镁合金在现代电子产品方面的应用

镁合金在现代电子产品方面的应用

现代电子技术的发展，对电子器件用结构材料及部件的性能提出了越来越高的要求。为了适应电子器件轻、薄、小型化的发展方向，要求作为电子器件壳体的材料具有密度小、强度和刚度高、抗冲击和减振性好、电磁屏蔽能力强、散热性能好、容易成形加工、表面美观、耐用、成本低、易于回收和符合环保要求等特点。传统的塑料和铝材已逐渐难以满足使用要求，镁及其合金是制造电子器件壳体的理想材料，在电子及家用电器产品上具有广阔的应用前景。

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

电子器件的壳体一般采用工程塑料制造，如PC、PC/ABS、Nylon/PPE、碳纤维增强塑料等，也有一部分铝合金制件。为了减轻壳体重量，主要是采取减小壳体壁厚的方法。但上述材料在壁厚达到1mm以下后，其刚度、耐冲击和抗变形能力就会大幅度降低，难以满足使用要求。镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、耐冲击性能好等优点，是制作电子器件壳体的理想材料。表1列出了各种外壳材料的性能对比，表2列出不同便携式电器产品对镁合金材料提出的性能要求。

表1  外壳材料性质对比

注：PC为聚碳酸酯；GF为玻璃纤维；CF为碳纤维。

表2  不同便携式电器产品对镁合金性能的要求

注：√表示产品对该性能要求较高。

个人电脑塑料外壳的典型壁厚为2.2mm，用壁厚为0.82mm的镁合金替换，可以减重46%，抗拉强度提高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。日本Steel Workers公司采用镁合金半固态注射成形工艺，成功地生产出了壁厚0.6~0.7mm的MD和笔记本电脑的外壳。用镁合金制造的手提计算机、相机等3C产品机身可以提高产品的精度和耐久度，使相机变轻、结构变小，易于携带。

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

其抗冲击能力是塑料的20 倍;当镁合金受到冲击时,在其表面产生的疤痕比铁和铝都要小的多。镁合金制笔记本电脑显示器外壳，采用该显示器外壳在旅途中可提供抗压保护等优点，其外壳较塑料外壳坚韧20倍。

由于市场上没有足够的镁合金薄板供应，大部分电子产品的外壳还是采用镁合金压铸和粉末冶金的方式，随着我公司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，可有效提高外壳的强度，缩短加工工序，降低产品价格。

    其它领域：镁薄板用来制造声纳浮标等镁电池片、锌电解阴极板，各种手提工具外壳，高级手提箱，纺织用梭子，重工机械，标牌印模等等。