有色金屬材料的壓鑄工藝學(xué)習(xí)

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(xué)性質(zhì)所決定的。20℃時金屬鎂的密度是1.738g/cm3，液態(tài)金屬鎂的密度為1.58g/cm3；在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，金屬鎂的熔點(diǎn)是（650±1）℃，沸點(diǎn)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(fù)雜。工業(yè)用鎂的純度可達(dá)到99.9%，但是純鎂不能用作結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(yùn)輸、化工、火箭等工業(yè)部門。

1鎂合金的特性

①質(zhì)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(chǎn)品中鎂合金已成為零件制造成理想材料。

②強(qiáng)度

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

③ 壓鑄性

在保持良好的結(jié)構(gòu)條件下，鎂合金允許鑄件壁厚最小達(dá)到0.6mm，這是塑料在相同強(qiáng)度下無法達(dá)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(chǎn)（生產(chǎn)速度可達(dá)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(shè)備機(jī)殼可減少噪音傳遞、預(yù)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(yīng)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(chǎn)電子產(chǎn)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(yōu)點(diǎn)

①重量輕

鎂合金比重在所有結(jié)構(gòu)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(chǎn)品的外殼、內(nèi)部結(jié)構(gòu)件外，還是汽車、飛機(jī)等零件的優(yōu)秀材料。

②比強(qiáng)度、比剛度高

鎂合金的比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當(dāng)，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(chǎn)品的外殼（手機(jī)及電腦）要能夠提供優(yōu)越的抗電磁保護(hù)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(dǎo)性是塑料的數(shù)百倍，鎂合金的熱傳導(dǎo)性略低于鋁合金及銅合金，遠(yuǎn)高于鈦合金，比熱則與水接近，是常用合金中最高者。

⑥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。

⑦可回收性好

只要花費(fèi)相當(dāng)于新料價格的4%，就可將鎂合金制品及廢料回收利用。

⑧穩(wěn)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(wěn)定、充分。

3鎂合金壓力鑄造的優(yōu)點(diǎn)

①高的生產(chǎn)率

②高精度

③好的表面質(zhì)量

④精細(xì)的鑄件晶粒

⑤可壓鑄薄壁和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品

4鎂合金壓鑄和鋁合金壓鑄相比

①生產(chǎn)率高50%

②可使用鋼模，延長服務(wù)壽命

③更低的潛熱，節(jié)省能量

④好的機(jī)加工性

⑤模具成本節(jié)省50%

⑥熔體具有更高的流動性

5鎂合金壓力鑄缺點(diǎn)

①由于極高的液體填充速度和凝固速度，易產(chǎn)生卷入性氣孔，進(jìn)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(jī)械性能

④有限的可使用壓鑄合金種類，一般手機(jī)行業(yè)用AZ91D

⑤由于鑄件晶粒尺寸細(xì)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(jìn)行熱處理

⑧不適合焊接。需要用保護(hù)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(qiáng)度高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)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(tài)下使用；變形鋁合金，能承受壓力加工，力學(xué)性能高于鑄態(tài)。可加工成各種形態(tài)、規(guī)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(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過熱處理來提高機(jī)械性能，只能通過冷加工變形來實現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等。可熱處理強(qiáng)化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機(jī)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(jī)械性能，物理性能和抗腐蝕性能。

鑄造鋁合金按化學(xué)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(qū)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(chǎn)生反應(yīng)。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(diǎn)

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(fù)雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑

③ 可進(jìn)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(jī)械性能和耐磨性

⑥ 熔點(diǎn)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(dāng)合金成分中雜質(zhì)元素鉛、鎘、錫超過標(biāo)準(zhǔn)時，導(dǎo)致鑄件老化而發(fā)生變形，表現(xiàn)為體積脹大，機(jī)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(zhì)）存在的條件下，促成晶間電化學(xué)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(jīng)過一定時間之后，這種過飽和現(xiàn)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(huán)境下使用。鋅合金在常溫下有較好的機(jī)械性能。但在高溫下抗拉強(qiáng)度和低溫下沖擊性能都顯著下降。