鎂合金行業標準體系不斷完善相關標準研制井噴可期
來源:尚鎂網 作者: 有色金屬技術經濟研究院 席歡 | 作者:chinacaw | 發布時間: 2019-05-08 | 222 次瀏覽 | 分享到:

    前言:鎂及鎂合金產品已在汽車、3C、軌道交通、城市基礎建設、醫用及軍工等領域得到了應用,為了進一步拓展鎂及鎂合金在新材料領域的應用,2018年底,全國有色金屬標準化技術委員會組織重慶大學、上海交通大學、中國有色金屬工業協會鎂業分會、東北輕合金有限責任公司、國家鎂及鎂合金產品質量監督檢驗中心、北京有色金屬研究總院、山東銀光鈺源輕金屬精密成型有限公司、東莞宜安科技股份有限公司等國內鎂及鎂合金領域重點科研、生產企業對我國鎂行業進行了一次標準需求調研活動,先后走訪了國家鎂合金材料工程技術研究中心、重慶博奧鎂鋁金屬制造有限公司、長安汽車工程研究總院、輕合金精密成型國家工程研究中心、上海方科汽車部件有限公司、通用汽車(中國)投資有限公司、上海航天設備制造總廠有限公司、巢湖宜安云??萍加邢薰?、東莞宜安科技股份有限公司、東北輕合金有限責任公司、沈陽鑄造研究所有限公司 、河南明鎂鎂業科技有限公司、鶴壁市渤海金屬科技有限公司、鶴壁市江浪金屬有限公司、鶴壁維達科巽電器有限公司、河南捷美特鎂科技有限公司、鶴壁萬德芙鎂科技有限公司、鶴壁昌宏鎂業有限公司、鶴壁地恩地新材料科技有限公司、國家鎂及鎂合金產品質量監督檢驗中心、山東華盛榮鎂業科技有限公司、山東銀光鈺源輕金屬精密成型有限公司等22家高校、企業和科研院所,了解了目前我國鎂及鎂合金行業的標準使用情況,梳理了企業對標準的需求,明確了未來幾年內鎂行業的標準體系建設思路,規劃了一批鎂及鎂合金領域國際標準、國家標準、行業標準和協會標準計劃項目,特撰本文以供后續標準研制工作者參考。


一、目前我國鎂及鎂合金領域標準化工作基本情況

      2008年,我國成功接任ISO/TC79/SC5鎂及鎂合金標準化技術委員會秘書處,經過10年的努力,我國已成功維護鎂及鎂合金國際標準化秘書處平臺,并以我國為主完成國際標準4項,在研國際標準4項,在國際標準舞臺唱響中國聲音,引導國際標準化工作者共同開展鎂及鎂合金標準化工作。ISO/TC79/SC5鎂及鎂合金國際標準化技術委員會成立于1980年,目前委員會主席由我國中國工程院院士、國家鎂合金材料工程技術研究中心主任潘復生教授擔任,并擁有中國、法國、德國、意大利、日本、韓國、俄羅斯、西班牙和英國等9個積極(P)成員國,以及奧地利、捷克、芬蘭、希臘、匈牙利、印度、伊朗、波蘭、葡萄牙、羅馬尼亞、沙特阿拉伯、塞爾維亞、瑞士、土耳其和烏克蘭等15個觀察(O)成員國。

      目前鎂及鎂合金領域共發布國際標準24項(含由ISO/TC79負責歸口的16項鎂及鎂合金分析方法國際標準)、在研國際標準6項(見表1)。主要包括原生鎂錠、鑄造鎂合金、鎂合金犧牲陽極等重要國際標準及配套16項分析方法國際標準。



    從表中可以看出,鎂及鎂合金領域的國際標準雖然經歷了10年的升級,并已覆蓋從原生鎂錠到鑄造鎂合金、變形鎂合金、鎂合金犧牲陽極等重要國際標準并配套16項分析方法標準,但標準體系仍不夠完善,比如缺少鎂及鎂合金狀態代號等基礎標準,以及鎂及鎂合金板材、帶材、箔材、管材、棒材、線材、鑄件、鍛件等產品國際標準,此外,分析方法標準多以化學分析為主且標齡較長,多為八九十年代的產物,雖然“搖瓶子”的分析方法精密度較好,但由于實驗過程耗時相對較長并有可能使用有毒有害化學試劑,容易對操作人員造成傷害,所以我們還缺少一批鎂及鎂合金的儀器分析方法以滿足現代化分析領域的實際需求。

      目光回到國內,我國鎂及鎂合金國內技術標準化工作經過20多年的積累,目前已經發布了67項國家標準、行業標準,并有7項標準已完成報批工作待發布,3項標準正在研制中,形成了以基礎標準、分析標準、產品標準為主線的相對完善的標準體系(見表2)。隨著近年來鎂及鎂合金在新材料領域應用的推廣,鎂合金產品廣泛應用于汽車輕量化、軌道交通、城市基礎建設(多媒體顯示屏)、民用醫用(如自行車、擔架)等領域,制定跨行業的標準時,存在歸口管理的問題,所以在申報標準計劃時存在困難,但現實問題則是這些特殊領域專用的鎂及鎂合金產品無法標準化,不能及時滿足供需雙方標準需求。



二、目前鎂及鎂合金領域標準化工作存在的不足

      全國有色金屬標準化技術委員會成立于1999年,ISO/TC79/SC5鎂及鎂合金國際標準化技術委員會成立于1980年,這兩個覆蓋鎂及鎂合金領域國內和國際標準化工作的技術機構,經過20年和近40年的努力,建立了現有的標準體系,滿足了我國及全球鎂及鎂合金貿易需求,但隨著鎂及鎂合金的應用拓展,目前國際標準和國內標準均存在不足。

      首先,從國際標準來看,鎂及鎂合金領域的國際標準雖然經歷了10年的升級,并已覆蓋從原生鎂錠到鑄造鎂合金、變形鎂合金、鎂合金犧牲陽極等重要國際標準并配套16項分析方法標準。但標準體系仍不夠完善,比如缺乏鎂及鎂合金狀態代號等基礎標準,以及鎂及鎂合金板材、帶材、箔材、管材、棒材、線材、鑄件、鍛件等產品國際標準,此外,分析方法標準多以化學分析為主且標齡較長,多為八九十年代的產物,雖然“搖瓶子”的分析方法精密度較好,但由于實驗過程耗時相對較長并有可能使用有毒有害化學試劑,容易對操作人員造成傷害,因此還缺乏鎂及鎂合金的儀器分析方法以滿足現代化分析領域的實際需求。

      其次,從國內標準來看,雖然我國的標準體系較為完善,但也缺乏鎂及鎂合金狀態代號、鎂及鎂合金行業的環保、安全、能耗等基礎標準。隨著鎂及鎂合金的大規模應用,行業對鎂及鎂合金的腐蝕防護性能提出了各種需求,因此,鎂及鎂合金的表面處理方法及其對應的檢測方法標準體系也極需構建并完善。同時在制定跨行業的標準時,存在歸口管理的問題,所以在申報標準計劃時存在困難,但現實問題則是這些特殊領域專用的鎂及鎂合金產品無法標準化,不能及時滿足供需雙方對標準的需求。


三、未來鎂及鎂合金領域標準體系建設的設想

      現有鎂及鎂合金標準體系是有待補充和完善的,筆者眼中的鎂及鎂合金標準體系,將是國際標準(ISO)和國內技術標準(GB YS TB)兩套體系“雙軌并行”的,這與近兩年全國有色金屬標準化技術委員會提出的有色金屬領域標準化工作的“雙輪驅動”是完全吻合的。國際標準化工作已經擺脫了若干年前的對國內標準工作進行點綴和補充的角色,慢慢走向舞臺的C位,與國內標準工作具有同等重要的角色,同時,我國還是ISO/TC79/SC5鎂及鎂合金國際標準化技術委員會的秘書處,是我國有色金屬領域國際標準化工作的排頭兵,因此,筆者認為未來的鎂及鎂合金標準工作仍將是“雙軌并行”的,標準體系也將是基?。ㄊ跤?、牌號、熱處理狀態等)標準、分析(化學分析方法、物理性能檢測)標準和管理(節能、環保、安全等)標準為支撐,通用(原生鎂錠、鑄造鎂合金、變形鎂合金、板/帶/箔/管/棒/型/線/鍛件/鑄件)產品標準和細分領域(汽車用、高鐵用、3C產品用、自行車骨架用)產品標準為主體的結構。

      通過上文國際和國內標準的現狀和不足,基于鎂及鎂合金標準體系建設的設想,筆者對鎂及鎂合金標準體系建設的梳理及完善如下:

      1、鎂及鎂合金領域基礎標準略顯不足。熱處理是合金加工過程中重要的一道工序,目前鎂合金熔鑄采用的是鋁合金的熱處理狀態,而鎂和鋁是有本質區別的,其熱處理狀態也不盡相同,因此制定鎂及鎂合金熱處理狀態代號標準是很有必要的。同時從工業生產角度考慮,環保、安全、能耗等基礎標準的研制也將是未來工作的一個方面。

      2、鎂及鎂合金分析方法標準有待修訂。隨著鎂及鎂合金產品應用領域的不斷擴大,下游用戶對原材料的要求越來越高,原有的鎂及鎂合金的雜質元素及化學成分限制已經不能滿足現在的要求,比如現行版本的GB/T 13748只規定了20個元素的分析方法,雖然ICP和直讀光譜法對其進行了一些補充,但仍無法滿足要求,并且如銅、鎳等元素的高含量測定沒有相應的分析方法,所以有必要對GB/T 13748《鎂及鎂合金化學分析方法》進行修訂和完善。

      3、鎂及鎂合金領域大宗通用產品標準已經基本覆蓋,深加工產品標準,尤其是細分領域產品標準欠缺。鎂合金是最輕的金屬結構材料。用于航空、航天飛行器中可減輕結構重量,用于高速運行的零件可減小慣性。且鎂合金相對鋼、鋁合金材料而言具有更高的比強度和比高度。在許多鋁及鋁合金已經成熟應用的領域,鎂及鎂合金都可以作為替換材料。比如汽車、軌道交通、航空航天、3C產品、自行車、戶外電子屏等領域,目前都有鎂及鎂合金產品的試用與使用,這些領域也將是鎂及鎂合金標準體系建設的重點之一。

      目前,鎂合金材料主要用于汽車變速箱殼體、頂蓋、輪轂、車門內襯、方向盤、座椅、中央控制平臺(CCP)、車內裝潢件等,在高鐵車廂上也有結構型材和內飾型材的使用,同時全鎂自行車、戶外運動器械等也是應用廣泛。對于使用環境的不同,對鎂及鎂合金材料的要求自然不同,所以我們不能簡單采用鎂及鎂合金鑄件、板材、型材等通用標準進行生產和供貨,也就是說有必要根據下游應用的具體情況來開展細分領域的鎂合金產品標準。

      4、鎂及鎂合金表面處理標準急需制定。鎂合金材料耐蝕性能相對較低,這在一定程度上限制了鎂合金產品的推廣和在結構上的應用。影響鎂合金耐蝕性的一重要因素是合金成分中的雜質含量,因而一種行之有效的方法是通過提高鎂合金材料純度的途徑來提高材料的耐蝕性能;另一種可行的方法是通過適當的表面處理來提高鎂合金材料的耐蝕性。鎂及鎂合金表面改性常用方式有化學轉化、陽極氧化、微弧氧化、電鍍、熱噴涂等。

      微弧氧化,又稱等離子體電解氧化或者微等離子體氧化,是指通過電解液與相應電參數的組合,在鎂及鎂合金表面依靠弧光放電產生的瞬時高溫高壓作用,原位生長出陶瓷結構膜層,實現鎂合金產品表面強化的目的。微弧氧化的表面處理方式可以大幅提高鎂合金產品的表面硬度,使其具有良好的耐磨損性能、良好的耐熱性及抗腐蝕性能、良好的絕緣性能等,從根本上克服了鎂合金材料在應用中的缺點,具有較好的應用前景。 對照鋁及鋁合金表面膜層標準,鎂及鎂合金領域也應該根據自身特點研制一系列鎂及鎂合金表面膜層的標準。 初步設想鎂及鎂合金表面膜層標準將分3個部分,即陽極氧化膜、陽極氧化復合膜、有機聚合物涂膜,應用最廣的微弧氧化膜層屬于陽極氧化膜,而電泳屬于陽極氧化復合膜,其他的則屬于有機聚合物膜,當然這種劃分方式也有可能在后期研制過程中做出細微調整,不過鎂及鎂合金表面處理的標準化工作是下一步鎂及鎂合金標準體系建設的重點之一。

      5、鎂及鎂合金國際標準仍是重點。良好的國際標準化工作基礎是我國鎂及鎂合金行業能夠在國際標準舞臺綻放光彩的根本,經過十年的國際標準秘書處運營,我國鎂及鎂合金國際標準工作已經取得了長足發展,目前在研標準項目也在向著產業鏈下游發展,板帶箔、管棒型、線材、鍛件和鑄件標準都將被列入下一步工作計劃當中。


四、下一步工作思路

      通過前文的分析,結合現有的鎂及鎂合金工業現狀及發展趨勢,筆者認為下一步應該做好以下幾方面的工作:

      1、修訂一批現有標準。比如GB/T 13748《鎂及鎂合金化學分析方法》、GB/T 26495-2011《鎂合金壓鑄轉向盤骨架坯料》、GB/T 24488-2009《鎂合金犧牲陽極電化學性能測試方法》、GB/T 24481-2009《3C產品用鎂合金薄板》等,根據現有需求對標準技術指標進行提高。

      2、制定一批標準。基礎標準:鎂及鎂合金熱處理狀態代號標準等;產品標準:如軌道交通車輛用鎂合金型材標準、散熱器用鎂合金擠壓型材標準、汽車車門用鎂合金板材標準、汽車內飾用鎂合金裝飾件坯料標準、自行車骨架用鎂合金壓鑄件坯料標準、醫療器械用鎂合金產品標準等;表面處理標準:如鎂及鎂合金陽極氧化膜與有機聚合物膜標準以及對應的檢測方法標準等。

      3、做好鎂及鎂合金國際標準在研項目。日前,我國申請立項的鎂及鎂合金板材、鎂及鎂合金擠壓管/棒/型材等兩項國際標準提案獲立項投票通過。為此,ISO/TC79/SC5成立工作組(WG9)并任命東北輕合金有限責任公司的高新宇擔任變形鎂合金產品國際標準工作組召集人,在未來三年時間里開展一系列鎂合金產品國際標準研制工作。

      4、繼續加強國內外企業調研工作。調研是標準工作的靈感與靈魂,只有親身走在生產和加工現場才能夠深刻體會到標準研制過程中應該注意的事項與細節。通過2018年底的密集調研工作,筆者深切的感受到調研工作在標準研制過程中的重要性,未來也將繼續延續這種工作思路,為鎂及鎂合金標準體系建設挖掘更多更好的項目。