專利名稱：：鎂合金塑性加工產(chǎn)品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鎂合金塑性加工產(chǎn)品、其制造方法、鎂合金擠壓型材及其制造方法，更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及(i)在塑性加工中確保塑性加工性、抑制破裂或表面變黑、燃燒、確保塑性加工產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度的塑性加工產(chǎn)品的制造方法，(ii)通過將模鑄鑄造和塑性加工復(fù)合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)模鑄鑄造的復(fù)雜形狀的成形性、塑性加工的高可靠性、高強(qiáng)度性的復(fù)合加工技術(shù)的塑性加工產(chǎn)品的制造方法，(iii)需要輕量化的汽車等運(yùn)送器、手機(jī)、筆記本型計(jì)算機(jī)等民用電機(jī)信息家電機(jī)器、電動(dòng)工具、通用發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)業(yè)機(jī)械等的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法，(iv)由這些制造方法得到的塑性加工產(chǎn)品，(v)制造在耐熱性鎂合金擠壓型材的擠壓中確保擠壓性、抑制擠壓時(shí)的變黑、確保擠壓型材的機(jī)械強(qiáng)度、更廉價(jià)高品質(zhì)的耐熱性鎂合金擠壓型材的方法，(vi)由該制造方法得到的擠壓型材。
背景技術(shù)：
：在汽車產(chǎn)業(yè)中，由于燃費(fèi)提高而導(dǎo)致的輕量化的必要性，對(duì)輕量材料的需求變高，開始使用樹脂材料或輕量金屬材料。然而，樹脂材料一般由于回收困難，在保護(hù)地球環(huán)境方面來說有問題。與此相對(duì)，由于金屬材料一般容易回收，因而特別期待其用途的擴(kuò)展。輕量金屬材料中作為最輕量的鎂合金目前在方向盤、安全帶、氣囊保持器等內(nèi)裝部件上使用。然而，今后尋求向發(fā)動(dòng)機(jī)部件或變速器部件等電動(dòng)車動(dòng)力傳動(dòng)系部件擴(kuò)展用途。對(duì)于內(nèi)裝品來說，由模鑄鑄造制造延展性優(yōu)良的鎂合金AM50、AM60系合金。另一方面，對(duì)于期待這些用途擴(kuò)展的電動(dòng)車動(dòng)力傳動(dòng)系來說，已開始由模鑄鑄造來制造強(qiáng)度和150°C前后的耐蠕變性優(yōu)良的耐熱性鎂合金。予以說明，作為耐熱性鎂合金，已知在鎂-鋁系內(nèi)添加稀土類金屬或鈣、鍶的各種鎂合金(例如參考專利文獻(xiàn)1)。而且，最近，個(gè)人計(jì)算機(jī)、手機(jī)外殼、手機(jī)機(jī)構(gòu)部件等通過鎂合金的沖壓成形或者板鍛造而成形。在沖壓成形或板鍛造成形中使用的坯料一般為擠壓連續(xù)鑄造坯段的鎂合金板材、或者進(jìn)一步壓延該鎂合金板材得到的鎂合金薄板(例如，參考專利文獻(xiàn)23)?，F(xiàn)有的鋁構(gòu)件的用途為在汽車的電動(dòng)車動(dòng)力傳動(dòng)系部件中使用活塞、汽缸蓋、油壓部件等眾多鍛造品。這些為鎂合金模鑄制品所不能應(yīng)付的高強(qiáng)度、高可靠性的用途，現(xiàn)狀中鎂合金無法應(yīng)付該用途。與鋁模鑄制品相比較時(shí)，鎂模鑄制品強(qiáng)度低10%以上，難以用同一尺寸的鎂模鑄制品代替鋁模鑄制品，多數(shù)情況下需要局部壁厚提高或追加唇緣等確保強(qiáng)度的對(duì)策。然而，這些對(duì)策與鎂模鑄制品的重量提高相關(guān)聯(lián)。因此，在鎂模鑄制品中，需求提高不滿足強(qiáng)度要件的部位的強(qiáng)度的技術(shù)。(專利文獻(xiàn)1)日本專利第2604670號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)日本特開2006-239748號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)日本特開2006-239750號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容在用于汽車電動(dòng)車動(dòng)力傳動(dòng)系部件中時(shí)，從其使用溫度環(huán)境來說，鎂合金塑性加工產(chǎn)品必須是耐熱性鎂合金。然而，不能生產(chǎn)成為塑性加工坯料的耐熱性鎂合金的連續(xù)鑄造型材和擠壓型材。實(shí)際上，如果擠壓耐熱性鎂合金則會(huì)有下面的問題。在耐熱性鎂合金中，為了改善高溫和室溫下的蠕變特性，雖然添加了硅、稀土類元素、鈣、鍶等，但還是因此變得缺乏塑性加工性，生成化合物的晶界部分處容易產(chǎn)生破裂，而且，這些元素由于為活性的，因此在高溫下進(jìn)行擠壓加工時(shí)，則在模具出口處發(fā)生著火或變黑。而且，塑性加工工序中也同樣地缺乏塑性加工性，容易產(chǎn)生晶界處的破裂，達(dá)到高溫時(shí)容易著火或變黑，也得不到塑性加工中的強(qiáng)度提高。另外，預(yù)將鋁模鑄部材代替為鎂模鑄部材時(shí)，對(duì)于機(jī)械特性而言，剛性、拉伸強(qiáng)度比鋁模鑄部材低10%左右，特別是在汽車電動(dòng)車動(dòng)力傳動(dòng)系部材中，雖然從其使用溫度環(huán)境出發(fā)使用耐熱性鎂合金，但對(duì)于蠕變強(qiáng)度來說，雖然在機(jī)油的溫度范圍(150°c附近)內(nèi)與鋁模鑄材相同，但由于剛性、壓縮強(qiáng)度相對(duì)地低，例如對(duì)于螺栓緊固來說，殘存軸力比鋁模鑄部材下降20%左右。剛性是材料一時(shí)的物理特性，不能使其發(fā)生較大地變化，將強(qiáng)度特性提高10%以上成為課題。另一方面，鎂鍛造部材由于鍛造用坯料高價(jià)而在汽車產(chǎn)業(yè)等中不能廣泛使用。而且，通用鎂合金在標(biāo)準(zhǔn)鍛造溫度下不希望加工硬化，不希望像鋁合金鍛造部材那樣的高強(qiáng)度化。而且，在耐熱性鎂合金中還沒有生產(chǎn)鍛造用坯料。進(jìn)一步地，鎂合金的塑性變形能力低劣，擠壓速度慢，需要熱間壓延，進(jìn)一步地，由于鎂合金板材的使用量少不適合大量生產(chǎn)，鎂合金連續(xù)鑄造坯段的獲得必須依賴于進(jìn)口等，因此鎂合金板材的成本非常昂貴。而且，這成為鎂合金的擠壓成形或板鍛造成形不廣泛的主要原因。本發(fā)明鑒于這些傳統(tǒng)技術(shù)所具有的課題而完成，其目的在于提供一種制造在耐熱性鎂合金擠壓型材的擠壓中確保擠壓性、抑制擠壓時(shí)的變黑、確保擠壓型材的機(jī)械強(qiáng)度、更廉價(jià)高品質(zhì)的耐熱性鎂合金擠壓型材的方法，由該制造方法得到的擠壓型材，而且，在將該擠壓型材作為坯料的塑性加工中確保塑性加工性、抑制破裂或表面變黑、燃燒、確保機(jī)械強(qiáng)度的塑性加工產(chǎn)品的制造方法，通過該制造方法獲得的塑性加工產(chǎn)品。而且，本發(fā)明的目的還在于提供一種通過將鎂合金的模鑄鑄造和塑性加工復(fù)合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)模鑄鑄造的復(fù)雜形狀的成形性、塑性加工的高可靠性、高強(qiáng)度性的復(fù)合加工技術(shù)，更廉價(jià)高品質(zhì)的塑性加工產(chǎn)品的制造方法，由該制造方法得到的塑性加工產(chǎn)品。進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的在于提供一種根據(jù)需要能夠廉價(jià)地制造鎂合金板材，對(duì)該廉價(jià)制造的鎂合金板材進(jìn)行塑性加工得到的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法和鎂合金塑性加工產(chǎn)品。本發(fā)明人等為了達(dá)成上述各個(gè)目的進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過控制鑄造時(shí)、擠壓加工時(shí)、塑性加工時(shí)的溫度條件、氣氛條件，得到了所期望的結(jié)果，而且，通過組合鎂合金的模鑄鑄造和塑性加工組合的復(fù)合加工技術(shù)，達(dá)成鎂合金模鑄部件的高強(qiáng)度化，進(jìn)而完成了本發(fā)明。而且，得到了下面的發(fā)現(xiàn)。即，優(yōu)選由模鑄鑄造方法制造作為擠壓成形或板鍛造成形等塑性加工坯料的鎂合金板材和鎂合金薄板，或者為了使得由該模鑄鑄造而制造的板材的厚度均勻或?yàn)榱诉_(dá)到規(guī)定厚度而進(jìn)行壓延制造。即，本發(fā)明的耐熱性鎂合金擠壓型材的制造方法，其特征在于將包含(1)選自鋁110質(zhì)量％、鋅0.25質(zhì)量％和銀0.25質(zhì)量％中的至少一種、(2)選自稀土類金屬0.25質(zhì)量％、鈣0.025質(zhì)量％、鍶0.025質(zhì)量％和硅0.25質(zhì)量％的至少一種、(3)選自錳1.5質(zhì)量％以下、鋯1.5質(zhì)量％以下中的至少一種、其余部分由鎂和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鎂合金的熔液在惰性氣氛下維持在溫度650700°C，通過鑄型鑄造或連續(xù)鑄造由該熔液制造圓柱狀的鑄造坯段，對(duì)該鑄造坯段在坯段溫度350450°C、容器溫度350450°C、模具溫度450550°C的條件下進(jìn)行擠壓加工。而且，本發(fā)明的耐熱性鎂合金擠壓型材為由上述制造方法得到的耐熱性鎂合金擠壓型材。本發(fā)明的第一實(shí)施方式的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法為以如下內(nèi)容為特征的在150°C的拉伸強(qiáng)度ISOMPa以上的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法將由上述耐熱性鎂合金擠壓型材的制造方法得到的擠壓型材維持在300500°C、將鑄模溫度維持在低于該擠壓型材保持溫度1030°C的情況下，對(duì)該擠壓型材進(jìn)行鍛造、壓延、擠壓等塑性加工。而且，本發(fā)明的第二實(shí)施方式的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法的特征在于，將鎂合金的模鑄鑄造坯料保持在250550°C下，將鑄模溫度維持在低于該模鑄鑄造坯料的保持溫度1050°C的溫度下，部分地或全部地實(shí)施鍛造、壓延、沖壓、擠壓等塑性加工，使得強(qiáng)度提高。而且，本發(fā)明的第三實(shí)施方式的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法的特征在于，通過鎂合金熔液的模鑄鑄造制造板厚0.2mmIOOmm的鎂合金板材，對(duì)該鎂合金板材進(jìn)行鍛造、壓延、沖壓、擠壓等塑性加工。而且，本發(fā)明的第四實(shí)施方式的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法的其特征在于，通過鎂合金熔液的模鑄鑄造制造板厚0.2mmIOOmm的鎂合金板材，在室溫400°C下對(duì)該鎂合金板材在一個(gè)方向或兩個(gè)方向上進(jìn)行一次(one-pass)以上的壓延，制造規(guī)定壁厚的鎂合金板材，對(duì)該規(guī)定壁厚的鎂合金板材進(jìn)行鍛造、壓延、沖壓、擠壓等塑性加工。本發(fā)明的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品為由上述第一實(shí)施方式第四實(shí)施方式的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法得到的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品。發(fā)明效果在本發(fā)明中，獲得了在耐熱性鎂合金的連續(xù)鑄造中確保健全的鑄造品質(zhì)、在擠壓型材的擠壓中確保擠壓性、抑制擠壓時(shí)的變黑、確保擠壓型材的機(jī)械強(qiáng)度、更廉價(jià)高品質(zhì)的耐熱性鎂合金擠壓型材，而且，在以該擠壓型材作為坯料的鍛造、壓延、沖壓、擠壓等塑性加工中，確保塑性加工性，抑制破裂或表面變黑、燃燒，確保塑性加工產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度。而且，在本發(fā)明中，通過將鎂合金的模鑄鑄造和鍛造、壓延、沖壓、擠壓等塑性加工復(fù)合，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)模鑄鑄造的復(fù)雜形狀的成形性、塑性加工的高可靠性、高強(qiáng)度性，獲得廉價(jià)、高品質(zhì)的塑性加工產(chǎn)品。而且，在本發(fā)明中，由于鎂合金板材能夠廉價(jià)地獲得，對(duì)廉價(jià)的鎂合金板材進(jìn)行塑性加工，因此能夠廉價(jià)地制造需要輕量化的汽車等運(yùn)送器、手機(jī)、筆記本型計(jì)算機(jī)等民用電機(jī)·信息家電機(jī)器、電動(dòng)工具、通用發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)業(yè)機(jī)械等的鎂合金塑性加工產(chǎn)品，由塑性加工得到的鎂合金成形品的用途變廣泛。具體實(shí)施例方式對(duì)于本發(fā)明的耐熱性鎂合金擠壓型材及其制造方法、本發(fā)明第一實(shí)施方式的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品及其制造方法來說，需要使用作為原料鎂合金的耐熱性鎂合金，優(yōu)選使用包含(1)選自鋁110質(zhì)量％、鋅0.25質(zhì)量％和銀0.25質(zhì)量％的至少一種、(2)選自稀土類金屬0.25質(zhì)量％、鈣0.025質(zhì)量％、鍶0.025質(zhì)量％和硅0.25質(zhì)量％的至少一種、(3)選自錳1.5質(zhì)量％以下、鋯1.5質(zhì)量％以下的至少一種，其余部分由鎂和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鎂合金。當(dāng)在連續(xù)鑄造坯段的鑄造時(shí)的熔液保持中使用熔劑的話，則容易產(chǎn)生熔劑的混入，而且，在氣體保護(hù)的情況下，當(dāng)熔液溫度超過700°C時(shí)，則保護(hù)效果減弱，燃燒不充分而且容易生成氧化物，成為坯段中混入異物的原因。另一方面，如果不滿650°C，則通過熱搖動(dòng)生成的化合物相粗大，成為擠壓時(shí)或者塑性加工時(shí)破裂的主要原因。另外，對(duì)于排除澆鑄時(shí)的空氣進(jìn)入、凝固時(shí)的縮孔的殘存或偏析、凝固破裂、粗大化合物的產(chǎn)生、上述異物的混入等的鑄造條件必需與通用合金的情況相同的鑄造條件。從而，對(duì)于本發(fā)明第一實(shí)施方式的耐熱性鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法而言，必須將鎂合金的熔液在惰性氛圍氣體下維持到溫度650700°C，通過鑄型鑄造或者連續(xù)鑄造由該熔液制造圓柱狀的鑄造坯段。對(duì)于坯段的擠壓來說，通過塑性加工的發(fā)熱，擠壓后的擠壓型材的溫度比坯段的設(shè)定溫度升高。如果使模具出口處的擠壓型材的溫度為500°C左右，則需要通過冷卻等將模具溫度控制在450550°C、優(yōu)選450500°C。而且，為了抑制在模具出口處的擠壓型材的氧化、變黑，由二氧化碳、氬氣進(jìn)行的擠壓型材的冷卻、防止氧化也有效。另一方面，由于為了控制模具出口處的擠壓型材而降低坯段的溫度，則擠壓加工變得困難，因此實(shí)際上需要將坯段的溫度設(shè)定為比通用合金中的擠壓溫度高的350450°C、優(yōu)選350400°C。而且，設(shè)定容器溫度在350450°C。予以說明，坯段需要通過外部切削除去鑄件表面、冷隔。雖然隨著擠壓比或擠壓型材的形狀而變化，但優(yōu)選擠壓壓力為100250kgf/cm2，擠壓速度為2IOm/分鐘。進(jìn)一步地，防止擠壓時(shí)的彎曲或確保表面性等用于確保擠壓型材的品質(zhì)的擠壓條件必須為與通用合金的情況相同的擠壓條件。當(dāng)塑性加工時(shí)的擠壓型材(坯料)的溫度超過500°C時(shí)，坯料鎂合金的晶晶界面熔解燃燒或者由氧化而變黑。因此，在塑性加工時(shí)的坯料溫度超過500°C的情況下，需要使用二氧化碳、氬氣防止氧化、燃燒。需要使塑性加工時(shí)的坯料溫度為比通用合金中的坯料溫度高的300500°C，如果考慮塑性加工導(dǎo)致的塑性加工產(chǎn)品的強(qiáng)度提高，則優(yōu)選為300°C400°C。而且，鑄模的溫度設(shè)定為比該坯料的溫度低1030°C。雖然均熱處理并非必需，但是需要把握坯料為均熱的加熱條件(保持時(shí)間)。予以說明，防止塑性加工時(shí)的熱破裂、冷破裂、確保表面性等用于確保作為塑性加工產(chǎn)品品質(zhì)的塑性加工條件并非僅限于上述溫度條件，與通用合金的情況相同，必須研究鑄型設(shè)計(jì)、成形條件等總體條件。下面，說明鎂合金的擠壓型材和塑性加工產(chǎn)品的機(jī)械性能。鎂合金的塑性加工性差，擠壓加工時(shí)和塑性加工時(shí)例如與鋁材相比較需要保持高溫。而且，在加工溫度區(qū)域中鎂合金容易進(jìn)行回復(fù)、重結(jié)晶。例如，通用合金(AZ31)的擠壓型材的拉伸強(qiáng)度為250280MPa，延伸率15%左右，對(duì)于拉伸強(qiáng)度來說，不過與作為鑄造產(chǎn)品的模鑄型材相同。而且，對(duì)于塑性加工產(chǎn)品來說，拉伸強(qiáng)度為300MPa左右、延伸率為15%左右，未得到期望的大幅度強(qiáng)度提高。雖然在耐熱性鎂合金中，一般抑制了回復(fù)、重結(jié)晶，但為了確保塑性加工性，要同時(shí)在高溫下進(jìn)行加工。本發(fā)明使用的耐熱性鎂合金在鑄造型材的階段具有超過通用合金的拉伸強(qiáng)度、延伸率，通過調(diào)整擠壓和塑性加工的各個(gè)條件，特別是盡量地在低溫下進(jìn)行加工，從而能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度的拉伸強(qiáng)度的提高，擠壓型材的拉伸強(qiáng)度250MPa以上，塑性加工產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度3IOMPa以上，150°C時(shí)的拉伸強(qiáng)度為180MPa以上。在本發(fā)明第二實(shí)施方式的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法中，雖然將鎂合金的模鑄鑄造坯料保持在250550°C，將鑄型溫度保持在比該模鑄鑄造坯料的保持溫度低1050°C且部分或全部地實(shí)施塑性加工使強(qiáng)度提高，但是精確檢查該條件的結(jié)果為，通過在塑性加工中將模鑄鑄造坯料的溫度保持在250550°C、優(yōu)選250400°C，將鑄型溫度保持在比模鑄鑄造坯料的保持溫度低1050°C、優(yōu)選1030°C，觀察到可以進(jìn)行模鑄鑄造坯料的塑性加工。而且，塑性加工所需要的壓力在通用合金中為410kgf/mm2或以上。雖然模鑄物品的部分塑性加工的情況一般產(chǎn)生不了大的塑性加工率，但是AM50模鑄型材中塑性加工率50%的情況與模鑄鑄造坯料相比較，拉伸強(qiáng)度提高10%以上，延伸率提高20%以上。在本發(fā)明第二實(shí)施方式的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法中，可以連續(xù)地進(jìn)行模鑄鑄造和塑性加工，在成本方面上優(yōu)選此時(shí)在模鑄鑄造之后不再實(shí)施加熱而實(shí)施塑性加工。在本發(fā)明第二實(shí)施例的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法中，可以使用各種鎂合金。耐熱性鎂合金雖然其特性上塑性加工性差，但是作為兼顧耐熱性和塑性加工性(延伸率5%以上)的耐熱性鎂合金，優(yōu)選使用下述的鎂合金。包含(1)選自鋁110質(zhì)量％、鋅0.25質(zhì)量％和銀0.25質(zhì)量％的至少一種、(2)選自稀土類金屬0.25質(zhì)量％、鈣0.025質(zhì)量％、鍶0.025質(zhì)量％和硅0.25質(zhì)量％的至少一種、(3)選自錳1.5質(zhì)量％以下、鋯1.5質(zhì)量％以下的至少一種，其余部分由鎂和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鎂合金。在日本特開平6-200348號(hào)公報(bào)中雖然記載了包含上述耐熱性鎂合金的各種耐熱性鎂合金，但是本發(fā)明也可以使用這些耐熱性鎂合金。在對(duì)上述耐熱性鎂合金進(jìn)行塑性加工的情況下，雖然塑性加工的所需壓力為1020kgf/mm2或以上，但對(duì)于其它條件來說在與通用合金的情況基本相同的條件即可進(jìn)行塑性加工，能夠得到塑性加工率50%、150°C的拉伸強(qiáng)度160MPa以上的塑性加工產(chǎn)品。而且，上述螺栓緊固殘留軸力在150°C時(shí)得到10%的提高。作為用于制造在本發(fā)明第二實(shí)施方式的制造方法中使用的模鑄鑄造坯料的模鑄鑄造方法，可以使用各種模鑄鑄造方法。雖然高壓模鑄鑄造方法具有壁厚受限的問題，擠壓模鑄鑄造方法、低壓(模鑄)鑄造方法、層流模鑄鑄造方法等是適于抑制氣孔等內(nèi)部缺陷、并獲得壁厚部件的鑄造法。作為用于制造在本發(fā)明第二實(shí)施方式的制造方法中使用的模鑄鑄造坯料的模鑄鑄造方法，例如可以使用日本特開2001-009561號(hào)公報(bào)中記載的模鑄鑄造方法。在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法中，優(yōu)選使這些模鑄鑄造和塑性加工同時(shí)地進(jìn)行、并且不進(jìn)行再加熱的連續(xù)生產(chǎn)的系統(tǒng)。在本發(fā)明的第三和第四實(shí)施方式的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法中，最初，通過鎂合金熔液的模鑄鑄造來制造板厚0.2mmIOOmm的鎂合金板材。利用該模鑄鑄造制造板材的優(yōu)點(diǎn)首先是能夠?qū)崿F(xiàn)小批量板材的低價(jià)生產(chǎn)。即，即使在鎂合金板材或薄板的需要非常少的情況下，由于在利用模鑄鑄造機(jī)生產(chǎn)必要量的板材之后，可以將該模鑄鑄造機(jī)轉(zhuǎn)向該板材以外的多種形狀的部材的生產(chǎn)，所以沒必要使得模鑄鑄造機(jī)空閑。而且，與傳統(tǒng)的連續(xù)鑄造一擠壓一壓延相比，利用模鑄鑄造的板材制造工序少，在生產(chǎn)成本這一點(diǎn)上也有利。予以說明，連續(xù)鑄造和壓延為大量生產(chǎn)同一物件的系統(tǒng)，不適合小批量生產(chǎn)。而且，即便為了改善鍛造或沖壓等的塑性加工性、想要將板材和薄板的金屬組織變?yōu)榧庸そM織時(shí)，可以在通過模鑄鑄造制造板材之后施加壓延。該壓延能夠?qū)νㄟ^模鑄鑄造制造的板材在室溫400°C下在一個(gè)方向或兩個(gè)方向上進(jìn)行一次以上的壓延來實(shí)施，制造規(guī)定壁厚的鎂合金板材。在該情況下也可以省略連續(xù)鑄造一擠壓，通過從利用模鑄鑄造制造的任意厚度的板材開始，可以消減壓延數(shù)量，因此這是有利的。而且，利用模鑄鑄造的板材制造的優(yōu)點(diǎn)為可以實(shí)現(xiàn)模鑄鑄造的鎂合金的多樣性以及可以進(jìn)行熔液處理。利用模鑄鑄造的板材制造能夠生產(chǎn)含有稀土類金屬或鈣、鍶的高強(qiáng)度并具有耐熱性的鎂合金板材，而且，通過氬氣沸騰等熔液處理或微量添加0.11.0質(zhì)量％的稀土金屬的熔液處理，能夠根據(jù)用途和需要量生產(chǎn)耐腐蝕性優(yōu)于鋁板材的鎂合金板材。利用模鑄鑄造能夠制造的板材的厚度雖然也依賴于面積，但一般為0.5mm以上15mm以下。特別地，在想制造薄板的情況下，通過在鑄造時(shí)減少厚度等，能夠薄到0.2mm左右，而且如果包括使用大型機(jī)、真空鑄造或?qū)恿髂ｈT、擠壓模鑄的話，則也能夠制造70IOOmm左右厚度的板，能夠制造的板厚度范圍廣泛。而且，由于模鑄鑄造為驟冷，因此利用模鑄鑄造制造的板材與從連續(xù)鑄造擠壓的板材或?qū)⒃摪宀倪M(jìn)一步壓延得到的板材相比，初期的金屬組織細(xì)微，雖然也依賴于金屬種類，但也能夠?qū)崿F(xiàn)平均結(jié)晶粒度50μm以下。這首先提高了該板材的耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)提高了塑性變形性。而且，在個(gè)人電腦等信息家電制品中使用的厚度Imm以下的模鑄鑄造薄板的金屬組織的結(jié)晶粒度平均為50μm以下，雖然也依賴于合金種類，但具體地為2030μm至10μm左右，而且塑性變形性提高，并且使加工溫度300°C以下，具體地能夠下降到200300°C。對(duì)模鑄薄板施加壓延加工時(shí)，可以得到由其它制造方法不能得到的細(xì)微的加工組織。進(jìn)一步，在鎂合金板材的模鑄鑄造中，通過實(shí)施脫模型劑少的鑄造，在縮短鑄造周期的同時(shí)可以期待鑄型壽命的延長(zhǎng)、表面性的提高、不使用脫模劑所產(chǎn)生的板材的耐腐蝕性提高、抑制由脫模型劑引起的燃燒。在本發(fā)明第三和第四實(shí)施例的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法中，如上所述，對(duì)利用模鑄鑄造制造的板材進(jìn)行塑性加工并制造鎂合金塑性加工產(chǎn)品。作為該塑性加工，實(shí)施擠壓、壓延、鍛造或沖壓等成形。這些塑性加工為公知的，可以根據(jù)公知的技術(shù)實(shí)施。本發(fā)明也包含通過該塑性加工獲得的鎂合金塑性加工產(chǎn)品。作為由本發(fā)明的塑性加工得到的鎂合金塑性加工產(chǎn)品，優(yōu)選為鍛造成形部材。在該鎂合金鍛造成形部材中，鎂合金的金屬組織的結(jié)晶粒度可以達(dá)到通過其它制造方法難于實(shí)現(xiàn)的平均50μπι以下，優(yōu)選30μm以下。下面基于實(shí)施例和比較例具體地說明本發(fā)明。實(shí)施例1和比較例12熔解Mg-5Al-2Ca_2匪(鈰合金)_0.2Mn合金，使用鑄型在下述條件下制造Φ168X500mm的圓柱狀的鑄造坯段。在實(shí)施例1中，以一定的速度連續(xù)地進(jìn)行澆鑄，在收縮部分進(jìn)行補(bǔ)充熔液。在比較例1中，在熔液保持中發(fā)生小的火花。而且，在比較例2中，雖然在與實(shí)施例1相同的條件下以一定的速度連續(xù)地進(jìn)行澆鑄，但是在側(cè)面上顯著地產(chǎn)生了熔液皺縮(凹凸)。第1表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例2和比較例3-4將實(shí)施例1中制造的圓柱狀連續(xù)鑄造坯段加工成Φ150X400mm的圓柱狀的擠壓用坯段，使用擠壓機(jī)1650T，在下述條件下制造Φ30的棒材。在實(shí)施例2中，為了控制模具溫度，設(shè)置冷卻管，使得200°C的油循環(huán)并調(diào)節(jié)模具溫度，將模具出口處的坯料溫度管理在470°C以下，向坯料吹氬氣。在比較例3和4中，未控制模具溫度。第2表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在實(shí)施例2中，擠壓速度為5m/分，所得的擠壓型材的拉伸強(qiáng)度為270MPa，延伸率為10%(長(zhǎng)度方向)。實(shí)施例3和比較例56切斷實(shí)施例2中制造的擠壓型材并制成Φ30X50的鍛造用坯料，使用沖壓鍛造機(jī)100Τ，在下述條件下通過密閉型鍛造制造Φ42.5X25的圓柱。第3表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例3中得到的鍛造產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度為300MPa，延伸率為10%，150°C的拉伸強(qiáng)度為160MPa。實(shí)施例412使用下述鎂合金，通過與實(shí)施例13相同的過程，在如表4所示的條件下制造鍛造產(chǎn)品。予以說明，任一種情況下均使用SF6稀釋氣體作為熔解時(shí)的熔液保持氣氛，擠壓時(shí)的模具由冷卻管進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，在模具出口處吹入氬氣，在鍛造時(shí)的鍛造溫度超過400°C時(shí)也同時(shí)吹入Ar氣體。所得鍛造產(chǎn)品的特性在第4表中示出。(l)Mg-10Al-5MM-5Ca-0.2Mn、(2)Mg-10Al-5MM-5Sr-0.5Ca_0.2Mn、(3)Mg-7Al-2.5MM—2.5Ca_0.5Sr_0.2Mn、(4)Mg-lAl-0.2MM-0.02Ca_0.8Mn、(5)Mg-5Zn-lY-0.5Sr_0.8Zr、(6)Mg-0.2Zn-0.2Y-0.5Sr_0.6Zr_0.02Ca、(7)Mg-5Ag-2MM-0.6Zr>(8)Mg-0.2Ag-2MM-0.6Zr_0.02Ca、(9)Mg-lZn-5.5Y-2MM-1.5Sr_0.6Zr-0.02CaMM為鈰合金(Ce、La作為主要成分的稀土類金屬混合物)第4表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例13使用通用合金AZ91(Mg-9Al-0.7Zn-0.2Mn)，在模鑄鑄造條件冷腔模鑄機(jī)350T、熔液溫度660°C(SF6稀釋氣體)，鑄造壓力600kgf/mm2、填充之后加壓400kgf/mm2，噴出速度4m/秒、腔的填充時(shí)間5/100秒、緊固部分壁厚15mm，鑄型溫度(固定、可變動(dòng))170°C下制造二輪車用發(fā)動(dòng)機(jī)的ACG(交流發(fā)電機(jī))蓋子，但是，形狀由模鑄成形，緊固邊緣的緊固孔部對(duì)于Φ30來說相對(duì)設(shè)計(jì)壁厚5mm成形為10mm，通過鍛造條件沖壓鍛造機(jī)100T、鍛造溫度300°C、上下沖頭的溫度270°C的沖壓鍛造，使緊固邊緣的緊固孔部的壁厚為5mm，此后對(duì)緊固孔進(jìn)行機(jī)械加工。在鍛造、機(jī)械加工中不會(huì)發(fā)生破裂等缺陷。而且，雖然在硬球直徑10mm、試驗(yàn)載荷500kg、保持時(shí)間30秒的條件下測(cè)定的表面硬度(布氏硬度)在鑄造后為65，但是鍛造加工后變?yōu)?3。實(shí)施例14使用通用合金AM50(Mg-5Al-0.2Mn)，在模鑄鑄造條件冷腔模鑄機(jī)350T、熔液溫度680°C(SF6稀釋氣體)，鑄造壓力600kgf/mm2、填充之后加壓400kgf/mm2，噴出速度4m/秒、腔的填充時(shí)間3/100秒、緊固部分壁厚15mm，鑄型溫度(固定、可變動(dòng))180°C下制造四輪車用氣囊保持器，但是，形狀由模鑄成形，緊固邊緣的緊固孔部對(duì)于Φ30來說相對(duì)設(shè)計(jì)壁厚3mm成形為6mm，通過鍛造條件沖壓鍛造機(jī)100T、鍛造溫度300°C、上下沖頭的溫度270°C的沖壓鍛造，使緊固邊緣的緊固孔部的壁厚為3mm，此后對(duì)緊固孔進(jìn)行機(jī)械加工。在鍛造、機(jī)械加工中不會(huì)發(fā)生破裂等缺陷。而且，雖然在硬球直徑10mm、試驗(yàn)載荷500kg、保持時(shí)間30秒的條件下測(cè)定的表面硬度(布氏硬度)在鑄造后為55，但是鍛造加工后變?yōu)?2。實(shí)施例1521使用下述組成的鎂合金(10)Mg-10Al-5MM-5Ca-0.2Mn、(ll)Mg-10Al-5MM-5Sr-0.5Ca_0.2Mn、(12)Mg-7Al-2.5MM—2.5Ca_0.5Sr_0.2Mn、(13)Mg-lAl-0.2MM-0.02Ca_0.8Mn、(14)Mg-5Zn-2MM-l.5Sr_0.8Zr、(15)Mg-0.2Zn-0.2MM-0.5Ca_0.6Zr、(16)Mg-lZn-5.5Y-2MM-1.5Sr_0.5Zr-0.02Ca在模鑄鑄造條件冷腔模鑄機(jī)250T、熔液溫度設(shè)定為如第5表所示溫度，鑄造壓力600kgf/mm2、填充之后加壓400kgf/mm2，噴出速度5m/秒、腔的填充時(shí)間2/100秒，鑄型溫度(固定、可變動(dòng))180°C下制造150mmX150mmX6mm的試驗(yàn)用板材，在鍛造條件沖壓鍛造機(jī)100T、自由鍛造地延展鍛延，鍛造溫度、沖頭溫度根據(jù)各合金設(shè)定在如第5表所示的溫度，使30mmX30mmX6mm的試驗(yàn)片變?yōu)?mm厚。予以說明，任一種情況下均使用SF6稀釋氣體作為熔解時(shí)的熔液保持氣氛，擠壓時(shí)的模具使用冷卻管進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，鍛造時(shí)鍛造溫度超過400°C時(shí)也同時(shí)吹入Ar氣體。得到的鍛造產(chǎn)品的特性如第5表所示。第5表<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實(shí)施例2231和比較例710在實(shí)施例2231和比較例710中使用下述組成(質(zhì)量％)的鎂合金。AZ31:Mg-3%A1—0.7%Zn-O.2%Mn、AZ61:Mg-6%Al-0.7%Ζη-0.2%Mn、AM50:Mg-5%Al-0.2%Mn,ACM522-Mg-5%Al~2%Ca_2%鈰合金_0.2%Mn。在鑄鋼鑄造物制的坩鍋內(nèi)裝入上述任一種鎂合金原料并使其熔解，為了改善合金的耐腐蝕性，在該熔液中添加0.2質(zhì)量％的鈰合金并且使Ar氣體沸騰，而且，使得稀釋SF6流過該熔液表面。將熔液溫度維持在650700°C，在鑄型溫度200°C、噴出速度4.5m/秒、噴出壓力450kfg/cm2的條件下由模鑄鑄造來制造口IOOmmX100m、厚度0.25mm的板材。而且，對(duì)于一部分板材來說，使坯料溫度為350°C，使得壓延方向在各路徑每90度轉(zhuǎn)動(dòng)地實(shí)施壓延。其壓下程度如第6表所示。使用合金的種類、板材的制造方法、壓延情況下的壓下程度、最終板厚、最終板材的金屬組織的平均結(jié)晶粒度如第6表所示。而且，準(zhǔn)備來自如第7表所示連續(xù)鑄造坯段的擠壓板材和壓延型材，作為比較例。第6表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>第7表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>使用上述實(shí)施例和比較例，分別在如第8表所示的加工溫度，由沖壓(板鍛造)制造底面直徑20mm、高度30mm以上、側(cè)面沖壓斜面5度的杯形試件。此時(shí)，端面未進(jìn)行處理。由下述標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)沖壓(板鍛造)的塑性加工性和耐腐蝕性。這些評(píng)價(jià)結(jié)果在第8表中示出?！此苄约庸ば浴旦栐嚰]有裂縫等缺陷，Δ試件雖然沒有裂縫，但是具有皺縮等外觀上的問題，X試件具有裂縫。〈耐腐蝕性〉觀察板材鹽水噴霧72小時(shí)后的表面狀態(tài)?！虬卒P發(fā)生面積率10%以下(比ΑΖ91耐腐蝕性優(yōu)良)，〇白銹發(fā)生面積率10%以上20%以下(耐腐蝕性ΑΖ91的程度)，Δ白銹發(fā)生面積率20%以上50%以下，X白銹發(fā)生面積率超過50%。第8表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>權(quán)利要求一種鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法，其特征在于，在250～550℃下保持鎂合金的模鑄鑄造坯料，將鑄型溫度維持在比該模鑄鑄造坯料保持溫度低10～50℃的溫度下，部分地或全部地實(shí)施塑性加工，使得強(qiáng)度提高。2.如權(quán)利要求1所述的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法，其特征在于，連續(xù)進(jìn)行模鑄鑄造和塑性加工。3.如權(quán)利要求2所述的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法，其特征在于，在模鑄鑄造之后不再加熱地實(shí)施塑性加工。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法，其特征在于，鎂合金為包含(1)選自鋁110質(zhì)量％、鋅0.25質(zhì)量％和銀0.25質(zhì)量％的至少一種，(2)選自稀土類金屬0.25質(zhì)量％、鈣0.025質(zhì)量％、鍶0.025質(zhì)量％和硅0.25質(zhì)量％的至少一種，以及(3)選自錳1.5質(zhì)量％以下、鋯1.5質(zhì)量％以下的至少一種，其余部分由鎂和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鎂合金。5.如權(quán)利要求1、2或3所述的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造方法，其特征在于，塑性加工為擠壓、壓延、鍛造或沖壓。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法得到的鎂合金塑性加工產(chǎn)品。7.使用由權(quán)利要求5所述的制造方法得到的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的運(yùn)送器、信息家電、產(chǎn)業(yè)機(jī)器的部件。全文摘要本發(fā)明提供確保鍛造性、抑制破裂或表面變黑、燃燒的塑性加工產(chǎn)品的制造，同時(shí)實(shí)現(xiàn)模鑄鑄造的復(fù)雜形狀的成形性、鍛造產(chǎn)品的高可靠性、高強(qiáng)度性，廉價(jià)、高品質(zhì)的塑性加工產(chǎn)品的制造，以及能夠根據(jù)需要廉價(jià)地制造鎂合金板材，包括對(duì)該廉價(jià)制造的鎂合金板材進(jìn)行塑性加工的鎂合金塑性加工產(chǎn)品的制造。文檔編號(hào)B23P17/00GK101804553SQ20101011932公開日2010年8月18日申請(qǐng)日期2007年11月29日優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日發(fā)明者久保田耕平,堀隆之,太利范人,能本和幸,野坂洋一申請(qǐng)人:三井金屬礦業(yè)株式會(huì)社