镁及镁合金行业标准体系不断完善相关标准研制井喷可期

席欢

（有色金属技术经济研究院，北京 100080）

镁及镁合金产品已在汽车、3C、轨道交通、城市基础建设、医用及军工等领域得到了应用，为了进一步拓展镁及镁合金在新材料领域的应用，2018年底，全国有色金属标准化技术委员会组织重庆大学、上海交通大学、中国有色金属工业协会镁业分会、东北轻合金有限责任公司、国家镁及镁合金产品质量监督检验中心、北京有色金属研究总院、山东银光钰源轻金属精密成型有限公司、东莞宜安科技股份有限公司等国内镁及镁合金领域重点科研、生产企业对我国镁行业进行了一次标准需求调研活动，先后走访了国家镁合金材料工程技术研究中心、重庆博奥镁铝金属制造有限公司、长安汽车工程研究总院、轻合金精密成型国家工程研究中心、上海方科汽车部件有限公司、通用汽车（中国）投资有限公司、上海航天设备制造总厂有限公司、巢湖宜安云海科技有限公司、东莞宜安科技股份有限公司、东北轻合金有限责任公司、沈阳铸造研究所有限公司、河南明镁镁业科技有限公司、鹤壁市渤海金属科技有限公司、鹤壁市江浪金属有限公司、鹤壁维达科巽电器有限公司、河南捷美特镁科技有限公司、鹤壁万德芙镁科技有限公司、鹤壁昌宏镁业有限公司、鹤壁地恩地新材料科技有限公司、国家镁及镁合金产品质量监督检验中心、山东华盛荣镁业科技有限公司、山东银光钰源轻金属精密成型有限公司等22家高校、企业和科研院所，了解了目前我国镁及镁合金行业的标准使用情况，梳理了企业对标准的需求，明确了未来几年内镁行业的标准体系建设思路，规划了一批镁及镁合金领域国际标准、国家标准、行业标准和协会标准计划项目，特撰本文以供后续标准研制工作者参考。

1 目前我国镁及镁合金领域标准化工作基本情况

2008年，我国成功接任ISO/TC79/SC5镁及镁合金标准化技术委员会秘书处，经过10年的努力，我国已成功维护镁及镁合金国际标准化秘书处平台，并以我国为主完成国际标准3项，在研国际标准3项，在国际标准舞台唱响中国声音，引导国际标准化工作者共同开展镁及镁合金标准化工作。ISO/TC79/SC5镁及镁合金国际标准化技术委员会成立于1980年，目前委员会主席由我国中国工程院院士、国家镁合金材料工程技术研究中心主任潘复生教授担任，并拥有中国、法国、德国、意大利、日本、韩国、俄罗斯、西班牙和英国等9个积极（P）成员国，以及奥地利、捷克、芬兰、希腊、匈牙利、印度、伊朗、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、沙特阿拉伯、塞尔维亚、瑞士、土耳其和乌克兰等15个观察（O）成员国。

目前镁及镁合金领域共发布国际标准24项（含由ISO/TC79负责归口的16项镁及镁合金分析方法国际标准）、在研国际标准6项（见表1）。主要包括原生镁锭、铸造镁合金、变形镁合金、镁合金牺牲阳极等重要国际标准及配套16项分析方法国际标准。

表1 镁及镁合金领域现行国际标准及在研项目

续表1：

从表中可以看出，镁及镁合金领域的国际标准虽然经历了10年的升级，并已覆盖从原生镁锭到铸造镁合金、变形镁合金、镁合金牺牲阳极等重要国际标准并配套16项分析方法标准，但标准体系仍不够完善，比如缺少镁及镁合金状态代号等基础标准，以及镁及镁合金板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、铸件、锻件等产品国际标准，此外，分析方法标准多以化学分析为主且标龄较长，多为八九十年代的产物，虽然“摇瓶子”的分析方法精密度较好，但由于实验过程耗时相对较长并有可能使用有毒有害化学试剂，容易对操作人员造成伤害，所以我们还缺少一批镁及镁合金的仪器分析方法以满足现代化分析领域的实际需求。

目光回到国内，我国镁及镁合金国内技术标准化工作经过20多年的积累，目前已经发布了67项国家标准、行业标准，并有7项标准已完成报批工作待发布，3项标准正在研制中，形成了以基础标准、分析标准、产品标准为主线的相对完善的标准体系（见表2）。随着近年来镁及镁合金在新材料领域应用的推广，镁合金产品广泛应用于汽车轻量化、轨道交通、城市基础建设（多媒体显示屏）、民用医用（如自行车、担架）等领域，制定跨行业的标准时，存在归口管理的问题，所以在申报标准计划时存在困难，但现实问题则是这些特殊领域专用的镁及镁合金产品无法标准化，不能及时满足供需双方标准需求。

表2 我国镁及镁合金国内技术标准目录（含在研标准计划）

续表2：

续表2：

2 目前镁及镁合金领域标准化工作存在的不足

全国有色金属标准化技术委员会成立于1999年，ISO/TC79/SC5镁及镁合金国际标准化技术委员会成立于1980年，这两个覆盖镁及镁合金领域国内和国际标准化工作的技术机构，经过20年和近40年的努力，建立了现有的标准体系，满足了我国及全球镁及镁合金贸易需求，但随着镁及镁合金的应用拓展，目前国际标准和国内标准均存在不足。

首先，从国际标准来看，镁及镁合金领域的国际标准虽然经历了10年的升级，并已覆盖从原生镁锭到铸造镁合金、变形镁合金、镁合金牺牲阳极等重要国际标准并配套16项分析方法标准。但标准体系仍不够完善，比如缺乏镁及镁合金状态代号等基础标准，以及镁及镁合金板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、铸件、锻件等产品国际标准，此外，分析方法标准多以化学分析为主且标龄较长，多为八九十年代的产物，虽然“摇瓶子”的分析方法精密度较好，但由于实验过程耗时相对较长并有可能使用有毒有害化学试剂，容易对操作人员造成伤害，因此还缺乏镁及镁合金的仪器分析方法以满足现代化分析领域的实际需求。

其次，从国内标准来看，虽然我国的标准体系较为完善，但也缺乏镁及镁合金状态代号、镁及镁合金行业的环保、安全、能耗等基础标准。随着镁及镁合金的大规模应用，行业对镁及镁合金的腐蚀防护性能提出了各种需求，因此，镁及镁合金的表面处理方法及其对应的检测方法标准体系也急需构建并完善。同时在制定跨行业的标准时，存在归口管理的问题，所以在申报标准计划时存在困难，但现实问题则是这些特殊领域专用的镁及镁合金产品无法标准化，不能及时满足供需双方对标准的需求。

3 未来镁及镁合金领域标准体系建设的设想

现有镁及镁合金标准体系是有待补充和完善的，笔者眼中的镁及镁合金标准体系，将是国际标准（ISO）和国内技术标准（GB+YS+TB）两套体系“双轨并行”的，这与近两年全国有色金属标准化技术委员会提出的有色金属领域标准化工作的“双轮驱动”是完全吻合的。国际标准化工作已经摆脱了若干年前的对国内标准工作进行点缀和补充的角色，慢慢走向舞台的C位，与国内标准工作具有同等重要的角色，同时，我国还是ISO/TC79/SC5镁及镁合金国际标准化技术委员会的秘书处，是我国有色金属领域国际标准化工作的排头兵，因此，笔者认为未来的镁及镁合金标准工作仍将是“双轨并行”的，标准体系也将是基础（术语、牌号、热处理状态等）标准、分析（化学分析方法、物理性能检测）标准和管理（节能、环保、安全等）标准为支撑，通用（原生镁锭、铸造镁合金、变形镁合金、板/带/箔/管/棒/型/线/锻件/铸件）产品标准和细分领域（汽车用、高铁用、3C产品用、自行车骨架用）产品标准为主体的结构。

通过上文国际和国内标准的现状和不足，基于镁及镁合金标准体系建设的设想，笔者对镁及镁合金标准体系建设的梳理及完善如下：

（1）镁及镁合金领域基础标准略显不足。热处理是合金加工过程中重要的一道工序，目前镁合金熔铸采用的是铝合金的热处理状态，而镁和铝是有本质区别的，其热处理状态也不尽相同，因此制定镁及镁合金热处理状态代号标准是很有必要的。同时从工业生产角度考虑，环保、安全、能耗等基础标准的研制也将是未来工作的一个方面。

（2）镁及镁合金分析方法标准有待修订。随着镁及镁合金产品应用领域的不断扩大，下游用户对原材料的要求越来越高，原有的镁及镁合金的杂质元素及化学成分限制已经不能满足现在的要求，比如现行版本的GB/T 13748只规定了20个元素的分析方法，虽然ICP和直读光谱法对其进行了一些补充，但仍无法满足要求，并且如铜、镍等元素的高含量测定没有相应的分析方法，所以有必要对GB/T 13748《镁及镁合金化学分析方法》进行修订和完善。

（3）镁及镁合金领域大宗通用产品标准已经基本覆盖，深加工产品标准，尤其是细分领域产品标准欠缺。镁合金是最轻的金属结构材料。用于航空、航天飞行器中可减轻结构重量，用于高速运行的零件可减小惯性。且镁合金相对钢、铝合金材料而言具有更高的比强度和比高度。在许多铝及铝合金已经成熟应用的领域，镁及镁合金都可以作为替换材料。比如汽车、轨道交通、航空航天、3C产品、自行车、户外电子屏等领域，目前都有镁及镁合金产品的试用与使用，这些领域也将是镁及镁合金标准体系建设的重点之一。

目前，镁合金材料主要用于汽车变速箱壳体、顶盖、轮毂、车门内衬、方向盘、座椅、中央控制平台（CCP）、车内装潢件等，在高铁车厢上也有结构型材和内饰型材的使用，同时全镁自行车、户外运动器械等也是应用广泛。对于使用环境的不同，对镁及镁合金材料的要求自然不同，所以我们不能简单采用镁及镁合金铸件、板材、型材等通用标准进行生产和供货，也就是说有必要根据下游应用的具体情况来开展细分领域的镁合金产品标准。

（4）镁及镁合金表面处理标准急需制定。镁合金材料耐蚀性能相对较低，这在一定程度上限制了镁合金产品的推广和在结构上的应用。影响镁合金耐蚀性的一重要因素是合金成分中的杂质含量，因而一种行之有效的方法是通过提高镁合金材料纯度的途径来提高材料的耐蚀性能；另一种可行的方法是通过适当的表面处理来提高镁合金材料的耐蚀性。镁及镁合金表面改性常用方式有化学转化、阳极氧化、微弧氧化、电镀、热喷涂等。

微弧氧化，又称等离子体电解氧化或者微等离子体氧化，是指通过电解液与相应电参数的组合，在镁及镁合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，原位生长出陶瓷结构膜层，实现镁合金产品表面强化的目的。微弧氧化的表面处理方式可以大幅提高镁合金产品的表面硬度，使其具有良好的耐磨损性能、良好的耐热性及抗腐蚀性能、良好的绝缘性能等，从根本上克服了镁合金材料在应用中的缺点，具有较好的应用前景。对照铝及铝合金表面膜层标准，镁及镁合金领域也应该根据自身特点研制一系列镁及镁合金表面膜层的标准。初步设想镁及镁合金表面膜层标准将分3个部分，即阳极氧化膜、阳极氧化复合膜、有机聚合物涂膜，应用最广的微弧氧化膜层属于阳极氧化膜，而电泳属于阳极氧化复合膜，其他的则属于有机聚合物膜，当然这种划分方式也有可能在后期研制过程中做出细微调整，不过镁及镁合金表面处理的标准化工作是下一步镁及镁合金标准体系建设的重点之一。

图1 镁及镁合金需要完善的标准

（5）镁及镁合金国际标准仍是重点。良好的国际标准化工作基础是我国镁及镁合金行业能够在国际标准舞台绽放光彩的根本，经过十年的国际标准秘书处运营，我国镁及镁合金国际标准工作已经取得了长足发展，目前在研标准项目也在向着产业链下游发展，板带箔、管棒型、线材、锻件和铸件标准都将被列入下一步工作计划当中。

为了读者方便，特把未来一段时间内需要研制的国内技术标准列出，如图1。

4 下一步工作思路

通过前文的分析，结合现有的镁及镁合金工业现状及发展趋势，笔者认为下一步应该做好以下几方面的工作：

（1）修订一批现有标准。比如GB/T 13748《镁及镁合金化学分析方法》、GB/T 26495-2011《镁合金压铸转向盘骨架坯料》、GB/T 24488-2009《镁合金牺牲阳极电化学性能测试方法》、GB/T 24481-2009《3C产品用镁合金薄板》等，根据现有需求对标准技术指标进行提高。

（2）制定一批标准。基础标准：镁及镁合金热处理状态代号标准等；产品标准：如轨道交通车辆用镁合金型材标准、散热器用镁合金挤压型材标准、汽车车门用镁合金板材标准、汽车内饰用镁合金装饰件坯料标准、自行车骨架用镁合金压铸件坯料标准、医疗器械用镁合金产品标准等；表面处理标准：如镁及镁合金阳极氧化膜与有机聚合物膜标准以及对应的检测方法标准等。

（3）做好镁及镁合金国际标准在研项目。日前，我国申请立项的镁及镁合金板材、镁及镁合金挤压管/棒/型材等两项国际标准提案获立项投票通过。为此，ISO/TC79/SC5成立工作组（WG9）并任命东北轻合金有限责任公司的高新宇担任变形镁合金产品国际标准工作组召集人，在未来三年时间里开展一系列镁合金产品国际标准研制工作。

（4）继续加强国内外企业调研工作。调研是标准工作的灵感与灵魂，只有亲身走在生产和加工现场才能够深刻体会到标准研制过程中应该注意的事项与细节。通过2018年底的密集调研工作，笔者深切的感受到调研工作在标准研制过程中的重要性，未来也将继续延续这种工作思路，为镁及镁合金标准体系建设挖掘更多更好的项目。

5 结束语

习近平同志强调，加强标准化工作，实施标准化战略，是一项重要和紧迫的任务，对经济社会发展具有长远的意义。他还指出，标准决定质量，有什么样的标准就有什么样的质量，只有高标准才有高质量。谁制定标准，谁就拥有话语权；谁掌握标准，谁就占据制高点。虽然镁及镁合金标准化工作经过多年的积累，已经建立了适应产业发展的标准体系，但未来我们还要在现有体系的基础上继续发展，通过一系列国际标准和国内技术标准的制修订工作，为全球镁及镁合金领域发展助力，为我国镁及镁合金工业“大国”向“强国”的转变提供标准支撑。