surface treatment
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鎂合金鋁型材的特征及用途
鎂合金是鋁型材材料中材質最輕的,而且具有切削性好、強度高等優點,很久以前就希望將其作為環境友好的關鍵材料;但是,鎂合金材質的鋁型材具有成本高的缺點,尚不能成為像鋁和鐵那樣的通用金屬材料;因此,為了進行鎂合金的表面處理,就需要全面的掌握鎂合金的特征和用途;
1:鎂合金材質鋁型材的特征
鎂資源在地殼和海水中含量都很豐富,實用的鎂合金鋁型材因為重量輕、強度高,具有在循環性,很早以前就希望用于汽車、飛機等各種運輸機械要求重量特別輕的零部件上;最近幾年,鎂合金鋁型材因具有重量輕且易變薄的優點,廣泛使用在筆記本電腦、智能手機、平板電腦、數碼相機等移動電子設備的框體和內部零部件上;
但是,鎂合金鋁型材是金屬材料中熱力學最活躍的金屬,雖然通過合金化可以改善,但是容易腐蝕的說法不絕于口;特別是所謂電偶腐蝕的異種金屬接觸腐蝕,而且發生點蝕后的力學性能也會變差;
改善金屬材料耐腐蝕性的最基本方法就是從材料方面解決(成分和組織的控制)和進行表面處理這兩種方法;鎂合金從材料方面解決最重要的就是控制雜質(Fe、Co、Ni等電位高的元素),而且是必須判別它們的極限濃度,開發能控制雜質的Mg-Al-Zn合金的制造方法,提高高純度耐腐蝕鎂合金的鋁型材生產水平;在某些腐蝕環境(內裝部件)中耐腐蝕性較好,而外裝部件卻在嚴酷的腐蝕環境下,在解決與異種金屬接觸腐蝕的同時,需要和其他的金屬材料同樣進行具有耐腐蝕性的表面處理;與其他金屬材料相比,可以說表面處理作用是非常大的;
2:實用化鎂合金種類
鎂合金鋁型材的生產方法有壓鑄、擠壓、軋制(熱軋)、鍛造等;迄今為止,鎂合金與其他金屬相比,常作為壓鑄材料使用,在便攜電子器械上多采用Mg-Al-Zn合金AZ91D,幾乎都是觸變成型材料;在汽車零件上經常使用Mg-Al合金AM60壓鑄件,其他使用實例比較少;要求耐熱性的發動機旋轉部件,采用含稀土和Ca的Mg-Al-RE-Ca合金ACM522或Mg-RE-Zr系的AE44、MRI153M等鎂合金;
從耐腐蝕性的觀點來說,Mg-RE-Zr合金和AZ91D合金具有相同的耐腐蝕性;這是因為生成了含有微量稀土氧化物轉化膜和雜質元素;下表為實用化的典型鎂合金鋁型材材料的種類及其上產方法和特征;在這些鎂合金中,今后特別引人關注的是阻燃型鎂合金鋁型材材料在車輛等需要耐熱性零部件較多的運輸機械中的適用性;
鋁型材材質
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生產方法、用途、性質等
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AZ91D
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壓鑄、觸變成型、雙輥鑄造:廣泛使用的典型鎂合金鋁型材
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AZ70
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鍛造:車輪、相機鏡筒
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AZ80
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AM60
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壓鑄、擠壓、壓延:具有高強度、高耐腐蝕性
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AZ31
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擠壓、壓延、雙輥鑄造、鍛造:具有高裝飾性
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ACM522
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壓鑄:耐熱性、耐蠕變性
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MRI153
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AZ62+Ca
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壓鑄:耐熱性
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Mg-Li合金
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擠壓、壓延:超輕量(相對密度1.3~1.5) |
近年來,便攜式電子設備的應用實例逐漸增加,從壓延性和塑性加工性出發,一般使用如AZ31、AM60等鋁含量低的合金;可以將板坯軋制材料、擠壓鋁型材、雙輥帶式鑄造材料作為壓延原料使用;壓延一般在一定的壓延溫度下進行,和采用冷延壓的鋁、鐵相比,需要更多的人力和成本;因此,鎂板材的成本高,而且在擠壓成型時需要加熱,從而進一步增加了成本,這也就成為它應用的一大障礙;除了這些鎂合金鋁型材,還有正在汽車車輪中使用的AZ70、AZ80等鍛造材料;2012年,重量最輕的鎂-鋰合金板材(相對密度1.3~1.5)已經用于筆記本電腦的外部框架;上述實用鎂合金鋁型材中壓鑄件幾乎占大部分,其特征和壓鑄鋁型材相同,由于最外層表面容易不均勻,也有脫模劑的殘留;因此為了獲得足夠性能,需要在進行表面處理前去除最外層表面,若不進行這種比較復雜處理工藝就不能得到滿意的性能;
即使是壓延鋁型材殘留熱軋油也會阻礙表面處理,增加表面處理中鋁型材調整工藝(脫脂、堿洗、除灰等)的難度;根據每種鎂合金的性能要求,優化處理工藝,選擇最佳工藝也很重要;
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