锌铝合金在 5G 基站外壳的高压压铸成型缺陷分析与解决

在城市的楼顶、街角，一个个银色的 5G 基站外壳默默运转，它们不仅要保护内部精密的通信设备，还要承受风吹、雨淋、日晒的考验。而现在，越来越多的 5G 基站外壳开始用锌铝合金制造 —— 这种合金含锌 60%-70%、铝 25%-35%，比传统的铸铁轻 40%，抗腐蚀能力是纯锌的 3 倍，还能通过高压压铸快速成型，很适合批量生产基站外壳这种结构复杂的零件。

但去年，某通信设备厂却遇到了麻烦：他们用锌铝合金高压压铸生产的 500 个 5G 基站外壳，抽检时发现 30% 都有问题 —— 有的外壳表面有密密麻麻的小坑，有的角落出现了裂纹，还有的内部藏着气孔，根本达不到防水、防冲击的要求，只能全部报废，损失了近 20 万元。

“以前做普通零件没这么多问题，没想到基站外壳对压铸质量要求这么高。” 负责生产的王师傅皱着眉说，他有 10 年高压压铸经验，还是头一次遇到这么集中的缺陷。

其实，5G 基站外壳的高压压铸难度确实比普通零件大：外壳要做薄(壁厚通常只有 2-3 毫米)来减重，还要有复杂的散热孔、安装卡扣，这些结构很容易在压铸时产生缺陷。而锌铝合金虽然成型性好，但对压铸工艺参数、模具设计的要求也更苛刻，稍微有点偏差，缺陷就会找上门。

这篇文章就从实际生产出发，用通俗的语言讲讲锌铝合金 5G 基站外壳高压压铸时最容易出现的缺陷，这些缺陷是怎么产生的，又该怎么解决，还会穿插工厂的真实案例，让做压铸的师傅、技术人员一看就懂，能直接用到生产里。

先搞懂：为啥 5G 基站外壳偏爱锌铝合金高压压铸?

在说缺陷之前，得先明白锌铝合金为啥能成为 5G 基站外壳的 “新宠”。毕竟以前基站外壳常用铸铁、塑料，现在换成锌铝合金，肯定有它的道理。

锌铝合金的优势，正好戳中了 5G 基站外壳的需求：

一是轻量化 + 高强度。5G 基站要建在楼顶、路灯杆上，太重的外壳会增加安装难度和安全风险。锌铝合金的密度只有 2.6-2.8 克 / 立方厘米，比铸铁(7.8 克 / 立方厘米)轻很多，一个基站外壳重量能控制在 5 公斤以内，安装时两个人就能抬动;同时，它的抗拉强度能达到 200-250MPa，比塑料硬得多，能抗住 10 公斤的冲击力，保护内部设备不被砸坏。

二是抗腐蚀 + 易成型。基站外壳常年在户外，风吹雨淋很容易生锈。锌铝合金表面会形成一层致密的氧化膜，在户外放 3 年也不会明显腐蚀;而且它的流动性好，高压压铸时能轻松填满模具里的细小缝隙，像基站外壳上的散热孔(直径只有 3 毫米)、卡扣(厚度 1.5 毫米)，都能一次成型，不用后续加工，大大提高生产效率 —— 一条压铸线一天能生产 200 个外壳，比传统铸造快 3 倍。

三是成本适中。锌铝合金的原材料价格比铝合金低 15%，比不锈钢低 40%，批量生产时能有效控制成本。某通信设备厂测算过，用锌铝合金做基站外壳，每个成本比不锈钢外壳低 80 元，一年生产 10 万个，就能省 800 万元。

不过，锌铝合金的 “优点” 也藏着 “隐患”：它的凝固速度快，压铸时如果金属液填充不及时，就容易产生缺陷;而且它的热膨胀系数比模具大，冷却时收缩不均匀，很容易出现裂纹。这些都是生产基站外壳时要重点解决的问题。

锌铝合金 5G 基站外壳高压压铸的 3 大常见缺陷及成因

高压压铸时，锌铝合金基站外壳最容易出现 3 种缺陷：气孔、裂纹、表面凹陷，这 3 种缺陷占了所有不合格品的 80% 以上。下面就一一说说这些缺陷长啥样，又是怎么产生的。

缺陷 1：气孔 —— 外壳内部的 “隐形炸弹”

气孔是最常见也最危险的缺陷 —— 外壳表面看起来完好，但内部藏着 tiny 的气泡，这些气泡会降低外壳的强度，还会影响防水性能(水会顺着气孔渗透进去)。去年某批次基站外壳报废，有一半都是因为气孔问题。

气孔主要有两种：一种是 “卷入式气孔”，像小水泡一样分散在金属内部;另一种是 “反应式气孔”，通常在外壳的角落、壁厚变化处，呈长条状。

为啥会产生气孔?主要有 3 个原因：

一是金属液里的气体没排干净。锌铝合金熔化时会吸收空气中的氢气，如果压铸前没做 “除气处理”，这些氢气会随着金属液进入模具，冷却时来不及排出，就形成气孔。某工厂就因为省掉了除气步骤，导致金属液里的含氢量超标(超过 0.15 毫升 / 100 克)，生产的外壳气孔率高达 25%。

二是模具排气不畅。基站外壳结构复杂，有很多深腔、窄缝(比如散热孔的孔壁)，模具如果没设计足够的排气槽，金属液填充时会把空气 “困” 在这些地方，形成气孔。王师傅他们厂之前用的模具，散热孔附近没开排气槽，结果每个外壳的散热孔周围都有气孔，后来加了 0.2 毫米宽的排气槽，气孔率一下子降到了 3%。

三是压铸速度太快。高压压铸时，金属液填充模具的速度通常在 2-5 米 / 秒。如果速度太快(超过 5 米 / 秒)，金属液会像 “推土机” 一样把空气推到模具角落，来不及排出就被包裹在金属里，形成气孔。之前有个班次为了赶产量，把压铸速度调到了 6 米 / 秒，结果那批外壳的气孔率比平时高了 10 倍。

缺陷 2：裂纹 —— 外壳上的 “致命伤口”

裂纹是最影响强度的缺陷，有的裂纹在外壳表面能看到，像细小的 “蜘蛛网”;有的在内部，要通过 X 光检测才能发现。有裂纹的外壳，在运输、安装时稍微受力就会断裂，根本没法用。

裂纹主要出现在两个地方：一是外壳的 “壁厚突变处”，比如从 3 毫米厚的主体突然过渡到 1.5 毫米厚的卡扣;二是 “模具分型面附近”，也就是外壳的边缘、合模线处。

裂纹的成因也很明确，主要是 “应力集中” 导致的：

一是模具温度太低。锌铝合金金属液的温度在 420-450℃，如果模具温度低于 150℃，金属液接触模具后会瞬间冷却凝固，而内部的金属还在收缩，内外收缩不一致，就会产生 “热应力”，把外壳拉裂。某工厂冬天生产时，没给模具预热，模具温度只有 120℃，结果生产的外壳有 18% 都出现了裂纹，后来给模具装了加热棒，把温度升到 180℃，裂纹问题就解决了。

二是壁厚设计不合理。5G 基站外壳为了减重，会设计成薄壁，但如果壁厚变化太大(比如从 3 毫米突然降到 1.5 毫米)，厚的地方冷却慢、收缩多，薄的地方冷却快、收缩少，两者之间会产生 “收缩应力”，导致裂纹。之前有款外壳的卡扣设计成 1 毫米厚，和主体的 3 毫米壁厚差太大，生产时卡扣根部全是裂纹，后来把卡扣加厚到 1.8 毫米，裂纹就消失了。

三是脱模剂用得太多。压铸时要在模具表面涂脱模剂，方便外壳取出。但如果脱模剂涂得太多，或者没晾干，高温金属液会和脱模剂反应产生气体，同时脱模剂会让局部冷却速度变慢，加剧应力集中，导致裂纹。有个班组的师傅为了 “保险”，每次都多涂一倍脱模剂，结果那段时间的裂纹率明显上升，后来按标准用量涂，裂纹率就降下来了。

缺陷 3：表面凹陷 —— 外壳的 “颜值瑕疵”

表面凹陷虽然不影响强度，但会影响基站外壳的外观和防水性 —— 凹陷处容易积水、积灰，时间长了会腐蚀外壳。而且客户对基站外壳的外观要求越来越高，有明显凹陷的产品会被直接退货。

凹陷通常出现在外壳的 “大面积平面处”(比如正面的盖板)和 “壁厚较厚处”(比如安装孔周围)，看起来像一个个小坑，深度一般在 0.1-0.3 毫米。

凹陷的主要原因是 “金属收缩不均”：

一是保压压力不够。高压压铸的最后一步是 “保压”—— 在金属液凝固时施加压力，补充金属收缩的体积。如果保压压力太低(低于 80MPa)，金属收缩时没有足够的 “补充料”，表面就会凹陷。某工厂生产一款大面积盖板外壳时，保压压力设为 60MPa，结果盖板表面全是凹陷，后来把压力调到 90MPa，凹陷就消失了。

二是浇注系统设计不合理。浇注系统是金属液进入模具的 “通道”，如果浇口太小、太细，金属液在保压时没法及时补充到模具里，厚壁处就会因为收缩产生凹陷。之前有套模具的浇口直径只有 8 毫米，生产时安装孔周围总出现凹陷，后来把浇口扩大到 12 毫米，保压时金属液能顺利补充，凹陷问题就解决了。

三是冷却速度不均匀。模具的冷却系统如果设计不好，外壳的某些部位冷却太快，某些部位冷却太慢，冷却慢的地方收缩更多，就会出现凹陷。比如外壳的正面盖板如果没有冷却水路，冷却速度比其他部位慢，表面就容易凹陷。某工厂给模具的盖板区域加了冷却水管，让冷却速度均匀，凹陷率从 15% 降到了 2%。

解决锌铝合金基站外壳压铸缺陷的 5 个实用措施

知道了缺陷的成因，解决起来就有方向了。结合多家工厂的实践经验，总结出 5 个最实用的解决措施，能有效降低缺陷率，提高产品合格率。

措施 1：优化压铸工艺参数 ——“精准控制每一步”

工艺参数是压铸的 “核心”，只要把参数调对，70% 的缺陷都能避免。针对锌铝合金基站外壳，推荐的工艺参数如下：

金属液温度：430-440℃。温度太低，金属液流动性差，容易填充不满;温度太高，会增加吸气量，产生气孔。

模具温度：160-190℃。冬天可以适当高一点(180-190℃)，夏天可以低一点(160-180℃)，保证金属液冷却均匀。

压铸速度：3-4 米 / 秒。对于有细小结构(如散热孔)的部位，速度可以稍微快一点(4 米 / 秒)，确保填充到位;对于大面积平面，速度慢一点(3 米 / 秒)，减少卷气。

保压压力：85-100MPa。保压时间 15-20 秒，确保金属收缩时有足够补充。

某工厂之前的工艺参数混乱，金属液温度一会儿 420℃，一会儿 460℃，模具温度也没控制，缺陷率高达 30%。后来按上述参数标准化生产，缺陷率一下子降到了 5% 以下。

措施 2：改进模具设计 ——“给金属液‘搭好路’”

模具设计直接影响压铸质量，针对基站外壳的结构特点，模具要做好 3 点改进：

一是优化排气系统。在外壳的深腔、窄缝、散热孔附近，开宽度 0.15-0.2 毫米、深度 5-8 毫米的排气槽，让空气能顺利排出。比如在每个散热孔旁边开一条排气槽，就能避免气孔;在分型面的角落，也要开排气槽，防止边缘出现裂纹。

二是设计合理的浇注系统。采用 “底注式” 浇注，让金属液从模具底部平稳进入，减少卷气;浇口的直径要根据外壳大小确定，一般为 10-15 毫米，确保保压时能补充金属;在壁厚较厚的部位(如安装孔)，设置 “溢流槽”，收集最先进入模具的含气金属液，减少缺陷。

三是完善冷却系统。在模具的大面积平面、厚壁处，布置冷却水路，水路距离模具表面 15-20 毫米，确保冷却均匀。比如在外壳正面盖板对应的模具部位，每隔 50 毫米开一条冷却水路，就能避免表面凹陷;在卡扣、安装孔等厚壁处，也加冷却水路，防止裂纹。

某模具厂给一款基站外壳重新设计模具后，排气槽增加了 5 条，冷却水路多了 8 条，结果该外壳的缺陷率从 25% 降到了 3%，生产效率还提高了 10%。

措施 3：做好金属液处理 ——“去除‘杂质’和‘气体’”

金属液的质量直接影响压铸质量，必须做好两步处理：

一是除气处理。在锌铝合金熔化后，用 “旋转除气法”—— 把石墨转子插入金属液中，旋转搅拌，通入氮气，氮气会把金属液里的氢气 “带走”，除气后金属液的含氢量要控制在 0.1 毫升 / 100 克以下。除气时间一般为 5-8 分钟，温度保持在 430℃左右。

二是除渣处理。金属液里的杂质(如氧化渣、金属碎屑)会导致缺陷，除气后要静置 5-10 分钟，让杂质沉淀到炉底，然后用捞渣勺把浮渣捞干净;也可以在浇注系统中设置 “过滤网”，过滤掉细小的杂质，过滤网的孔径为 0.8-1 毫米。

某工厂之前没做除气除渣，金属液里的杂质和气体多，缺陷率高。后来每天生产前都做除气除渣，金属液质量明显改善，缺陷率下降了 15 个百分点。

措施 4：规范脱模剂使用 ——“不多涂、不遗漏”

脱模剂用得好不好，会影响外壳的表面质量和裂纹情况，要做到 3 点：

一是选对脱模剂类型。用 “水基脱模剂”，这种脱模剂挥发快、残留少，不会和金属液产生过多反应。避免用油性脱模剂，油性脱模剂残留多，容易导致裂纹和气孔。

二是控制用量和喷涂方式。用喷枪均匀喷涂，每平方米模具表面喷 10-15 毫升脱模剂，重点喷脱模困难的部位(如卡扣、深腔)，但不要重复喷涂;喷涂后要晾干 30-60 秒，让水分挥发，再进行压铸。

三是定期清理模具。每天生产结束后，用清洁剂把模具表面的脱模剂残留、氧化渣清理干净，防止残留积累导致缺陷。某工厂之前模具长期不清理，脱模剂残留厚，外壳表面总出现斑点和凹陷，后来每天清理模具，这些问题就没了。

措施 5：加强质量检测 ——“早发现、早解决”

光靠工艺和模具还不够，还要做好质量检测，及时发现问题，避免批量报废。推荐 3 种检测方法：

一是外观检测。每个外壳生产出来后，用肉眼或放大镜检查表面，看是否有凹陷、裂纹、气泡，外观不合格的直接剔除。

二是X 光检测。对每批次的外壳随机抽检 5%-10%，用 X 光机检查内部是否有气孔、夹杂，发现气孔超标的批次，要增加抽检比例，甚至全检。

三是力学性能检测。每星期取 1-2 个样品，做抗拉强度、硬度测试，确保锌铝合金的力学性能符合要求(抗拉强度≥200MPa，硬度≥80HB)，性能不合格的要检查金属液成分和工艺参数。

某通信设备厂之前只做外观检测，导致很多内部有气孔的外壳流到客户手里，被退货。后来增加了 X 光检测和力学性能检测，退货率从 10% 降到了 0.5% 以下。