比抗變形力大,由沖撞而引起的凹陷小于其他金屬。

對振動·沖擊的吸收性:由于鎂合金對振動能量的吸收性能好,使用在驅(qū)動和傳動的部件上可減少振動。另外,沖擊能量吸收性能好,比鋁合金具有更好的延伸率的鎂合金,受到?jīng)_擊后,能吸收沖擊能量而不會產(chǎn)生斷裂。

再生:鎂合金與塑料不同,它可以簡單地再生使用且不降低其機械性能,而塑料很難在不降低其機械性能再生使用。鎂合金與其他金屬相比,熔點低,比熱小,在再生熔解時所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。

表:各種材料的物理性質(zhì)比較

材料名 密度(g/cm3) 熔點(℃) 導熱系數(shù)(W/Mk) 抗拉強度(MPa) 屈服點(MPa) 延伸率(%) 比強度 楊氏模量(GPa)

鎂合金(觸變成形)

AZ91 1.82 596 72 280 160 8 154 45

AM60 1.79 615 62 270 140 15 151 45

鋁合金

(壓鑄成形) 380 2.70 595 100 315 160 3 117 71

鋼鐵 碳素鋼 7.86 1520 42 517 400 22 66 200

塑料 ABS 1.03 90(Tg) 0.2 35 * 40 34 2.1

PC 1.23 160(Tg) 0.2 104 * 3 85 6.7鎂合金的種類

在數(shù)碼單反相機上的應用

鎂合金由于密度低、強度較高,具有一定的防腐性能,常用來做單反相機的骨架。一般中高端及專業(yè)數(shù)碼單反相機都采取鎂合金做骨架,使其堅固耐用,手感好。

采用了鎂合金機身的數(shù)碼單反相機不僅是準專業(yè)級專業(yè)的象征,也具有高昂的價格。

按成型方法分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩類。

1、合金名稱

鎂合金的合金名稱是以主要添加合金元素及其百分比來取名。

2、主要合金的成分(ASTM規(guī)格)

合金名稱 Mg Al Zn Mn Si Cu Ni Fe

AZ91D bal. 8.5-9.5 0.45-0.90 0.17-0.4 <=0.05 <=0.025 <=0.001 <=0.004

AM60B bal. 5.6-6.4 <=0.20 0.26-0.5 <=0.05 <=0.008 <=0.001 <=0.004

AM50A bal. 4.5-5.3 <=0.20 0.28-0.5 <=0.01 <=0.008 <=0.001 <=0.004

AS41B bal. 3.7-4.8 <=0.10 0.35-0.60 0.6-1.4 <=0.015 <=0.001 <=0.0035

專利技術

1、電弧爐一步法冶煉稀土硅鐵鎂合金的工藝方法

2、鋁、鎂合金的固溶或均勻化熱處理方法

3、鎂合金的表面處理方法

4、鎂合金加工專用模具組

5、鎂合金在噴灌設備上的應用

6、鎂合金在制做合金門窗及其型材方面的應用

7、耐熱阻燃壓鑄鎂合金及其熔煉鑄造工藝

8、鎂合金鍛造成型新工藝

9、鎂合金的熔煉方法

10、含有鋁的鎂合金用化成處理液、高耐蝕性表面處理鎂合金制品及其制造方法

11、高耐腐蝕性表面處理鎂合金制品及其制造方法

12、鋁鎂合金電纜橋架型材

13、鋁鎂合金電纜橋架

14、披覆有色彩薄膜的鎂合金產(chǎn)品

15、鋁鎂合金電纜橋架型材

16、筆記本電腦鋁鎂合金外殼碳纖維的補強制法

17、高強度鎂合金及其制備方法

18、鎂合金專用水平連鑄機

19、一種鎂合金生產(chǎn)工藝

20、一種鎂合金熔煉阻燃保護的方法

21、鎂合金表面處理工藝

22、鎂合金表面處理方法

23、鎂合金的表面處理方法及鎂合金構(gòu)件

24、鎂及鎂合金環(huán)保型陽極氧化電解液及其應用

25、一種用于制備鎂合金錠料的方法

26、一種鎂合金粒的制備方法及其產(chǎn)品

27、鎂合金薄壁鑄造的壓鑄方法

28、含mg2si強化相鎂合金的組織細化熔鑄工藝

29、汽車用多元耐熱鎂合金及其熔鑄工藝

30、一種制備超細晶粒組織變形鎂合金的方法

31、低成本耐熱鎂合金

32、鎂合金凝固過程表面合金化工藝

33、模鑄鎂合金

34、低熱裂傾向性固溶強化高強度鑄造鎂合金

35、低熱裂傾向性高強度壓鑄鎂合金

36、鎂合金成形品及其制造方法37、用濕式噴砂機處理鎂合金表面的方法

38、鎂合金精煉劑及生產(chǎn)方法

39、鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)及涂覆方法、以及該涂覆結(jié)構(gòu)作為外包裝部件的應用

40、鎂合金屑專用銑床

41、一種電磁泵充型的鎂合金低壓鑄造系統(tǒng)

42、鎂合金屑數(shù)控專用銑床

43、大跨距鋁鎂合金橋架型材

44、鋁鎂合金防腐涂層

45、下流式高純度鎂和鎂合金熔煉坩鍋

46、壓流式高純度鎂和鎂合金熔煉坩鍋

47、通過加鈣-鎂合金從熔融鉛中除去鉍的方法

48、基于酰胺的防凍劑濃縮物以及用于保護鎂和鎂合金的含這些濃縮物的冷卻劑組合物

49、鎂和/或鎂合金制部件的制造方法

50、鎂合金壓鑄機熔爐結(jié)構(gòu)

51、無助熔鎂合金廢料回收爐結(jié)構(gòu)及其回收系統(tǒng)

52、用于鎂合金的化學轉(zhuǎn)化試劑、表面處理方法和鎂合金基質(zhì)

53、抗蠕變鎂合金

54、鎂合金散熱器片及其制造方法

55、鎂合金安全氣囊方向盤骨架

56、一種含nd-sr鑄造鎂合金及其制備方法

57、一種用于鎂合金的復合阻燃變質(zhì)工藝

58、鎂合金表面多元復合氧化物膜的氧化處理方法

59、鎂合金消失模鑄造阻燃涂料及其制備方法

60、鋅鋁銅鎂合金絲

61、鎂合金表面復合陶瓷質(zhì)膜和生成方法

62、廢鎂合金真空回收工藝及設備

63、鎂合金固態(tài)沖壓成型工藝方法

64、爐內(nèi)加熱固態(tài)擴散鎂或鎂合金制品表面合金化方法

65、一種新型耐蝕鋅基稀土鋁鎂合金負極材料

66、鎂合金安全帽或頭盔及其制備方法

67、具有高耐蝕性的鎂合金和鎂合金元件

68、一種傾轉(zhuǎn)式鎂合金熔煉爐澆注裝置

69、高延展性鎂合金材料的制造方法

70、鎂合金無鉻化學轉(zhuǎn)化膜制備方法及所用成膜溶液

71、強韌阻燃鎂合金

72、用鎂及鎂合金造粒的方法

73、一種鎂合金的制備方法

74、鎂合金輪轂壓力鑄造裝置及其方法

75、一種鑄造輪轂的鎂合金及其熔煉與成型方法

76、一種鎂合金用細化劑及其制備方法

77、鎂合金金屬型鑄造涂料及制備方法

78、鎂合金除鐵熔劑及其生產(chǎn)方法

79、鎂合金熔煉爐

80、鎂合金廢舊料再生工藝

81、鎂合金超聲波陽極氧化方法

82、銅鎂合金絞線的制造方法

83、高鎂合金包芯線的芯劑及芯線的制作工藝

84、流動性優(yōu)異的鎂合金及其材料

85、熱軋用鎂合金板的制造方法及鎂合金的熱軋方法

86、鎂合金板材加工方法及專用裝置

87、鎂合金上化學鍍鎳的方法

88、鎂合金專用泡沫陶瓷過濾器制備方法

89、鎂合金表面均勻聚苯胺薄膜的制備方法

90、大型重熔鎂及鎂合金產(chǎn)品防止收縮裂紋的方法

91、鎂合金除硅熔劑及生產(chǎn)方法

92、鎂合金型材毛坯、其連續(xù)鑄造方法及連續(xù)鑄造裝置

93、一種鎂及鎂合金錠的澆注方法

94、用于摩托車發(fā)動機上的鎂合金左后蓋

95、除涂層的方法、制備再生鎂合金的方法和再生涂料的方法

96、用于摩托車發(fā)動機上的鎂合金左前蓋

97、用于摩托車發(fā)動機上的鎂合金右曲軸箱蓋

98、鎂合金板材熱沖壓裝置

99、一種鎂及鎂合金錠的澆注設備

100、臥式冷室鎂合金壓鑄機

目前,全國六大鎂合金基地建設已經(jīng)初具規(guī)模,形成了重慶——鎂合金汽車、摩托車制造,青島——信息和通信產(chǎn)品開發(fā),上�！�—汽車工業(yè)應用,深圳——鎂合金壓鑄設備,遼寧——氧化鎂及鎂礦開發(fā),寧夏——鹽湖鎂資源開發(fā)布局。

鎂合金的化學轉(zhuǎn)化膜按溶液可分為:鉻酸鹽系、有機酸系、磷酸鹽系、KMnO4系、稀土元素系和錫酸鹽系等。

傳統(tǒng)的鉻酸鹽膜以Cr為骨架的結(jié)構(gòu)很致密,含結(jié)構(gòu)水的Cr則具有很好的自修復功能,耐蝕性很強。但Cr具有較大的毒性,廢水處理成本較高,開發(fā)無鉻轉(zhuǎn)化處理勢在必行。鎂合金在KMnO4溶液中處理可得到無定型組織的化學轉(zhuǎn)化膜,耐蝕性與鉻酸鹽膜相當。堿性錫酸鹽的化學轉(zhuǎn)化處理可作為鎂合金化學鍍鎳的前處理,取代傳統(tǒng)的含Cr、F或CN等有害離子的工藝�；瘜W轉(zhuǎn)化膜多孔的結(jié)構(gòu)在鍍前的活化中表現(xiàn)出很好的吸附性,并能改鍍鎳層的結(jié)合力與耐蝕性。

有機酸系處理所獲得的轉(zhuǎn)化膜能同時具備腐蝕保護和光學、電子學等綜合性能,在化學轉(zhuǎn)化處理的新發(fā)展中占有很重要的地位。

化學轉(zhuǎn)化膜較薄、軟,防護能力弱,一般只用作裝飾或防護層中間層。

陽極氧化

陽極氧化可得到比化學轉(zhuǎn)化更好的耐磨損、耐腐蝕的涂料基底涂層,并兼有良好的結(jié)合力、電絕緣性和耐熱沖擊等性能,是鎂合金常用的表面處理技術之一。

傳統(tǒng)鎂合金陽極氧化的電解液一般都含鉻、氟、磷等元素,不僅污染環(huán)境,也損害人類健康。近年來研究開發(fā)的環(huán)保型工藝所獲得的氧化膜耐腐蝕等性能較經(jīng)典工藝Dow17和HAE有大程度的提高。優(yōu)良的耐蝕性來源于陽極氧化后Al、Si等元素在其表面均勻分布,使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。

一般認為氧化膜中存在的孔隙是影響鎂合金耐蝕性能的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)通過向陽極氧化溶液中加入適量的硅-鋁溶膠成分,一定程度上能改善氧化膜層厚度、致密度,降低孔隙率。而且溶膠成分會使成膜速度出現(xiàn)階段性快速和緩慢增長,但基本上不影響膜層的X射線衍射相結(jié)構(gòu)。

但陽極氧化膜的脆性較大、多孔,在復雜工件上難以得到均勻的氧化膜層。

金屬涂層

鎂及鎂合金是最難鍍的金屬,其原因如下:

1、鎂合金表面極易形成的氧化鎂,不易清除干凈,嚴重影響鍍層結(jié)合力;

2、鎂的電化學活性太高,所有酸性鍍液都會造成鎂基體的迅速腐蝕,或與其它金屬離子的置換反應十分強烈,置換后的鍍層結(jié)合十分松散;

3、第二相(如稀土相、γ相等)具有不同的電化學特性,可能導致沉積不均勻;

4、鍍層標準電位遠高于鎂合金基體,任何一處通孔都會增大腐蝕電流,引起嚴重的電化學腐蝕,而鎂的電極電位很負,施鍍時造成針孔的析氫很難避免;

5、鎂合金鑄件的致密性都不是很高,表面存在雜質(zhì),可能成為鍍層孔隙的來源。

因此,一般采用化學轉(zhuǎn)化膜法先浸鋅或錳等,再鍍銅,然后再進行其它電鍍或化學鍍處理,以增加鍍層的結(jié)合力。鎂合金電鍍層有Zn、Ni、Cu-Ni-Cr、Zn-Ni等涂層,化學鍍層主要是Ni-P、Ni-W-P等鍍層。

單一化學鍍鎳層有時不足以很好地保護鎂合金。有研究通過將化學鍍Ni層與堿性電鍍Zn-Ni鍍層組合,約35μm厚的鍍層經(jīng)鈍化后可承受800-1000h的中性鹽霧腐蝕。也有人采用化學鍍鎳作為底層,再用直流電鍍鎳能得到微晶鎳鍍層,平均結(jié)晶顆粒大小為40nm,因晶粒的細化而使鍍層孔隙率大大降低,結(jié)構(gòu)更致密。

電鍍或化學鍍是同時獲得優(yōu)越耐蝕性和電學、電磁學和裝飾性能的表面處理方法。缺點是前處理中的Cr、F及鍍液對環(huán)境污染嚴重;鍍層中多數(shù)含有重金屬元素,增加了回收的難度與成本。由于鎂基體的特性,對結(jié)合力還需要改善。

激光處理

激光處理主要有激光表面熱處理和激光表面合金化兩種。

激光表面熱處理又稱為激光退火,實際上是一種表面快速凝固處理方式。而激光表面合金化是一種基于激光表面熱處理的新技術。激光表面合金化能獲得不同硬度的合金層,具有冶金結(jié)合的界面。利用激光輻照源的熔覆作用在高純鎂合金上還可制得單層和多層合金化層。

采用寬帶激光在鎂合金表面制備Cu-Zr-Al合金熔覆涂層時,由于涂層中形成的多種金屬間化合物的增強作用,使合金涂層具有高的硬度、彈性模量、耐磨性和耐蝕性。而由于稀土元素Nd的存在,在經(jīng)過激光快速熔凝處理之后得到的激光多層涂敷,晶粒得到明顯細化,能提高熔覆層的致密性和完整性。

激光處理能處理復雜幾何形狀的表面,但鎂合金在激光處理時易發(fā)生氧化、蒸發(fā)和產(chǎn)生汽化、氣孔以及熱應力等問題,設計正確的處理工藝至關重要。

其他處理

離子注入是在高真空狀態(tài)下,在十至數(shù)百KV電壓的靜電場作用下,經(jīng)加速的高能離子(Al、Cr、Cu等)以高速沖擊要處理的表面而注入樣品內(nèi)部的方法。注入的離子被中和并留在樣品固溶體的空位或間隙位置,形成非平衡表面層。

有研究認為耐蝕性能的提高是由于自然氧化物的致密化、注入離子的輻射和形成鎂的氮化物的結(jié)果。所得改性層的性能與所注入離子的量和改性層的厚度有關,而基體表面的MgO對改性層的耐蝕性能的提高也有一定的促進作用。

氣相沉積即蒸發(fā)沉積涂層,有物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)兩種。它是利用能使鎂合金中的Fe、Mo、Ni等雜質(zhì)含量大幅度降低,同時利用涂層覆蓋基體的各種缺陷,避免形成局部腐蝕電池,從而達到改善防腐性能的目的。

與鎂合金的其他表面處理技術相比,有機涂層保護技術具有品種和顏色多樣、適應性廣、成本低、工藝簡單的優(yōu)點。目前廣泛使用的主要是溶劑型的有機涂料。粉末型的有機涂層因無溶劑,和具備污染少、厚度均勻以及較佳耐蝕性能等特點,近幾年來在汽車、電腦殼體等鎂合金部件上的應用較受歡迎。

鎂合金壓鑄件由于鎖模力不足、合模不良、模具強度不足、熔湯溫度太高等問題會出現(xiàn)表面有毛刺的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象叫做產(chǎn)品披鋒,往往是企業(yè)必須要面對的后處理加工工序.目前主要是根據(jù)產(chǎn)品性質(zhì)運用手工打磨,氫氧爆炸以及昭凌冷凍拋丸機去解決

鎂合金切削工藝的火災危險性

1、鎂屑性質(zhì)活潑,高溫下極易燃燒。鎂合金切削過程中,鎂屑切口處大部分是未氧化的鎂和鎂合金。由于金屬鎂屬一級遇濕易燃品,著火點及最小引燃能量低,加之切屑薄而小,比表面積大,因此高溫環(huán)境下在空氣中極易燃燒。

2、高速切削時會產(chǎn)生高溫,引燃鎂屑。機械加工時,為充分發(fā)揮刀具的切削性能,提高生產(chǎn)效率和工件質(zhì)量,一般要求較高的切削速度。而高速度的切削往往會使金屬切屑的溫度高達700°C~ 1 000°C,當缺乏冷卻液的有效供應時,高溫將足以引燃鎂屑起火。

3、鎂屑燃燒溫度高,火災蔓延速度快,撲救難度大。鎂一旦發(fā)生火災,其燃燒溫度可達3 000°C,燃燒熱值高達25 121 kJ/kg。當鎂屑呈粉狀時與空氣混合遇火能發(fā)生爆炸。此外,由于鎂高溫時遇水可發(fā)生化學反應放出氫氣,故金屬鎂火災中,水、泡沫、四氯化碳等滅火劑都受到限制,干粉、鹵代烷滅火劑的滅火效果亦不明顯,撲救難度大。

金屬切削加工過程中影響切削溫度的因素

金屬切削過程中,99 %的切削變形與摩擦所消耗的功轉(zhuǎn)化為熱能,可用(1)式表示:

Q總=Q1+Q2+Q3(1)

式中:Q總——切削過程產(chǎn)生的總熱量,又稱切削熱;

Q1——變形消耗的功轉(zhuǎn)變的熱量;

Q2——前刀面與切屑表面摩擦所消耗的熱量;

Q3——后刀面與切屑表面摩擦所消耗的熱量。

切削熱主要通過切屑、刀具、工件、切削液(如冷卻液、潤滑液)和周圍空氣傳導出去,當不加切削液時,則大部分熱由切屑傳出。

鎂合金切削加工工藝火災預防

1、控制好切削速度。切削熱的產(chǎn)生與切削速度呈同比例增長,因此切削速度對切削溫度影響極大。在實際工作中我們發(fā)現(xiàn),不同的切削速度產(chǎn)生的切削熱會使切屑的表面氧化膜顏色發(fā)生變化。因此,通過不同切削速度下的鎂合金切削氧化膜顏色,便可估算出安全的車床主軸轉(zhuǎn)速。

2、正確選擇切削液。除非機械構(gòu)造本身限制,在鎂合金切削加工時應始終充分供應切削液以及時降低切屑溫度�？紤]到鎂的化學特性,切削液的選擇應避免采用可燃、具有強氧化性及含水量較高的液體,從而防止冷卻液遇高溫鎂屑燃燒或反應放熱起火。

3、強化易燃、可燃物品的監(jiān)管。冷加工切削過程中使用的潤滑油及精密機床使用的液壓油、導軌油、主軸油等大多為可燃液體,而且一般儲油量都較大,如普通機床液壓油約有20 kg~70 kg。所以日常工作中應加強設備的檢修與維護,保持機床完好,嚴防漏油。對清潔機床后遺留的油抹布、油棉紗等,應及時清理,并與鎂屑相隔離。

鎂屑火災的撲救

1、嚴禁使用水、泡沫、四氯化碳、二氧化碳滅火劑撲救。

2、對已燃金屬鎂屑應選用D級滅火器。如7150、D類干粉、干砂等,考慮到目前國內(nèi)市場上7150、D類干粉滅火器并不常見,而干砂對機床(特別是精密機床)損壞大,根據(jù)實際可就地取材選用75 %~80 %的覆蓋熔劑粉加20 %~25 %硫磺粉經(jīng)混合制成的撒粉熔劑灌裝在手提干粉滅火器中進行滅火,效果明顯。

3、撲救鎂屑火災時,應使滅火器噴嘴與起火鎂屑間保持一定距離,以盡量減少滅火器噴射過程中對鎂屑的沖擊作用,防止鎂屑擴散形成爆炸性混合物。

鎂合金板材用途

①鎂合金板材是航空、航天工業(yè)不可缺少的材料。航空材料減重帶來的經(jīng)濟效益和性能改善十分顯著,商用飛機與汽車減重相同質(zhì)量帶來燃油費用節(jié)省,前者是后者的近100倍,而戰(zhàn)斗機的燃油費節(jié)省又是商用飛機的近10倍,更重要的是其機動性能改善可以極大提高其戰(zhàn)斗力和生存能力。正因為如此,航空工業(yè)才會采取各種措施增加鎂合金應用�，F(xiàn)在飛機所用的鋁材料約占飛機總重量的85%,高強度、耐腐蝕的鎂合金板比鋁板性能更好,在飛機上應用更有優(yōu)勢。

②鎂合金是減輕武器裝備質(zhì)量,實現(xiàn)武器裝備輕量化,提高武器裝備各項戰(zhàn)術性能的理想結(jié)構(gòu)材料。軍工上應用,如直升機、殲擊機都要大量使用;坦克、裝甲車、軍用吉普車、槍械武器等等,可使單兵綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)降到6.37Kg。用鎂板制造子彈殼、炮彈殼,使單兵子彈負載增加一倍。

③交通工具上應用,如汽車、火車、船舶等,減輕重量、節(jié)省能源、減少污染,國家正大力發(fā)展。

④在3C產(chǎn)品上廣泛應用。

⑤在電源上應用,鎂電源類產(chǎn)品都是高能無污染電源,如制造鎂錳干電池、鎂空氣電池、鎂海水電池、魚雷電源以及動力電池。

⑥高電位鎂合金犧牲陽極板用在金屬保護上。

⑦民用也很廣。如環(huán)保建筑裝飾板材、體育、醫(yī)療器械、工具、高級眼鏡架、手表殼、

高級旅行用品等

焊絲應用

鎂合金焊絲用于各種鍛壓鎂合金及鑄造鎂合金,廣泛應用于光學儀器 ,航空航天,汽車配件及民用鎂制品和工藝品的焊接,是用于焊修鎂合金斷裂,裂紋,沙眼氣孔的專用鎂合金焊絲。

技術革新

最近,日本宇部公
司在擠壓鑄造機上進行了鋁合金和鎂合金的半固態(tài)擠壓鑄造方面的研發(fā)工作。其開發(fā)的半固態(tài)新工藝流程是:首先將金屬液在高精度控溫式熔化保溫爐中熔化,在稍高于合金熔點溫度下澆入用于保溫的中間容器中,然后通過控制氣流,將中間容器中的半液態(tài)金屬的溫度調(diào)節(jié)到所要求的溫度,并防止過冷,隨后將中間容器中的半固態(tài)漿料倒置注入傾斜杯中,這樣就可使氧化層保留在杯中擠壓頭的表面,以防進入鑄件中;然后,擠壓頭將半固態(tài)漿料壓入型腔中成形,以實現(xiàn)壓力下凝固成鑄件。用此種工藝生產(chǎn)的鑄件,比常規(guī)擠壓鑄造有更致密的組織和更好的性能,并且可以成形更薄壁的鑄件。

擠壓鑄造,又稱液態(tài)模鍛,是一種使液態(tài)或半固態(tài)金屬在高壓下充型和凝固的精確成形鑄造技術。這種工藝有效地提高了鑄件的補縮和成形能力,具有避免或減少氣孔等鑄件缺陷,提高鑄件力學性能,適用范圍廣,節(jié)約能源等優(yōu)點。目前,這種工藝在國際上已經(jīng)廣泛用于汽車、摩托車等重要安全和高性能零件的生產(chǎn),在能源日趨緊張和力學性能要求日益提高的將來具有重要的應用前景。

擠壓鑄造設備的改進是擠壓鑄造工藝得以推廣的重要條件。目前,世界各國進行擠壓鑄造生產(chǎn)的各種液壓機大致有1000臺,先進的專用擠壓鑄造設備主要分布在日、美等發(fā)達國家,以日本最多。擠壓鑄造機大致發(fā)展成三類:垂直合模垂直擠壓式;水平合模水平擠壓式;水平合模垂直擠壓式。擠壓鑄造設備的研發(fā)主要集中在以下幾個方面:(1)擠壓鑄造方式從傳統(tǒng)的直接擠壓和間接擠壓單一方式走向復合化,兼有兩種方式的優(yōu)點,形成適用范圍更廣的新型擠壓鑄造工藝。又如,與壓鑄及半固態(tài)鑄造方式相融合,形成擠壓壓鑄工藝和半固態(tài)擠壓鑄造。(2)澆注方式及澆注系統(tǒng)裝置注重提高澆注的自動化水平和改善澆注條件,開發(fā)出高精度的液壓控制閥和閉環(huán)控制的壓射系統(tǒng),建立專用高效的澆注系統(tǒng)。(3)合模力規(guī)格多樣化,對壓射系統(tǒng)的壓力控制方法進行改進,提高其控制精度及穩(wěn)定性,實現(xiàn)對擠壓過程的精確控制;拓寬設備擠壓速度和擠壓壓力的范圍。

關于擠壓鑄造新產(chǎn)品的開發(fā),各國均遵循如下方向:(1)取代常規(guī)的壓鑄工藝,使其有更致密的組織,可固溶熱處理,并提高其力學性能或提高其耐磨性、抗?jié)B漏性;(2)取代砂型、金屬型鑄造,使鑄件內(nèi)部組織更致密,表面輪廓更清晰,尺寸精度更高;(3)取代鍛造、熱擠壓等工藝,以降低成本,簡化工藝。近年來,世界各國對擠壓鑄造鋁基復合材料的研究工作十分活躍,由于擠壓鑄造工藝是制備金屬基復合材料最廉價又適合大批量生產(chǎn)的一種很實用的工藝方法,因此備受關注。

產(chǎn)品優(yōu)點

優(yōu)點:①密度小,比鋁輕1/3,其比強度(抗拉強度與密度之比值)較鋁合金高;②疲勞極限高;③能比鋁合金承受較大的沖擊載荷;④導熱性好;⑤鑄造性能好;⑥尺寸穩(wěn)定性好;⑦易回收;⑧有良好的切削加工性;⑧有較好的減振性能;⑩在諸多方面比工程塑料優(yōu)越,可替代工程塑料;@在煤油、汽油、礦物油和堿類中的耐蝕性較高等。

表面處理是目前壓鑄鎂合金市場推廣的主要技術瓶頸,微弧氧化是重點發(fā)展方向。鎂的氧化膜(MgO)不致密,耐蝕性能差,工件必須進行可靠的表面處理。但是,鎂合金表面處理技術在全球范圍看一直是個瓶頸問題,近年來進展不大,一方面導致這一環(huán)節(jié)的成本較高,另一方面也使得鎂合金表面涂層的著色較為單一,難以滿足當前日益增長的美觀時尚的需求,目前市面上的鎂合金3C外殼主要以黑色、灰色為主。從技術上講,表面處理會根據(jù)外觀要求、合金成分和組織以及產(chǎn)品不同的工作環(huán)境來選取相應處理工藝,目前流行的工藝主要有保護膜與涂層、陽極氧化、微弧氧化、表面滲層處理、金屬涂層、有機涂層以及表面改性等7種。從宜安科技、嘉瑞國際等主攻壓鑄技術路線的廠商了解看,目前較為流行的是陽極氧化和微弧氧化工藝。其中,陽極氧化屬于傳統(tǒng)主流工藝,但由于涉及高價鉻處理液、硫酸鹽、氟化物等,污染問題凸顯,各地政府對陽極氧化進行了嚴格的牌照管理,據(jù)調(diào)研信息,目前廣東省內(nèi)已停止發(fā)放陽極氧化的牌照。而80年代興起的微弧氧化處理,以其工藝簡單、效率高、清潔無污染、膜層均勻質(zhì)硬且兼具陶瓷噴涂層的優(yōu)點,成為繼陽極氧化之后的重點發(fā)展方向,這也成為鎂合金表面處理技術瓶頸的最有可能的突破口。