專利名稱：鎂合金板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂合金板和由所述板制成的鎂合金構(gòu)件，所述鎂合金板適用于各種構(gòu)件如電カ/電子裝置的殼體的材料。特別地，本發(fā)明涉及耐腐蝕性優(yōu)異的鎂合金板。
背景技術(shù)：
已經(jīng)將含有鎂和各種添加元素的鎂合金用于各種構(gòu)件的構(gòu)成材料，所述各種構(gòu)件為例如包括移動(dòng)電話和膝上型計(jì)算機(jī)的便攜式電力/電子裝置的殼體和汽車部件。
關(guān)于由鎂合金制成的構(gòu)件，通過(guò)壓鑄法或觸變成型法制造的鋳造材料(美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)(ASTM)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的AZ91合金)是主流。近年來(lái)，已經(jīng)使用通過(guò)對(duì)由可鍛鎂合金制成的板進(jìn)行壓制加工而得到的構(gòu)件，所述可鍛鎂合金由ASTM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的AZ31合金表不。專利文獻(xiàn)I提出了ー種鎂合金板，所述鎂合金板由與ASTM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的AZ91合金相當(dāng)?shù)暮辖饦?gòu)成且具有優(yōu)異的壓制加工性。由于鎂是活性金屬，所以通常對(duì)構(gòu)件和用于制造所述構(gòu)件的鎂合金板的表面進(jìn)行防腐蝕處理，所述防腐蝕處理包括陽(yáng)極氧化處理和化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2007-098470號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題在諸如上述AZ31合金和AZ91合金的含Al的鎂合金中，Al含量越高，則耐腐蝕性傾向于越優(yōu)異。例如，在鎂合金中，AZ91合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性。然而，即使由AZ91合金制成的構(gòu)件(主要是鑄造材料)，仍需要進(jìn)行防腐蝕處理。當(dāng)不進(jìn)行防腐蝕處理時(shí)，即使是由AZ91合金制成的鋳造材料在腐蝕試驗(yàn)期間也會(huì)被腐蝕，所述腐蝕試驗(yàn)包括如下所述的鹽水噴霧試驗(yàn)和鹽水浸潰試驗(yàn)。即使在除了防腐蝕處理之外還進(jìn)行涂布以提高耐腐蝕性的情況中，當(dāng)鎂合金因落下等造成的瑕疵或因過(guò)度使用使得涂層剝落而露出吋，露出部分也會(huì)被腐蝕。因此，用于制備鎂合金構(gòu)件的鎂合金板需要具有優(yōu)異的耐腐蝕性。本發(fā)明的目的是提供ー種具有優(yōu)異耐腐蝕性的鎂合金板。此外，本發(fā)明的另ー個(gè)目的是提供ー種鎂合金構(gòu)件，其由所述鎂合金板制成并具有優(yōu)異的耐腐蝕性。解決問(wèn)題的方案本發(fā)明人進(jìn)行了鹽水腐蝕試驗(yàn)以對(duì)含Al鎂合金板的耐腐蝕性進(jìn)行研究，并發(fā)現(xiàn)，具有優(yōu)異耐腐蝕性的板在試驗(yàn)之后在所述板的表面上形成有厚度均勻的氧化膜。試驗(yàn)后的具有厚度均勻的氧化膜的板在試驗(yàn)前也具有厚度均勻的氧化膜。本發(fā)明人對(duì)這種板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)分散存在微細(xì)的金屬間化合物。此外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在板表面上形成有如上所述厚度均勻的氧化膜并具有其中以特定范圍存在微細(xì)的金屬間化合物的結(jié)構(gòu)的鎂合金板，即使未對(duì)所述鎂合金板進(jìn)行常規(guī)認(rèn)為是必需的防腐蝕處理，在使用中仍展示了耐久性。本發(fā)明以所述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板由含Al的鎂合金制成。在所述板中以分散狀態(tài)存在含有Al和Mg中的至少ー種金屬的金屬間化合物的粒子且所述板包含氧化膜，所述氧化膜實(shí)質(zhì)上在所述板的整個(gè)表面上延伸并具有均勻的厚度。所述金屬間化合物的粒子的平均尺寸為0. 5 以下。在所述板的橫斷面中，所述金屬間化合物的粒子的總面積的百分比大于0%且不大于11%。由于根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板包含實(shí)質(zhì)上在所述板的整個(gè)表面上延伸并具有均勻厚度的氧化膜，所以所述鎂合金板具有優(yōu)異的耐腐蝕性，因?yàn)樗鲦V合金板能夠有效抑制諸如空氣和水的腐蝕因素與鎂合金接觸。此外，由耐腐蝕性比鎂合金的基體(基體相)更優(yōu)異的金屬間化合物制成的微細(xì)粒子至少存在于鎂合金板的表面區(qū)域中，因此根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板具有優(yōu)異的耐腐蝕性。特別地，當(dāng)金屬間化合物以特定范圍(面積分?jǐn)?shù))存在吋，Al能夠在基體相中充分形成固溶體，因此，能夠抑制因Al轉(zhuǎn)化為金屬間化合物而對(duì)基體相的鋳造板造成劣化。由此，即使對(duì)鎂合金板進(jìn)行諸如化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的防腐蝕處理，仍能夠使用根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板。
由于金屬間化合物微細(xì)粒子以分散狀態(tài)存在于根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板中，所以可預(yù)期，通過(guò)提高粒子的分散能夠提高板的剛性和/或按上述能夠保持因Al的固溶強(qiáng)化而造成的強(qiáng)度。由此，根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板不易因沖擊而彎曲并具有優(yōu)異的剛性和耐沖擊性。此外，根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板實(shí)質(zhì)上無(wú)在塑性加工期間充當(dāng)裂紋的起源的缺陷如粗大的金屬間化合物或粗大的孔，并因此具有優(yōu)異的塑性加工性。由此，根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板能夠適用于塑性加工材料的基礎(chǔ)材料。另外，通過(guò)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板進(jìn)行加工可得到根據(jù)本發(fā)明的鎂合金構(gòu)件，即使不對(duì)所述鎂合金構(gòu)件進(jìn)行防腐蝕處理，其仍具有優(yōu)異的耐腐蝕性。順便提及，根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板的結(jié)構(gòu)主要保持在根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板的一部分(典型地為平坦部分)中，所述部分很少因塑性變形而變形。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板和根據(jù)本發(fā)明的鎂合金構(gòu)件具有優(yōu)異的耐腐蝕性。


[圖I]圖I包括在進(jìn)行鹽水腐蝕試驗(yàn)前后在鎂合金板表面附近拍攝的顯微照片(20000倍)，圖I的(I)部分顯示了 I號(hào)試樣，且圖I的(II)部分顯示了 100號(hào)試樣。[圖2]圖2包括在進(jìn)行鹽水腐蝕試驗(yàn)前后在鎂合金板表面附近拍攝的顯微照片(5000倍)，圖2的(I)部分顯示了 I號(hào)試樣，且圖2的(II)部分顯示了 100號(hào)試樣。[圖3]圖3包括鎂合金板的顯微照片(5000倍)，圖3的(I) (VI)部分顯示了I 6號(hào)試樣,且圖3的(VII)部分顯不了 100號(hào)試樣。[圖4]圖4包括鎂合金板的顯微照片(1000倍)，圖4的⑴部分顯示了I號(hào)試樣，且圖4的(II)部分顯示了 100號(hào)試樣。[圖5]圖5顯示了通過(guò)AES對(duì)鹽水腐蝕試驗(yàn)前后的3號(hào)試樣試驗(yàn)片的橫斷面進(jìn)行線掃描而得到的結(jié)果，圖5的(I)部分顯示了將鹽水浸潰試驗(yàn)進(jìn)行0. 5小時(shí)后的AES分析結(jié)果，且圖5的(II)部分顯示了將鹽水浸潰試驗(yàn)進(jìn)行24小時(shí)后的AES分析結(jié)果。[圖6]圖6顯示了通過(guò)AES對(duì)鹽水腐蝕試驗(yàn)后的3號(hào)試樣試驗(yàn)片的橫斷面進(jìn)行線掃描而得到的結(jié)果及在將鹽水浸潰試驗(yàn)進(jìn)行96小時(shí)后的AES分析結(jié)果。[圖7]圖7是說(shuō)明在鹽水浸潰試驗(yàn)期間含Al的鎂合金板的腐蝕進(jìn)程的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。[鎂合金板](組成)用于制備根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板或鎂合金構(gòu)件的鎂合金包含具有含有Mg和添加元素(剰余物為Mg和雜質(zhì))的各種組成的物質(zhì)。在本發(fā)明中，特別地，鎂合金為含有添加元素和至少Al的Mg-Al合金。Al含量增大傾向于導(dǎo)致優(yōu)異的耐腐蝕性和優(yōu)異的機(jī)械性能如強(qiáng)度和耐塑性變形性。因此，Al含量?jī)?yōu)選為4. 5質(zhì)量％以上，更優(yōu)選7質(zhì)量％以上，還更優(yōu)選大于7. 5質(zhì)量％。然而，當(dāng)Al含量超過(guò)12質(zhì)量％吋，塑性加工性下降；因此，其上限優(yōu)選為12質(zhì)量％,更優(yōu)選11質(zhì)量％。除了 Al之外的添加元素為選自Zn、Mn、Si、Ca、Sr、Y、Cu、Ag、Zr、Ce和稀土元素(Y和Ce除外)中的ー種或多種元素。當(dāng)含有這些元素時(shí)，其含量的總和優(yōu)選為0.01質(zhì)量％ 10質(zhì)量％，更優(yōu)選0. I質(zhì)量％ 5質(zhì)量％。Mg-Al合金的實(shí)例包括例如ASTM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的AZ合金(含有0. 2質(zhì)量％ I. 5質(zhì)量％的Zn的Mg-Al-Zn合金)、AM合金(含有0. 15質(zhì)量％ 0. 5質(zhì)量％的Mn的Mg-Al-Mn合金),Mg-Al-RE (稀土元素)合金、AX合金(含有0. 2質(zhì)量％ 6. 0質(zhì)量％的Ca的Mg-Al-Ca合金)和AJ合金(含有0. 2質(zhì)量％ 7. 0質(zhì)量％的Sr的Mg-Al-Sr合金)。特別地，含有8. 3質(zhì)量％ 9. 5質(zhì)量％的Al和0. 5質(zhì)量％ I. 5質(zhì)量％的Zn的Mg-Al合金，典型地為AZ91合金，具有優(yōu)異的耐腐蝕性并因此是優(yōu)選的。雜質(zhì)為例如Fe、Ni、Cu等。(結(jié)構(gòu))〈金屬間化合物〉
〈く組成》鎂合金具有其中金屬間化合物的微細(xì)粒子以特定范圍分散在基體相中的結(jié)構(gòu)。金屬間化合物的實(shí)例包括諸如含有Mg和Al的Mg17Al12的化合物和諸如含有Al的Al (MnFe)的化合物。 平均粒徑和面積分?jǐn)?shù)>>上述術(shù)語(yǔ)“微細(xì)”是指平均粒徑為0. 5pm以下。上述術(shù)語(yǔ)“分散結(jié)構(gòu)”是指，在表示鎂合金板橫斷面的總共100面積％中存在11面積％以下的金屬間化合物粒子。當(dāng)面積分?jǐn)?shù)超過(guò)0面積％時(shí)，在鎂合金板中存在足夠量的金屬間化合物。而且，當(dāng)平均粒徑為0. 5 i! m以下時(shí)，充分實(shí)現(xiàn)了由于微細(xì)金屬間化合物的分散而提高耐腐蝕性的效果。當(dāng)平均粒徑過(guò)大或面積分?jǐn)?shù)過(guò)大時(shí)，在鎂合金板中存在過(guò)量的金屬間化合物或存在具有5pm以上尺寸的粗大粒子；因此溶質(zhì)Al在基體相中的量(Al的濃度)下降且造成耐腐蝕性的下降。此外，當(dāng)金屬間化合物具有稀疏存在于基體相中的粗大粒子吋，粗大粒子和基體相形成局部電池并易于引發(fā)諸如點(diǎn)蝕的腐蝕。此外，所述粗大粒子能夠?yàn)樵谒苄约庸さ绕陂g的裂紋的起源。由此，所述金屬間化合物優(yōu)選具有盡可能微細(xì)且均勻分散的粒子，更優(yōu)選具有0.3 以下的平均粒徑。據(jù)認(rèn)為，面積分?jǐn)?shù)優(yōu)選為8面積％以下。
〈く 數(shù)目 >>當(dāng)在鎂合金板的橫斷面中金屬間化合物的粒子數(shù)為0. I個(gè)/y Hi2以上時(shí)，金屬間化合物的微細(xì)粒子均勻分散在基體相中且鎂合金板能夠具有更優(yōu)異的耐腐蝕性。其數(shù)目更優(yōu)選為0.3個(gè)/ym2以上。然而，當(dāng)金屬間化合物的大粒子的數(shù)目過(guò)多吋，Al在基體相中的濃度下降且如上所述造成耐腐蝕性的下降。因此，如上所述，金屬間化合物的顆粒優(yōu)選為微細(xì)的。〈孔〉作為根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板的形式，可引用其中存在于板中的孔具有5pm以下最大尺寸的形式。在鋳造材料中易于存在稱作孔的鑄造缺陷。通過(guò)對(duì)具有孔的鑄造材料進(jìn)行諸如壓延的加工，能夠消除或減少孔。然而，孔會(huì)存在于未處理的鑄造材料中而未被消除。當(dāng)具有超過(guò)5 尺寸的粗大的孔存在且特別是在鎂合金板的表面處露出吋，粗大的孔易于充當(dāng)裂紋的起源而造成耐腐蝕性下降。相反，根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板具有少量粗大的孔或?qū)嵸|(zhì)上不含粗大的孔，因?yàn)樗鲦V合金板是通過(guò)對(duì)鑄造板進(jìn)行壓延而得到的壓延板。因此，所述鎂合金板不易因存在粗大的孔而導(dǎo)致耐腐蝕性下降，而是具有優(yōu)異的耐腐蝕性。由于優(yōu)選的是不存在孔，所以未對(duì)孔的數(shù)目的下限和最大尺寸進(jìn)行設(shè)定。(氧化膜)根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板包含實(shí)質(zhì)上在其整個(gè)表面上延伸并具有均勻厚度的氧化膜。這是ー種特征。因?yàn)殒V合金是活性的，所以如果不對(duì)鎂合金進(jìn)行防腐蝕處理或涂布，則會(huì)在其表面上形成氧化膜。根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的研究，鋳造材料具有厚度不均勻的這種氧化膜且耐腐蝕性差。因此，根據(jù)本發(fā)明的具有優(yōu)異耐腐蝕性的鎂合金板的要求之一是規(guī)定形成具有均勻厚度的氧化膜。術(shù)語(yǔ)“實(shí)質(zhì)上整個(gè)表面”是指不包括其中因檢驗(yàn)裝置的測(cè)量限制等而不能準(zhǔn)確確認(rèn)氧化膜的部分且與鎂合金板表面積的90%以上、特別是95%以上相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。氧化膜實(shí)質(zhì)上由鎂的氧化物(包括氫氧化物)制成(90質(zhì)量％以上)并可含有諸如Al的雜質(zhì)。在本發(fā)明中，將以比例tmax/tmin定義的均勻度用作均勻厚度的指標(biāo)，其中tmax為存在于所述板的表面上的所述氧化膜的最大厚度，且t-為其最小厚度。本文中，通過(guò)鹽水腐蝕試驗(yàn)形成的氧化膜與通過(guò)自然氧化加速氧化膜生成的氧化膜相對(duì)應(yīng)。由此，在根據(jù)本發(fā)明的包含厚度均勻的氧化膜的鎂合金板中，即使在鹽水腐蝕試驗(yàn)之后仍在所述板的表面上生成具有均勻厚度的厚氧化膜；因此，在鹽水腐蝕試驗(yàn)之后能夠容易地測(cè)量氧化膜的厚度且能夠容易地確定其均勻度。因此提出，在鹽水腐蝕試驗(yàn)之后使用所述均勻度。所述均勻度優(yōu)選為30以下，更優(yōu)選I。
(腐蝕反應(yīng)抵抗性)作為根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板的形式可引用如下形式其中對(duì)所述板進(jìn)行鹽水腐蝕試驗(yàn)后的由于交流阻抗而產(chǎn)生的腐蝕反應(yīng)抵抗性比對(duì)所述板進(jìn)行所述鹽水腐蝕試驗(yàn)前的由于交流阻抗而產(chǎn)生的腐蝕反應(yīng)抵抗性大的形式。根據(jù)本發(fā)明人完成的研究，與鹽水腐蝕試驗(yàn)前的鎂合金板相比，耐腐蝕性優(yōu)異的ー些鎂合金板在鹽水腐蝕試驗(yàn)后具有更高的腐蝕反應(yīng)抵抗性。即，本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，即使在鹽水腐蝕試驗(yàn)之后，仍存在具有更高耐腐蝕性的鎂合金板。上述情況的原因不清楚，但可能為如下所述。由于鎂合金如上所述為活性的，所以在鹽水腐蝕試驗(yàn)期間試樣與腐蝕溶液(試驗(yàn)溶液)接觸的同時(shí)，在試樣表面上形成氧化膜。此時(shí)，在根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板上以具有如上所述的均勻厚度的方式形成氧化膜。由于具有優(yōu)異耐腐蝕性的氧化膜以具有如上所述的均勻厚度的方式形成并充當(dāng)耐腐蝕層，所以可認(rèn)為,鹽水腐蝕試驗(yàn)后的腐蝕反應(yīng)抵抗性提高,且耐腐蝕性提高。此外，本發(fā)明人已經(jīng)對(duì)在鹽水腐蝕試驗(yàn)之后具有更高腐蝕反應(yīng)抵抗性(S卩，即使在鹽水腐蝕試驗(yàn)之后耐腐蝕性仍提高)的鎂合金板進(jìn)行了研究。結(jié)果，本發(fā)明獲得了如下發(fā)現(xiàn)。氧化膜實(shí)質(zhì)上由如上所述的這種鎂的氧化物制成。鹽水腐蝕試驗(yàn)后的鎂合金板表面的詳細(xì)分析已經(jīng)顯示，在其表面上形成的腐蝕層各自具有含有大量鎂的氧化物的氧化膜區(qū)域和具有高Al濃度并富含Al的高Al濃度區(qū)域。據(jù)認(rèn)為，例如，所述高Al濃度區(qū)域在各個(gè)板的氧化膜區(qū)域與不受腐蝕影響的內(nèi)部區(qū)域之間與氧化膜區(qū)域類似呈層狀。據(jù)認(rèn)為，高Al濃度區(qū)域抑制了腐蝕的進(jìn)展并有助于提高腐蝕反應(yīng)抵抗性，即進(jìn)ー步提高耐腐蝕性。所述高Al濃度區(qū)域是Al濃度比鎂合金板的內(nèi)部區(qū)域(即鎂合金的基體(基體相)，下文中在一些情況下簡(jiǎn)稱作“內(nèi)部區(qū)域”)中的Al濃度更高的區(qū)域，所述內(nèi)部區(qū)域不受腐蝕的影響。即，在各個(gè)腐蝕層中，與內(nèi)部區(qū)域相比，高Al濃度區(qū)域具有相對(duì)更低的Mg 濃度和更高的Al對(duì)Mg的濃度比[Al濃度(原子百分比)/Mg濃度(原子百分比)]。在高Al濃度區(qū)域中存在的Al的形式的細(xì)節(jié)不清楚，但可能為氫氧化物或氧化物且與在內(nèi)部區(qū)域中存在的Al的狀態(tài)(在基體相中的固溶體或金屬間化合物如Mg17Al12或Al (MnFe))不同。當(dāng)對(duì)內(nèi)部區(qū)域的Al濃度或Mg濃度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可對(duì)在板厚度方向上的中心附近或例如在板厚度(深度)方向上距離板表面的深度為IOOiim以上的范圍進(jìn)行測(cè)量。下面對(duì)生成高Al濃度區(qū)域的詳細(xì)機(jī)制進(jìn)行說(shuō)明。(形式)根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板典型地處于其中厚度全體均勻的形式。另外，可引用如下形式各種形式如其中通過(guò)使用在輥的圓周周圍具有凹槽的研磨輥進(jìn)行壓延來(lái)形成具有部分不同厚度的部分的形式和其中通過(guò)機(jī)械加工形成通孔的形式，這取決于在制造步驟中所實(shí)施的各種加工或處理?？梢愿鶕?jù)期望的用途來(lái)適當(dāng)選擇板的類型、厚度和尺寸(面積)。特別地，當(dāng)最大厚度為2. Omm以下、I. 5mm以下或特別是Imm以下時(shí),可以將所述板適當(dāng)用作薄的輕質(zhì)構(gòu)件(典型地為殼體)的材料。作為根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板的形式，能夠引用地有其中板的兩個(gè)表面都未進(jìn)行防腐蝕處理的形式。根據(jù)該構(gòu)造，能夠消除常規(guī)上認(rèn)為是必須的防腐蝕處理，因此可以提高鎂合金板和使用所述板的鎂合金構(gòu)件的生產(chǎn)效率。此外，作為根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板的形式，能夠引用地有其中所述板的兩個(gè)表面都未進(jìn)行防腐蝕處理且其中所述板的ー個(gè)表面具有涂層的形式。根據(jù)該形式，在其ー個(gè)表面上存在涂層使得能夠提高鎂合金板的耐腐蝕性、其著色、向其應(yīng)用的圖案等，因此，可以提高其商業(yè)價(jià)值。自然地，作為根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板的形式，能夠引用地有如下形式其中板的兩個(gè)表面都進(jìn)行防腐蝕處理如化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的形式和其中所述板除了防腐蝕處理之外還具有涂層的形式。在此情況中，除了鎂合金板的固有耐腐蝕性之外，防腐蝕處理也會(huì)提高其耐腐蝕性以使得鎂合金板可具有極其優(yōu)異的耐腐蝕性。[鎂合金構(gòu)件]以使得對(duì)根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板進(jìn)行包括壓制、鍛造和彎曲的各種塑性加工的方式得到了根據(jù)本發(fā)明的鎂合金構(gòu)件。其形狀或尺寸無(wú)特別限制。可引用如下構(gòu)件例如，包括頂部(底部)和從頂部外邊緣垂直延伸的側(cè)壁部的橫斷面為]形的殼體、橫斷面為]形的框架、橫斷面為L(zhǎng)形的框架、包括盤狀頂部和圓筒形側(cè)壁部的帶蓋的圓筒體等。所述頂部可各自具有與其結(jié)合或與其連接的突出部；在其正面與背面之間延伸的孔；在其厚度方向上凹進(jìn)的凹槽；階梯狀部分；以及通過(guò)切割而形成的具有局部不同的厚度的部分。[制造方法]通過(guò)包括例如如下步驟的制造方法能夠制造根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板。準(zhǔn)備步驟準(zhǔn)備鑄造板的步驟，所述鑄造板由含Al的鎂合金制成并通過(guò)連續(xù)鑄造方法制造。溶體化處理步驟在350°C以上的溫度下對(duì)所述鋳造板進(jìn)行溶體化處理以制造固 溶板的步驟。壓延步驟對(duì)所述固溶板進(jìn)行熱壓延以制造壓延板的步驟。特別地，在溶體化處理步驟后的步驟中，將作為加工對(duì)象的基礎(chǔ)板(典型地為壓延板)保持在150°C 300°C溫度范圍內(nèi)的總時(shí)間為I小吋 12小時(shí)且以不將所述基礎(chǔ)板加熱至超過(guò)300°C的方式對(duì)基礎(chǔ)板的熱歷史進(jìn)行控制。所述制造方法可還包括對(duì)壓延板進(jìn)行熱矯正的矯正步驟。在所述矯正步驟中，以將壓延板加熱至100°c 300°C的狀態(tài)對(duì)壓延板進(jìn)行矯正。特別地，在矯正步驟中將壓延板保持在150°C 300°C溫度范圍內(nèi)的時(shí)間包括在上述總時(shí)間內(nèi)。本發(fā)明人已經(jīng)對(duì)其中通過(guò)控制金屬間化合物的粒徑和量以不生成粗大粒子而生成特定數(shù)目微細(xì)粒子的方法進(jìn)行了研究。結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，以對(duì)制造條件進(jìn)行控制，使得在鋳造之后、特別是在溶體化處理之后，直至最終產(chǎn)品的制造步驟期間將由鎂合金制成的基礎(chǔ)材料保持在特定溫度下的總時(shí)間在特定范圍內(nèi)的方式獲得具有上述特定結(jié)構(gòu)的鎂合金板。因此，提出上述方法以作為用于制造根據(jù)本發(fā)明的具有優(yōu)異耐腐蝕性的鎂合金板的方法的實(shí)例。能夠以使得在溶體化處理步驟后的制造步驟期間將由鎂合金制成的基礎(chǔ)材料保持在金屬間化合物易于析出的溫度范圍(150°C 300°C)內(nèi)的總時(shí)間控制在特定范圍內(nèi)并在溶體化處理之后不將所述基礎(chǔ)材料加熱至超過(guò)300°C的溫度的方式，將所述金屬間化合物析出并將其量控制在特定范圍內(nèi)。由于對(duì)將基礎(chǔ)材料保持在上述特定溫度范圍內(nèi)的時(shí)間進(jìn)行控制，所以能夠抑制金屬間化合物的過(guò)度生長(zhǎng)并能夠得到含有分散在其中的微細(xì)析出物的結(jié)構(gòu)。下面對(duì)各個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。(準(zhǔn)備步驟)所述鑄造板優(yōu)選為通過(guò)連續(xù)鑄造方法如雙輥法或特別地在國(guó)際公開2006/003899的小冊(cè)子中所公開的鑄造方法制造的鋳造板。連續(xù)鑄造方法使得能夠快速凝固；因此能夠減少氧化物、偏析物等；并能夠抑制尺寸超過(guò)IOiim的粗大析出物的生成。由此，得到壓延性優(yōu)異的鋳造板。所述鑄造板的厚度無(wú)特別限制。由于當(dāng)其厚度過(guò)大時(shí)易于發(fā)生偏析，所以其厚度優(yōu)選為IOmm以下,更優(yōu)選5mm以下。(溶體化處理步驟)對(duì)所述鋳造板進(jìn)行溶體化處理，由此使其組成均勻并將諸如Al的元素形成為固溶體，由此制造固溶板。在溶體化處理中，保持溫度優(yōu)選為350°C以上，特別優(yōu)選380°C 420°C且保持時(shí)間優(yōu)選為60分鐘 2400分鐘(I小時(shí) 40小時(shí))。優(yōu)選的是，Al含量越高，則保持時(shí)間越長(zhǎng)。在保持時(shí)間過(guò)去之后的冷卻步驟中，如果通過(guò)強(qiáng)制冷卻如水冷或鼓風(fēng)冷卻來(lái)提高冷卻速率，則能夠抑制粗大析出物的析出，這是優(yōu)選的。通過(guò)按上述實(shí)施溶體化處理，能夠?qū)l形成為鎂合金中的固溶體。(壓延步驟)在對(duì)固溶板進(jìn)行壓延之前，對(duì)基礎(chǔ)材料(固溶板或需要進(jìn)行最終壓延的壓延板)進(jìn)行加熱，由此可以提高塑性加工性(壓延性)。將基礎(chǔ)材料加熱至超過(guò)300°C會(huì)提高塑性加工性并因此易于對(duì)基礎(chǔ)材料進(jìn)行壓延。然而，因如上所述金屬間化合物(析出物)的過(guò)度生成或粗大化而造成耐腐蝕性的下降，導(dǎo)致基礎(chǔ)材料具有粘性，或者將基礎(chǔ)材料的顆粒粗大化，因此通過(guò)壓延得到的板的機(jī)械性能下降。因此，在壓延步驟中，基礎(chǔ)材料的加熱溫度為300°C以下。特別地，基礎(chǔ)材料的加熱溫度優(yōu)選為150°C 280°C。通過(guò)實(shí)施幾次(多道次)壓延，能夠?qū)崿F(xiàn)期望的板厚度，降低基礎(chǔ)材料的平均粒度(例如IOym以下，優(yōu)選5以下)，并可以提高包括壓延性和壓制加工性的塑性加工性。可以在已知條件下實(shí)施壓延，所述已知條件為例如不僅對(duì)基礎(chǔ)材料，而且還對(duì)研磨輥進(jìn)行加熱，并組合使用專利文獻(xiàn)I 中所公開的受控壓延等。在實(shí)施多道次壓延的情況中，可在道次之間實(shí)施中間熱處理，只要在150°C 300°C下的保持時(shí)間包括在上述總時(shí)間內(nèi)即可。中間熱處理能夠除去或減少中間熱處理前的因塑性加工(主要是壓延)而引入到作為加工對(duì)象的基礎(chǔ)材料中的應(yīng)變、殘余應(yīng)カ和紋理，并能夠防止在中間熱處理后的壓延期間發(fā)生無(wú)意的破裂、扭曲和/或變形，由此更平穩(wěn)地進(jìn)行壓延。在實(shí)施多道次壓延的情況中，基礎(chǔ)材料的加熱溫度為300°C以下。其優(yōu)選的加熱溫度為250°C 280°C。(矯正步驟)可以對(duì)在壓延步驟中得到的壓延板進(jìn)行專利文獻(xiàn)I中所公開的最終熱處理(最終退火)。優(yōu)選在不實(shí)施最終熱處理的條件下或在最終熱處理之后對(duì)壓延板進(jìn)行如上所述的熱矯正，因?yàn)樗苄约庸ば匀鐗褐萍庸ば詢?yōu)異。以使得將壓延板加熱至100°C 300°C、優(yōu)選150°C 280°C的溫度的方式，使用在國(guó)際公開2009/001516號(hào)的小冊(cè)子中所述的輥式矯直機(jī)實(shí)施矯正。在對(duì)如上所述熱矯正的壓延板進(jìn)行塑性加工如壓制加工的情況中，在塑性加エ期間發(fā)生動(dòng)態(tài)重結(jié)晶，因此塑性加工性優(yōu)異。在實(shí)施最終熱處理的情況中，能夠除去由壓延造成的應(yīng)變。用于最終熱處理的條件為例如100°C 300°C的基礎(chǔ)材料加熱溫度和5分鐘 60分鐘的加熱時(shí)間。所述加熱溫度可以為專利文獻(xiàn)I中所公開的300°C 340°C。為了按上述盡可能地抑制金屬間化合物的生長(zhǎng)，所述加熱時(shí)間優(yōu)選短且例如為小于30分鐘。(將基礎(chǔ)材料保持在特定范圍內(nèi)的總時(shí)間)未對(duì)在溶體化處理之后直至最終產(chǎn)品的步驟期間，需要將基礎(chǔ)材料在150°C 300°C的溫度范圍內(nèi)保持多長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行充分研究。另ー方面，將基礎(chǔ)材料保持在如上所述易于生成或生長(zhǎng)金屬間化合物的溫度范圍內(nèi)的時(shí)間控制在特定范圍內(nèi)，由此得到根據(jù)本發(fā)明的鎂合金板，所述鎂合金板具有其中特定量的微細(xì)的金屬間化合物以分散狀態(tài)存在的結(jié)構(gòu)。當(dāng)將基礎(chǔ)材料保持在150°C 300°C溫度范圍內(nèi)的總時(shí)間小于I小時(shí)時(shí)，金屬間化合物不會(huì)充分析出。當(dāng)所述總時(shí)間超過(guò)12小時(shí)或在將基礎(chǔ)材料加熱至300°C以上的條件下對(duì)基礎(chǔ)材料進(jìn)行壓延時(shí)，得到了其中存在平均粒徑為Ium以上的粗大金屬間化合物的結(jié)構(gòu)或者其中金屬間化合物以超過(guò)11面積％的方式過(guò)量存在的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選以使得溫度范圍為150°C 280°C且總時(shí)間為I小時(shí) 6小時(shí)的方式，對(duì)在壓延步驟中在各個(gè)道次中的加工度、在壓延步驟中的總加工度、用于中間或最終熱處理的條件、矯正條件等進(jìn)行控制。優(yōu)選根據(jù)Al含量對(duì)總時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)锳l含量越高，則金屬間化合物越易于析出。通過(guò)所述制造方法得到的鎂合金板的典型形式為壓延板和矯正板。(其他步驟)對(duì)通過(guò)將壓延板進(jìn)行最終熱處理和/或矯正而得到的壓延板或處理板進(jìn)行諸如壓制加工的塑性加工，由此得到根據(jù)本發(fā)明的鎂合金構(gòu)件。如果在200°C 300°C的溫度范 圍內(nèi)實(shí)施塑性加工，則能夠提高基礎(chǔ)材料的塑性加工性并易于實(shí)施塑性加工。在塑性加工期間將基礎(chǔ)材料保持在200°C 300°C下的時(shí)間非常短且在壓制加工的情況中為例如60秒以下。據(jù)認(rèn)為，實(shí)質(zhì)上不會(huì)造成諸如如上所述金屬間化合物的粗大化的失效。通過(guò)在塑性加工之后實(shí)施熱處理，能夠除去因塑性加工而引入的應(yīng)變和殘余應(yīng)カ井能夠提高機(jī)械性能。用于熱處理的條件為100°C 300°C的加熱溫度和約5分鐘 約60分鐘的加熱時(shí)間。在熱處理中，在150°C 300°C的溫度范圍內(nèi)的保持時(shí)間優(yōu)選包括在總時(shí)間中。此外，在塑性加工之后，能夠按上述設(shè)置涂層以提高耐腐蝕性、機(jī)械保護(hù)、裝飾(商業(yè)價(jià)值的提聞)等。下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。在

中，相同的元件由相同的標(biāo)號(hào)表示且不再重復(fù)進(jìn)行說(shuō)明。圖中的尺寸比例不一定與說(shuō)明書中的一致。[試驗(yàn)例I]在各種條件下制備了鎂合金板并對(duì)各種板的金相結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)和耐腐蝕性進(jìn)行了研究。在本試驗(yàn)中，準(zhǔn)備了如下所述由鎂合金板制成的I 6號(hào)試樣和商購(gòu)獲得的鋳造材料(AZ91合金,3mm厚的板)。在與用于研磨I 6號(hào)試樣的條件基本相同的條件下對(duì)鑄造材料進(jìn)行了濕式研磨，由此制備了經(jīng)研磨的板。將所述經(jīng)研磨的板用作100號(hào)試樣。制備如下板多個(gè)鑄造板(4mm厚)，所述板由具有與AZ91合金組成相當(dāng)?shù)慕M成(Mg，9. 0%的Al、I. 0%的Zn和0. 15% 0. 5%的Mn (以質(zhì)量為基礎(chǔ)))的鎂合金制成并通過(guò)雙輥連續(xù)鑄造法得到。在400°C下對(duì)得到的鑄造板進(jìn)行溶體化處理并持續(xù)24小時(shí)。在表I中所示的壓延條件下將各個(gè)經(jīng)溶體化處理的固溶板壓延幾次，由此得到具有0. 6mm厚度的壓延板。關(guān)于1、2和4 6號(hào)試樣，以利用加熱至表I中所不溫度的壓延板對(duì)得到的壓延板進(jìn)行熱矯正的方式，制備了矯正板。關(guān)于3號(hào)試樣，以在320°C下將ー種得到的壓延板熱處理15分鐘之后，利用加熱至表I中所示溫度的經(jīng)熱處理板對(duì)這種經(jīng)熱處理板進(jìn)行熱矯正的方式，制備了矯正板。使用輥式矯直機(jī)實(shí)施熱矯正，所述輥式矯直機(jī)包含能夠?qū)A(chǔ)板(本文中為經(jīng)壓延的板或經(jīng)熱處理的板)進(jìn)行加熱的爐子以及輥部分，所述輥部分包含對(duì)經(jīng)加熱的基礎(chǔ)板連續(xù)施加彎曲(應(yīng)變)的多個(gè)輥。所述輥部分包含相互垂直相對(duì)地交替布置的輥。在輥式矯直機(jī)中，在爐子中對(duì)基礎(chǔ)板進(jìn)行加熱的條件下將基礎(chǔ)板轉(zhuǎn)移到輥部分中，并且在將所述基礎(chǔ)板在垂直布置在輥部分中的輥之間通過(guò)的同時(shí)，所述輥對(duì)所述基礎(chǔ)板依次施加彎曲。關(guān)于I 5號(hào)試樣，制備了具有預(yù)定長(zhǎng)度的鋳造板，對(duì)其進(jìn)行溶體化處理、壓延、(熱處理)并然后進(jìn)行矯正，由此得到板。關(guān)于6號(hào)試樣，制備了伸長(zhǎng)的鑄造板并進(jìn)行卷繞、溶體化處理、利用重復(fù)卷繞和解開的伸長(zhǎng)的鑄造板進(jìn)行壓延、并進(jìn)一歩進(jìn)行矯正，由此得到卷。使用#600研磨帶對(duì)各種得到的矯正板(板或卷)進(jìn)ー步進(jìn)行濕式帶研磨并通過(guò)研磨使矯正板的表面平滑，由此制備了經(jīng)研磨的板。將所述經(jīng)研磨的板用作I 6號(hào)試樣。關(guān)于I 6號(hào)試樣，將各個(gè)板保持在150°C 300°C溫度范圍內(nèi)的總時(shí)間調(diào)節(jié)為I 12小時(shí)且除了對(duì)3號(hào)試樣的壓延板進(jìn)行熱處理之外，不將板加熱至超過(guò)300°C。[表I]
權(quán)利要求
1.一種由含Al的鎂合金制成的鎂合金板，其包含 含有Al和Mg中的至少一種金屬的金屬間化合物的粒子，所述粒子以分散狀態(tài)存在于所述板中，所述金屬間化合物的粒子的平均尺寸為0. 5 以下，在所述板的橫斷面中所述金屬間化合物的粒子的總面積的百分比大于0%且不大于11% ;和 氧化膜，所述氧化膜實(shí)質(zhì)上在所述板的整個(gè)表面上延伸并具有均勻的厚度。
2.如權(quán)利要求I所述的鎂合金板，其中在進(jìn)行了鹽水腐蝕試驗(yàn)的所述板的橫斷面中，以比例tmax/tmin定義的均勻度為I 30，其中tmax為存在于所述板的表面上的所述氧化膜的最大厚度，且tmin為其最小厚度。
3.如權(quán)利要求I或2所述的鎂合金板，其中對(duì)所述板進(jìn)行鹽水腐蝕試驗(yàn)后的由于交流阻抗而產(chǎn)生的腐蝕反應(yīng)抵抗性比對(duì)所述板進(jìn)行所述鹽水腐蝕試驗(yàn)前的由于交流阻抗而產(chǎn) 生的腐蝕反應(yīng)抵抗性大。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的鎂合金板，其中在所述板的橫斷面中，所述金屬間化合物的粒子數(shù)為0. I個(gè)/ ii m2以上。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的鎂合金板，其中存在于所述板中的孔的最大尺寸為5 u m以下。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的鎂合金板，其中所述板含有大于7.5質(zhì)量％且不大于12質(zhì)量％的Al。
7.如權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的鎂合金板，還包含在對(duì)所述板進(jìn)行鹽水腐蝕試驗(yàn)之后在所述板的表面上形成的腐蝕層，其中所述腐蝕層具有氧化膜區(qū)域和高Al濃度區(qū)域。
8.一種鎂合金構(gòu)件，其通過(guò)對(duì)權(quán)利要求I的鎂合金板進(jìn)行塑性加工而得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由含Al的鎂合金制成的鎂合金板。含有Al和Mg中的至少一種金屬的金屬間化合物的粒子以分散狀態(tài)存在于所述板中。所述板包含實(shí)質(zhì)上在所述板的整個(gè)表面上延伸并具有均勻厚度的氧化膜。所述金屬間化合物的粒子的平均尺寸為0.5μm以下。所述粒子的總面積所占的百分比為11%以下。因此，所述鎂合金板具有優(yōu)異的耐腐蝕性。本發(fā)明還提供一種鎂合金構(gòu)件。
文檔編號(hào)B21B3/00GK102753716SQ20118000874
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者井口光治, 坪倉(cāng)光隆, 山川真弘, 杉原崇康, 水野修 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社