有色金屬材料的壓鑄工藝學習

鎂及鎂合金

1、Mg

鎂的密度小，易于燃燒，這是由于它的物理、化學性質所決定的。20℃時金屬鎂的密度是1.738g/cm3，液態金屬鎂的密度為1.58g/cm3；在標準大氣壓下，金屬鎂的熔點是（650±1）℃，沸點為1090℃。在空氣中加熱時，金屬鎂在632℃～635℃開始燃燒。因此決定了鎂的制備及合金冶煉工藝比較復雜。工業用鎂的純度可達到99.9%，但是純鎂不能用作結構材料，在純鎂中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土等元素形成的鎂合金具有較高的強度，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。主要用于航空、航天、運輸、化工、火箭等工業部門。

1鎂合金的特性

①質輕

鎂的比重只有1.8G/CM3,鋁合金的比重為2.7G/CM3，鎂合金比鋁合金輕30%，比鋼輕80%。所以，汽車及手提電子產品中鎂合金已成為零件制造成理想材料。

②強度

鎂合金在金屬及塑料等工程材料中，具有極佳的強度/重量比。屈服強度160MPa ，抗拉強度240MPa.

③ 壓鑄性

在保持良好的結構條件下，鎂合金允許鑄件壁厚最小達到0.6mm，這是塑料在相同強度下無法達到的。鋁合金的壓鑄性能也要在1.2-1.5mm以上時才能與鎂合金相比。鎂合金較易壓鑄成型，適合大批量壓鑄生產（生產速度可達鋁的1.5倍）。此外，鎂合金模的磨損也較鋁為低。主要原因就是鋁的粘度高。

④減震

鎂有極好的滯彈吸震性能，可吸收震動和噪音，用作設備機殼可減少噪音傳遞、預防沖擊和防止凹陷損壞。作為LCD或是LED的背板是好的。

⑤剛性

鎂的剛性為鋁的2倍并比大部分塑膠為高。鎂有良好的抗應力阻力。

⑥高電磁干擾屏障

鎂合金有良好的阻隔電磁波功能，適合生產電子產品。

⑦良好的切削性能

鎂比鋁和鋅有更好的切削性，使鎂成為更易切削加工的金屬材料。

⑧鎂合金的比熱容較小，合金液的冷卻速度快。

⑨鎂合金和模具鋼材的親和力小，不易粘附模具。

2鎂合金材料的優點

①重量輕

鎂合金比重在所有結構用合金中屬于最輕者，它的比重為鋁合金的６８％，鋅合金的２７％，鋼鐵的２３％，它除了做３Ｃ產品的外殼、內部結構件外，還是汽車、飛機等零件的優秀材料。

②比強度、比剛度高

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，而遠遠高于工程塑料，為一般塑料的10倍。

③耐振動性好

在相同載荷下，減振性是鋁的100倍，鈦合金的300～500倍。

④電磁屏蔽性佳

3Ｃ產品的外殼（手機及電腦）要能夠提供優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。

⑤散熱性好

一般金屬的熱傳導性是塑料的數百倍，鎂合金的熱傳導性略低于鋁合金及銅合金，遠高于鈦合金，比熱則與水接近，是常用合金中最高者。

⑥質感佳

鎂合金的外觀及觸摸質感極佳，使產品更具豪華感。

⑦可回收性好

只要花費相當于新料價格的4%，就可將鎂合金制品及廢料回收利用。

⑧穩定的資源提供

鎂元素在地殼中的儲量居第八位，大部分的鎂原料自海水中提煉，所以它的資源穩定、充分。

3鎂合金壓力鑄造的優點

①高的生產率

②高精度

③好的表面質量

④精細的鑄件晶粒

⑤可壓鑄薄壁和復雜結構的產品

4鎂合金壓鑄和鋁合金壓鑄相比

①生產率高50%

②可使用鋼模，延長服務壽命

③更低的潛熱，節省能量

④好的機加工性

⑤模具成本節省50%

⑥熔體具有更高的流動性

5鎂合金壓力鑄缺點

①由于極高的液體填充速度和凝固速度，易產生卷入性氣孔，進膠，排氣和冷料處理尤為重要

②鑄件不能太厚，壁厚只能局限于一定的尺寸

③便宜的壓鑄合金，有限的機械性能

④有限的可使用壓鑄合金種類，一般手機行業用AZ91D

⑤由于鑄件晶粒尺寸細小，抗蠕變能力較差

⑥抗蠕變的Mg-Al-RE鎂合金的鑄造性較差，而且昂貴

⑦不能進行熱處理

⑧不適合焊接。需要用保護氣體

鋁合金

1鋁合金

以鋁為基的合金總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。

鋁合金密度低，但比強度高，接近或超過優質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業上廣泛使用，使用量僅次于鋼。

2鋁合金分類

鋁合金分兩大類：鑄造鋁合金，在鑄態下使用；變形鋁合金，能承受壓力加工，力學性能高于鑄態。可加工成各種形態、規格的鋁合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用門窗等。

3鋁合金加工方法

鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金。不可熱處理強化型不能通過熱處理來提高機械性能，只能通過冷加工變形來實現強化，它主要包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁以及防銹鋁等。可熱處理強化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。

鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機械性能，物理性能和抗腐蝕性能。

鑄造鋁合金按化學成分可分為鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金和鋁鋅合金。

4鋁合金和鎂合金對比

ADC-12(ADC-12含硅高，流動性好易于壓鑄

鋁合金和鎂合金沒有太大的區別，只是鋁合金稍重一些。加工性比較粘。而且壓鑄的鋁合金由于含有較高成分的Si，所以在做Anodizing（陽極氧化）時，直接與藥液產生反應。以致失敗。鎂合金是可以的，而且顏色比較鮮艷，有用Anodizing做后期外觀工藝的。不過，不是每一家都能做的。

鋅合金

1鋅合金特點

通常用于電鍍的鋅基合金材料的牌號為ZnAl 4-1, 成分( %): Al 3.5～4. 9 ,Cu 0.75～1.25, Mg 0.03～0.08, 余量為Zn。

①比重大

②鑄造性能好，可以壓鑄形狀復雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑

③ 可進行表面處理：電鍍、噴涂、噴漆

④熔化與壓鑄時不吸鐵，不腐蝕壓型，不粘模

⑤有很好的常溫機械性能和耐磨性

⑥ 熔點低，在385℃熔化，容易壓鑄成型

2使用過程注意的問題

①抗蝕性差。

當合金成分中雜質元素鉛、鎘、錫超過標準時，導致鑄件老化而發生變形，表現為體積脹大，機械性能特別是塑性顯著下降，時間長了甚至破裂。

鉛、錫、鎘在鋅合金中溶解度很小，因而集中于晶粒邊界而成為陰極，富鋁的固溶體成為陽極，在水蒸氣（電解質）存在的條件下，促成晶間電化學腐蝕。壓鑄件因晶間腐蝕而老化。

②時效作用

鋅合金的組織主要由含Al和Cu的富鋅固溶體和含Zn的富Al固溶體所組成，它們的溶解度隨溫度的下降而降低。但由于壓鑄件的凝固速度極快，因此到室溫時，固溶體的溶解度是大大地飽和了。經過一定時間之后，這種過飽和現象會逐漸解除，而使鑄件的形狀和尺寸略起變化。

③鋅合金壓鑄件不宜在高溫和低溫（0℃以下）的工作環境下使用。鋅合金在常溫下有較好的機械性能。但在高溫下抗拉強度和低溫下沖擊性能都顯著下降。