AZ60A鎂合金

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AZ60A屬于鑄造鎂合金類,主要依靠壓力模具鑄造輔以后加工的方式加工,可以用電泳等表面方式改變外觀。特點是強度高且耐腐蝕性好 ,主要用于電器產(chǎn)品的殼體,小尺寸薄型或異型支架等。

鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點是：密度小（1.8g/cm3鎂合金左右）,比強度高,比彈性模量大,散熱好,消震性好,承受沖擊載荷能力比鋁合金大,耐有機物和堿的腐蝕性能好。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。主要用于航空,航天,運輸,化工,火箭等工業(yè)部門。在實用金屬中是最輕的金屬,鎂的比重大約是鋁的2/3,是鐵的1/4。它是實用金屬中的最輕的金屬,高強度,高剛性。

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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 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(chǔ)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賾新?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 鎂合金熱容；△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）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。

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（以鎂合鸕那邢髯枇ξ?) 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。

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

防腐方法

鎂合金化學處理

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(shù)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

鎂懊競轄鶚親钅訊頻慕鶚?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(shù)。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(shè)計正確的處理工藝至關(guān)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(guān),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(shù)相比,有機涂層保護技術(shù)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。

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。

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。

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