当中国镁工业现状与镁合金开发技术

中国镁工业现状与镁合金开发技术

摘要：本文介绍了中国的镁资源、原镁生产与消费现状，分析了中国镁应用的市场潜力和镁工业的优势和不足，介绍了近几年中国在镁合金开发技术和产业化方面取得的成果。中国镁工业进一步发展需要解决的问题是加大镁合金深加工领域的研究开发和环境保护。

1．前言

二十世纪末，安全和环保法规日趋严格，现代汽车减重节能的要求不断高涨，镁合金作为工业应用最轻的金属材料和良好的阻尼减震性能，成为汽车轻量化的首选材料。此外镁合金具有比强度高、导热导电性、电磁屏蔽性和环境相容性好等优良性能，可以满足3C产品（计算机、通讯、消费类电子）轻、薄、小型化、高集成化以及严格的环保要求，在信息产业中得到广泛的应用。随着技术和价格两大瓶颈的突破，全球镁合金用量急剧增长，应用范围不断扩大，正在成为继钢铁、铝之后的第三大金属工程材料，被誉为"21世纪绿色工程材料"。

90年代以来中国镁工业也取得了飞速发展，成为世界上主要的镁生产国，中国镁资源储量、镁金属产量和出口量居世界第一，加上中国巨大的市场和全球制造业向中国转移的趋势，使中国镁工业发展的优势逐渐得以显现，人们对中国市场的镁应用前景与镁技术进步表示了更多的关注。

2．中国镁工业现状及面临的机遇和挑战

（1）中国镁资源、原镁生产与消费现状

中国镁资因此源十分丰富，已探明菱镁矿储量约27亿吨，白云石储量40亿吨以上，青海柴达木盆地的33个盐湖中共含镁盐约31.5亿吨。青海盐湖钾镁资源的开发利用已被列入西部大开发的重大产业项目，计划建成年产5万吨镁合金的工厂。

1957年，我国引进前苏联菱镁矿氯化电解工艺，在抚顺铝厂建设3000t/a的镁车间并投产，中国开始有了镁工业。自1986年开始中国皮江法炼镁工业在市场的拉动及竞争下迅速发展起来，1992年变为镁净出口国。目前我国镁的产能已占全球的3/4，原镁产量占全球产量的40%以上，其中80%以上作为初级原材料低价出口，主要是我国镁深加工能力薄弱，2000年镁合金压铸件产量仅4000吨。但我国台湾地区镁合金产业发展迅速，目前已有30多家企业采用国际先进的装备生产电子产品的配件[1]。

据统计，中国目前现有原镁生产企业100余家，其中年生产能力3000吨规模以上的有22家，吨有50余家。民和镁厂是我国目前唯一正在生产的电解法镁厂，总产能7000t/a，其它企业均采用硅热法生产，生产企业数量多，小而分散，技术落后，环境污染严重。可见国内镁行业存在严重的结构性矛盾，急需进行产业结构调整和升级。

2000年以来国际上的反倾销和市场的不利形势迫使有些企业改变经营思路，改变产品生产与出口结构，适应了市场，而另一些企业由于种种原因而倒闭或处于半停产状态；与此同时由于受到政府、研究部门的关注和支持，国内镁行业相应掀起了研发应用热。如科技部已结合西部开发，把镁资源综合利用和镁材料开发作?quot;十五"期间高新技术及产业化发展的重要领域，在镁原材料生产、汽车用镁合金、电子材料等方面确定重点科技攻关课题，其他的研究计划也积极支持镁领域的研究，加快科研开发的进程，这样以期通过产品结构调整，拉动内需，解决现存的众多问题。政府对镁工业的可持续发展也提出了较高的要求，一些企业由于污染严重而被勒令停产改造，且规定了达标的最后期限，届时不达标企业将被迫退出市场，因此近几年中国镁行业通过技术进步和强化管理，在节能、降耗、降低成本方面取得了良好进展。

（2）国内镁合金市场潜力分析

随着人们环境保护意识的增强，绿色产品消费市场迅速壮大。2002年1～3月由中国环境工作者协会主办的一项调查表明，中国公众的环境意识水平有了很大的提高，绝大多数受访人在购买商品时考虑各种与环保相关的因素，68%的受访人愿意政府为环境保护增税，65%的受访人为了环保，愿意购买比一般价格贵20%的商品[2]。因此企业大量投资开发绿色产品，树立绿色形象，镁合金作为21世纪最令人瞩目的绿色工程材料，成为各国企业投资和研究的热点。

在镁合金产品开发应用的进程中，最先发展的成形加工技术是压铸，国内压铸业顺应国际趋势而迅速发展，大陆地区镁压铸工业的发展主要由交通工具（汽车、摩托车、自行车、列车）带动，台湾镁合金的发展由3C产品带动，正在向其它产品拓展，一些台湾的镁合金压铸工业转移至内地，也促进了镁合金的应用。

中国正进行汽车产品的结构调整，调整方向是轿车占汽车总量的比重增加，低排放、低污染、节能的绿色环保汽车替代非环保汽车。到2005年轿车产量占总产量的比重将从2000年的29.2%提高到35%以上，2005年力争使各种车型的百公里油耗平均降低10%，近几年政府加大了电动汽车的研发力度，镁合金在国产汽车领域将得到广泛应用。

据大众汽车公司称，目前每辆汽车的用镁量只有约25千克，在未来5年内，镁在每辆汽车中的用镁量可以达到千克。按2005年轿车需求量100万辆，平均每辆轿车用镁2.0千克来计算，2005年大陆汽车镁合金用量将达到2万吨。

中国摩托车业近十多年来是国内增长较快的产业部门，一直是在市场经济环境下发展起来的，有着极强的生命力和适应力，其价格已能被普通消费者接受，如一辆70CC排量的摩托车，价格400美元左右；一辆125CC排量的摩托车价格650美元左右。据中国汽车工业协会资料，2001年度全国125家摩托车生产企业累计生产摩托车1236.70万辆，累计销售1213.05万辆。总体趋势是市场需求维持在1200万辆左右，出口量占15%上下。

提高现有摩托车的技术含量和使用性能，促进摩托车产品的更新换代和绿色环保化是必然的趋势，到2005年我国摩托车保有量将达到万辆，当年需求量为万辆，按照每辆摩托车平均用镁1.0kg计算，2005年中国大陆摩托车镁合金用量将达到1.2万吨。

目前在日本，非交通用摩托车产量已占其总产量的20%以上。在中国，非交通用摩托车如越野车、雪地、沙滩用摩托车、高尔夫场地用摩托车需求日益增长，这一巨大的市场已被摩托车厂家重视。

1999年中国相关研发单位与自行车及其零部件厂商开始投入镁合金自行车的开发工作，目前所生产镁合金自行车全车重量已可降低至8kg以下。台湾的自行车厂商已将镁合金大量运用于跑车、登山车、折叠车等高级车种，折叠式镁合金自行车重量可降低至6.4kg。

单单考虑车架及两个轮圈采用镁合金替代铝合金，重量便可从原先的3.12kg减至2.08kg，减重达到1.04kg，对自行车骑乘者而言，不仅使用便利，振动性降低将带来更舒适的享受[5]。

中国是自行车大国，生产厂家500多个，社会保有量4.5亿辆，年生产能力约6500万辆，年出口2270万辆，内销2000万辆。因此自行车行业对镁合金的需求量也将是可观的。

2000 年后日本、韩国以及我国台湾地区在中国内地建立了笔记本电脑、移动、台式电脑等大量电子产品的生产基地，这些产品的外科大多采用镁合金压铸件，因而极大地带动了我国镁合金压铸业的发展。

中国大陆镁合金用量预测如图1所示，可见中国大陆内需应用镁合金压铸件的市场令人瞩目，预计交通工具产业镁合金用量2005年和2010年的需求量分别为3.55万吨和17.64万吨，与2000年的用量3400吨相比，增幅分别为10.4倍和51.9倍。至于电子产业的3C产品，预计2005年应用镁合金达到1.62吨，2010年达到3.15吨。除这两大产业外，其它产业的用量也将迅速增长。从出口外供的市场前景来说，全球对镁合金铸件的用量更加可观，因此，不论大陆内需，还是出口外供，镁合金的应用前景都令人鼓舞[6]。

图1 中国镁合金市场预测

（3）中国镁工业发展的优势和不足

中国镁工业发展的优势：丰富的镁资源，低成本原料供应和劳动力优势；巨大的内需市场空间；国外市场广阔，潜在需求量大；政策方面地的有利条件包括：一是国家将继续实行稳健的货币政策，着力扩大内需，拉动消费增长；二是国家下决心继续整顿和规范市场经济秩序；三是中国政府的科技兴国、西部开发以及"十五"计划一系列国策的推动。

中国镁工业发展的不足：中国大陆内资金较为缺乏、商业管理尚未成熟，技术较落后。但香港和台湾可以弥补资金和管理方面的不足，另外采取产学研相结合或与国内外企业联合开发产品方式，有利于技术创新和跨越式发展。

3．我国的镁合金开发技术[7]

国家"十五"科技攻关重大专项"镁合金开发应用及产业化"启动以来，吸引各方面资金近6亿元，31家科研院所和企业共同投入镁合金的研究开发及产业化工作，包括中国科学院金属研究所、北京有色金属研究总院、清华大学、上海交通大学、东风汽车公司、中国一汽集团公司、成都发动机（集团）有限公司、力劲科技集团等在内的4个研究院所、7所高校，20家企业直接参与了项目实施。

目前已经形成从高品质镁合金生产、镁合金关键装备与工艺，交通领域和3C产品镁合金应用产品开发、生产到产业化环境与示范基地建设的一条完整的产业链，初步形成我国镁合金高新技术产业。通过该项目的实施，培育新建了十几家有关镁其中在2009年就取得国家专利授权20多项合金制品的股份制公司，建立了一批镁合金产业化基地。

在原料方面，宁夏华源镁业与北京有色金属研究总院、沈阳工业大学共同开发出的高品质镁合金材料已经批量化生产，正在筹建万吨级镁合金生产基地。

在装备方面，力劲科技集团与清华大学合作开发出具有自主知识产权的热室160吨、400吨、冷室630吨、1600吨、2000吨系列镁合金专用压铸机以及镁合金熔炉系统等辅助装备，成为国内镁合金产业化的重要支撑，市场占有率已达到40%；西安理工大学开发的新型表面处理装备取代部分进口，已在重庆、深圳、长春等地投入使用。

在应用产品开发方面，重庆镁业已开发出6类摩托车镁合金配件并已批量装车，使新型摩托车性能大大提高，镁合金用量达到2.3kg/辆，另外用试生产的镁合金压铸件和挤压铸造镁合金轮毂组装了一台隆鑫LX150镁合金绿色概念摩托车，该车用镁量约12kg，比原设计减轻重量6kg。青岛金谷镁业已开发出8类3C产品，为海尔、康佳、摩托罗拉等国内外大企业提供配套。一汽、二汽、长安等大型企业集团也开发出多种镁合金汽车零部件并已实现部分装车试验，为镁合金在汽车上大规模的应用打下了坚实的基础。

我国的压铸业1998年以后才得到迅速发展，现有热室压铸机166台、冷室压铸机86台和半固态压铸机35台。中国大陆70台镁合金压铸机分布在22家压铸生产厂，台湾地区拥有镁合金压铸机217台，镁合金压铸生产厂总数约34家。

另外，关于变形镁合金的研究和产业化工作正在展开，相信随着技术的不断突破，又将开辟一片镁合金应用的新天地。

4．结语

总体上说，镁在中国的生产具有良好的经济性和竞争性，未来几十年是我国镁合金生产和消费的高速增长期，镁合金深加工技术开发与产业结构调整是发展我国镁工业的必然之路。随着我国加入WTO，我国汽车、通讯和电子业将面临十分严峻的形式，同时也为镁合金制品品质的提升和镁产业结构调整提1．可设置多段保压测试供了更大的机遇。因此，镁工业进一步发展的目标是全球化多层次高品质镁合金制品的开发和制造，为实现这一目标，除了要加强现有镁合金技术的产业化工作，同时要在镁应用基础研究方面加大投入，进一步挖掘镁材料的性能潜力，拓宽镁的应用领域。

参考文献

1. 吴秀铭，中国镁工业的现状与展望，2001年中国国际镁业研讨会（论文集），2001.11

2.中国环境工作者协会主办，联合利华（中国）有限公司协办，北京大学中国国情研究中心设计，联合利华杯公众环境意识调查报告，2001.3.20。

3."十五"汽车市场需求预测，中国橡胶，2002.17，

4. 王相林，中国摩托车发展轨迹对汽车工业的启示，中国机电工业，200浪费太大2.17，。

5. 钟自强，王俊杰，黄士宗，叶哲政，镁合金车辆零件市场评估（汽车、机车与自行车），台湾金属工业研究发展中心；

6.镁合金压铸应用及技术手册，香港压铸学会，2001.11.

7. 刘兵，加强技术集成创新培育镁合金高新技术产业，"十五"国家科技攻关计划重大项目"镁合金开发应用及产业化"成果发布会，科技部，2002.12.20 (end)