鎂合金產(chǎn)業(yè)化工程可行性論證報告

鎂合金產(chǎn)業(yè)化工程項目

1．項目提出的必要性與重要性

由于鎂價持續(xù)下滑，生產(chǎn)金屬鎂已無利可圖，山西省廣靈化工總公司依靠生產(chǎn)高電位鎂犧牲陽極和八個品牌的鎂合金的新技術(shù)優(yōu)勢，通過技術(shù)創(chuàng)新，進一步開發(fā)科技含量高、附加值大的鎂合金壓鑄件產(chǎn)品，追求產(chǎn)品的最大值，取得最佳經(jīng)濟效益。高電位鎂犧牲陽極及鎂合金和鎂壓鑄件的生產(chǎn)，為我國金屬鎂深加工開辟了一條新路，為鎂業(yè)走出困境帶來新轉(zhuǎn)機，提高了我國鎂產(chǎn)品在國際市場上的競爭力，為國家創(chuàng)收外匯，也必將推動我國汽車工業(yè)的發(fā)展。

2．產(chǎn)品介紹

鎂合金產(chǎn)業(yè)化工程項目主要生產(chǎn)高電位鎂犧牲陽極、鎂合金、鎂合金壓鑄件。高電位鎂犧牲陽極是當今世界先進的防腐工程材料，主要用于埋地管線、管網(wǎng)、船舶等鋼鐵構(gòu)筑物的防腐保護，此種產(chǎn)品世界上僅有少數(shù)幾家能生產(chǎn)，廣靈化工總公司研制生產(chǎn)的高電位鎂犧牲陽極的化學(xué)成份及電化學(xué)性能均達到或超過了國際標準，并被認定為國家級重點新產(chǎn)品。鎂合金及鎂壓鑄件產(chǎn)品主要用于汽車上的轉(zhuǎn)向輪、儀表盤、座椅架等汽車上的部件，以減輕汽車的自重、降低油耗、減少污染，因此，倍受汽車制造業(yè)的青睞。

根據(jù)市場調(diào)研，本項目確定生產(chǎn)高電位鎂犧牲陽極2000噸，鎂合金3000噸，鎂合金壓鑄件2000噸，鎂渣硅酸鹽水泥10萬噸的生產(chǎn)能力。

3．產(chǎn)品的市場預(yù)測與分析

高電位鎂犧牲陽極這種防腐材料已被越來越多地用于石油、天燃氣輸送管道的防腐保護，由于其生產(chǎn)技術(shù)難度大、科技含量高，世界上僅有幾家能生產(chǎn)，所以，市場上該產(chǎn)品供不應(yīng)求，據(jù)調(diào)查，僅北美年需求量就達二萬噸，國內(nèi)年需求量也在大幅度的增加。據(jù)國際鎂協(xié)會公布的資料，國際鎂合金壓鑄件的需求將從1997年的9．5萬噸預(yù)測到2000年增長到18.2萬噸在我國每年僅在汽車上用鎂合金壓鑄件的數(shù)量達2．6萬噸，而且以16％的速度遞增。而在我國僅有上海乾通汽車附件公司、南京華宏（集團）有限公司等少數(shù)幾家生產(chǎn)，其產(chǎn)量也不足2400噸。所以此產(chǎn)品缺口較大，市場廣闊。

6．企業(yè)概況與項目進展情況

山西省廣靈化工總公司為中型一類企業(yè)，企業(yè)性質(zhì)屬集體所有制，有員工1800多名，其中技術(shù)人員136名，下轄11個分廠（公司），主要生產(chǎn)銨梯炸藥、乳化炸藥、高電位鎂犧牲陽極、鎂合金、鎂渣水泥、木器、雕塑等十多種產(chǎn)品?？偣究傎Y產(chǎn)9242萬元，其中固定資產(chǎn)凈值4317萬元，企業(yè)資產(chǎn)負債率為56.7％，企業(yè)銀行信譽等級為AA級。1998年實現(xiàn)利稅1508萬元，1999年已實現(xiàn)利稅2000萬元。是縣域經(jīng)濟的龍頭企業(yè)，大同市15戶重點優(yōu)勢企業(yè)之一，省級先進企業(yè)、科技型企業(yè)和模范納稅戶。鎂合金市場趨勢及工業(yè)應(yīng)用前景――訪富來遠東有限公司總經(jīng)理黃奇德先生以輕質(zhì)和可回收使用為應(yīng)用特點的鎂合金，日益成為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的理想材料。二十世紀九十年代，其市場需求一直呈穩(wěn)定增長的趨勢?，F(xiàn)代科技和相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，不僅消除了人們對使用鎂合金的疑慮，而且使其各項獨特優(yōu)點更臻完美，應(yīng)用范圍迅速擴展，特別是汽車零部件的大量應(yīng)用，電訊產(chǎn)品向輕、薄、短、小方向發(fā)展，以及相關(guān)行業(yè)的密切合作與技術(shù)整合，更使這種新興材料的市場發(fā)展呈現(xiàn)極為樂觀的前景。

<<金屬工業(yè)>>雜志將一連四期訪問富來遠東有限公司總經(jīng)理黃奇德先生，讓讀者全面了解鎂合金產(chǎn)品市場對本港壓鑄工業(yè)的影響。德國富來是鎂合金壓鑄工業(yè)的楚，也是全球第一間生產(chǎn)全電動壓鑄機。黃奇德先生于富來遠東出任總經(jīng)理職位多年，對鎂合金市場的演進，認識尤深。

全球需求的增長趨勢鎂在地殼和海水中含量豐富，其儲量在所有元素中排行第八。二十世紀六十年代，鎂金屬首先在汽車工業(yè)市場上逐漸為人們所注目。但它作為可用性的工程材料，則在八十年代之后。這主要是由于高純鑄造鎂合金的發(fā)展和在鑄造車間免除了使用氯化物鹽類試劑，以及成功開發(fā)鎂合金的熱室與冷室壓鑄設(shè)備。到九十年代，在汽車工業(yè)出于經(jīng)濟考慮和政府法律要求致力于改善車輛燃油效率的驅(qū)使下，鎂合金市場需求更呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢。及至九八年，全球鎂市場交易額已達到360,000噸。以鎂合金壓鑄件為例，根據(jù)國際鎂協(xié)會（InternationalMagnesiumAssociation）和HydroMagnesium的估計，九一年，在全球鎂合金壓鑄件中，鎂的應(yīng)用已達到24,000噸。此后每年以15-20﹪的速率穩(wěn)步增長，及至九七年，已達64,000噸。預(yù)計2000年將突破100,000噸大關(guān)。到2008年，可能增加到240,000噸規(guī)模（見圖1），其中80﹪是汽車工業(yè)的應(yīng)用。從市場地域分布情況看，以1997年為例，當年全球鎂市場成交總數(shù)333,700噸中，居第一位的北美洲占59.5﹪，西歐占24.0﹪，亞洲/大洋洲占12.9﹪。而在應(yīng)用領(lǐng)域的分配中，鋁合金用鎂占43.2﹪，其次就是鎂壓鑄件，約占28.7﹪。九九年歐洲的用鎂量，主要反映了該地區(qū)在汽車工業(yè)上的增長，這是由于著名的Ford，Mercedes，Opel和Volkswagen/Audi等牌子汽車全都增加了鎂合金的應(yīng)用量，而這一趨勢至少將會延續(xù)到2010年。制造廠商和材料供貨商的合作，也是鎂市場增長的推動作用。例如，九五年，HydroMagnesium與GeneralMotors簽署了直接供應(yīng)協(xié)議。同年，Volkswagen購置了在以色列的DeadSeaMagnesium的35﹪股份。九六年，F(xiàn)ordMotor公司也承諾對澳洲發(fā)展一個新的鎂生產(chǎn)廠提供財政支持。

鎂合金的性能優(yōu)勢多年來，鎂合金的應(yīng)用曾受到三種疑慮的影響，它們是：高成本(物料貴及回收再用費貴)；高腐蝕性；以及高易燃性。事實上，熔化鎂所消耗的能量雖大于熔化鋅，但小于熔化鋁。而當今的無助劑熔鎂技術(shù)和添加硫氟化物（SF6）技術(shù)，已控制熔化鎂時的耗損程度減至最低。同時，鎂合金的良好切削性能和可控制的極小鑄造誤差，以及很高的壓鑄生產(chǎn)率，都使得鎂的應(yīng)用成本大為下降。至于鎂合金制件的腐蝕問題，亦已藉助添加墊片等簡易技術(shù)措施得以避免。而鎂鑄件并不像鎂粉那樣存在易燃問題，對于熔融狀態(tài)的鎂合金件或在高速切削時的高燃燒性也早已有了相應(yīng)防護措施。因此，上述疑慮在當今技術(shù)條件下無需擔心。鎂材料一系列的獨特優(yōu)點：重量輕――下表列出了有關(guān)金屬的比重：

金屬比重（g/cm3）鉛銅黃銅鋼鋅鈦鋁鎂11.38.98.57.97.14.52.81.8在同等剛性條件下，一磅鎂的堅固程度等同于1.8磅的鋁和2.1磅的鋼。同時，鎂能制出與鋁同樣復(fù)雜的零件而重量則較后者輕三分之一。上述特性對于現(xiàn)代一些手提類產(chǎn)品是至關(guān)重要的。而對于車輛，這一特性將顯著地減少其激活慣性，并節(jié)省燃料消耗。吸震性能高――鎂有極好的滯彈吸震性能，可吸收振動和噪音，這對于用作設(shè)備機殼減小噪音傳遞，和提供防沖擊與防凹陷損壞是重要的。尺寸穩(wěn)定性這是鎂的特點之一。當它從模具中取出時，產(chǎn)品只有很小的殘余鑄造應(yīng)力，因此，它無需退火和去應(yīng)力處理的必要。某些金屬長期暴露在較高溫度環(huán)境下，即是不加載荷也會產(chǎn)生尺寸結(jié)構(gòu)的變化。而使用AM類鎂鑄造合金則不會出現(xiàn)這類現(xiàn)象。而在加載情況下，這種金屬也能呈現(xiàn)很好的抗蠕變特性。例如，壓鑄件在超過120℃條件下承受100小時，只有0.1﹪至0.5﹪的總伸長。其它一些新發(fā)展的鎂合金還可提供更大的抗蠕變強度。自動化生產(chǎn)能力和高的模具壽命――由于熔融的鎂不會與鋼起反應(yīng)，這使得它更易于實現(xiàn)在熱室壓鑄機中進行自動生產(chǎn)操作，同時也延長了鋼制模具的壽命。與鋁的壓鑄相比，鎂鑄造時模具壽命可比前者高出2-3倍，通?？删S持20萬次以上的壓鑄操作。良好的鑄造性能――在保持良好的結(jié)構(gòu)條件下，鎂允許鑄件壁厚小至0.6mm。這是塑料制品在相同強度下，無法達到的壁厚。至于鋁合金也要在1.2-1.5mm范圍下，才可以和鎂相比。高的模鑄生產(chǎn)率――與鋁相比，鎂有更低的單位體積熱含量，這意味著它在模具內(nèi)能更快凝固。一般說來，其生產(chǎn)率比鋁壓鑄高出40-50﹪，最高時可達到壓鑄鋁的兩倍。良好的切削性能――鎂比鋁和鋅有更好的加工及切削特性，這促使鎂成為最易切削加工的金屬材料。下表列出了有關(guān)金屬的切削能量消耗指數(shù)比較：有關(guān)金屬切削能量消耗指數(shù)：鎳合金中碳鋼鑄鐵黃銅鋁鎂10.06.33.52.31.31.0

鎂的良好切削性能表現(xiàn)在：允許較高的切削速度；減少切削加工時間；比其它金屬有高出幾倍的刀具壽命（極少停機換刀并節(jié)省了操作時間與刀具成本）；有優(yōu)良的表面光潔度，并一次切削獲得；極少出現(xiàn)積屑瘤；有良好的斷屑特性及溫度傳導(dǎo)性，可免除使用冷卻液或潤滑液?？苫厥赵儆猫D―廢舊鎂合金鑄件可再熔化，并作為AZ91D，AM50或AM60的二次材料進行鑄造。由于壓鑄件的需求不斷增長，可回收再用的能力是非常重要的。這符合環(huán)保的要求，使得鎂合金比許多塑料材料更加吸引。高散熱性――鎂合金有高散熱性能，適合現(xiàn)今設(shè)計密集的電子產(chǎn)品。高電磁干擾屏帳――鎂合金有良好的阻隔電磁波功能，適合現(xiàn)今發(fā)出電磁干擾的電子產(chǎn)品。其它特性――除上述主要特性外，鎂合金還具有長期使用條件下的良好抗疲勞，以及低的裂紋傾向，和無毒、無磁性等一些特點。

富來遠東有限公司總經(jīng)理黃奇德先生指出，制造鎂合金產(chǎn)品需要多方面技術(shù)配合。

目前，鎂合金主要用于高檔電子產(chǎn)品及汽車零件，精度要求較高，電子產(chǎn)品多要求薄壁件，而汽車零件則要求精密性高。因此除需要高剛性、高射速的壓鑄機外，更需要尺寸精密，流道設(shè)計合理的先進模具配合。而本港壓鑄產(chǎn)品主要是精度要求較低的鑄件，一般均再經(jīng)人手打磨拋光，而且在國內(nèi)管理模式亦較為落后。反觀，臺灣壓鑄有較多為電子零件及汽車零件，這些產(chǎn)品對生產(chǎn)管理、模具、壓鑄技術(shù)要求較高，因此，在發(fā)展鎂合金壓鑄方面，明顯有一定的優(yōu)勢。臺灣的另一個有利條件是工業(yè)發(fā)達，工業(yè)股份公司在市場集資容易。而整個鎂合金壓鑄配套所需投資亦較大，工業(yè)集團可作規(guī)模性投資。

近年手提電腦風行全球，鎂合金較高強度特點恰好正是理想的超薄型筆記計算機的外殼材料。由于臺灣已掌握一定基礎(chǔ)的壓鑄技術(shù)，而且本身亦是全球筆記型計算機的生產(chǎn)基地，自然便成為日本以外，制造超薄筆記型計算機外殼的王國。選擇合適的冷室或熱室壓鑄機近年流行的鎂合金外殼產(chǎn)品是本港壓鑄廠商夢寐以求的新興市場。很可惜本港壓鑄廠商對這門技術(shù)認識不深，而且投資不菲，導(dǎo)致他們裹足不前。其實這門技術(shù)不難，只是存在小部份「技巧」而已。今期「產(chǎn)品開發(fā)篇」繼上期剖析亞洲鎂合金市場后，富來遠東總經(jīng)理黃奇德先生對選擇合適的鎂合金壓鑄機作出一點建議。

鎂合金鑄造方法

鎂合金鑄造方法大致可分為：（1）重力澆注(GravityDiecasting)、（2）低壓鑄造(Lowpressurediecasting)、（3）半固態(tài)壓鑄(Thixcasting)、（4）半熔注塑法(Thixomolding)及（5﹞壓鑄(Highpressurediecasting)。半熔注塑法和半固態(tài)壓鑄為較新之生產(chǎn)技術(shù)。半熔注塑原理接近注塑機，首先把鎂錠加工切削成細料狀，原料由進料筒定量進入螺桿，在加熱區(qū)通過螺桿轉(zhuǎn)動擠壓推進，使其變成半熔狀態(tài)并高速高壓射入模腔，由于無需完全熔化，此法較節(jié)省能源，亦較為安全，無需保護氣體或覆蓋鹽，內(nèi)在氣泡較少，表面質(zhì)量亦較高。但同時亦存在很多問題有待解決，例如：

原料較貴

設(shè)備昂貴生產(chǎn)速度慢技術(shù)尚未穩(wěn)定，其中參數(shù)如定量控制，各溫度區(qū)的準確控制均有難度，因此成品率不高。所以此法目前用家不多半固態(tài)壓鑄

半固態(tài)壓鑄使用實時控制之超高壓冷室壓鑄機。首先生產(chǎn)晶粒結(jié)構(gòu)細致均勻之棒料(多由電磁感應(yīng)攪拌生產(chǎn))切成適當長度，通過特別控制之電感加熱器將棒料加熱至半固態(tài)，再用機械人放入冷室機射料腔內(nèi)，進行實時多速高壓擠入模腔，此法主要用于高強度要求厚壁安全件，壓鑄后可進行熱處理。此工藝成本更高，目前仍處于研發(fā)階段。冷室及熱室壓鑄工藝較為流行

較為普通的是壓鑄工藝，鎂合金可用熱室或冷室壓鑄。過去由于熱室機型所限，一公斤以上鎂件要使用冷室機之說?，F(xiàn)時德國富來已有930噸之熱室鎂合金機，最高鑄重量可達6.4公斤，有多臺在使用中。正確來說，應(yīng)以鑄件的壁厚來決定所使用的工藝。薄壁件采用熱室法，厚壁件使用冷室法，主要原因是鎂合金流動性高，同時會快速凝固，能于合金進入模腔并固化前維持其內(nèi)熱，它的液態(tài)高流動性有助其及早填滿模腔。在這方面熱室比冷室法優(yōu)越。同時，鎂合金鑄件所需比壓較鋁合金低，熱室機比壓可滿足要求，因而鎂合金熱室機最適合生產(chǎn)薄壁件。冷室壓鑄一適合厚壁件

設(shè)備包括冷室壓鑄機、鎂合金定量爐、鎂錠預(yù)熱及自動進料器、模溫機、保護氣體混合裝置、取件機器人等。選擇冷室機時有以下特別考慮的因素：

由于鎂合金的比壓要求(約300-400bar)較鋁合金低(約600-700bar)需要較小的射料力才可達至較佳較果，因此選擇機型時要留意射料部份，最好可配上不同射料力。

由于鎂合金極易凝固，因此要求大流量短填充時間，實際射速每秒6-7米或以上并不罕見?？账俣纫髣t更高。計算器器能量時需參考其PQ2圖。

由于液態(tài)的鎂合金為易燃物及高流動性，為安全計，電線及油喉應(yīng)盡量內(nèi)藏。機器夾縫應(yīng)盡量遮蓋以避免鎂合金流入。外露之電線及油喉必須特別保護。

由于射速極高，為減少飛邊，沖頭最好有急剎功能。

由于鎂合金壓鑄工藝較難控制，機器的穩(wěn)定性及參數(shù)可控性要求較高，最好有監(jiān)控圖表，生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，生產(chǎn)統(tǒng)計表等。如機器有壓射參數(shù)自動計算，有助選擇適合數(shù)據(jù)。

有些機器生產(chǎn)商更改標準機設(shè)計，如于射料腔加熱，或更改射料部份設(shè)計，以縮短合金進入模型的時間，會增加成本或影響機器剛性或耐用性，易損件壽命等，效果亦有待考驗。熔爐方面亦有所不同：

因為鎂合金溶液與空氣接觸的易燃性，故需要保護氣體覆蓋表面，保護氣體一般為0.2%SO2或SF6和干燥空氣／氮氣／二氧化碳熔爐是封閉式設(shè)計，過去使用的含硫覆蓋鹽雖然亦可防止燃燒，但令合金雜質(zhì)增加，不利質(zhì)量控制，亦增加環(huán)境污染性。

保護氣體混合裝置提供準確的混合成分(上述)給鎂液表面。氣體分布要均勻，爐蓋密封性要好，避免漏氣，過量的保護氣體不僅令用量增加，亦令坩堝加速腐蝕。不足夠則令液面氧化。保護氣體比例及用量必須定時監(jiān)察。

應(yīng)選用電熱爐，因為溫度控制較易，坩堝加熱比較均勻；沒有明火亦提高操作安全性。

坩堝為特殊低鎳防銹鋼材。

專用鎂合金熔化保溫定量爐，一般為雙重設(shè)計（熔化及保溫室）鎂料由保溫室之定量泵通過管道直接抽入射料腔?，F(xiàn)有的加料方法有螺旋量泵和氣壓控制定量泵兩種，均稱可準確控制誤差，傳統(tǒng)的人手或機械勻料會容易冷卻亦不利安全操作。

低硅含量隔熱材料，無出口爐身，防止坩堝破裂時熔料流出，產(chǎn)生危險。鎂錠預(yù)熱及自動進料器

鎂熔液絕不可與濕氣接觸，因此鎂錠在放入熔爐前必須預(yù)熱起碼150oC，此舉不但驅(qū)除濕氣，亦有利于熔化室溫度變化不致太大，自動鎂錠進料可保持液面高度的穩(wěn)定，減少爐壁過度腐蝕。模具恒溫機

上段已經(jīng)提過，在鎂合金壓鑄流動過程中保持其內(nèi)熱量，是質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，高溫熱油機為鎂合金壓鑄模具之必需外圍設(shè)備，它亦控制模具表面溫度的重要手段，選用的熱油機最高要在300oC以上。此外，必須計算適當?shù)臒嵊凸艿牢恢谩⒅睆蕉燃盁崃康?。鑄造溫度場仿真有助于這方面的設(shè)計。清潔工具及及盛器鎂合金爐的清潔工具要用不銹鉻鋼，在使用前更要充分預(yù)熱，避免有濕氣，機旁要準備好有蓋金屬容器，以盛載爐渣。扒出之爐渣放入熔器后，要迅速灑上覆蓋鹽或放入保護氣體并蓋上，以防止氧化燃燒。鎂合金冷室壓鑄有下列優(yōu)點：─比壓較大，適合厚件生產(chǎn)

─最大的冷室機超過三、四千噸鎖模力，遠超過熱室機最大的930噸，可生產(chǎn)大型鎂合金件

─更換易損件較為容易

─只需更換定量爐，機器可用于壓鑄鋁或其它合金。熱室壓鑄一適合薄壁件外圍設(shè)備方面與冷室機相同，但無需定量爐。選擇壓鑄機時有以下考慮因素：

鎂合金熱室機與一般熱室機不同之處在于熱爐和射料部份。熔爐方面與冷室機同熔爐要求一樣，需要密封，保護氣體，電熱，特別坩堝，雙室爐設(shè)計等。

除選用標準石油氣加熱射咀及鵝頸外，使用中頻電感加熱(無需水冷，減少發(fā)生危險)可準確控制射咀分段溫度，減少射咀過熱或變形，保證熔料流回鵝頸，減少廢氣污染，不會像石油氣加熱令機器其它部份升溫，由于鎂壓鑄容易塞咀，機身設(shè)計應(yīng)易于維修射咀部份。

由于鎂合金熔之點比鎂合金高，受熱情況較一般熱室機嚴重，亦導(dǎo)至機器設(shè)計及用料上的差異。

雖然熱室機的射料速度不需要如冷室機高，一般實際射速亦要每秒或兩米以上。最好可達3-4米。

其它考慮包括外露油喉及電線保護，內(nèi)藏油路及電線，噴霧器保護，機器穩(wěn)定性及監(jiān)控性等。相對于冷室機熱室機有以下優(yōu)點：─可使用較小噸位壓鑄機

─氣泡卷入較小─可用較小比壓

─余料比例較小減少回收比率─投資額較小

─沒有沖頭潤滑劑，鑄件較清潔。─生產(chǎn)周期較短─沖擊行程較短，有利縮短填充時間─定量較準，目前冷室機定量爐仍在不斷改善中─機器使用率較冷室機高

─外界對料溫影響較小，溫度較穩(wěn)定─綜合生產(chǎn)成本較低─爐溫較低，減低氧化及坩堝腐蝕投資鎂合金壓鑄應(yīng)留意的事項∶

要有充足的技術(shù)人員，包括模具設(shè)計，壓鑄生產(chǎn)及車間管理等技術(shù)人員。

必須有充裕資金。舉例來說，壓鑄鎂合金計算機外殼，需要用350噸以上的壓鑄機，此機種的每臺金額是三百萬以上。加上接口設(shè)備，全新廠房布局和后加工設(shè)備，廠商必須備有充裕資金，才可投資此技術(shù)。

后工序應(yīng)在獨立鎂合金加工車間進行。原因是鎂合金需要高速切削，所以廠房和機房應(yīng)備有良好通風系統(tǒng)和抽風設(shè)備，防止鎂粉積聚；并需保持機床、廠房整潔，避免積存金屬屑。用冷卻液加工會較安全。金屬屑的處理需要有系統(tǒng)的安全管理。至于除模鋒打磨，則可用振磨、噴砂或人手打磨。事實上，二次加工車間的廠房安全管理的要求比壓鑄車間更高。

鎂合金對模具設(shè)計要求極高。除了產(chǎn)品要求高外，高速射料亦令模腔內(nèi)較易困氣，不合理的流道設(shè)計會令冷紋惡化。因此，現(xiàn)時很多鎂合金模具開發(fā)，均利用CAE流道軟件。

鎂合金是活躍金屬，容易產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致表面處理比較困難，尤其是處理外觀件時，更要面對不少技術(shù)問題。

鎂合金比塑肢優(yōu)勝的一個因素，是鎂合金可回收再用。目前日本和臺灣的大部份廠商均沒有使用回爐材料，而余料就可作一級料退回材料供貨商，因此，廠商需作儲存廢料的安排?，F(xiàn)時，市場上雖有一級料重熔設(shè)備，但熔量最少為每小時500Kg，不適合一般用戶使用。余料回收是控制成本的重要手段。目前臺灣正加強研究回收技術(shù)，或于區(qū)內(nèi)設(shè)立集中回收，以減低成本。鎂合金壓鑄對亞洲廠商來說仍是新技術(shù)，因此，廠商需克服不少技術(shù)難題，另一方面，亦可從國外引進技術(shù)，以盡快達致順利生產(chǎn)效果。附圖為在德國生產(chǎn)之鎂合金壓鑄實例選擇合適的冷室或熱室壓鑄機近年流行的鎂合金外殼產(chǎn)品是本港壓鑄廠商夢寐以求的新興市場。很可惜本港壓鑄廠商對這門技術(shù)認識不深，而且投資不菲，導(dǎo)致他們裹足不前。其實這門技術(shù)不難，只是存在小部份「技巧」而已。今期「產(chǎn)品開發(fā)篇」繼上期剖析亞洲鎂合金市場后，富來遠東總經(jīng)理黃奇德先生對選擇合適的鎂合金壓鑄機作出一點建議。

鎂合金鑄造方法

鎂合金鑄造方法大致可分為：（1）重力澆注(GravityDiecasting)、（2）低壓鑄造(Lowpressurediecasting)、（3）半固態(tài)壓鑄(Thixcasting)、（4）半熔注塑法(Thixomolding)及（5﹞壓鑄(Highpressurediecasting)。半熔注塑法和半固態(tài)壓鑄為較新之生產(chǎn)技術(shù)。半熔注塑原理接近注塑機，首先把鎂錠加工切削成細料狀，原料由進料筒定量進入螺桿，在加熱區(qū)通過螺桿轉(zhuǎn)動擠壓推進，使其變成半熔狀態(tài)并高速高壓射入模腔，由于無需完全熔化，此法較節(jié)省能源，亦較為安全，無需保護氣體或覆蓋鹽，內(nèi)在氣泡較少，表面質(zhì)量亦較高。但同時亦存在很多問題有待解決，例如：

原料較貴

設(shè)備昂貴

生產(chǎn)速度慢

技術(shù)尚未穩(wěn)定，其中參數(shù)如定量控制，各溫度區(qū)的準確控制均有難度，因此成品率不高。所以此法目前用家不多半固態(tài)壓鑄

半固態(tài)壓鑄使用實時控制之超高壓冷室壓鑄機。首先生產(chǎn)晶粒結(jié)構(gòu)細致均勻之棒料(多由電磁感應(yīng)攪拌生產(chǎn))切成適當長度，通過特別控制之電感加熱器將棒料加熱至半固態(tài)，再用機械人放入冷室機射料腔內(nèi)，進行實時多速高壓擠入模腔，此法主要用于高強度要求厚壁安全件，壓鑄后可進行熱處理。此工藝成本更高，目前仍處于研發(fā)階段。冷室及熱室壓鑄工藝較為流行

較為普通的是壓鑄工藝，鎂合金可用熱室或冷室壓鑄。過去由于熱室機型所限，一公斤以上鎂件要使用冷室機之說。現(xiàn)時德國富來已有930噸之熱室鎂合金機，最高鑄重量可達6.4公斤，有多臺在使用中。正確來說，應(yīng)以鑄件的壁厚來決定所使用的工藝。薄壁件采用熱室法，厚壁件使用冷室法，主要原因是鎂合金流動性高，同時會快速凝固，能于合金進入模腔并固化前維持其內(nèi)熱，它的液態(tài)高流動性有助其及早填滿模腔。在這方面熱室比冷室法優(yōu)越。同時，鎂合金鑄件所需比壓較鋁合金低，熱室機比壓可滿足要求，因而鎂合金熱室機最適合生產(chǎn)薄壁件。冷室壓鑄一適合厚壁件

設(shè)備包括冷室壓鑄機、鎂合金定量爐、鎂錠預(yù)熱及自動進料器、模溫機、保護氣體混合裝置、取件機器人等。選擇冷室機時有以下特別考慮的因素：

由于鎂合金的比壓要求(約300-400bar)較鋁合金低(約600-700bar)需要較小的射料力才可達至較佳較果，因此選擇機型時要留意射料部份，最好可配上不同射料力。

由于鎂合金極易凝固，因此要求大流量短填充時間，實際射速每秒6-7米或以上并不

罕見?？账俣纫髣t更高。計算器器能量時需參考其PQ2圖。

由于液態(tài)的鎂合金為易燃物及高流動性，為安全計，電線及油喉應(yīng)盡量內(nèi)藏。機器夾縫應(yīng)盡量遮蓋以避免鎂合金流入。外露之電線及油喉必須特別保護。

由于射速極高，為減少飛邊，沖頭最好有急剎功能。

由于鎂合金壓鑄工藝較難控制，機器的穩(wěn)定性及參數(shù)可控性要求較高，最好有監(jiān)控圖表，生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，生產(chǎn)統(tǒng)計表等。如機器有壓射參數(shù)自動計算，有助選擇適合數(shù)據(jù)。

有些機器生產(chǎn)商更改標準機設(shè)計，如于射料腔加熱，或更改射料部份設(shè)計，以縮短合金進入模型的時間，會增加成本或影響機器剛性或耐用性，易損件壽命等，效果亦有待考驗。熔爐方面亦有所不同：

因為鎂合金溶液與空氣接觸的易燃性，故需要保護氣體覆蓋表面，保護氣體一般為0.2%SO2或SF6和干燥空氣／氮氣／二氧化碳熔爐是封閉式設(shè)計，過去使用的含硫覆蓋鹽雖然亦可防止燃燒，但令合金雜質(zhì)增加，不利質(zhì)量控制，亦增加環(huán)境污染性。

保護氣體混合裝置提供準確的混合成分(上述)給鎂液表面。氣體分布要均勻，爐蓋密封性要好，避免漏氣，過量的保護氣體不僅令用量增加，亦令坩堝加速腐蝕。不足夠則令液面氧化。保護氣體比例及用量必須定時監(jiān)察。

應(yīng)選用電熱爐，因為溫度控制較易，坩堝加熱比較均勻；沒有明火亦提高操作安全性。

坩堝為特殊低鎳防銹鋼材。

專用鎂合金熔化保溫定量爐，一般為雙重設(shè)計（熔化及保溫室）鎂料由保溫室之定量泵通過管道直接抽入射料腔?，F(xiàn)有的加料方法有螺旋量泵和氣壓控制定量泵兩種，均稱可準確控制誤差，傳統(tǒng)的人手或機械勻料會容易冷卻亦不利安全操作。

低硅含量隔熱材料，無出口爐身，防止坩堝破裂時熔料流出，產(chǎn)生危險。鎂錠預(yù)熱及自動進料器

鎂熔液絕不可與濕氣接觸，因此鎂錠在放入熔爐前必須預(yù)熱起碼150oC，此舉不但驅(qū)除濕氣，亦有利于熔化室溫度變化不致太大，自動鎂錠進料可保持液面高度的穩(wěn)定，減少爐壁過度腐蝕。模具恒溫機

上段已經(jīng)提過，在鎂合金壓鑄流動過程中保持其內(nèi)熱量，是質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，高溫熱油機為鎂合金壓鑄模具之必需外圍設(shè)備，它亦控制模具表面溫度的重要手段，選用的熱油機最高要在300oC以上。此外，必須計算適當?shù)臒嵊凸艿牢恢?、直徑度及熱量等。鑄造溫度場仿真有助于這方面的設(shè)計。清潔工具及及盛器鎂合金爐的清潔工具要用不銹鉻鋼，在使用前更要充分預(yù)熱，避免有濕氣，機旁要準備好有蓋金屬容器，以盛載爐渣。扒出之爐渣放入熔器后，要迅速灑上覆蓋鹽或放入保護氣體并蓋上，以防止氧化燃燒。鎂合金冷室壓鑄有下列優(yōu)點：─比壓較大，適合厚件生產(chǎn)

─最大的冷室機超過三、四千噸鎖模力，遠超過熱室機最大的930噸，可生產(chǎn)大型鎂合金件

─更換易損件較為容易

─只需更換定量爐，機器可用于壓鑄鋁或其它合金。熱室壓鑄一適合薄壁件外圍設(shè)備方面與冷室機相同，但無需定量爐。選擇壓鑄機時有以下考慮因素：

鎂合金熱室機與一般熱室機不同之處在于熱爐和射料部份。熔爐方面與冷室機同熔爐要求一樣，需要密封，保護氣體，電熱，特別坩堝，雙室爐設(shè)計等。

除選用標準石油氣加熱射咀及鵝頸外，使用中頻電感加熱(無需水冷，減少發(fā)生危險)可準確控制射咀分段溫度，減少射咀過熱或變形，保證熔料流回鵝頸，減少廢氣污染，不會像石油氣加熱令機器其它部份升溫，由于鎂壓鑄容易塞咀，機身設(shè)計應(yīng)易于維修射咀部份。

由于鎂合金熔之點比鎂合金高，受熱情況較一般熱室機嚴重，亦導(dǎo)至機器設(shè)計及用料上的差異。

雖然熱室機的射料速度不需要如冷室機高，一般實際射速亦要每秒或兩米以上。最好可達3-4米。

其它考慮包括外露油喉及電線保護，內(nèi)藏油路及電線，噴霧器保護，機器穩(wěn)定性及監(jiān)控性等。相對于冷室機熱室機有以下優(yōu)點：─可使用較小噸位壓鑄機

─氣泡卷入較小─可用較小比壓

─余料比例較小減少回收比率─投資額較小

─沒有沖頭潤滑劑，鑄件較清潔。─生產(chǎn)周期較短─沖擊行程較短，有利縮短填充時間─定量較準，目前冷室機定量爐仍在不斷改善中─機器使用率較冷室機高

─外界對料溫影響較小，溫度較穩(wěn)定─綜合生產(chǎn)成本較低─爐溫較低，減低氧化及坩堝腐蝕投資鎂合金壓鑄應(yīng)留意的事項∶

要有充足的技術(shù)人員，包括模具設(shè)計，壓鑄生產(chǎn)及車間管理等技術(shù)人員。

必須有充裕資金。舉例來說，壓鑄鎂合金計算機外殼，需要用350噸以上的壓鑄機，此機種的每臺金額是三百萬以上。加上接口設(shè)備，全新廠房布局和后加工設(shè)備，廠商必須備有充裕資金，才可投資此技術(shù)。

后工序應(yīng)在獨立鎂合金加工車間進行。原因是鎂合金需要高速切削，所以廠房和機房應(yīng)備有良好通風系統(tǒng)和抽風設(shè)備，防止鎂粉積聚；并需保持機床、廠房整潔，避免積存金屬屑。用冷卻液加工會較安全。金屬屑的處理需要有系統(tǒng)的安全管理。至于除模鋒打磨，則可用振磨、噴砂或人手打磨。事實上，二次加工車間的廠房安全管理的要求比壓鑄車間更高。

鎂合金對模具設(shè)計要求極高。除了產(chǎn)品要求高外，高速射料亦令模腔內(nèi)較易困氣，不合理的流道設(shè)計會令冷紋惡化。因此，現(xiàn)時很多鎂合金模具開發(fā)，均利用CAE流道軟件。

鎂合金是活躍金屬，容易產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致表面處理比較困難，尤其是處理外觀件時，更要面對不少技術(shù)問題。

鎂合金比塑肢優(yōu)勝的一個因素，是鎂合金可回收再用。目前日本和臺灣的大部份廠商均沒有使用回爐材料，而余料就可作一級料退回材料供貨商，因此，廠商需作儲存廢料的安排?，F(xiàn)時，市場上雖有一級料重熔設(shè)備，但熔量最少為每小時500Kg，不適合一般用戶使用。余料回收是控制成本的重要手段。目前臺灣正加強研究回收技術(shù)，或于區(qū)內(nèi)設(shè)立集中回收，以減低成本。鎂合金壓鑄對亞洲廠商來說仍是新技術(shù)，因此，廠商需克服不少技術(shù)難題，另一方面，亦可從國外引進技術(shù)，以盡快達致順利生產(chǎn)效果。附圖為在德國生產(chǎn)之鎂合金壓鑄實例異軍突起的鎂合金壓鑄（摘自《特種鑄造及有色合金》2000年第6期)

鎂合金的密度小于2g/cm3，是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其比強度高于鋁合金和鋼，略低于比強度最高的纖維增強塑料；其機加工性能優(yōu)良，易加工且加工成本低，加工能量僅為鋁的70%；其耐腐蝕性比低碳鋼好得多，已超過壓鑄鋁合金A380；其減振性、磁屏蔽性遠優(yōu)于鋁合金，所以綜合性能優(yōu)良的鎂合金的可應(yīng)用范圍遍布于汽車、計算機、通訊等廣闊領(lǐng)域。另外，鎂合金的低密度、低熔點、低動力學(xué)粘度、低比熱容、低相變潛熱以及與鐵的親和力小等特點，使其具有熔化耗能少、充型變速快、凝固速度快、實際壓鑄周期短、模具使用壽命長等優(yōu)勢，極適合于采用現(xiàn)代壓鑄技術(shù)進行成形加工，在現(xiàn)代壓鑄中金屬液直接被加工成金屬制品，而且可實現(xiàn)薄壁、近終形復(fù)雜制件的直接加工，所以該技術(shù)是目前最節(jié)能的，而且鎂合金壓鑄件的性能優(yōu)良，在常規(guī)使用條件下，替代鋼、鋁合金、塑料等制件的效果非常好，在實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化的同時，還使產(chǎn)品具有了優(yōu)良的特殊功能，并且在鎂合金壓鑄件報廢后，還可以直接回收再利用，因此目前鎂合金應(yīng)用制件絕大部分是鎂合金壓鑄件。1.鎂合金壓鑄的發(fā)展1.1北美的發(fā)展

北美是鎂合金用量最多的地區(qū)，其年發(fā)展速度為30%。以美國、加拿大為代表。

美國鎂合金的發(fā)展起源于80年代，以汽車行業(yè)為龍頭，其初期的鎂合金開發(fā)與應(yīng)用主要以企業(yè)及研究機構(gòu)行為為主。在鎂合金開發(fā)與發(fā)展過程中，Prince公司于1986年和1990年研制的鎖型力為11.76MN和13.72MN的大型鎂合金壓鑄機，為鎂合金壓鑄件的開發(fā)與應(yīng)用提供了必要的保障，著名的汽車公司如福特、通用和克萊斯勒等公司在過去的十幾年里一直致力于新型鎂合金和鎂合金離合器殼體、轉(zhuǎn)向柱架、進氣管及照明夾持器等汽車零部件的開發(fā)與應(yīng)用，替代效果十分明顯，大大地促進了鎂合金的發(fā)展。與此同時，鎂合金在應(yīng)用中顯示出的巨大優(yōu)勢，也逐漸受到了政府的關(guān)注與重視，1996年政府能源部與通用、福特和克萊斯勒三大集團簽署了一項名為“PNGV”（新一代效能工具）的合作計畫，該計畫的目的在于生產(chǎn)出符合市場要求的節(jié)能轎車。政府的這一行為極地促進了鎂合金壓鑄件的開發(fā)與應(yīng)用，通用汽車公司于1997年成功地開發(fā)出鎂合金汽車輪轂，并且與世界最大的鎂生產(chǎn)與加工公司——Hydro公司簽訂了應(yīng)用鎂合金壓鑄件的協(xié)議，福特公司也于1997年宣布與澳大利亞的昆士蘭金屬公司合資新建昆士蘭鎂廠，以便有穩(wěn)定的鎂合金來源，威斯康辛Lindberg觸變成形發(fā)展中心對鎂合金壓鑄技術(shù)進行了創(chuàng)新，采用半固態(tài)壓鑄技術(shù)生產(chǎn)出鎂合金賽車離合器片與汽車傳動零件。另外，在汽車行業(yè)的帶動下，鎂合金在通訊、計算機等行業(yè)的應(yīng)用也在不斷擴大，芝加哥WhiteMetalCasting公司采用鎂合金生產(chǎn)的雷達定位器殼體和610mm×610mm的計算機外殼壓鑄件在通訊計算機領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用，效果比鋼、鋁合金、塑料等制件好得多。加拿大鎂合金資源豐富，鎂業(yè)十分發(fā)達，1941年安大略省建立的哈雷鎂廠是世界上歷史最長、規(guī)模最大的皮江法鎂廠，1990年建成的年產(chǎn)4萬t的貝坎庫爾鎂廠，正在開發(fā)第三代多極電解槽，其現(xiàn)代化程度非常高，這些鎂廠為加拿大鎂合金的發(fā)展提供了充分保障。加拿大擁有世界上最大的鎂生產(chǎn)與加工公司——Hydro公司，Hydro公司與其它發(fā)達國家的鎂合金應(yīng)用公司聯(lián)系十分密切，其產(chǎn)品在許多發(fā)達國家汽車公司的汽車上都有應(yīng)用，該公司對鎂合金的發(fā)展與應(yīng)用起到了相當大的推動作用。隨著鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，1995年前后由加拿大聯(lián)邦政府及魁北克省與Hydro公司共同投資140萬加元成立了一個新的鎂研究中心，其宗旨在于通過優(yōu)化設(shè)計、工藝及材質(zhì)，獲得具有優(yōu)良性能的鎂合金壓鑄零部件，從而進一步拓展鎂合金的應(yīng)用。在政府的參與下，加拿大鎂合金的發(fā)展步伐大大加快，各個領(lǐng)域?qū)︽V合金壓鑄零部件的需求量不斷增長，鎂研究中心已經(jīng)制定出一套完善的鎂合金加工與回收規(guī)范。目前諾蘭達礦物公司正在籌建一座年產(chǎn)6萬t的鎂廠，以滿足突飛猛進的鎂合金發(fā)展要求。1.2歐洲的發(fā)展

歐洲的鎂合金用量僅次于北美，其年發(fā)展速度為60%，其中主要以德國為代表。

早在20年代中期，德國就出現(xiàn)了鎂合金壓鑄件，可以說，德國的鎂合金歷史悠久，而且長期以來，尤其是90年代以來，德國在鎂合金壓鑄領(lǐng)域一直在世界上年于領(lǐng)先地位，著名的奔馳汽車公司最早將鎂合金壓鑄件應(yīng)用于汽車座支架，奧迪汽車公司第一個推出鎂合金壓鑄儀表板，可以說德國是推動鎂合金壓鑄發(fā)展的先驅(qū)與主力軍。為適應(yīng)鎂合金發(fā)展的需要，確保其需求量不斷增長的鎂合金來源，1996年德國大眾汽車公司與以色列合資興建了死海鎂廠，1997年德國又由聯(lián)邦科技教育部（BMBF）牽頭，聯(lián)合大眾汽車公司等50余家企業(yè)和慕尼克工業(yè)大學(xué)等6所大學(xué)及研究所，投資2500萬馬克進行了一項為期限3年的“MADICA”（鎂合金壓鑄）發(fā)展項目，其目的在于解決鎂合金壓鑄生產(chǎn)及加工中的各種關(guān)鍵技術(shù)難題，建立一套完善的鎂合金壓鑄及加工的工藝規(guī)范，并將鎂合金壓鑄件進一步應(yīng)用于汽車、計算機、航空、通訊、醫(yī)療和輕工等領(lǐng)域。在政府、企業(yè)和科研部門的共同努力下，該項目自實施以來，業(yè)已取得了豐碩成果，顯著地促進了鎂合金在德國及歐盟工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。1.3日本的發(fā)展

日本鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用也十分迅速，80年代末期，日本開發(fā)出先進的鎂合金低壓金屬型鑄造裝置，為鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用提供了保證，由此，經(jīng)過研究相繼開發(fā)了一系列鎂合金壓鑄產(chǎn)品，如豐田汽車公司首先制造出鎂合金汽車輪轂、轉(zhuǎn)向軸系統(tǒng)、凸輪罩等零部件，三菱公司與澳大利亞工業(yè)科技部合作，開發(fā)出超輕量發(fā)動機等等，目前，日本的各家汽車公司都生產(chǎn)和應(yīng)用了大量的鎂合金殼體類壓鑄件，而且日本正在開發(fā)6500kN，13000kN和18000kN等三種壓鑄件機，為大型鎂合金零部件提供生產(chǎn)手段。在汽車領(lǐng)域開發(fā)和應(yīng)用鎂合金壓鑄件同時，日本還在計算機、通訊等領(lǐng)域進行了鎂合金壓鑄的開發(fā)與應(yīng)用，如1991-1995年間，國際商用機器公司采用鎂合金壓鑄了7種便攜式計算機外殼，同年索尼公司成功地開發(fā)了結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)字攝像集成系統(tǒng)VTR的鎂合金壓鑄外殼等等，日本進行的這些工作對促進鎂合金的發(fā)展與應(yīng)用也做出不小的貢獻。

由發(fā)達國家鎂合金壓的發(fā)展可以看出，鎂合金以其巨大的優(yōu)勢，正在廣闊的領(lǐng)域中不斷地得到開發(fā)與應(yīng)用，鎂合金壓鑄的發(fā)展需要有豐富的鎂資源和先進的加工設(shè)備為依托，需要有相應(yīng)的經(jīng)驗、知識和研究為基礎(chǔ)，需要企業(yè)、科研部門和政府的配合。2.國內(nèi)發(fā)展鎂合金的優(yōu)勢與前景

我國鎂合金壓鑄的產(chǎn)業(yè)剛剛起步，基礎(chǔ)十分薄弱，但我國發(fā)展鎂合金壓鑄的優(yōu)勢卻是得天獨厚的。

目前影響世界范圍內(nèi)鎂合金大規(guī)模發(fā)展與應(yīng)用的重要因素就是鎂合金壓鑄零部件的價格偏高，而在我國，鎂資源非常豐富，產(chǎn)鎂業(yè)十分發(fā)達，鎂產(chǎn)量1990年世界排名為第9位，1995年躍居第二位，僅次于美國，雖然近幾年受到各種沖擊，但目前我國仍有50余家鎂廠，其年生產(chǎn)能力均在1000t以上，總生產(chǎn)能力可達10萬噸/年，這也就是說我國的鎂合金壓鑄的發(fā)展有可靠的原料來源，而且目前我國的鎂鋁價格比已經(jīng)小于1.4，進行鎂合金零部件的生產(chǎn)優(yōu)勢已大于鋁合金，在原材料成本上存在極大的優(yōu)勢。

進入90年代以來，我國在汽車、計算機、通訊等領(lǐng)域有了極大的發(fā)展，單就汽車行業(yè)來講，轎車擁有量的增長幅度就高達91倍，汽車輕量化、高速、節(jié)能等問題也日益突出，然而到目前為止，國內(nèi)也只有上海干通汽車附件有限公司為上海大眾汽車公司的桑塔納轎車配套生產(chǎn)的變速箱殼體和殼蓋是利用德國技術(shù)由鎂合金壓鑄生產(chǎn)的，鎂合金用量僅為8.5kg/輛，而國外汽車的鎂合金用量平均為40kg/輛，可見要達到世界標準、提高產(chǎn)品競爭力，我國汽車行業(yè)需要就用大量的鎂合金壓鑄零部件。另外，目前在國產(chǎn)的計算機、通訊設(shè)備上幾乎沒有質(zhì)輕、耐用、具有減振、屏蔽等功能的鎂合金零部件，產(chǎn)品的質(zhì)量和銷路受到很大影響?？梢娢覈V合金有廣闊的應(yīng)用市場，發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆?/p>

我國擁有一批造詣頗深的壓鑄專家學(xué)者和經(jīng)驗豐富的企業(yè)家，近年來，已形成了一套鎂合金開發(fā)與應(yīng)用體系。1998年，中科院現(xiàn)代制造技術(shù)CAD/CAM開放試驗室、中科院金屬材料疲勞與斷裂國家重點試驗室、沈陽工業(yè)大學(xué)和中國第一汽車集團聯(lián)合進行了鎂合金壓鑄研究及開發(fā)項目。“九五”期間，北京有色金屬總院國家有色金屬復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心和東風汽車公司共同承擔了國家“九五”科技攻關(guān)項目“轎車鋁、鎂合金新材料及鑄造生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用研究”專題子項“鎂合金材料在轎車上的應(yīng)用研究”，目前正在對鎂合金零件的使用性能進行檢驗。1999年，清華大學(xué)與力勁公司聯(lián)手創(chuàng)立了“清華-力勁壓鑄高新技術(shù)研究中心”，旨在實現(xiàn)進口鎂合金壓鑄設(shè)備國產(chǎn)化，開發(fā)汽車、計算機等行業(yè)鎂合金零部件的生產(chǎn)新工藝，為鎂合金大規(guī)模的應(yīng)用提供裝備與技術(shù)保障，目前已邁出了可喜的一步，初步實現(xiàn)了鎂合金壓鑄機關(guān)鍵進口部件——料壺和坩鍋的國產(chǎn)化，節(jié)約了一半以上的費用，已具備了向國內(nèi)企業(yè)提供裝備的能力，而且國產(chǎn)壓鑄機的自控精度已與國外壓鑄機相當，使生產(chǎn)高質(zhì)量的鎂合金壓鑄件成為可能，目前利用國產(chǎn)DC160M熱室壓鑄機已探索出鎂合金掌上計算機外殼的生產(chǎn)工藝，包括鎂合金液的保護工藝、鑄件的壓鑄工藝，壓鑄件的表面無鉻鈍化后處理新工藝以及綠色回收技術(shù)等正處在探索當中。另外，近幾年來，我國的鎂合金研究領(lǐng)域也十分活躍，許多大學(xué)與科研部門如上海交通大學(xué)、中南工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、東南大學(xué)、沈陽鋁鎂設(shè)計研究院等單位對新型鎂合金的開發(fā)、阻燃、成形等方面進行了卓有成效的研究，成果水平并不低于國際先進水平?？梢娢覈壳耙丫邆淞讼喈斝酆竦陌l(fā)展鎂合金技術(shù)優(yōu)勢。

我國有充足的鎂合金原料來源、有廣闊的鎂合金產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域、有相當雄厚的鎂合金發(fā)展技術(shù)優(yōu)勢，而且十幾年來，發(fā)達國家已經(jīng)研制出適合于不同領(lǐng)域的多種系列新型優(yōu)質(zhì)鎂合金及加工設(shè)備，在替代鋼、鋁合金、塑料等方面以及鎂合金本身優(yōu)勢的利用上為我們探索出了前進的道路，目前，科技部結(jié)合鎂資源十分豐富的西部地區(qū)開發(fā)，推出重點扶持汽車、家電、通訊等領(lǐng)域典型鎂合金壓鑄產(chǎn)品的開發(fā)計畫，相信我國鎂合金壓鑄業(yè)將會有一個巨大的發(fā)展。3.結(jié)語

近年來，經(jīng)過發(fā)達國家和地區(qū)的不斷努力，鎂合金壓鑄件正以其巨大的優(yōu)勢在廣闊的領(lǐng)域中不斷地得到開發(fā)與應(yīng)用，21世紀將是鎂合金壓鑄飛速發(fā)展的時代，而至今我國鎂合金壓鑄技術(shù)還十分落后，因此要想在越來越激烈的世界高新技術(shù)競爭中占有一席之地，我們必須盡快實施對國外先進的鎂合金壓鑄設(shè)備、壓鑄技術(shù)的消化、創(chuàng)新研究，以汽車、家電、通訊等領(lǐng)域的典型產(chǎn)品為龍頭帶動整個鎂合金壓鑄業(yè)的發(fā)展，相信通過走企業(yè)、科研部門與政府聯(lián)合開發(fā)的路子，經(jīng)過三方面扎扎實實的努力，可以迅速建立起我們自己的鎂合金壓鑄產(chǎn)品生產(chǎn)體系，我國成為鎂業(yè)強國的日子指日可待。鎂合金壓鑄的優(yōu)勢與鋁相比，鎂可以減少重量。這一優(yōu)點已被公認。但鎂壓鑄件其它的一些優(yōu)點，特別是在經(jīng)濟性方面的顯著優(yōu)點，往往被忽視。在本文中，就鎂合金壓鑄在模具壽命，和提高生產(chǎn)效率這兩方面的優(yōu)點，進行分析。模具壽命和生產(chǎn)效率鋼模具型腔的熱裂和熱沖擊，是多年來一直困擾壓鑄工作人員的兩個問題。在壓鑄鋁合金時，在壓射了10.000次后，就發(fā)現(xiàn)沖擊的痕跡和熱裂，這并不少見。只要模具一開始投入使用，它型腔的鋼材就慢慢被損傷；當壓鑄了150.000-200.000次以后，就要更換模具了。有的時候，模具的壽命可能更短些。鎂合金與鋁合金不同，它不像鋁合金那樣侵襲型腔的鋼材。根據(jù)實際的資料，壓鑄鎂合金的模具的壽命約為鋁合金模具的3-4倍。有許多鎂合金壓鑄模，在壓鑄了500000次以后，現(xiàn)在還在生產(chǎn)中正常使用。許多這樣的模具還在用于生產(chǎn)薄壁件，其表面質(zhì)量要求很高。由于鎂的凝固很快，以及它不易粘結(jié)，所以可以比鋁有更高的生產(chǎn)效率，而仃機和噴霧的時間更少。與鋁合金相比，鎂合金的壓鑄周期時間可以比鋁合金縮短25%到50%。要考慮的成本因素在選擇壓鑄材料時必須考慮某些重要的因素。試考慮要壓鑄一個方形蓋，尺寸為長約200毫米，寬約100毫米，高約75毫米，壁厚2.5毫米。在內(nèi)部四個角上，每個角上都有直徑為6毫米的孔。在左右二個側(cè)壁的中心位置，各有一個直徑約25毫米的通孔。在對此鑄件進行分析時，選用如下的參數(shù)：

1，

工件的工作壽命為5年

2，

產(chǎn)量為每年200.000件

3，

用一模二腔的模具。在每個型腔要求有二個抽芯

4，

材料的成本：鋁合金0.85美元/磅

鎂合金1.43美元/磅

鋅合金0.90美元/磅

5，

模具的成本：45000美元

6，

估計模具的壽命：鋁合金167.000次

鎂合金500.000次

鋅合金500.000次

7，

壓鑄機：500噸冷室機

8，

估算500噸壓鑄機的運行成本為70美元/小時

9，

工件的重量：鋁合金1.07磅

鎂合金0.72磅

鋅合金2.26磅

10，壓鑄效率：鋁合金200件/小時

鎂合金300件/小時

鋅合金450件/小時（熱室機）鑄件的成本比較：成本鋁合金鎂合金鋅合金材料 0.91美元/件1.03美元/件2.034美元/件壓鑄機0.35美元/件0.233美元/件0.156美元/件模具0.159美元/件0.045美元/件0.045美元/件總計1.419美元/件1.308美元/件2.235美元/件在本例中，顯然以選用鎂合金為有利。選用了鎂合金，不僅使重量減輕了33%，同時由于提高了生產(chǎn)率（每小時的循環(huán)次數(shù)，鎂合金與鋁合金之比為1.68:1），從而獲得了利益.在本例中，模具的費用，是根據(jù)在該工件的壽命期中該工件的總生產(chǎn)量核算的。這樣，對于鋁合金件來說，在其壽命期，要二次更換模具，而對鎂合金和鋅合金，在工件的壽命期內(nèi)，不必更換模具。在計算鋁合金的模具成本時，每次更換模具，都考慮要增加10%的費用，這10%的投資的增加，是考慮更換模具引起的其它一些附加成本費用。下面的計算表明模具的成本是如何計算，并如何影響成本的：成本因素鋁合金鎂合金 鋅合金一模二腔模具的原始成本45.000美元45.000美元45.000美元到167000件時更換模具成本49.000美元0 0投資增加10% 4.900美元0 0到324000件時更換模具成本54.450美元0 0投資增加10% 545美元0 0總的模具成本159.345美元45.000美元45.000美元每個工件的模具成本0.159美元/件0.045美元/件0.045美元/件在進行經(jīng)濟分析時，還應(yīng)考慮在采用鎂合金或鋅合金時，還可以制成薄壁件，這還可以節(jié)省成本。在經(jīng)濟分析中，必須要考慮模具成本?？紤]更換模具的費用，以及由更換模具引起的追加投資，會明顯影響模具成本的計算。由于鎂合金本身固有的特性，因而能有較快的壓鑄速率。與鋁合金相比，其壓鑄速率可以提高50%?？梢詼p輕重量是鎂合金的另一重要優(yōu)點，但與鋁合金，鋅合金作精確的減輕重量的比較，還要根據(jù)圖紙作全面的考慮。幾種壓鑄鎂合金及其有關(guān)數(shù)據(jù)鎂合金綜合了重量輕和制造成本低的優(yōu)點，而鎂合金壓鑄與其它合金壓鑄相比，更具有可壓鑄薄壁件，高生產(chǎn)率，和長的模具壽命等優(yōu)點。它還具有其它一些優(yōu)點，如良好的屏蔽電磁干擾和射頻干擾的性能。高純度的鎂合金，和現(xiàn)代的處理技術(shù)，可以使鎂合金在腐蝕性的環(huán)境中避免電腐蝕。幾種常用的壓鑄鎂合金：AZ91D

它具有很好的可鑄性和很好的強度，是最常用的壓鑄材料。它的典型用途是用以制造汽車零件，計算器零件，手機零件，運動器材，各種外殼和蓋，支架，手動工具等。AM50A和AM60B

它具有特出的延伸性和吸收能量的性能，同時也具有很好的強度和可鑄性。它的典型用途是用以制造汽車座椅框架，方向盤，儀表板，支架等。AM20

它的特點是高延伸性和良好的沖擊強度。它的典型用途，是用以制作對延伸性能有很高要求的汽車的安全件。AS41B，AS21，和AE42

這種合金在150攝氏度時仍有很好的抗蠕變能力。AS21中鋁的含量較AS41為低，它具有更好的抗蠕變能力和更好的延伸性能，而拉伸強度和可鑄性稍有降低。AE42的性能與A21相似。所有這三種合金在室溫下都有很好的機械性能。合金成份壓鑄用鎂錠%Al%Mn%Zn%Si(max.)%Cu(max.)%Ni(max.)%Fe(max.)%其它(每種max.)AZ91D8.5-9.50.17-0.400.45-0.90.050.0250.0010.0040.01AM60B5.6-6.40.26-0.50max.0.200.050.0080.0010.0040.01AM50A4.5-5.30.28-0.50max.0.200.050.0080.0010.0040.01AM201.7-2.5max.0.20max.0.200.050.0080.0010.0040.01AS41B3.7-4.80.35-0.6max.0.100.60-1.40.0150.0010.00350.01AS211.9-2.5min.0.2max.0.250.7-1.20.0080.0010.0040.01AE423.6-4.4min.0.1max.0.200.040.0010.0040.01壓鑄件%Al%Mn%Zn%Si(max.)%Cu(max.)%Ni(max.)%Fe(max.)%其它(每種max.)AZ91D8.3-9.70.15-0.500.35-1.00.100.0300.0020.0050.02AM60B5.5-6.50.24-0.6max.0.220.100.0100.0020.0050.02AM50A4.4-5.40.26-0.6max.0.220.100.0100.0020.0040.02AS41B3.5-5.00.35-0.7max.0.120.50-1.50.020.0020.00350.02在室溫下的典型機械性能（以400噸冷室機壓鑄的試驗棒測試）：性能單位AZ91AM60AM50AM20AS41AS21AE42拉伸極限強度MPa240-250225-240210-230190-210215-240175-220230-230拉伸屈服強度（收縮0.2%)MPa16013012590140110-120145壓縮屈服強度MPa148未測11374未測106103斷裂延伸率%3-78-1310-1512-206-159-1310-11拉伸彈性模量GPa45454545454545剪切彈性模量GPa17未測未測未測未測未測未測布氏硬度HBS1/570656045605560沖擊強度（無槽口試棒，擺錘）J6-917-1818184-165-125-12

*合金壓鑄件的冶金結(jié)構(gòu)和成份對機械性能有很大的影響典型的物理性質(zhì)：性質(zhì)單位溫度0CAZ91AM60AM50AM20AS41AS21AE42密度g/cm3201.811.801.771.751.771.761.79液化溫度0C598615620638617632625開始熔化溫度0C420-435420-435420-435420-435(420-435)420-435)(590)線膨漲系數(shù)微米/米*0K20-10026.026.026.026.026.126.126.1熔化熱容量KJ/Kg370370370370370370370比熱KJ/Kg*0K201.021.021.021.021.021.021.02熱傳導(dǎo)系數(shù)W/K*m2051616594688484導(dǎo)電性能MS/m206.6未測9.113.1未測10.811.7鎂合金的電磁屏蔽簡介對電子器件的外包裝殼體的重要物理性能要求之一，就是它能防止電磁干擾（EMI）。電磁干擾往往是影響電子系統(tǒng)或電子部件的性能的基本因素之一。輻射頻率的干擾就是電磁干擾的一種，但它只覆蓋了全頻帶中很小的一部份。任何帶電流的迥路或器件，都是潛在的電磁干擾源。在設(shè)計電子系統(tǒng)時，要考慮的問題之一，就是要具有一定的電磁兼容性。這是指在一個系統(tǒng)內(nèi)，各子系統(tǒng)部件相互之間的電磁兼容性，以及這個系統(tǒng)在它的工作環(huán)境中，與其它電子器件之間的電磁兼容性。任何一種介于發(fā)射源和接收體之間的障礙物，它能削弱潛在于擾的強度，就可視為屏蔽。外殼的屏蔽效果，與所使用的材料，設(shè)計，以及它的工作條件有關(guān)。而輻射到屏蔽外殼上的干擾，將被吸收，反射，或是穿透。對金屬屏蔽來說，絕大部份能量被反射；如果主要是磁場干擾，則吸收是主要的。下列數(shù)據(jù)表明一般的度量屏蔽的關(guān)系︰屏蔽效果dB 干擾減弱的比例 穿透屏蔽（泄漏）的百分比20 10:1 10.040 100:11.0601000:10.18010000:10.01100105:1 0.001120106:10.0001金屬與塑料的比較絕大多數(shù)金屬本身就是導(dǎo)體，所以它可以反射和吸收很大一部份電磁干擾。金屬外殼屏蔽電磁干擾的效果，與輻射源的性質(zhì)，頻率有關(guān)，與吸收和反射的組件有關(guān)，與金屬的傳導(dǎo)性能和滲漏性能有關(guān)，與外殼與輻射源的距離有關(guān)。塑料本身是絕緣體，所以電磁輻射可以穿透。塑料外殼必須依靠表面改性，或混入金屬顆粒，才能滿足屏蔽的要求。采用這兩種辦法，都會顯著增加費用，同時也降低了模具的壽命。目前在電磁屏蔽方面如何選擇塑料或金屬，主要是根據(jù)他們本身固有的優(yōu)缺，以及從美觀/電子/機械等各方面的要求來考慮。金屬的優(yōu)點是︰

1，

本身是導(dǎo)體，所以本身就有屏蔽電磁干擾的能力。

2，

原材料價格低。

3，

設(shè)計為薄壁時也有結(jié)構(gòu)強度。

4，

工作壽命長。由于目前電子器件的設(shè)計日趨加強功能，而體積日趨小型化，于是金屬的易于成型，和良好的導(dǎo)熱性，也日益成為重要的因素。用鎂合金壓鑄成屏蔽外殼的優(yōu)點：低密度，因而適用于輕的便攜式對象。低熱容量，這是達到高生產(chǎn)率的重要因素。與鐵的親和力低，這是延長模具壽命的基礎(chǔ)。很好的流動性，這對能壓鑄成薄壁件，減小拔模斜度，精確鑄件的尺寸，都是重要的特性。對于依靠反射進行屏蔽來說，減輕重量的鎂合金外殼的反射覆蓋了全頻譜。對于依靠吸收進行屏蔽來說，鎂和鋁的壓鑄殼體，當重量相同時，其屏蔽效果大致相同（鋁有較好的傳導(dǎo)性能，而鎂則密度較低）。隨著輻射頻率的上升，對于一定的屏蔽效果，壁厚的作用逐步減少。當輻射頻率為1MHz以上時，外殼壁厚主要取決于可鑄性（流動性）方面的限制，和結(jié)構(gòu)方面的要求。大部份的商用頻率都在這個范圍內(nèi)。這時鎂的良好的可鑄性，使它可以做成薄壁件，這在減輕重量和降低費用方面，就比鋁壓鑄件有明顯的優(yōu)點。鎂合金壓鑄的殼體，在電磁屏蔽方面，無論與塑料或其它金屬相比，都有顯著的優(yōu)點。在連接處或開口處的有效屏蔽，有賴于特殊的保護措施。連接處的屏蔽電子器件外殼的連接點，電纜的入口，和其它的開口，是輻射滲漏的重要的源點，應(yīng)有特殊的防護。鎂合金，鋁合金，及鋅合金的物理機械性能比較鎂合金AZ91D鋁合金A380鋅合金Zamak3密度(磅/英寸3）0.0650.0970.24拉伸極限強度（磅/英寸2）34,00048,00041,000屈服極限強度（磅/英寸2）23,00024,000無延伸率（%）3310布氏硬度638082彈性模量（拉伸）（磅/英寸2）6.5x10610.3x106無剛性模量

（剪切扭曲）（磅/英寸2）2.4x1063.85x106無剪切強度（磅/英寸2）20,00031,00031,000疲勞強度（磅/英寸2）

R.R.Moore5x108次循環(huán)14,00021,0006,900蠕變強度（磅/英寸2）

在100小時產(chǎn)生0.5%變形的應(yīng)力70oC100小時20,00024,00011,000200oC100小時13,00023,0003,500250oC100小時7,00021,000在165oC以上明顯蠕變300oC100小時5,00020,000在165oC以上明顯蠕變70oC100天20,00024,0007,000熱容量（卡/厘米3）0.170.230.27熱膨脹系數(shù)

（英寸/英寸/oC;20-100oC)262227.4阻尼系數(shù)500磅/英寸225%1%18%15000磅/英寸253%4%40%沖擊強度（擺錘，無凹槽）

（英尺-磅）543目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章總論 11.1項目名稱與承辦單位 11.2研究工作的依據(jù)、內(nèi)容及范圍 11.3編制原則 31.4項目概況 31.5技術(shù)經(jīng)濟指標 51.6結(jié)論 6第二章項目背景及建設(shè)必要性 82.1項目背景 82.2建設(shè)的必要性 9第三章建設(shè)條件 113.1項目區(qū)概況 113.2建設(shè)地點選擇 錯誤！未定義書簽。3.3項目建設(shè)條件優(yōu)劣勢分析 錯誤！未定義書簽。第四章市場分析與銷售方案 134.1市場分析 134.2營銷策略、方案、模式 14第五章建設(shè)方案 155.1建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案 155.2建設(shè)規(guī)劃和布局 155.3運輸 185.4建設(shè)標準 185.5公用工程 205.6工藝技術(shù)方案 215.7設(shè)備方案 215.8節(jié)能減排措施 24第六章環(huán)境影響評價 256.1環(huán)境影響 256.2環(huán)境保護與治理措施 266.3評價與審批 28第七章項目組織與管理 297.1組織機構(gòu)與職能劃分 297.2勞動定員 29HYPERLIN