【正文】 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(jìn)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(jì)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(jī)，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(dāng)今世界先進(jìn)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(hù)，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(dá)到或超過了國際標(biāo)準(zhǔn)，并被認(rèn)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?xì)廨斔凸艿赖姆栏Ｗo(hù)，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(dá)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．．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(tuán)）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(jìn)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(fù)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(jì)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(jìn)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(yuǎn)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(jì)九十年代，其市場需求一直呈穩(wěn)定增長的趨勢。現(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(kuò)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(yuǎn)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(jī)。黃奇德先生于富來遠(yuǎn)東出任總經(jīng)理職位多年，對鎂合金市場的演進(jìn)，認(rèn)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(jì)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(jì)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(dá)到360,000噸。 以鎂合金壓鑄件為例，根據(jù)國際鎂協(xié)會（International Magnesium Association）和Hydro Magnesium的估計，九一年，在全球鎂合金壓鑄件中，鎂的應(yīng)用已達(dá)到24,000噸。此后每年以1520﹪的速率穩(wěn)步增長，及至九七年，已達(dá)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(dāng)年全球鎂市場成交總數(shù)333,700 噸中，﹪，﹪，亞洲/﹪。而在應(yīng)用領(lǐng)域的分配中，﹪，其次就是鎂壓鑄件，﹪。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，Hydro Magnesium與General Motors簽署了直接供應(yīng)協(xié)議。同年，Volkswagen購置了在以色列的Dead Sea Magnesium的35﹪股份。九六年，F(xiàn)ord Motor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(dāng)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(hù)措施。因此，上述疑慮在當(dāng)今技術(shù)條件下無需擔(dān)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在同等剛性條件下。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(jī)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(dāng)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，﹪﹪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(qiáng)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(jī)中進(jìn)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23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。這是塑料制品在相同強(qiáng)度下，無法達(dá)到的壁厚。，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4050﹪，最高時可達(dá)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(jī)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。 可回收再用――廢舊鎂合金鑄件可再熔化，并作為AZ91D，AM50或AM60的二次材料進(jìn)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(yuǎn)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(jī)外，更需要尺寸精密，流道設(shè)計合理的先進(jìn)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(dá)，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(tuán)可作規(guī)模性投資。 近年手提電腦風(fēng)行全球，鎂合金較高強(qiáng)度特點恰好正是理想的超薄型筆記計算機(jī)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(jī)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(jī)外殼的王國。選擇合適的冷室或熱室壓鑄機(jī) 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(rèn)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(yuǎn)東總經(jīng)理黃奇德先生對選擇合適的鎂合金壓鑄機(jī)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 (Gravity Die casting) 、（2）低壓鑄造 (Low pressure die casting) 、（3）半固態(tài)壓鑄 (Thixcasting) 、（4）半熔注塑法 (Thixomolding) 及（5﹞壓鑄 (High pressure die casting)。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(jī)，首先把鎂錠加工切削成細(xì)料狀，原料由進(jìn)料筒定量進(jìn)入螺桿，在加熱區(qū)通過螺桿轉(zhuǎn)動擠壓推進(jìn)，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(hù)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(zhǔn)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(jī)。首先生產(chǎn)晶粒結(jié)構(gòu)細(xì)致均勻之棒料 (多由電磁感應(yīng)攪拌生產(chǎn)) 切成適當(dāng)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(jī)械人放入冷室機(jī)射料腔內(nèi)，進(jìn)行實時多速高壓擠入模腔，此法主要用于高強(qiáng)度要求厚壁安全件，壓鑄后可進(jìn)行熱處理。此工藝成本更高，目前仍處于研發(fā)階段