摘要
鎂合金因其低密度、高導熱性及電磁屏蔽性能優異，被視為新能源汽車輕量化的關鍵材料。然而，其化學活性高、熔煉工藝復雜等問題制約了工業化應用。本文從材料特性、熔煉工藝、壓鑄參數、設備選型及安全環保等維度，系統對比鎂合金與鋁合金高壓壓鑄的差異，揭示鎂合金工藝優化的技術瓶頸，并展望其未來發展方向。#壓鑄##壓鑄廠#

關鍵詞：鎂合金；鋁合金；高壓壓鑄；工藝對比；輕量化

想了解更多產業鏈內幕？關注壓鑄老司機，硬核資訊每日送達！

編輯：壓鑄小司機

核對：壓鑄老司機

1. 引言

在全球汽車電動化與輕量化趨勢下，鎂合金（密度1.738-1.85g/cm3）因其比鋁（密度2.68g/cm3）輕33%、導熱性提升3倍等特性，成為新能源汽車電池托盤、座椅骨架等部件的優選材料。然而，鎂合金熔點低（430-630℃）、化學活性高（燃點632℃）等特性導致其壓鑄工藝復雜度顯著高于鋁合金。本文基于實驗數據與行業調研，對比分析鎂/鋁合金高壓壓鑄的工藝差異，以期為技術優化提供理論依據。

2. 材料特性與熔煉工藝對比

2.1 熔點與熔煉保護

鎂合金熔點范圍廣（430-630℃），但實際壓鑄溫度需提升至620-680℃以改善流動性（表1）。其化學活性導致熔煉需采用SF?混合氣體保護（典型配比1% SF?+99% CO?），成本較鋁合金氮氣保護高40%。

鋁合金冷式壓鑄機

相比之下，鋁合金熔點穩定（580-670℃），氧化生成致密Al?O?膜，僅需常規覆蓋劑保護。

鎂合金熱室壓鑄機

表1 鎂/鋁合金熔煉參數對比

2.2 流動性與充型能力

鎂合金液態表面張力低（0.718N/m，鋁為0.854N/m），充型速度可達100m/s（鋁為60m/s），允許更薄壁厚（0.5mm vs 鋁的1.2mm）。但其凝固潛熱小（280kJ/kg vs 鋁的380kJ/kg），需精準控制模溫（200-300℃）以避免冷隔缺陷。

3. 壓鑄工藝參數差異

3.1 注射壓力與速度

鎂合金因低粘度（1.2mPa·s，鋁為2.5mPa·s），注射壓力僅需40-100MPa（鋁為80-120MPa）。但需更高的壓射速度（120MPa vs 鋁的90MPa）以補償快速凝固導致的填充不足。

3.2 模具設計與熱管理

鎂合金模具需預熱至200-300℃以延緩凝固，且需配置油冷+模溫機雙系統（控溫精度±2℃）。鋁合金模具溫度較低（150-250℃），冷卻以水冷為主（圖1）。

圖1 鎂/鋁合金模具溫度場分布模擬
（此處插入有限元分析圖，顯示鎂合金模具溫度梯度更陡峭）

4. 安全與環保挑戰

4.1 生產安全風險

鎂合金粉塵爆炸極限為20-40g/m3（鋁粉為30-50g/m3），需采用D類干粉滅火系統。SF?氣體的GWP值（全球變暖潛能值）達25,200，歐盟已禁止純SF?使用，替代氣體（如SO?）成本增加30%。

4.2 表面處理與耐蝕性

鎂合金氧化膜疏松（厚度0.1-1μm），需通過微弧氧化（MAO）形成10-50μm陶瓷層，成本較鋁合金陽極氧化（5-10μm）高50%。

5. 市場應用與成本分析

5.1 應用場景對比

• 鎂合金：新能源車電池托盤（減重18kg）、3C外殼（散熱效率提升60%）；
• 鋁合金：車身骨架（Model Y后地板減重40%）、建筑模板（抗拉強度310MPa）。

5.2 成本對比

鎂合金原料價格17000元/噸，與鋁合金（22000萬元/噸）接近。

鋁錠

6. 技術挑戰與未來展望

6.1 關鍵技術瓶頸

• 免熱處理鎂合金：開發Mg-Gd-Y系合金（抗拉強度≥300MPa）；
• 環保替代氣體：干冰噴射技術（成本降低90%）；
• 復合壓鑄工藝：鎂-碳纖維混合壓鑄（密度降低15%）。

6.2 市場預測

2025年鎂合金在新能源車滲透率或達15%（2024年5%），人形機器人關節部件鎂合金化率或達60%。

7. 結論

鎂合金高壓壓鑄在輕量化與散熱性能上優勢顯著，但受限于化學活性與工藝復雜性，需通過材料改性、設備升級及環保技術突破實現規模化應用。

關注【壓鑄老司機】，帶你挖穿汽車壓鑄產業前線！

可申領《2025鋁、鎂合金壓鑄件高效降本方案》客戶驗證版方案、《國內人形機器人領域的核心企業圖譜》、《鋁、鎂、鋅合金30種壓鑄缺陷對照表》（老師傅總結）

參考文獻

1. 中國有色金屬工業協會. (2024). 鎂合金壓鑄工藝白皮書.
2. Tesla, Inc. (2024). Q4 Sustainability Report.
3. 德國萊茵TüV. (2023). 鎂合金壓鑄件安全認證標準.
4. 中科院材料所. (2024). 免熱處理鎂合金研發進展.