镁合金在现代电子产品方面的应用

        电子技术的快速发展使得对电子器件的结构材料和部件性能提出了越来越高的要求。为了适应电子器件轻薄小型化的趋势，电子器件壳体材料需要具备一系列特点，如密度小、强度和刚度高、抗冲击和减振性能优秀、电磁屏蔽能力强、散热性能良好、易于成形加工、表面美观、耐用、成本低、易于回收并符合环保要求等。传统的塑料和铝材在满足这些要求方面逐渐显得力不从心。然而，镁及其合金作为制造电子器件壳体的理想材料，却展现出广泛的应用前景。镁及其合金材料具有许多优势，包括密度小、轻质、强度和刚度高、抗冲击和减振性能优异，以及良好的电磁屏蔽能力和散热性能。此外，镁材料容易进行成形加工，能够实现复杂的外观设计，并呈现出令人满意的表面美观。同时，镁及其合金具有耐久性，能够满足长期使用的需求。此外，镁材料相对较低的成本以及易于回收和符合环保要求的特点也增加了其作为电子器件壳体材料的吸引力。采用镁及其合金制备的电子器件壳体具有一系列优点。

一、 结构重量轻

        通常情况下，电子器件的外壳采用工程塑料制造，例如聚碳酸酯（PC）、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（PC/ABS）、尼龙/聚苯醚（Nylon/PPE）以及碳纤维增强塑料等。部分电子器件也会采用铝合金制件。为了减轻壳体的重量，常常通过减小壳体的壁厚来实现。然而，当上述材料的壁厚减至1mm以下时，它们的刚度、耐冲击性和抗变形能力将显著降低，无法满足使用要求。

        镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、优良的耐冲击性能等优点，因此成为制作电子器件壳体的理想材料之一。下表列出了各种外壳材料的性能对比：

表1  外壳材料性质对比

表2  不同便携式电器产品对镁合金性能的要求

        镁合金具有较低的密度和高的强度，因此可以在保持一定壁厚的情况下减轻电子产品的重量。根据您提供的信息，将原本2.2mm的塑料外壳替换为0.82mm的镁合金外壳可以减轻46%的重量，并且抗拉强度可提高1.4倍。1995年3月，日本SONY公司首次将笔记本电脑的外壳厚度限制在1.0mm。随后，日本Steel Workers公司采用了镁合金半固态注射成形工艺，成功地生产出了壁厚为0.6~0.7mm的MD和笔记本电脑外壳。这些采用镁合金制造的手提计算机、相机等3C产品机身具有更高的精度和耐久度，同时使得产品更加轻巧和便于携带。

二、 散热性好

        计算机在运行过程中会产生大量热量，导致机器内部温度升高，因此必须将热量迅速散发，才能使关键元器件的温度维持在可靠范围内，以确保系统的稳定性。

        一般金属的热导率比塑料的高1~2个数量级。例如，AZ91D合金的热导率为79W·（m·K）ˉ¹，是塑料的数百倍。日本IBM分别采用ABS树脂和AZ91D镁合金制作了A4型笔记本电脑壳体，进行了散热性能对比试验，当电脑的功率为27W时，ABS树脂壳体内的温度为62.5℃，而镁合金壳体内的温度为56.5，这表明镁合金壳体的散热效果较好。

        镁合金的热导率虽然略低于铝合金和铜合金，但远高于钛合金和钢铁材料，并且比热容是常用合金中较低的，因此镁合金外壳具有散热快的显著优点，是制作笔记本电脑外壳的首先材料。

        目前的笔记本电脑采用的散热方式所允许的功率极限为15W，预计不久笔记本电脑的功率将达到25W，且散热设计可能主要取决于镁合金壳体的散热效果。日本松下公司1997年上市的采用镁合金外壳的便携式电脑CF25和CF-25MarkII十分畅销。1998年以后，日本、中国台湾所有的机型，目前尺寸在38cm以下的几种机型已全面使用了镁合金做外壳。美国White MetalCasting公司生产的外形尺寸为610mm×610mm的计算机外壳是用镁合金压铸而成的。中国的联想、华硕等笔记本电脑从1999年开始也部分采用了镁合金外壳。

        用镁合金制作液晶电视机外壳，不仅具有优良的强度和外观，还具有优良的散热性能，可省去塑料外壳的散热孔，使内部电器原件免于灰尘和外部潮气的侵扰，延长电器原件的寿命。

三、 电磁屏蔽能力强

        手机、个人电脑在使用过程中会发出高频率的电磁波，当它穿过机体外壳时，不仅会对人体健康造成危害，还会干扰无线电信号。采用塑料制造电器件壳体时，为了提高其电磁屏蔽能力，一般采取表面喷涂导电漆、表面镀层、金属喷涂、在塑料内添加导电材料或辅助金属箔或金属板等方法，但这会增加生产工艺的复杂性、提高产品的生产成本和价格，且电磁屏蔽效果仍然很有限。与塑料相比，镁合金的电磁屏蔽性能非常优异，镁合金电子器件壳体不做上述表面处理就能获得很好的屏蔽效果。

        日本IBM公司在笔记本电脑上对比了ABS树脂和镁合金壳体（AZ91D,壁厚1.4mm）对30~200MHz电磁波的屏蔽能力。后者在整个频率范围内的屏蔽能力可以稳定在90~100dB，而带电镀层（Cu2µm+Ni0.25µm）的ABS树脂壳体在30MHz时为35dB，200MHz时约为55dB。

四、 高的阻尼和吸震、减震性能

        镁合金具有极好的吸收能量的能力,可吸收震动和噪音,保证设备能安静工作。镁合金的阻尼性比铝合金大数十倍,减震效果很显著, 采用镁合金取代铝合金制作计算机硬盘的底座,可以大幅度减轻重量(约降低70 %) ,大大增加硬盘的稳定性,非常有利于计算机的硬盘向高速、大容量的方向发展。

五、 良好的抗冲击和抗压缩能力

        镁合金在抗冲击能力方面比塑料高出20倍，并且在受到冲击时表面产生的疤痕比铁和铝小得多。因此，使用镁合金制造笔记本电脑显示器外壳可以提供更好的抗压保护，在旅途中具有优势。相比塑料外壳，镁合金外壳的坚韧性是其的20倍。

        然而，目前市场上镁合金薄板的供应还不足够充足，因此大部分电子产品的外壳仍然采用镁合金压铸和粉末冶金的方式制造。但随着镁合金薄板生产技术的突破，采用镁合金薄板冲压电子产品的外壳将能有效提高外壳的强度，缩短加工工序并降低产品价格。

        此外，在其他领域中，镁薄板也被广泛应用。例如，用于制造声纳浮标、镁电池片、锌电解阴极板、手提工具外壳、高级手提箱、纺织用梭子、重工机械、标牌印模等等。镁合金的轻量化和强度优势使其成为这些领域中的理想材料之一。

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