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ZT68高强铝螺栓:镁合金轻量化连接方案

[摘要]:ZT68高强铝螺栓,抗拉630MPa(较主流提升50%),延伸率≥8%,热膨胀与镁合金匹配,阳极氧化通过60天盐雾测试,解决腐蚀与松脱两大痛点。
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ZT68高强铝螺栓:镁合金轻量化连接方案
一、前言:新能源轻量化浪潮下的连接技术瓶颈
在双碳政策与汽车能耗法规双重驱动下,轻量化已成为新能源汽车核心发展主线。依据《节能与新能源汽车路线图2.0》及GB 36980.1-2025新版电耗限值标准,整车减重具备明确量化收益:
 
1. 新能源车每减重100kg,续航提升6%~8%
2. 燃油车每减重100kg,油耗降低6%~8%、轮胎寿命提升7%
3. 消费税政策同步倾斜,燃油车整车每减重100KG,税率下降0.85%
 
轻量化材料迭代路径清晰:
车身从传统单一钢材向铝合金、镁合金、碳纤维多元复合材料演进;底盘、三电系统部件加速采用镁合金压铸件。镁合金是当前工程结构金属中密度最低材料,理论减重幅度可达30%~35%,应用场景已从方向盘骨架、仪表盘等干区内饰小件,拓展至电池托盘、电驱壳体等三电湿区核心部件。
但镁合金大规模装车后,传统钢制紧固件暴露两大致命连接痛点:
痛点1:异种金属电化学腐蚀
 
镁电极电位低至-1.6V,普通碳钢螺栓电位仅-0.44V,二者电位差巨大,潮湿环境下形成原电池,镁基体作为阳极快速腐蚀,出现白锈、螺纹溃烂、壳体剥落渗漏等失效风险。
痛点2:热膨胀系数失配引发预紧力衰减
 
镁合金热膨胀系数26×10⁻⁶℃⁻¹,普通钢材仅12×10⁻⁶℃⁻¹,差值超一倍。车辆冷热交变工况下,螺栓与镁壳体变形量不一致,长期使用预紧力持续丢失,出现螺栓松动、密封失效、结构异响等问题。
 
行业现有妥协方案为420MPa级6056铝合金螺栓(AL9  Alu 6056),虽能缓解腐蚀与热膨胀矛盾,但受冷镦量产工艺限制,强度上限低,无法满足大扭矩、高载荷三电结构件连接需求,成为镁合金轻量化落地的核心技术卡脖子环节。
 
针对行业空白,盈锋志诚嘉依托20余年紧固件研发制造积淀,自主研发ZT68-600Mpa冷镦高强7系改性铝合金螺栓,突破行业现有铝螺栓强度瓶颈,完美适配新能源汽车镁合金、铝合金轻量化部件连接,提供轻量化、高可靠、长寿命一体化紧固方案。
 
二、企业研发制造实力支撑
盈锋志诚嘉是国内紧固件领域创新领先企业,具备全产业链自研、量产、质检能力,为ZT68产品落地提供坚实保障:
1. 产业布局:深圳总部+襄阳汽车专用生产基地+印度、印尼双海外工厂,实现全球化交付;月产紧固件5亿颗,服务全球百余家整车及零部件客户;
2. 资质与技术积累:2013年取得IATF16949汽车行业质量认证,2017年正式切入新能源汽车供应链,手握26项有效紧固件专利;2025 年攻克 ZT68 高强铝合金螺栓冷镦工艺,试样实测抗拉强度可达 630MPa 级,产品标称稳定强度等级 600MPa;
3. 全流程自主生产:自建模具开发、多工位冷镦、搓丝、机加工、热处理、表面处理、自动组装、光学分选完整产线,无需外协加工,品质全程可控;
4. 全套精密检测实验室:配备金相显微镜、布氏/维氏硬度计、二次元投影仪、万能拉力试验机、摩擦系数测试仪、光谱分析仪、恒温恒湿箱、膜厚仪、ROHS检测仪等全套检测设备,所有力学、腐蚀、热稳定测试均可自主完成。
 
三、行业主流铝螺栓性能局限
当前行业量产成熟铝合金螺栓以6056(AL9  Alu 6056)420MPa级为主流,材料基础参数:材质EN AW 6056(AlSi1MgCuMn),密度2.7 g/cm³,弹性模量69000 MPa,线性热膨胀系数23×10⁻⁶℃⁻¹;屈服强度下限350MPa、抗拉强度400~440MPa,断后延伸率≥6%,最高长期使用温度150℃。
受冷镦量产工艺限制,该款产品强度上限低,在新能源三电高载荷、冷热交变工况下存在承载力不足的短板,是行业轻量化连接长期存在的痛点。
 
四、ZT68产品核心技术突破:对标6056铝螺栓实现全面性能升级
1. 拉伸强度测试
ZT68 7系改性 VS 外六角法兰面螺栓M8X40
共5组平行试样,实测平均最大拉力23030.66N,平均抗拉强度629.25MPa,平均屈服强度510.20MPa,平均延伸率8.21%;各组试样强度区间稳定在628~630MPa,数据离散极小,批量性能一致性优异。

样品 应力横截面积 mm^2     最大力(Fbc)
N
抗拉强度(Rm)    Mpa 屈服强度(Rp0.2)     Mpa 屈强比 延伸率
Af ,%
试样1 36.6 22997.92 628.36 524.2 0.83 8.29
试样2 36.6 23046.27 629.68 521.57 0.83 8.02
试样3 36.6 23020.37 628.97 502.59 0.8 8.22
试样4 36.6 23060.81 630.08 498.26 0.79 8.22
试样5 36.6 23027.95 629.18 504.37 0.8 8.31
平均 36.6 23030.66 629.25 510.2 0.81 8.21
 
 

性能指标 ZT68
600MPa 级高强铝螺栓
行业主流
6056(AL9)420MPa 铝螺栓
性能提升幅度
抗拉强度 Rm ~630Mpa ~420Mpa ~ + 50%
屈服强度 Rp0.2 ~500Mpa ~350Mpa ~ +43%
屈强比 ~0.8 ~0.85 更优的塑性储备
延伸率 ≥8% ≥6% 实现更高强度同事保持韧性
 
2. 头部6°楔形强度极限测试
模拟装配冲击、头部受力极限工况,5组试样全部断裂于未旋合螺纹段,头部无开裂、崩角,头部与杆部冷镦结合强度满足整车安全设计标准;试样极限拉力区间22.95KN~23.4KN,对应抗拉强度627MPa~639MPa。
 
 

序号 公称应力截面积mm2 楔角 最大拉力Fm(KN) 抗拉强度Rm(MPa) 断裂位置
试样1 36.6 23.15 633 未旋合螺纹的长度内
试样2 36.6 23.05 630 未旋合螺纹的长度内
试样3 36.6 23.15 633 未旋合螺纹的长度内
试样4 36.6 22.95 627 未旋合螺纹的长度内
试样5 36.6 23.4 639 未旋合螺纹的长度内
3. 硬度均匀性测试
10组平行试样维氏HV硬度区间稳定201~209,数值波动范围小,材料内部无局部软硬点,微观组织均匀,可规避局部应力集中断裂风险。
 

序号 D1 D2 HV
试样 1 29.908 30.549 202.949
试样 2 29.695 30.122 207.321
试样 3 31.404 29.267 201.522
试样 4 29.054 30.549 208.81
试样 5 30.763 28.84 208.81
试样 6 30.549 29.267 207.321
试样 7 30.763 29.481 204.391
试样 8 30.122 30.336 202.949
试样 9 30.336 29.481 207.321
试样 10 30.122 29.481 208.81
 
4. 破坏扭矩测试
五组试样破坏扭矩均稳定在25N·m以上,数据离散度低,装配扭矩一致性优秀,适配自动化拧紧作业。

序号 螺纹规格 螺距 mm 最小破坏扭矩
Mbmin,N·m
试样 1 M8×35 1.25 25.2
试样 2 M8×35 1.25 25.2
试样 3 M8×35 1.25 25.5
试样 4 M8×35 1.25 25.3
试样 5 M8×35 1.25 25.6
 
5. 微观金相组织:高强韧性能底层保障
通过高精度金相检测,ZT68改性7系铝合金微观组织具备两大核心优势:
1. 晶粒细小均匀,无粗大金属析出相,有效分散应力,大幅提升螺栓强度与抗疲劳韧性;
2. 晶界洁净无连续脆性杂质(AlFe、AlSiFe相),阻断腐蚀介质渗透通道,从微观层面提升长期耐腐蚀能力。
 
6. 晶间腐蚀抗性
晶间腐蚀试验后,ZT68试样无沿晶腐蚀沟槽、无晶粒分离、无深层腐蚀通道;腐蚀仅局限于表层轻微点蚀,不存在剥落腐蚀、贯穿晶界腐蚀等致命失效形式,适配电池包、电驱等潮湿湿热工况。
 
7. 中性盐雾耐久测试
无表面防护裸铝螺栓:3天连续盐雾即大面积产生白锈;
ZT68配套阳极氧化表面处理:稳定通过60天连续中性盐雾测试,表面无明显腐蚀痕迹,长效防腐适配整车长期服役需求。
 
表面未做处理
 
表面阳极氧化
8. 镁合金电化学腐蚀测试
以镁合金AZ91基材为配对基准,电偶腐蚀风险排序:碳钢>7系ZT68>6056铝螺栓。
ZT68与镁合金电位差值极小,搭配使用几乎无电偶腐蚀驱动力,从根源解决钢-镁搭配的基体腐蚀难题。
 
9、可控摩擦系数表面处理体系,适配自动化高精度装配
针对新能源整车自动化拧紧产线对扭矩精度的严苛要求,ZT68配套分级表面处理与润滑方案,精准调控螺纹摩擦系数,全部数据基于M8×40法兰面螺栓实测:

表面状态 扭矩系数 K 总摩擦系数 μtot 螺纹摩擦 μth
未做处理 0.343 0.286 0.186
阳极氧化 0.263 0.214 0.174
1 号润滑剂 0.256 0.208 0.147
1 号润滑剂 0.252 0.205 0.143
1 号润滑剂 0.253 0.205 0.148
1 号润滑剂 0.249 0.201 0.146
2 号润滑剂 0.145 0.108 0.083
2 号润滑剂 0.14 0.103 0.086
2 号润滑剂 0.146 0.109 0.075
2 号润滑剂 0.148 0.11 0.076
3 号润滑剂 0.135 0.099 0.072
3 号润滑剂 0.121 0.086 0.079
3 号润滑剂 0.135 0.099 0.072
整套润滑方案可稳定将总摩擦系数控制在0.09~0.15区间,拧紧扭矩离散度低,预紧力精准可控。
 
10. 高温热稳定性能
150℃持续热暴露12小时后,ZT68螺栓抗拉强度仍维持600MPa以上,延伸率保持约10%;长时间高温工况下无强度大幅衰减、蠕变松弛问题,适配电机壳体、电控总成等长期高温工作部件。
 
 
ZT68铝合金热膨胀系数、弹性模量与镁合金接近,冷热交替循环下,螺栓与镁壳体变形同步,大幅降低预紧力衰减速率,避免长期使用松动、渗漏,解决钢制螺栓长期使用松脱顽疾。
 
、ZT68冷镦制造工艺路线
ZT68突破传统铝合金无法冷镦量产高强度螺栓的行业壁垒,完整工艺链路:
 
工艺核心亮点:通过精准控制Mg、Zn、Cu强化相析出,搭配梯度冷却固溶工艺,在冷镦成型后同步实现超高强度与良好塑性;相较纯机加工紧固件,冷镦工艺生产效率更高、成本更低,螺纹疲劳强度优于切削加工成型螺栓。
 
 
、ZT68-600Mpa冷镦高强铝合金螺栓典型应用场景
ZT68-600Mpa冷镦高强铝合金螺栓专为新能源汽车镁合金、铝合金轻量化部件设计,覆盖三电系统、底盘核心湿区、冷热交变工况:
1. 新能源电驱系统:镁合金电机壳体、减速器法兰面、电控外壳紧固;
2. 动力电池包总成:镁合金电池托盘、箱体边框、水冷板连接;
3. 轻量化底盘部件:铝合金/镁合金控制臂、转向节、副车架轻量化连接;
4. 整车内外饰大型镁合金压铸件结构连接。
 
、ZT68-600Mpa冷镦高强铝合金螺栓产品综合核心优势总结
1. 轻量化减重优势:铝密度仅2.7g/cm³,同规格螺栓重量远低于钢材,批量应用可降低整车整备质量;
2. 弱化镁合金电偶腐蚀风险:与镁基材电位匹配,缓解异种金属腐蚀问题;
3. 热膨胀性能匹配,预紧力长期稳定:冷热交变工况下预紧力衰减远低于钢螺栓,提升密封可靠性;
4. 行业领先冷镦量产强度:相较主流420MPa铝螺栓抗拉强度提升50%,承载力大幅提升;
5. 强韧平衡,抗断裂抗疲劳:屈服强度超500MPa同时延伸率≥8%,适配整车长期振动工况;
6. 长效防腐适配湿区环境:阳极氧化处理可稳定通过60天中性盐雾,晶间腐蚀抗性优异;
7. 150℃高温稳定服役:电机、电控高温区域长期使用强度无明显衰减;
8. 摩擦系数精准可控:多梯度润滑方案匹配自动化拧紧产线,扭矩一致性表现良好;
9. 全自主冷镦量产工艺:现有成熟试样规格为M8×40外六角法兰面螺栓,可根据项目需求拓展多规格产品开发;
10. 完整汽车级质量管控:依托IATF16949认证工厂,配备全套自主检测实验室,完成全项目性能验证。
 
、企业配套服务
盈锋志诚嘉精密五金(深圳)有限公司作为ZT68产品研发与总产基地,配套襄阳汽车专用工厂、印度及印尼两处海外工厂,可同步满足国内整车配套与海外新能源客户交付需求,提供从样品开发、性能联合测试、小批量试产到大批量量产全流程技术支持。
1. 深圳总部(研发&销售中心)
地址:深圳市坪山区坑梓街道中兴路13号
联系电话:0755-84061349
2. 襄阳汽车专用生产工厂
企业名称:志诚嘉金属科技(襄阳)有限公司
地址:湖北省襄阳市谷城县城关镇三岔路经济开发区
联系电话:0710-7269998
3. 印尼海外工厂
PT Top precision Fastening Indonesia
地址:Jababeka Phase 8, Industri 1,Jl. Tekno Raya Blok A2B, Tanjungsari, Kec. Cikarang Utara, Kabupaten Bekasi, Jawa Barat 17530
4. 企业官网:www.zcjtech.com
 
总结
伴随新能源汽车镁合金轻量化大规模落地,传统钢制紧固件、低强度420MPa级铝合金螺栓已无法匹配整车长期可靠性需求。盈锋志诚嘉ZT68-600Mpa冷镦高强铝合金螺栓,以自主7系改性铝材料、突破式冷镦量产工艺、全方位力学与防腐性能验证,解决镁合金部件连接腐蚀、预紧力丢失、强度不足三大行业痛点,为新能源汽车轻量化提供高可靠轻量化紧固连接解决方案,助力汽车轻量化技术产业化落地。

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