最新镁合金制造技术手册(繁)

最新鎂合金製造技術手冊林順藍編著2001年8月28日目錄一、鎂合金的發展史第2頁二、ASTMB275鎂合金命名規則第3頁三、AZ91D之三演變第3頁四、各種規格性能表之應用（美國ASTM有關鎂合金材料的規範）第412頁五、鎂合金鑄件成形方法第1319頁六、機械制程與模具控制第2025頁七、各種技術參數及作業安全第2627頁八、NB鎂合金壓鑄件主要訴求與問題對策第2829頁九、提升鎂合金產品良品率之秘訣第30頁十、鎂合金後處理制程第3136頁十一、鎂合金清洗步驟流程第37頁十二、X835鹼性脫脂清洗液第38頁十三、X695酸性清洗液第39頁十四、X24皮膜處理液第40頁十五、X2000皮膜處理液第41頁十六、藥水管理第42頁十七、藥水自動監控系統第43頁十八、藥劑使用量計算第44頁十九、藥劑使用量及補給第45頁二十、塗料特性及應用第46頁二十一、粉體特徵123第47頁二十二、粉體塗料編號第48頁二十三、粉體塗料色板第49頁二十四、環保廢水處理第50頁二十五、測試標準第51頁二十六、模具界的革命溶射塗層之應用第5256頁一、鎂合金的發展史德國是一次大戰前鎂合金的唯一生產國，最早用於軍事用途。由於軍用規格的嚴格要求，才促成鎂合金在新合金製造技術及設計產品技術上有極大的進展。在軍事用途的考量中往往只考慮性能，較少考慮成本，而于民生用途不只須考慮性能也必須考慮成本的競爭。民生應用始於美國及法國的研究發展，目前美、英、法、挪威、義大利、德國、日本和俄國、經過40餘年的應用發展對於鎂合金應用可達成合理性能及成本都有相當的瞭解，尤其近年後來居上的中國大陸，由於白雲石礦含高量磷鎂礦產豐富，給於優勢，是主要世界上的供應國。鎂的提煉一是海水鹽水電解法成本較高、純度較好中國雲海及挪威海德魯是典型代表。二是皮江法MGCO2CACO311001300MGOCAOCO2將白雲石破碎成適度塊狀送入回轉窖煆燒溫度為11001300成鍛白再與矽鐵粉、熒石粉、混勻經微機配料混勻球磨，立壓成球狀包裝入還原管罐中，在11501200高溫真空下還原，週期10小時反映成為MGOCAOSICASIOMG（粗鎂）鎂呈蒸汽狀成爐料中逸出，於還原罐前端冷卻器成冷凝結晶成粗鎂。粗鎂再精煉鑄錠表面即得之。大致上1MGOCO3CACO3白雲石1214T噸2無煙煤C煤炭1012T噸3FE/SI矽鐵及熒石1215T噸以上13項可提煉1T噸鎂所需的主要材料依據IMA彙整世界需求2003年預估需求50萬8000噸壓鑄38輕金屬延壓343脫硫用129。在壓鑄用途中汽車部門將擴大需求、電動車及輕量化省油的期待下，下世紀代汽車公共開發（簡稱PNGV）皆積極的朝耐衝撞性能提高零件輕量化邁進此乃趨勢。二、ASTMB275鎂合金命名規則AEQIDASTM登記序號區分主要合金元素含量相同之不同合金主要合金元素次要元素主要合金元素次要合金元素鋁ALUMINUM鋅EINC含量百分比含量百分比合金元素略號A第1種標準成分QSILVERAALUMINUMB第2種標準成分SSILICONERAREEARTTC第3種標準成分EEINEHTHORIUMD高純度合金KEIRCONIUME高抗蝕性合金MEIRCONIUMXI未在ASTM登記合金三、AZ9ID之演變MG合金中AL，ZN是重要合金，AZ9191之意思即A19ZN1的成分含量存在於MG合金錠，因此才有AZ91名稱之產生後發展初期依序AZ91A，AZ91B，AZ91C等，用於輕型構造物中。早期是以砂模鑄造厚件之構件，然後依據使用範圍的增加，即要求抗腐蝕能力耐氧化程度及形狀較複雜的薄件而發展出AZ91D及AZ91HP（HIGHPURITY）之產生。時到今日各種鑄件廠所面臨的共同問題一超薄件10M/M的生產、產品強度和耐蝕能力，二良品率的提升，三低雜值及氣孔產生。三大問題其實有方法的，只是業者沒抓到要點。首先在鎂合金技術領域，CL的控制氯的含量在鎂合金冶煉過程因助溶劑和造渣劑的添加造成氯含量的存在，而CL又是無法以光譜分析儀能檢驗出來的非金屬元素，因此AZ91D或AZ91HP規範中加入CL的含量控制及CU，NI，FE,控制皆為重要控制因素，各大精煉廠莫不對此下很大功夫。然而機械設備製造商流程忽略了一點鍋材鎳的反映為什麼THXOMOLDING在非半固態，成型較熱室、冷室好的原因下，因與螺管壁反映時間較短，但停頓下來比熱室嚴重許多，且螺筒及螺杆損耗更利害。如螺杆及筒壁材質上鎳含量更多，滯留殘量之鎂合金更久，則越造成不良更多。其實半固態成型要達成薄件要看物件結構否則也是難達成所需，所以溫度一直提高到630多以上才能成型，解決之道業者應趕快噴塗一層高溫陶磁層以杜絕熱金屬反應氣體產生以外，依據美國四、美國ASTM有關鎂合金材料的規範（英文原文）DESIGNATIONSTANDARDSPECIFIATIONFORMAGNESIUMALLOYDIECASTINGSTHISSTANDARDISISSUEDUNDERTHEFIXEDDESIGNATIONB94THENUMBERIMMEDIATELYFOLLOWINGTHEDESIGNATIONINDICATESTHEYEAROFORIGINALADOPTIONOR,INTHECASEOFREVISION,THEYEAROFLASTREVISIONANUMBERINPARENTHESESINDICATESYEAROFLASTREAPPROVALASUPERSERIPTEPSILONINDICATESANEDITORIALCHANGESINCETHEREVISIONORREAPPROVAL1SCOPE11THISSPECIFICATIONCOVERSMAGNESIUMALLOYDIECASTINGSFOURALLOYCOMPOSITIONSARESPECIFIEDDESIGNATEDASSHOWNINTABLE1212THEVALUESSTATEDININCHPOUNDUNITSARESTANDARDTHESIVALUESINPARENTHESESAREPROVIDEDFORINFORMATIONONLY2REFERENCEDDOCUMENTS21THEFOLLOWINGDOCUMENTSOFTHEISSUEINEFFECTONDATEOFORDERACCEPTANCEFORMAPARTOFTHISSPECIFICATIONTOTHEEXTENTREFERENCEDHEREIN22ASTMSTANDARDSB93/B93MSPECIFICATIONFORMAGNESIUMALLOYSININGOTFORMFORSANDCASTINGSPERMANENTMOLDCASTINGS,ANDDIECASTINGS31THISSPECIFICATIONISUNDERTHEJURISDICTIONOFASIMCOMMITTEEB7ONLIGHTMETALSANDALLOYSANDISTHEDIRECTRESPONSIBILITYOFSUBCOMMITTEEB0704ONMAGNESIUMALLOYSCASTANDWROUGHTPRODUCTSCURRENTEDITIONAPPROVEDFEB151994PUBLISHEDAPRIL1994ORIGINALLYPUBLISHEDASB9434TLASTPREVIOUSEDITIONB94932SAESPECIFICATIONSNO501AND501ACONFORMTOTHEREQUIREMENTSFORALLOYAZ91AANDAZ91BRESPECTIVELY3TERMINOLOGY31DEFINITION311DIECASTINGAMETALOBJECTPRODUCEDBYTHEINTRODUCTIONOFMOLTENMETALUNDERSUBSTANTIALPRESSUREINTOAMETALDIEANDCHARACTERIZEDBYAHIGHTDEGREEOFFIDELITYTOTHEDIECAVITYTABLECHEMICALREQUIREMENTSABCDELEMENTCOMPOSITIONUNSM10600ALLOYAM60AUNSM1041ALLOYAM41UNSM10412ALLOYAS41BUNSM11910ALLOYAZ91AUNSM1191ALLOYAZ91BMAGNESIUMALUMINUMMANGANESEZINCSILICONCOPPERNICKELIRONMAXOTHERMETALLICIMPURITIESMAXEACHREMAINDER556501306022050035003REMAINDER355002005001205015006003REMAINDER355003507E01205015002000200035E002REMAINDER839701305003510050010003REMAINDER839701305003510050035003UNSM11916ALLOYAZ91DUNSM10602ALLOYAM60BUNSM10500ALLOYAM50AMAGNESIUMALUMINUMMANGANESEZINCSILICONCOPPERNICKELIRONMAXOTHERMETALLICIMPURITIESMAXEACHREMAINDER8397015005E03510010003000020005E002REMAINDER556502406E022MAX010001000020005E002REMAINDER445402606E022010001000020004E002AANALYSISSHALLREGULARLYBEMADEONLYFORTHEELEMENTSSPECIFICALLYMENTIONEDINTHISTABLEIFHOWEVER,THEPRESENCEOFOTHERELEMENTSISSUSPECTEDORINDICATEDINTHECOURSEOFROUTINEANALYSISFURTHERANALYSISSHALLBEMADETODETERMINETHATTHESEOTHERELEMENTSARENOTINEXCESS03BTHEFOLLOWINGAPPLIESTOALLSPECIFIEDLIMITSINTHISTABLEFORPURPOSESOFACCEPTANCEANDREJECTIONANOBSERVEDVALUEORACALCULATEDVALUEOBTAINEDFROMANALYSISSHOULDBEROUNDEDTOTHENEARESTUNITINTHELASTRIGHTHANDPLACEOFFIGURESUSEDINEXPRESSINGTHESPECIFIEDLIMITINACCORDANCEWITHTHEROUNDINGPROCEDUREPRESCRIBEDINSECTION3OFPRACTICEE29CWHERESINGLEUNITSARESHOWNTHESEINDICATETHEMAXIMUMAMOUNTSPERMITTEDDASTMALLOYDESIGNATIONSWEREESTABLISHEDINACCORDANCEWITHPRACTICEB275UNSDESIGNATIONSWEREESTABLISHEDINACCORDANCEWITHPRACTICEE527EINALLOYSAS41BAM60BANDAZ91DIFEITHERTHEMINIMUMMANGANESELIMITORTHEMAXIMUMIRONLIMITNOTMETTHENTHEIRON/MANGANESERATIOSHALLNOTEXCEED001000150021AND0032RESPECTIVELYAEMP公司提供的SSFODWORK方式，生產所得產品之金相及鑄件結構各方面良品率高氣孔少物性好，業者可參考HOWDOESSSFODWORKCOOLEDHIGHPRESSURRESTIRREDCASTING以下附件圖性質單位AZ91DABSHIHEATPET30GLASSPET30GLASSNYLON30伸長率ELONGATION31654536降服強度YIELDSTRENGTHMPA16039152117172抗拉強度TENSILESTRENGTHMPA24043193172193彈性模數ELASTICMODULESGPA45218310389密度DENSITYG/CM3181107161172138比強度YIELD/WEIGHTRATIO1004310878143吸水性WATERABSORPTIONNIL03300500707熱傳導率THERMALCONDUCTIVIRYW/MK51028028029033熔點MELTINGTEMP598260260260260熱膨脹係數M/M260765270250345CIGUIDALLOYSEMISOLIDSLAGNONDENDRITICNEARNETSHAPEPARTTHERMALEXPCOEFF比剛性10078212426鎂合金AZ91D與塑膠之機性及物性表壓鑄鎂合金與鋁，鋅合金之物性及機性表鎂合金鋁合金鋅合金性質AZ91DMGAM60BMGA380AIADC10ZEMAK3ZN密度G/CM2DENSITY18182766比熱CAL/G/SPECIFICHEAT025025023熱膨脹率M/M/20100THERMALEXPANSION262622274熱轉道率,CAL/CM/SES/THERMALCONDUCRIVITY025025023熔解範圍MELTINGRANGE468596（128）540615（75）521588（67）382388（6）潛熱CAL/GLATENTHEAT89372KJ/KG89372KJ/KG9324導電率,OFCOPPERSTANDARDELECTRICCONDUCTIVITY11142327制震能力,345KG/CM2SPECIFICDAMPINGCAPACITY2540汽車用、手工具用118抗拉強度,KSIUTSULTIMATETENSILESTRENGTH34354841降服強度,KSIYSYIELDSTRENGTH233C用、汽車用2224伸長率,ELONGATION310汽車用、工具310比強度STRENGTHYSTOWEIGHTRATIO13139剪力強度,KSISHEARSTRENGTH202731衝擊值,FTLBSCHARPYUNNOTCHEDIMPACTTOUGHNESS511443疲勞強度,KSIMOORE5103CYCFARTIGUESTRENGTH142169硬度,HBHARDNESSBRINELL63618082彈性模數,PSIMODMUSOFEIASTICITY6510665106103106剪變模數,PSISHEARMODULUS241062410639106POISSONSRATIO035035033潛變強度,KSI,05STRAINCREEPSTRENGTH100DAY21100HR21100HR93100HR121100HR150202513752025242723212071135NIMAX000200020010010002CUMAX00100020080250030FE0005000350005ZN022MAX012MAX045090450903510SI01MAX0515020MAX020MAX010MAXMN0240603507015MIN015MIN01505AL55653550839783978397合金元素MGREMREMREMREMREM壓鑄常用鎂合金的主要成分合金系列AM60BAS41BAZ91AAZ91BAZ91DAZ91DMG合金240160370451713897機械性質抗拉強度（MPA）降伏強度（MPA）伸長率硬度（HB）抗拉彈性係數（GPA）抗剪扭彈性係數（GPA）抗剪強度（MPA）疲勞強度（MPA）AZ91DMG合金5954702618151（20）170111050（20）373鎂合金的材料特征物理性質液相溫度（）固體溫度（）熱膨脹率（UM/MK）密度（G/CM3）熱傳導率（W/M。K）電阻（N。M）導電率（IACS）比熱（J/KGK熔解熱（KJ/KG）AS2117663242043526137010284108AS4117761742043526137010268NMAM2017563842043526037010294131AM501776204204352603701026591AM6018061542043526037010261NMAZ91D1815984204352603701025166TEMPO2020100202020UNITG/CM3M/MKKJ/KGKJ/KGKW/KMMS/MPROPERTYDENSITYLIQUIDUSTEMPINCIPIENTMELTINGTEMPLINTHERMALEXPCOEFFSPECIFICHEATOFFUSIONSPECIFICHEATTHERMALCONDUCTIVITYELECTRICALCONDUCTIVITYAS2117511011094517555AS4121514014064517604AM2019090901245174518AM502101251251045176018AM60225130130845176517AZ91D24016016034517706UNITMPAMPAMPAGPAGPAHBS1/5JPROPERTYULTIMATETENSILETENSILEYIELDCOMPRESSIVEYIELDELONGATIONELASTICMODTENELASTICMODSHRBRINELLHARDNESSIMPACTSTRENGTHCHARPYUNNOTCHED備註因鑄件不同及充填方案設計不同而有差異COLDCHAMBERDIECAST08115530秒/SHOT必須作熔煉對策191012MM0506650HOTCHAMBERDIECAST1116020秒/SHOT必須作熔煉對策180708MM0506630THIXOMOLDING181126080秒/SHOT無熔煉問題初期USD50，000每台機台USD100，000150506MM04450THIXOMOLDING,CHAMBERDIECAST與COLDCHAMBERDIECAST的比較機台價格模具價格原料價格成品率週期時間安全對策技術費含氣量（鑄件體積比）平均厚度收縮率射出溫度五、鎂合金鑄件成形方法目前鎂成形大致分為壓鑄成形及觸變成形（搖溶成形）二種。壓鑄成形是以柱塞等將完全溶融狀態之鎂合金從溶湯射出至模具內的方式，鋁及鎂各種類似金屬合金也可進行。但可分為冷室方式及熱室方式原料則為錠，觸變方式原料為碎片CHIP置入汽缸內，以螺杆間摩擦熱來進行加熱混煉配合加熱來使其成為溶融狀態觸變後再將其射出至模具內的成形方法。超薄射出溫度已達溶融狀態，其實半固態此處有待爭議。依USAAEMP實驗結果其實半固態真正的成形。無論材質品質各方面是最好的。只要均勻及溫度控制模具條件等控制得當，不良品幾乎沒有。茲將各種方式圖示及比較如下（以下附圖面）觸變成形機（THHIXOMOLDING）熱室機（HOTCHAMBERDIECAST）冷室機（COLDCHANBERDIECAST）EINSATZDOPPELTIEGELOFENZUMSCHMELZEN,WARMHALTENUNDDOSIERVONMAGNESIUMLEGIERUNGEN,VORWIEGENDINDRUCKGIEBEREIENDIEANLAGEISTFURDIEFERTIGUNGVONHOCHWERTIGENMGGUBTEILENIMKALTKAMMERDRUCKGIEBVERFAHRENKONZIPIERTBESCHREIBUNGSCHMELZUNDWARMHALTETEILSINDRAUMLICHVONEINANDERGETRENNT,UMEINEMETALLURGISCHEINWANDFREIESCHMELZEUNDTEMPERATURFUHRUNGZUGEWAHRLEISTENDASTROCKENEBLOCKMATERIALWIRDDURCHDIEPNEUMATISCHBETATIGTECHARGIEROFFNUNGMANUELLODERAUTOMATISCHZUGEFUHRTDASFULLNIVEAUWIRDIMWARMHALTETEILPNEUMATISCHABGETASTETUNDALSSIGNALFURDENNACHCHARGIERPROZEBVERWENDETODERANGEZEIGTDERFLUSSIGMETALLTRANSPORTZWISCHENDENTIEGELNERFOLGTUBEREINSYPHONROHRUNDVERMEIDETSODASEINBRINGENVON,SUMPF/SCHLAMM“INDENWARMHALTETEILHIERDURCHWERDENIMWARMHALTEUNDDOSIERTIEGELSEIGERUNGENVERHINDERTUNDDIEGROBTMOGILCHETEMPERATURKONSTANZERREICHTDIEMETALLENTNAHMEERFOLGTDURCHDASSCHOPFENVONHANDODEREINEDOSIERPUMPEAPPLICATIONDOUBLECRUCIBLEFURNACEFORMELTING,HOLDINGANDDOSINGOFMAGNESIUMALLOYS,MAINLYINDIECASTINGFOUNDRIESTHEPLANTISDESIGNEDFORTHEPRODUCTIONOFHIGHQUALITYMGCASTINGSINCOLDCHAMBERDIECASTINGDESCRIPTIONMELTINGANDHOLDINGSECTIONSARESPECIFICALLYSEPARATEDFROMONEANOTHERINORDERTOGUARANTEEAMETALLURGICALLYPERFECTMELTPURITYANDTEMPERATUREPROCESSTHEDRYINGOTMATERIALISLEDTHROUGHTHEAUTOMIZEDCHARGINGDOOREITHERMANUALLYORAUTOMATICALLYTHELIQUIDMETALLEVELISSCANNEDPNEUMATICALLYINTHEHOLDINGAREAANDISTHENINDICATEDORUSEDASASIGNALFORTHECHARGINGPROCESSTHEMETALTRANSPORTBETWEENTHECRUCIBLESENSUESTHROUGHASIPHONTUBEANDPREVENTSTHECARRYOVEROF,SUMP/SLUDGE“INTHEHOLDINGPARTASARESULT,SEGREGATIONSAREAVOIDEDINTHEHOLDINGANDDOSINGCRUCIBLEANDAHIGHTEMPERATURECONSTANCYISOBTAINEDTHEMETALDISTRIBITIONISMADETHROUGHAHANDLADIEORADOSINGPUMPKOMSTRUKTIVEMERKMALEGETRENNTESCHMELZUNDWARMHALTEZONEFUREINEMETALLURGLSCHEINWANDFREIESCHMELZEFUHRUNGSYSPHONROHRZUROXIDTRENNENDENMETALLUBERFUHRUNGVOMSCHMELZZUMWARMHALTETELL12PARALLELGESCHALTETEHEIZELEMENTEIMSCHMELZTEILUND6PARALLELGESCHALTETEHEIZELEMENTEIMWARMHALTETELLSORGENFUREINEHOHEVERFUGHARKELTDERAUSTALLEINESHEIZELEMENTESVERMINDERTDIELEISTUNGNURUM1/12BZW1/6ALLEHEIZELEMENTESINDVONAUBENLEICHZUGANGLICHUNDOHNETIEGELAUSBAUAUSTAUSCHBARGUTEWARMEDAMMUNGDURCHEINSATAHOCHWERTIGERLSOLLERSTOFFEDIEFEUERFESTZUSTELLUNGBESTENTAUSLSOLIERMATERIALIENOHNEFREIESSIOZWEICHISOLIERSTOFLEMITFREIEMSIO2FUHRENZUHEFTIGENEXOTHERMENREAKTIONENBEIBERUHRUNGMITFLUSSIGEMMAGNESIUMMECHANISCHESCHRAUBENPUMPEFURDIEMETALLDOSIERUNGALTERNATIVPNEUMATISCHEDOSIERPUMPENERHALTLICHBEHEIZTEDOSIERRINNEMITSCHUTZGASZUFUHRUNGMECHANISIERTECHARGIEROFFNUNGFURDIEMASSELZUFUHRUNGINDENSCHMELZTIEGEL,AUCHFUREINEAUTOMATISIERTEBESCHICKUNGGEEIGNETTECHNISCHEDATENFASSUNG2300KGMGHEIZLELSTUNGSCHMELZBEREICH12ELEMENTE74KWHEIZEISTUNGWARMHALTEBEREICH6ELEMENTEELEKTRISCHEANSCHLUBLEISTUNGGESAMT120KVASCHMELZUNDDOSLEDEISTUNG215KG/HSPEZENERGIEVERBRAUCHSCHMELZENUNDWARMHALTEN036KWH/KGSPEZENERGIEVERBRAUCHWARMHALTEN12KWH/HDOSIERGEWICHTE055KGMAXMETALLTEMPERATUR720SCHUTZGASEMPTOHENTROCKLUFTN2CA03SF6SCHUTZGASVERBRAUCHSCHMELZ500L/HUNDWARMBHALTEBEREICHCAMISCHGASABMESSUNGOAL2200,B1350H1600GEWICHTCA25TCONSTRUCTIVECHARACTERISTIVCSSEPARATEMELTINGANDHOLDINGAREASFORAPERFECTMETALLURGICALMELTHANDLINGPROCESSSIPHONTUBETONMETALTRANSPORTFROMMELTINGTOHOLDINGSECTIONWITHOXIDESEPARATION12PARALLELLYCONNECTEDHEATINGELEMENTSINMELTINGSECTIONAND6PARALLELYCONNECTEDHEATINGELEMENTSINHOLDINGSECTIONPROVIDEAHIGHAVAILABLLITYTHEBREAKDOWNOFONEHEATINGEIEMENTREDUCESTHECAPACITYONLYTO1/12RESP1/6ALLHEATINGELEMENTSCANBEEASILYREACHEDANDREPLACEDFROMTHEOUTSIDEGOODHEATINSULATIONTHROUGHUSEOFHIGHQUALITYINSULATINGMATERIALSTHEREFRACTORYMATERIALSAREWITHOUTFREEOFSIO2SOFTINSULATIONMATERIALSCONTAINFREESIO2ANDLEADTOSTRONGEXOTHERMALREACTIONSWHENINCONTACTWITHLIQUIDMAGNESIUMMECHANICALPROPELLERPUMPFORMETALDOSINGELTERNATIVELYPNEUMATICDOSINGPUMPSAVAILABLEHEATEDDOSINGLAUNDERSWITHADDITIONALPROLECTIVEGASSUPPLYMECHANICALCHARGINGDOORFORTHEDELIVERYPTINGOTSINTOTHEMELTINGCRUCIBLEALSOSUITABLEFORANAUTOMIZEDCHARGINGTECHNICALDATACAPACITY2300KGMGHEATINGCAPACITYMELTINGAREA12ELEMENTS74KWHEATINGCAPACITYHOLDINGAREA6ELEMENTS37KWELECTRICALCONNECTIONCAPACITYINTOTAL120KVAMELTINGANDDOSINGCAPACITY215KG/HSPECENERGYCONSUMPTIONMELTINGANDHOLDING036KWH/KGSPECENERGYCONSUMPTIONHOLDING12KWH/HDOSINGWEIGHTS055KGMAXMETALTEMPERATURE720PROTECTIVEGASRECOMMENDEDDRYAIRN2ABT03SF6PROTECTIVEGASCONSUMPTION500L/HMINEDMELTINGANDHOLDINGAREAABTGASDIMENSIONSABTL2200B1350H1600WEIGHTABT25TKALTKAMMERDRUKGIEBMASCHINECOLDCHAMBERDIECASTINGMACHINEMACHINEACOULERSOUSPRESSIONACHAMBERFROIDEDAK800SDAK800SDAK800S六、機械制程與模具控制首先必須瞭解鎂合金材料特徵及其主要成分如附件（二）物理性質要瞭解以AZ91D鎂合金液相溫度595固相溫度在470溶解熱373熱膨脹率在26UM/MK密度181GCM3熱傳導20時51W/MK及比熱20時是1050J/KGK這些資料要記牢，因為溫度對鎂合金來講，控制它非常重要，各元素反應亦得瞭解如下CE易氧化腐蝕，造成產品變色發黑NI易吸熱生鋼成硬點塊，造成加工破裂SI易急聚熱收縮和造成爐溫提高影響偏析形成結構鬆散氣泡增升使製品破損CU多則吸熱生冷裂，少則吸熱生熱裂FE加速碎裂外成品雖經皮膜塗處理，依然埋下潛在的氣化腐蝕因數，造成日後生銹脫皮危機。此外尚有接觸的模具，爐體金屬等的化學反應造成的氯化物氣體、氧化物體等添加物及禦制SF6SO2氣體等等。內在外在因素要徹底瞭解。其次就制程與模具，以冷室方式COLDCHAMBEDIECAST鎂錠預熱150去除濕氣，投入爐中方式上入料差異度就有關係了，橫放立放差異也大，關於均勻度主要靠高周波回流熱熔混均，但很慢不符生產所需鎂氣化損耗大，再以HOTCHAMBERDIECAST熱室方式抑制氣SF6雖有其壓制因鎂氣化燃燒，但主要熔融液相均溫，因材料投入預溫時間及爐內剩餘量多寡，溫度及湯液供需量平均保持皆需考慮。其次最重要湯液的均溫混煉相液態了。大部分業者忽略了上下層溫及投料到均衡溫時間，甚至造成鵝勁管堵塞推擠壓破裂等。如有充分攪拌則此現象大可解決，也等於觸變（搖熔）方式TAIXOMOLDONG一樣。溫度控制參數650565437200四點控制要把握住（控點）（射點）（穩點）（模點）射速，射壓與時間關係一般冷室壓鑄最高空射速度可達13MS，大都要以快速射出然而金屬熔湯粘度非常低，在高速流動會產生紊流，造成卷氣，增壓裝置應用及模具設計技巧造成方向性凝固越顯重要。HOTCHAMBERDIECAST射速一般45MS凝固時間比較其實一樣的（因熱接觸面度關係）。由此可預知熱湯與接觸物件空氣等等急速冷卻吸熱是鎂合金的特性。越薄件流動越差凝固快是它的特性，如何穩住437狀態才是平穩重點。模具計算熱室壓鑄V流量QT（1/S）鎂合金密度18；T填充時間120CM3例如Q10MS121/SQ1000澆道面積AAVA（MM2）VA澆道速度（M/S）121/S1000例如AA60M/S200MM22AA噴嘴直徑D0785（MM）2200MM2例如D07852257MM23MMQ1000射出柱塞速度VPAK（M/S）AK射出柱塞面積射出柱塞直徑D80MM121/S10例如VP50CM224M/S鑄件及溢流道重量V鑄模體積（CM3）金屬密度七、鎂合金熱室壓鑄參數（HOTCHANBERDIECAST）1熔湯溫度6206302噴咀與鵝勁管的溫度6303模具溫度2202404鑄造壓力220250BAR5較短的壓縮時間（鵝勁與活塞環的磨耗）0815SEC6活塞速度125M/S7第一段位移要短510M/M8在燒口的金屬流速5070M/S鎂合金作業安全鎂壓鑄大部分作業的危險均與氣之間有高度的親和力（即容易氧化、燃燒），由於這些反應均牽到高能量的放熱及易燃氣體的產生，因此常有燃燒或爆炸的危險。在實務上要避免危險的發生，最基本的原則即是避免讓鎂液與氧有接觸的機會，尤其是濕氣與水分。鎂與氧氣或含氧物質間的放熱反應燃燒/氧化2MGO22MGO水分滲入鎂液時的急速蒸發MG（LIQ）H2OH2O（VAP）MG（FINEDROPLETS）水反應/氫爆MGH2OMGOH2；2H2O22H2O放熱反應3MGFE2O33MGO2FE矽反應2MGSIO22MGOSI八、NB鎂合金壓鑄件主要訴求與問題對策1由於國內經濟的劇烈轉型，傳統工業密集的勞力及附加價值的偏低，因此近年來外流東南亞與中國非常嚴重，使得基礎工業在得不到政府關愛的眼神，萎縮倒閉時有所聞，有如營建業、鋼鐵業、塑膠工業、汽機車等等莫不受到嚴重衝擊。3C行業在政府一再做多情況下可說一支獨秀，各種利多稅優惠不斷釋放，故有關業者莫不紛紛投入，尤其今年來鎂合金壓鑄配合NB之發展更為瘋狂。鎂合金相對於ABSPC用於NB（筆記型電腦）之主要訴求為1電磁波遮蔽EMI（化鎳可解決）2比重輕184G/CC（118/CC）3強度高210MPA（120MPA210MPA）4散熱快484W/M（04W/M08W/M）等四項重點，但如仔細分析並無顯示優點，如EMI其實ABSPC只要經金屬化電鍍即可得改善，比重則明顯不是優點，雖然強度較ABS高，但高分子材料中NYLON玻璃纖維可達230MPA，顯然遜色不少，又伸長率明顯低於NYLON玻璃纖維的9（AZ91D13），由於更確定其機械性能並無誘人之處，最為重要之散熱能力484W/M雖然較高於ABSPC（04W/M08W/M），但是AZ91D之成品含有大量介在物類（MGO）以及微小氣泡，整體之熱傳遞率急速下降可能在6W/M，由於程件表面缺陷甚多附加上鎂合金之化性極易腐蝕，塗裝是唯一可以遮掩的表面處理，故一番折騰整體之後經測試之熱傳導率已降至約為153W/M，其實已經比ABSPC經導電化處理後之熱傳遞率（約為08W/M）相較並不明顯改善，然而AZ91D用於NB確是不爭之事實，究其原因為其有一個ABSPC所無法克服之問題點，即使用環境溫度之優勢，ABSPC軟化變形溫度為MAX60而AZ91D則約可到160，而CPU當機溫度則為102，因此業者必須為此唯一優點多付較ABSPC材質兩倍之費用，但是問題終將須要解決，足夠競爭力是生存最佳保障，因此解決熱傳遞率於鎂合金表面處理為當務之急，否則NYLON金屬化針對EMI如或改善成功，憑藉其材料優勢及制程上的優勢，成本將可大幅度降低，如是鎂合金用於3C之優勢即為消失。2對策由於3C行業政府不斷做多，鎂合金工藝見報率，相較于其他傳統產業明顯的被渲染，因此投入業者之多之快前所未有，據統計至1999年底已經裝置完畢之壓鑄機達150部，而繼續準備或已經決定進場如華孚科技等約將達300部，總計至2000年底止將會有500部機器投入，想當然而外匯支出是一筆龐大數目，如果未來無法突破現況缺點（材料強度、熱傳導率改善等）其泛用性前途將受到嚴格挑戰，殘酷的競爭戲是為難免。鎂合金市場分散取決於表面處理的解決，現有化成處理塗裝，不但熱傳導處率受到影響且耐蝕性不足於做為室外件防蝕之用，有如近來自行車車架，據可靠消息證明國內某大場為2000/4/7展覽用之車架在做好化成處理塗裝後，不過60天不到已經腐蝕損壞，顯見鎂合金用途相當程度是受限表面處理的開發。鎂合金表面處理傳統上有三種方式1皮膜化成塗裝2陽極處理塗裝3陰極電鍍。現階段方式皆採用皮膜化成塗裝做為表面處理，尤其是NB外殼。陽極處理塗裝及陰極電鍍因技術上的問題尚難克服及顏色變化不若烤漆來得活潑，故目前仍然是未知數。鎂合金之成形除了鑄造外如同鋁合金一般可以塑性加工方式成形，如擠型，鍛造，衝壓引伸等制程來生產零件，如是鎂合金板材可選擇熱傳導率較為良好、機械性能優越之材質，如AZ31TS255MPA延伸15熱傳導率96W/M，非常適合做NB之外殼，其表面完整性較佳之表面可配合陰極電鍍處理，如此傳導率將可得以發揮，NB散熱問題將可大部分解決，相信類似問題是決定品質與前瞻性之關鍵。鎂合金塑性加工方式成形其機械性質遠超過傳統壓鑄，自行車車架別無選擇，無縫擠型管正逐步倒入該項產業之中，自行車研究中心及美利達捷安特等大廠業已秘密進行年餘，其他零元件鍛造工廠亦有多家正在發展中，其適合表面處理則應該為陽極處理烤漆。九、鎂合金產品生產良品率之秘訣1選擇適當產品別，設計，CAE分析原料別2適當的設備考量，能力，結構流程等3模具設計考量參數，規劃量產治具4品檢，測試規範，環境生產流程5人員技術熟練度再教育程度6安全守則，作業前，後之維護保養7回收再生鎂合金添加物精煉物理論性，化學性金相比例8設備小部分改造流程等鎂合金後處理制程鎂合金後處理步驟可區分為1脫酯清洗2皮膜化成3一度底漆4補土5拋光6面漆脫酯清洗將被鍍物表面離形油經酸鹼脫酯清洗鎂合金脫酯效果會影響皮後處理表面制程皮膜化成被鍍物經脫酯完成後於被鍍物表面處理一層抗氧化層一度底漆于化成完成後處理面漆與被鍍物件之底漆補土將被鍍物表面之微細沙孔填補拋光將補上之凹凸不平處整平面漆表面各種顏色之變化一般所使用原料可分為液體塗料，粉體塗料，真空鍍膜液體塗料以液態方式經由噴漆方式噴灑於被鍍物可分類為水性塗料與油性塗料烘乾溫度較低粉體塗料以粉末方式經靜電噴塗方式均勻塗布於被鍍物件之一種加工方式配合各種材料複合成例如PPPE，PU金屬粉末較適合高溫被鍍物體真空鍍膜於真空狀態處理被鍍物件之一種加工方式可將金屬物質利用真空方式將金屬蒸鍍或濺鍍於被鍍物件表面較均質化技術較高設備精密鎂合金清洗步驟流程連續式清洗機台步驟清洗液時間（秒）溫度迴圈方式加熱濃度控制鎂合金素材1鹼性清洗X8356045溢流迴圈加熱自動添加2水水60常溫溢流無3酸性超音波清洗X6956050溢流迴圈加熱自動添加4超音波清洗水60常溫溢流無5超音波清洗水60常溫溢流無6鹼性超音波清洗X83560常溫溢流迴圈加熱自動添加7鹼性超音波清洗X83560常溫溢流迴圈加熱自動添加8鹼性超音波清洗X83560常溫溢流迴圈加熱自動添加9超音波清洗水60常溫溢流無10超音波清洗水60常溫溢流無11皮膜處理X246037溢流迴圈加熱自動添加12水水60常溫溢流無13烘乾300120加熱合計171此項流程以批次作業方式進行2加工時間以60秒為一單位3加工速度可自行調整4加工數量以每批次片數為基準5藥水添加以流量控制器自動添加6加熱方式以自動控溫方式X835鹼性脫酯清洗劑AX835D鹼性清洗劑介紹AX835D處理清洗劑是一種濃縮的鹼性清洗劑，X835D的配方適用於鐵，鋅及鋁合金鎂合金等鑄件之清洗用。X835D的配方可以機械式噴嘴清洗或浸泡的方式清洗鑄件。BX835D基本操作方法AX835D稀釋比例視物件清洗情況而定稀釋水的水質及鑄件性質，稀釋水一定要用軟水（不可含過多的礦物質）。如果水質太硬，會降低835D的化學性質。稀釋時需要攪拌BX835D溶液之作業溫度範圍（常溫）4954（最佳）。CX835D以浸泡式清洗時間為2至5分鐘。DX835D若用噴射式清洗時間為30秒至1分鐘，但如果鑄件有死角，溶液不易滲入時，則不要用此法。EX835D使用噴射清洗時之壓力為15到20PSI。FX835D若使用浸泡式清洗，浸泡槽可使用軟鋼（SUS316不銹鋼）為材質。CX835D溶液的簡易檢測A鑄件清洗後發黑，則需降低溶液稀釋比。B鑄件清洗後，若仍有油漬殘留（水無法均勻覆蓋鑄件，則需調整溶液比率）。DX835D建議事項A如用浸泡式清洗，最好在X835D溶液槽內加裝攪拌器以增加清洗效果，但不可用加空氣起泡方式。加氣泡至X835D溶液會使X835D溶液效果降低。EX835D符合MSDS（MATERIALSAFETYDATASHEET）標準。X695酸性清洗劑AX695酸性清洗劑介紹AX695清洗劑是一種酸性清洗劑，X695的配方適用於鎂合金，及鋁合金等鑄件之清洗用。X695的配方可以機械式噴嘴清洗或浸泡的方式清洗鑄件。BX695基本操作方法AX695稀釋比例視物件清洗情況而定稀釋水的水質及鑄件性質，稀釋水一定要用軟水（不可含過多的礦物質）。如果水質太硬，會降低X695的化學性質。稀釋時需要攪拌。BX695溶液之作業溫度範圍（常溫）4954（最佳）。CX695以浸泡式清洗時間為1060秒。DX695若用噴射式清洗時間為30秒至1分鐘，但如果鑄件有死角，溶液不易滲入時，則不要用此法。EX695使用噴射清洗時之壓力為15到20PSI。FX695若使用浸泡式清洗，浸泡槽可使用軟鋼（SUS316不銹鋼）為材質。CX695溶液的簡易檢測A鑄件清洗後發黑，則需降低溶液稀釋比。B鑄件清洗後，若仍有油漬殘留（水無法均勻覆蓋鑄件，則需調整溶液比率）。DX695建議事項A如用浸泡式清洗，最好在X695溶液槽內加裝攪拌器以增加清洗效果，但不可用加空氣起泡方式。加氣泡至X695溶液會使X695溶液效果降低。EX695符合MSDS（MATERIALSAFETYDATASHEET）標準。X24皮膜處理劑AX24適用範圍X24適用於鎂合金，鐵及鋅鑄件的皮膜處理。鹽霧實驗證明X24處理過的皮膜效果同鉻酸皮膜。X24是一種強效的磷化皮膜處理劑，可有效的抵抗鑄件腐蝕X24皮膜處理劑非一般市面上的鉻酸皮膜處理劑，現在市面上的皮膜處理劑均以鉻酸或鉻酸鹽作為鑄件的覆蓋皮膜，但目前的鉻鹽皮膜處理劑的廢水因含有鉻的重金屬以一般國家污水排放法規所不容而X24處理過之皮膜不但和鉻酸皮膜的功效相同，決無環保上問題。BX24物理性質X24是一種淡黃色的鹼性溶液。以浸泡（DIPPING）或噴塗方式使用。（SPRAY/噴射壓力512PSI）方式處理CX24使用方法X24操作溫度為常溫至37，但不可高於37。X24PH值在810之間，浸泡時間在1040秒之間。DX24導電度X24稀釋時使用的水需乾淨的軟水（不可含過多的礦物質）。而軟水的導