鎂合金材料的製造方法

2023-06-18 16:29:06

專利名稱：鎂合金材料的製造方法
技術領域：
本發明涉及鎂合金材料製造方法，其能夠穩定製造機械性能和表面質量優異的鎂 合金材料如鎂合金鑄造材料或鎂合金壓延材料，以及由上述製造方法得到的鎂合金材料如 鎂合金鑄造材料或鎂合金壓延材料。本發明還涉及用具有上述優異特性的壓延材料得到的 鎂合金成型製品，以及其製造方法。
背景技術：
比重(20°C時的密度g/cm3)為1. 74的鎂是用於構造用途的金屬材料中最輕的金 屬，而且可以通過與多種元素形成合金來提高強度。此外具有相對低的熔點和回收中需要 有限能源的鎂合金從回收的觀點是合乎需要的，而且期望作為樹脂材料的替代物。因此，在 要求減輕重量的小型行動裝置如行動電話或移動式儀器以及汽車部件中，鎂合金的應用近 來在增加。然而，由於鎂及其合金具有塑性加工性能差的hep結構，目前商業化的鎂合金制 品主要通過利用注塑的鑄造方法如模鑄法(die casting)或觸融模製(thixomolding)法 製造。然而，經由注塑的鑄造具有以下缺點1.機械性能如抗拉強度、延展性和韌性差；2.由於大量的對成型製品不必要的部分如將熔融金屬(molten metal)導入模具 中的流槽(runner)而導致材料收率差；3.成型製品可能在其內部包含例如由鑄造操作時氣泡捲入而造成的氣孔，以及因 此可能在鑄造後進行熱處理；4.由於鑄件缺陷如流痕(flow line)、孔隙和毛口(burs)，需要修正或清除操作；5.由於塗布在模具上的脫模劑粘在成型製品上，需要清除操作；和6.由於昂貴的製造設備、不必要部件的存在以及為此所需的清除操作而與高的制 造成本聯繫在一起。另一方面，通過對鑄造所得的材料進行塑性加工如壓延或鍛造而製成的精製材料 (wrought material)在機械特性上優於鑄造材料。然而，由於鎂合金在上述塑性加工性能 方面差，研究在受熱狀態下進行塑性加工。例如，專利文獻1和2公開了，通過向配備有一 對輥的活動模具(movable mold)供給熔融金屬來進行連續鑄造並對所得的鑄造材料施加 熱壓延，可以得到壓延材料。專利文獻1 :W002/083341小冊子專利文獻2 日本專利No. 3503898

發明內容
本發明將要解決的問題隨著鎂合金製品的應用領域的新近擴展，要求的質量水平變得更為嚴格，特別是 對於更輕的重量、改善的耐腐蝕性和改進的外觀而言。例如，為了獲得更輕的質量，意欲利 用形狀上的複雜化諸如利用肋式形狀(ribbedshape)或局部地改變厚度，或者提高製品自 身的強度。此外，為了實現改善的耐腐蝕性，意欲使添加的元素最優化以及使成型製品的表 面處理最優化。另外在通過先前的鑄造方法製成的鎂合金製品中，儘管採用一般的塗料作 為表面處理，但是為了提高材料的質感，希望利用所謂透明塗料充當保護膜。然而，這些要 求難以滿足上述的現有技術。因此，本發明的主要目的在於提供能夠穩定製造機械特性和表面質量優異的鎂合 金材料的鎂合金材料製造方法，以及由上述製造方法得到的鎂合金材料、特別是鎂合金鑄 造材料和鎂合金壓延材料。本發明的另一目的在於提供用所述壓延材料製成的鎂合金成型 製品，以及其製造方法。解決向題的手段根據本發明，通過在連續的鑄造操作中規定構成熔融鎂合金與之接觸的部分的材 料，可以實現上述目的。更具體地，本發明的鎂合金製造方法包括在熔爐中熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔化步驟，將所述熔融金屬從所述熔爐轉移至熔融金屬池(reservoir)的轉移步驟；和經過澆注口(pouring gate)從所述熔融金屬池向活動模具供給所述熔融金屬，以 及凝固所述熔融金屬以連續製造厚度為0. I-IOmm的鑄造材料的鑄造步驟，其中在從所述 熔化步驟到所述鑄造步驟的過程中，所述熔融金屬接觸的部分由氧含量為20質量％以下 的低氧材料(low-oxygen material)形成。在先前的用於鋁、鋁合金、銅或銅合金的連續鑄造裝置中，熔爐的坩堝、存儲來自 坩堝的熔融金屬用的熔融金屬池(tandish)、將熔融金屬引入活動模具用的澆注口等用耐 熱性和絕熱性優異的陶瓷形成，如二氧化矽(矽氧化物(SiO2)，氧含量47質量％ )、氧化鋁 (鋁氧化物(Al2O3),氧含量53質量％)或氧化鈣(CaO，氧含量29質量％)。另一方面， 在用於鋁等的連續鑄造裝置中，活動模具例如由具有優異強度的不鏽鋼形成。因此，鎂合金 的連續鑄造利用構造上與用於連續鑄造鋁等的連續鑄造裝置相似的裝置。然而，作為由本 發明人所進行的研究的結果，發現在鎂合金的連續鑄造中，由上述氧化物構成的部件當用 於鎂合金接觸的部分中時導致氧化鎂的形成，這使得在對所得鑄造材料進行二次加工如壓 延時，降低表面質量或產生裂縫。構成鎂合金主要成分的鎂是非常活潑的金屬，其氧化物或者氧化鎂(MgO)的標準 生成自由能為-220kcal/mOl，這小於用作實用材料的氧化物如氧化鋁的標準生成自由能。 因此，在與熔融金屬接觸的部分如坩堝、熔融金屬池或澆注口中採用主要由氧構成的高氧 材料如氧化鋁或二氧化矽的情況下，作為熔融金屬主要成分存在的鎂將上述高氧材料還 原，因而生成氧化鎂。沒有被再溶解的氧化鎂可能在鑄造材料中沿著熔融金屬的流動混合， 從而導致缺陷如不均勻凝固，造成降低鑄造材料表面質量，或者構成異物，它在鑄造材料的 二次加工如壓延時導致裂縫由此降低其表面質量，或者在最不利的情況下它本身就抑制二
8次加工。此外，失去氧的材料可能碎裂(chipped)並且溶解在熔融的鎂合金中，由此局部降 低其溫度而且導致不均勻凝固，從而降低鑄造材料的表面質量。基於上述發現，本發明規 定，在條帶狀的(web-shaped)鑄造材料的連續製造中，採用低氧含量的材料作為熔融金屬 接觸部分中的構成材料。以下將進一步闡述本發明。為了獲得基本上無限長的鎂合金材料(鑄造材料)，本發明利用進行連續鑄造的 連續鑄造裝置。該連續鑄造裝置例如包括用於熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔爐，用於暫 時存儲來自該熔爐的熔融金屬的熔融金屬池(tandish)，設置在熔爐和熔融金屬池之間的 傳送槽(transfer gutter)，向活動模具供給來自該池的熔融金屬的澆注口，以及用於鑄造 所供給的熔融金屬用的活動模具。此外，可在澆注口附近設置熔融金屬封板(dam)(側封 板，side dam)以防止澆注口與活動模具之間的熔融金屬洩漏。例如，熔爐配備有用於儲存 熔融金屬的坩堝和為熔化鎂合金而圍繞坩堝設置的加熱裝置以便熔化鎂合金。在包括傳送 槽和澆注口的供給部件的外邊緣上，優選設置加熱裝置以便維持熔融金屬的溫度。活動模 具例如可以是(1)如雙輥法所代表的由一對輥構成的模具，(2)如雙帶法所代表的由一對 帶子構成的模具，或(3)如輪帶法所代表的由多根輥(輪)與帶的組合形成的模具。在這 種利用輥和/或帶的活動模具中，容易維持恆定的模具溫度，而且由於與熔融金屬接觸的 表面連續顯現，在鑄造材料中容易保持光滑和恆定的表面狀態。特別地，活動模具優選具有 下述構造，其中在彼此不同的方向上旋轉的一對輥以相對關係配置，即由上述(1)代表的 構造，這是因為模具製造的精度高以及因為模具表面(與熔融金屬接觸的表面)能夠容易 地維持在恆定位置。此外在上述構造中，由於接觸熔融金屬的表面隨著輥的旋轉連續顯現， 可以在用於鑄造的表面再次與熔融金屬接觸之前的期間內進行塗敷脫模劑和清除附著物 的操作以及簡化用於進行上述塗敷和清除操作的裝置。上述連續鑄造裝置容許提供理論上無限長的鑄造材料，由此使大規模生產變得 可能。在本發明中，為了減少在進行上述連續鑄造時鎂合金與氧的結合，所有與熔融金屬 接觸的部分由氧含量20質量％以下的低氧材料形成。在上述連續鑄造裝置中所有與熔 融金屬接觸的部分例如包括至少構成部件的表面部分，如熔爐的內部(特別是坩堝)、包 括傳送槽的供給部件、熔融金屬池和澆注口、活動模具和熔融金屬封板。自然地，這些構 成部件可以完全由氧含量為20質量％以下的低氧材料形成。在本發明中，通過用上述低 氧材料形成從熔化到鑄造步驟中的與熔融金屬接觸的部分，可以減少氧化鎂或失氧材料 (oxygen-deprived material)的碎片的形成，這導致表面質量的劣化以及在鑄造材料的二 次加工如壓延中加工性能的劣化。所述低氧材料優選具有儘可能低的氧含量，並且為了實現上述預期目的，本發明 規定20質量％作為上限。更優選氧含量是1質量％以下。特別地，優選為基本上不含氧的 材料。具體實例包括選自碳系材料、鉬(Mo)、碳化矽(SiC)、氮化硼(BN)、銅(Cu)、銅合金、 鐵、鋼和不鏽鋼中的至少一種。銅合金的實例包括通過添加鋅(Zn)形成的黃銅。鋼的實例 包括耐腐蝕性和強度優異的不鏽鋼。碳系材料的實例包括碳(石墨)。活動模具優選由具有除了低氧含量以外，還具有優異導熱性的材料形成。在這種 情況下，由於從熔融金屬傳遞至活動模具的熱量可以在模具中足夠快地得到吸收，可以有 效耗散熔融金屬(或凝固部分)的熱量，由此用穩定方式以令人滿意的生產率製造在縱向 上均一質量的鑄造材料。由於導熱性和導電性通常是線性相關的，所以導熱性可以由導電性替代。因此，對於形成活動模具用的材料，提出滿足下列電導率關係的材料(電導率條件)100 ^ y > x-10其中y代表活動模具的電導率，而χ代表鎂合金材料的電導率。滿足上述電導率關係的材料的實例包括銅、銅合金和鋼。此外通過在活動模具表面(接觸熔融金屬的表面)上形成具有優異導熱性的覆蓋 層(over layer)，能夠得到與通過用導熱性優異的材料形成活動模具本身的情況類似的效 果。更具體地，提出形成滿足下列電導率關係的覆蓋層(電導率條件)100 彡 y，> χ-10其中y』代表構成覆蓋層的材料的電導率，而χ代表鎂合金材料的電導率。滿足上述電導率關係的材料的實例包括銅、銅合金和鋼。這種覆蓋層可如下形成 例如通過塗布上述材料的粉末、轉移上述材料的膜、或安裝上述材料的環形部件。在通過塗 布或通過轉移形成覆蓋層的情況下，其適宜地具有0. 1 μ m-1. Omm的厚度。小於0. 1 μ m的 厚度難以為熔融金屬或凝固部分提供散熱作用，而超過1. Omm的厚度導致覆蓋層自身的強 度降低或對活動模具的附著降低，由此難以達到均勻冷卻。在安裝環形構件的情況下，考慮 到強度，優選具有約10-20mm的厚度。此外為了形成覆蓋層，也可以採用含有佔鑄造材料50質量％以上的鎂合金的合 金組成的金屬材料。例如，可以採用組成與構成鑄造材料的鎂合金相似的材料，或者構成鎂 合金主要成分的鎂。利用與構成鑄造材料的鎂合金相似或接近組成的材料的金屬覆蓋層， 滿足上述具有優異導熱性的覆蓋層中的電導率條件，因此可以在熔融金屬和凝固部分中實 現有效的熱消散。此外，它可以提高熔融金屬對活動模具的潤溼性，從而提供抑制鑄造材料 上表面缺陷的作用。鑄造操作時，活動模具優選具有低於或等於構成該活動模具的材料熔點的50%的 表面溫度。上述溫度範圍容許防止活動模具變軟和損失強度，由此容許得到穩定形狀的長 製品。此外在所述溫度範圍內，所得到的鑄造材料具有足夠低的表面溫度，從而減少咬合 (seizure)等以及提供具有令人滿意的表面質量的鑄造材料。儘管活動模具的表面溫度優 選儘可能地低，但是選擇室溫作為下限，因為過低的溫度由於結露現象在表面上生成溼氣 附著。如上所述，通過用低氧材料形成從熔化到鑄造步驟中與熔融金屬接觸的部分，可 以抑制這些步驟中鎂合金與氧的結合。為了進一步減少鎂合金與氧的這種結合，優選將 熔爐內部、熔融金屬池內部以及熔爐與池之間的傳送槽內部中的至少之一保持在低氧氛圍 中。在高溫條件如熔融金屬狀態下與氧結合時的鎂合金可能會劇烈地與氧反應以及可能引 起燃燒。因此，在存儲熔融金屬的熔爐(特別是坩堝)和熔融金屬池中以及在傳送槽中，優 選使氧濃度降低以及優選使其變得至少低於空氣中的氧濃度。有利的是將熔爐內部和熔融 金屬池內部都保持在低氧氛圍下。特別地，所述氛圍優選包含少於5vol%的氧，而95vol% 以上的(除氧以外的)其餘氣體包含氮氣、氬氣和二氧化碳中的至少一種。優選氧儘可能 少地存在。因此其可以是氮氣、氬氣和二氧化碳三種氣體的氣體混合物，或者具有氮氣、氬 氣和二氧化碳中任意兩者的氣體混合物，或者具有氮氣、氬氣和二氧化碳中任一種的氣體。
10此外上述氛圍還可以包括普通阻燃氣體如SF6或氟代烴(hydrofluorocarbon)，由此進一步 提高阻燃效果。阻燃氣體優選含在0. 1-1. Ovol%的範圍內。為了便於控制上述氛圍以及避免加工環境因從熔融鎂合金生成的金屬煙霧而惡 化，熔爐(特別是坩堝)和熔融金屬池可以設置有用於引入氛圍氣體用的引入管(入口) 和用於排出上述氣體用的排氣管(出口)。上述構造允許簡單地控制氛圍，例如利用含 50vol %以上的氬氣或二氧化碳的吹掃氣體，或者含總計50vol %以上的氬氣和二氧化碳的 吹掃氣體。在向活動模具供給熔融金屬的情況下，熔融金屬可能由於鎂合金與空氣中氧氣 的反應而引起燃燒，特別是在澆注口附近。此外，鎂合金在鑄造成模型同時可能被部分氧 化從而在鑄造材料表面上顯示黑色著色。因此象熔爐和熔融金屬池一樣，希望圍住澆注 口和活動模具附近並向其中注入低氧氣體(可以包含阻燃氣體)。在沒有氣體屏障(gas shielding)的情況下，可以將澆注口構造成與活動模具的截面形狀相同的封閉結構，由此 熔融金屬在澆注口附近不會與外部空氣接觸，從而防止燃燒或氧化以及能夠提供具有令人 滿意的表面狀態的鑄造材料。優選在熔融金屬的流動傾向於停滯的位置上攪拌熔融金屬，例如在熔爐(特別是 坩堝)、用於將熔融金屬從熔爐傳送到熔融金屬池的傳送槽和熔融金屬池的至少之一中進 行。本發明人發現，當使後面將要敘述的包含添加元素的熔融鎂合金靜置時，由於與鋁等相 比鎂具有較小的比重，所以所述添加元素成分可能會沉降。也發現攪拌有效防止鑄造材料 中的偏析以及獲得金屬間化合物的細微均勻分散。在對上述防止沉降和偏析的預期中，提 出在熔融金屬於熔爐或熔融金屬池中時的保持靜置之處攪拌熔融金屬。攪拌方法的實例包 括例如通過在熔爐中設置翅片(fin)或通過引入氣泡的直接攪拌熔融金屬的方法，以及通 過從外部提供振動、超聲波或電磁力來間接攪拌熔融金屬的方法。熔融金屬在從澆注口供給至活動模具時的壓力(該壓力以下稱為供給壓力)優 選為101. 8kPa以上和小於118. 3kPa(l. 005atm以上和小於1. 168atm)。在101. 8kPa以上 的供給壓力下，熔融金屬被有效地壓至模具中，由此實現在模具和澆注口之間所形成的彎 液面(meniscus)(在從澆注口前端到熔融金屬最初接觸活動模具的位置的區域中形成的 熔融金屬的表面)的容易形狀控制以及提供阻礙波痕形成的作用。尤其在用一對輥形成 活動模具的情況下，彎液面形成區域的距離(從澆注口的前端到熔融金屬最初接觸活動模 具的位置的距離)基本上小於包含輥旋轉軸的平面與澆注口前端之間距離(以下稱為位 移(offset))的10%，以使得熔融金屬經過較寬的範圍與構成模具的輥接觸。由於熔融 金屬主要通過與模具接觸來冷卻，彎液面的較短區域提高熔融金屬的冷卻效果，由此容許 得到在橫向和縱向上具有均勻凝固結構的鑄造材料。另一方面，過高的供給壓力，具體地 118. 3kPa以上的供給壓力造成缺陷如熔融金屬洩漏，所以上限選為118. 3kPa。向熔融金屬施加供給壓力可以如此進行，例如在熔融金屬利用泵從澆注口供給至 活動模具的情況下通過控制該泵來進行，以及在熔融金屬通過其重量從澆注口供給至活動 模具的情況下通過控制池中熔融金屬的液面來進行。更具體地，活動模具由一對輥構成，所 述輥被設置成輥間間隙的中心線為水平的；而將熔融金屬池、澆注口和活動模具如此設置 以使得熔融金屬在水平方向上從熔融金屬池經由澆注口供給至輥間間隙中以及在水平方 向上形成鑄造材料。在上述情形中，通過將熔融金屬池中熔融金屬的液面保持在比輥間間
11隙的中心線高30mm以上的位置，可以對熔融金屬賦予在上述範圍內的供給壓力。有利地調 整液面以使得供給壓力為101. 8kPa以上和小於118. 3kPa，而上限是約1000mm。優選的是 選擇比輥間間隙的中心線高30mm以上的高度作為熔融金屬池中熔融金屬液面的設定值， 以及通過熔融金屬池中熔融金屬的液面正好滿足上述設定值或者在士 10%誤差內來控制 所述液面。上述控制範圍提供穩定的供給壓力，由此穩定彎液面區域以及提供在縱向上具 有均一的凝固結構的鑄造材料。在上述供給壓力下供給至輥間間隙的熔融金屬在位移區域中具有高的填充率 (fill rate)。因此，在由從澆注口供給的熔融金屬最初接觸的活動模具(輥)的部分、澆 注口前端以及需要的話熔融金屬封板所形成的封閉空間中，可能發生從鑄造材料排出部分 以外的部分洩漏熔融金屬。因此，優選通過活動模具(輥)與澆注口的外邊緣前端之間的 間距為1. Omm以下、特別是0. 8mm以下來設置澆注口。澆注口處的熔融金屬優選保持在熔點(liquid curve temperature)+10°C以上和 熔點+85°C以下的溫度。熔點+10°C以上的溫度降低了從澆注口流出的熔融金屬的粘度， 從而允許容易地穩定彎液面。此外熔點+85°C以下的溫度不會過度增加在熔融金屬與模具 接觸到凝固開始的期間內模具從熔融金屬奪取的熱量，從而提高冷卻效果。因此得到優異 的效果，諸如減少鑄造材料中的偏析，在鑄造材料中形成更細微的結構，阻礙鑄造材料表面 上縱向流痕的形成，以及防止模具中過度的溫度增加由此穩定在鑄造材料縱向上的表面質 量。在某些合金類型中，儘管為了使熔融金屬中固相率為0，熔化時的熔融金屬溫度可能最 大提高至約950°C，但是在熔融金屬從澆注口供給至活動模具時，不管其合金類型，在上述 溫度範圍內的控制是優選的。除了在澆注口處熔融金屬的溫度控制以外，在澆注口的橫截面方向上熔融金屬 優選控制在10°c以內的溫度波動。溫度波動很少的狀態允許將熔融金屬充分填入鑄造 材料橫向上的側面端部(lateral edge portion)，由此能夠形成橫向上均勻的凝固殼體 (solidification shell)。從而可以提高鑄造材料的表面質量和成品收率。可以通過在澆 注口附近為了溫度管理而設置溫度測量裝置以及需要時由加熱裝置加熱熔融金屬來進行 溫度控制。當熔融金屬與活動模具接觸而凝固時，冷卻速率優選為50-10，OOOK/s。鑄造時低 的冷卻速率可能會產生粗大的金屬間化合物，從而阻礙二次加工如壓延。因此優選用上述 冷卻速率進行快速冷卻，以便抑制金屬間化合物的生長。通過調整鑄造材料的目標厚度、熔 融金屬和活動模具的溫度以及活動模具的驅動速度，或者通過將優異冷卻能力的材料用於 模具材料、特別是熔融金屬接觸的模具表面的材料，可以調整冷卻速率。在用一對輥來形成活動模具的情況下，包含輥旋轉軸的平面與澆注口前端之間的 距離(位移)優選是輥整個圓周長度的2. 7%以下。在這種情況下，在包含輥旋轉軸(輥的 半徑)的平面與澆注口前端之間於輥旋轉軸附近形成的角度(輥面角)為10°以下，由此 減少了鑄造材料上的裂縫。更優選地，所述距離是輥整個圓周長度的0. 8-1. 6%。另外，在用一對輥形成活動模具的情況下，澆注口的外邊緣前端之間的距離優選 是最小輥間間隙的1-1. 55倍。特別地，熔融金屬最初接觸的輥部分之間的距離(以下稱為 起始間隙)優選為最小間隙的1-1. 55倍。由構成活動模具的對輥的相對設置形成的間隙 (間隔)朝著鑄造方向從澆注口逐漸變小以及在輥設置得最為靠近的最小間隙之後逐漸變
12大。從而，使用於向活動模具供給熔融金屬的澆注口的外邊緣前端的距離、或者優選地包括 熔融金屬開始接觸活動模具的地點的起始間隙保持在上述範圍內，由此，由於在凝固過程 中輥間間隙減小，在熔融金屬(包括凝固部分)與模具之間幾乎不會形成間隙和得到高的 冷卻效果。當澆注口的外邊緣前端之間的距離(或起始間隙)超過最小間隙的1.55倍時， 從澆注口供給的鎂表現出與活動模具的較大接觸部分。在這種情況下，在熔融金屬凝固開 始之後於起始的凝固相中生成的凝固殼體在該過程中可能會經受活動模具的變形力直到 凝固完成為止。作為不易加工材料的鎂合金由於上述變形力可能產生裂縫，由此難以得到 滿意表面質量的鑄造材料。熔融金屬的凝固優選在其從活動模具中排出時已完成。例如，在用一對輥形成活 動模具的情況下，當熔融金屬經過輥設置得最為靠近的最小間隙時完成其凝固。更具體地， 進行凝固以致於凝固的完成點存在於包含輥旋轉軸的平面與澆注口前端之間的區域(位 移段)中。在上述區域內完成凝固的情況下，從澆注口引入的鎂合金與模具接觸並且由模 具奪取熱量，由此可以防止中心線偏析。另一方面，在經過位移段之後最終包含在鎂合金的 中心部分的未凝固區域構成中心線偏析或逆偏析的原因。特別地，在鑄造方向上從位移段的後端(最小間隙處)起，凝固優選在位移距離 15-60%的範圍內完成。當凝固在上述範圍內完成時，凝固部分經受活動模具的壓縮。所述 壓縮使得消除或減少最終存在於凝固部分中的空隙，以及容許在二次加工如壓延中獲得具 有足夠加工性能的高密度的鑄造材料。此外，由於完全凝固之後通過活動模具的減量小於 30%，由活動模具的減量所造成的缺陷如裂縫很少或根本不會發生。此外，即使在完全凝固 之後凝固部分也仍然在輥之間夾緊以及在由輥形成的封閉空間中被模具(輥)奪取熱量， 由此從模具排出(放出)的鑄造材料具有充分冷卻的表面溫度以及防止了例如由於快速氧 化而損失表面質量。例如通過相對於所需的合金組成和所需的片材厚度適當地選擇模具材 料，通過利用足夠低的模具溫度以及調節活動模具的驅動速度，可以實現在位移段中完成 上述的凝固。在通過從活動模具排出之際完成凝固來控制凝固狀態的情況下，從活動模具中排 出的鎂合金材料(鑄造材料)的表面溫度優選是400°C以下。當鑄造材料從活動模具如輥 之間的封閉部分中釋放出到含氧氛圍(如空氣)中時，上述情形允許防止引起變色的鑄造 材料的快速氧化。此外在鎂合金包含高濃度(具體地約4-20質量％)的添加元素(稍後 將描述)的情況下，可以防止鑄造材料的滲出(exudation)。例如通過相對於所需的合金組 成和所需的片材厚度適當地選擇模具材料，通過利用足夠低的模具溫度以及調節活動模具 的驅動速度，可以達到400°C以下的表面溫度。此外在通過從活動模具排出之際完成凝固來控制凝固狀態的情況下，當凝固材 料被活動模具壓縮，直至從中放出為止時，由材料對活動模具在材料的橫向上施加的壓 縮荷載優選為 1，500-7，000N/mm(l50-713kgf/mm)。直到凝固完成點(solidification completion point)為止，由於在材料中殘留有液相，幾乎沒有荷載施加於活動模具。因此， 小於1，500N/mm的荷載表明最終的凝固點存在於從活動模具放出之後的位置中，而在這種 情況下，傾向於產生縱向流痕等由此導致表面質量降低。另外超過7，000N/mm的荷載可能 會在鑄造材料中造成裂縫，從而同樣降低質量。通過調節活動模具的驅動速度可以控制所 述壓縮荷載。
為了提高機械性能，本發明利用包含鎂作為主要成分以及包含後面將要描述的添 加元素(第一添加元素、第二添加元素)的鎂合金。更具體地，採用含鎂(Mg)50質量％以 上的組成。所述組成和添加元素的更具體的實例如下所示。雜質可能由並非有意添加的元 素構成，或者可能包括有意添加的元素(添加元素)組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上和小於20質量％ ；以及由鎂和雜質構成的餘量；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上和小於20質量％ ；0. 001質量％以上和小於16質量％的Ca、 以及由鎂和雜質構成的餘量；組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上和小於20質量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、 Te、Nd、Nb、La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質量％以上和小於5質量％ ； 以及由鎂和雜質構成的餘量。儘管第一添加元素有效提高鎂合金的特性如強度和耐腐蝕性，但是超過上述範圍 的添加是不理想的，因為會導致合金的熔點提高或者半固體相(solidphase)的增加。儘管 Ca具有為熔融金屬提供耐燃性的作用，但是超過上述範圍的添加是不理想的，因為會產生 粗大的Al-Ca型金屬間化合物和Mg-Ca型金屬間化合物，從而降低二次加工性能。儘管預 期第二添加元素通過更細微的晶體顆粒形成能夠有效提高機械特性以及為熔融金屬提供 耐燃性，但是超過上述範圍的添加是不理想的，因為會導致合金的熔點提高或熔融金屬的 粘度增加。利用上述連續鑄造的製造方法容許得到具有優異表面性能的鎂合金鑄造材料。可 對所得鑄造材料進行熱處理或時效處理(aging treatment)，以便得到均質化。具體的優 選條件包括200-600°C的溫度和1-40小時的時間。根據合金組成可以適當地選擇溫度和 時間。在本發明中，通過上述連續鑄造得到的鑄造材料或者在連續鑄造之後經受熱處理的 鑄造材料具有0. 1-10. Omm的厚度。厚度小於0. Imm時，難以用穩定的方式供給熔融金屬以 及獲得條帶狀製品。另一方面，超過10. Omm的厚度傾向於在所得鑄造材料中造成中心線偏 析。厚度特別優選l_6mm。通過調整活動模具，例如在用對置設置的一對輥形成活動模具的 情況下通過調整輥間的最小間隙，可以控制鑄造材料的厚度。在本發明中，上述獲得的厚度 為平均值。例如通過在鑄造材料的縱向上於任意的多個位置測量厚度並且用這些數值得到 厚度的平均值。在後面將要描述的壓延材料中方法也一樣。所得鎂合金鑄造材料優選具有0. 5-5. Oym的DAS(枝晶臂間距(dendritearm spacing)) 0上述範圍內的DAS提供優異的二次加工性能如壓延，以及對在二次加工材料進 一步進行塑性加工如衝壓或鍛造的情況下優異的加工性能。獲得上述範圍內的DAS的方法 例如是將凝固時的冷卻速率保持在50-10，OOOK/s。在這種情況下，更優選在鑄造材料的橫 向和縱向上保持均勻的冷卻速率。此外所得鎂合金鑄造材料包括大小為20μπι以下的金屬間化合物，這容許進一步 提高二次性能如壓延、以及在對二次加工材料進一步進行塑性加工如衝壓或鍛造的情況下 提高加工性能。此外，IOym以下的金屬間化合物大小不僅容許改善鑄造材料在二次加工 和後續加工步驟中的變形能力，而且容許改善耐熱性、抗蠕變性、楊氏模量和伸長率。此外，
14在實現上述特性進一步改進方面更優選5μπι以下的大小。在進一步增加的冷卻速率下獲 得和包含以細微分散在晶體顆粒中的3μπι以下金屬間化合物的材料在上述特性和機械性 能方面得到改進並且是優選的。此外，1 μm以下的金屬間化合物使得進一步提高所述特性 以及是優選的。超過20 μ m的粗大金屬間化合物構成上述二次加工或塑性加工中的破裂 起始點。獲得20μπι以下的金屬間化合物大小的方法例如是將凝固時的冷卻速率保持在 50-10，OOOK/s。在這種情況下，更優選在鑄造材料的橫向和縱向上保持均勻的冷卻速率。 除了控制冷卻速率以外，更有效的是在熔爐中或在熔融金屬池中攪拌熔融金屬。在這種情 況下，優選控制熔融金屬溫度，使其不成為造成部分金屬間化合物生成的溫度或更低。例如 通過在光學顯微鏡下觀察鑄造材料的截面，然後確定該截面中金屬間化合物的最大截面長 度作為該截面上的金屬間化合物大小，類似地確定在任意的多個截面上金屬間化合物的大 小，以及例如在20個截面中取金屬間化合物的最大值，從而得到金屬間化合物的大小。可 以適當改變所觀察的截面數量。在所得鑄造材料的鎂合金組成包含上述第一添加元素和第二添加元素的情況下， 為了在二次加工如壓延中或在對二次加工材料進行塑性加工如衝壓或鍛造時獲得優異的 加工性能，在所述第一和第二添加元素中，在含量為0. 5質量％以上的每種元素中，在鑄造 材料的表面部分和中心部分，設定含量(質量％ )與實際含量(質量％ )之間的差(絕對 值)優選較小，具體地10%以下。在調查鎂合金中含0.5質量％以上的元素的偏析對二次 加工如壓延或在對該材料進一步進行塑性加工如衝壓時的加工性能的影響時，本發明人發 現在鑄造材料的表面部分和中心部分處設定含量與實際含量之間的差超過10%，則會引起 表面部分與中心部分之間機械性能的不平衡，由此從相對易碎的部分開始容易產生破裂以 及因此降低成形極限。因此，對於含量0. 5質量％以上的每種元素，使鑄造材料的表面部分 處的設定含量與實際含量之間的差、以及在鑄造材料的中心部分處的設定含量與實際含量 之間的差為10%以下。鑄造材料的表面部分指的是在鑄造材料截面的厚度方向上，對應於 從表面起20%鑄造材料厚度的區域；而中心部分指的是在鑄造材料截面的厚度方向上，對 應於從中心起10%鑄造材料厚度的區域。構成成分例如可以通過ICP分析。設定含量可以 是用於獲得鑄造材料的混合量，或者通過分析整個鑄造材料而得到的值。例如，如下獲得表 面部分的實際含量通過切削或拋光表面以露出表面部分、在上述表面部分中的5個或多 個不同位置的截面上進行分析、並取分析值的平均值。例如，可以如下獲得中心部分的實際 含量通過切削或拋光表面以露出中心部分、在上述中心部分中的5個或多個不同位置的 截面上進行分析、並取分析值的平均值。可以適當改變分析的位置數量。得到10%以下差 異的方法例如是利用夠快的鑄造速度，或者在200-600°C的溫度下對鑄造材料施加熱處理。此外，所得鑄造材料的表面缺陷的深度優選小於該鑄造材料厚度的10%。在調查 表面缺陷深度對於二次加工性能和塑性加工性能的影響時，本發明人發現深度小於鑄造材 料厚度10%的表面缺陷幾乎不會變成破裂的起始點，特別是在通過衝壓的摺疊加工的情況 下，從而提高加工性能。因此，如上限定表面缺陷的深度。為了獲得小於鑄造材料厚度10% 的表面缺陷深度，例如可以採用較低的熔融金屬溫度以及採取加高的冷卻速率。也可以利 用具有導熱性和熔融金屬對活動模具潤溼性優異的金屬覆蓋層的活動模具，或者將澆注口 橫截面方向上的熔融金屬溫度的溫度波動保持在10°c以下。通過在鑄造材料縱向上長Im 的區域內選擇任意兩點，得到該兩點的截面，用#4000或更細的砂紙和粒徑1 μ m金剛石研
15磨顆粒將各截面拋光，在200X放大倍率的光學顯微鏡下觀察整個長度的表面，並且將最 大的值定義為表面缺陷的深度，從而可以確定表面缺陷的深度。另外，為了減少經受二次加工的鎂合金材料的塑性加工性能損失，存在於鑄造材 料表面上的波痕，對於最大寬度rw與最大深度rd的關係而言，優選滿足rWXrd< 1.0。例 如通過將熔融金屬在從澆注口供給至活動模具時的壓力(供給壓力)保持在101. SkPa以 上和小於118. 3kPa(l. 005atm以上和小於1. 168atm)，或者通過調整活動模具的驅動速度， 可以滿足rwXrd (T/c) > 5。在(T/c)為100以上的情況下，儘管事實上該材料由於高溫而具有足夠的壓延 性能並且允許採取高加工度，但是壓延操作以低的加工度進行，以致於該操作在經濟上是 浪費的。在(T/c)為5以下的情況下，儘管事實上該材料由於低溫而具有低的壓延性能，但 是壓延操作以高的加工度進行，以致於壓延時在材料內部或表面上容易產生裂縫。
此外，壓延過程優選包括以下壓延步驟，其中即將進入壓延軋輥時的材料表面溫 度為100°C以下以及壓延軋輥的表面溫度是100-300°c。材料通過與如此加熱的壓延軋輥 接觸而間接加熱。在下文中，其中將壓延之前的材料保持在100°c以下的表面溫度而實際壓 延操作中的壓延軋輥被加熱至100-300°C表面溫度的壓延方法稱作「非預熱壓延」。所述非 預熱壓延可以在多個道次中進行，或者在多個道次中在進行除了所述非預熱壓延以外的壓 延之後僅在最後道次中施用。換句話說，可以利用除了所述非預熱壓延以外的壓延作為粗 軋(crude rolling)而非預熱壓延作為精軋(finish rolling)。至少在最後道次中進行非 預熱壓延，這容許得到具有足夠強度和塑性加工性能優異的鎂合金壓延材料。在所述非預熱壓延中，即將進入壓延軋輥時的材料的表面溫度在下限方面沒有特 別限制，室溫下的材料不需要加熱或冷卻，對於能效是有利的。在所述非預熱壓延中，低於100°C的壓延軋輥溫度造成對材料的加熱不足，從而最 終在壓延過程中產生裂縫以及阻礙壓延操作。此外在壓延軋輥具有超過300°C的溫度的情 況下，壓延軋輥需要大規模的加熱設備，而且壓延過程中材料的溫度變得過高從而形成更 粗大的晶體結構，因此傾向於降低衝壓或鍛造中的塑性加工性能。除了所述非預熱壓延以外的壓延優選是熱壓延(hot rolling)，其中材料被加熱 至100-500°C、特別優選150-350°C溫度。每道次的壓延減量優選是5-20%。繼連續鑄造之後連續地進行時，壓延加工可以利用鑄造材料中的餘熱，在能效方 面是優異的。在溫軋(warm rolling)的情況下，材料可以通過向壓延軋輥設置加熱裝置如 加熱器而間接加熱，或者通過在材料附近設置高頻加熱裝置或加熱器來直接加熱。利用潤 滑劑有利地進行壓延加工。潤滑劑的使用容許在一定程度上提高所得鎂合金壓延材料中的 韌性如彎曲能力。對於潤滑劑，可以使用一般的壓延用油。通過在壓延之前塗布在材料上， 有利的使用潤滑劑。在沒有繼連續鑄造之後進行壓延加工或者進行精軋的情況下，材料優 選在壓延之前於350-450°C的溫度下進行溶體處理(solution treatment) 1小時以上。所 述溶體處理容許除去由壓延之前的加工如粗軋所引入的殘餘應力或應變，以及減少上述在 先加工中所形成的織構化結構(textured structure) 0在隨後的壓延操作中，它還可防止 材料中不期望的破裂、扭曲或變形。在低於350°C的溫度下進行或者進行少於1小時的溶體 處理，對充分除去殘餘應力或減少織構化結構的效果小。另一方面，超過450°C的溫度導致 例如清除殘餘應力的效果飽和，並且造成溶體處理所需能源的浪費。溶體處理的上限時間 是約5小時。另外，對經受上述壓延加工的鎂合金壓延材料優選進行熱處理。此外在多個道次 中進行壓延的情況下，可以對每一道次或者每多個道次施加熱處理。熱處理的條件包括 100-600°C的溫度以及約5分鐘-40小時的時間。為了通過除去由壓延加工而引入的殘餘 應力或應變來提高機械特性，熱處理可以在上述溫度範圍內的低溫(例如100-350°C )下 進行以及在上述時間範圍內的短時間(例如約5分鐘-3小時)中進行。過低的溫度或過 短的時間造成不充分的再結晶由此殘存著應變，而過高的溫度或過長的時間產生過度粗大 的晶體顆粒，從而降低塑性加工性能如衝壓或鍛造。在進行溶體處理的情況下，熱處理可以 在上述溫度範圍內的高溫(例如200-600°C)下以及在上述時間範圍內的長時間(例如約 1-40小時)中進行。經受上述壓延加工以及此後特別地進行熱處理的鎂合金壓延材料具有微細晶體
17結構，在強度和韌性方面優異，以及如在衝壓或鍛造中的塑性加工性能優異。更具體地，得 到平均結晶粒度為0. 5 μ m-30 μ m的微細晶體結構。儘管小於0. 5 μ m的平均結晶粒度提高 強度，但是在韌性提高的效果上已飽和，而超過30 μ m的平均結晶粒度由於構成破裂等起 始點的粗大顆粒存在而降低塑性加工性能。通過對壓延材料的表面部分和中心部分由JIS G0551規定的切割方法確定結晶粒度並得到平均值，可以獲得平均結晶粒度。壓延材料的表 面部分指的是在壓延材料截面的厚度方向上對應於從表面起20%壓延材料厚度的區域，而 中心部分指的是在壓延材料截面的厚度方向上對應於從中心起10%壓延材料厚度的區域。 通過調整壓延條件(如總壓延減量和溫度)或熱處理條件(如溫度和時間)可以改變平均 結晶粒度。壓延材料表面部分的平均結晶粒度與其中心部分平均結晶粒度的差值(絕對值) 在20%以下，這使得進一步提高塑性加工性能如在衝壓或鍛造中的加工性能。在上述差值 超過20%的情況下，不均勻的結構造成不均勻的機械特性，從而導致降低的成形極限。20% 以下的平均結晶粒度的差值可以通過至少在最後道次中進行非預熱壓延而達到。因而優選 通過低溫下的壓延均勻地弓I入應變。此外在所得到的鎂合金壓延材料中，20 μ m以下的金屬間化合物的大小使得進一 步提高塑性加工性能如在衝壓或鍛造中的加工性能。超過20 μ m的粗大金屬間化合物構成 塑性加工中破裂的起始點。20 μ m以下的金屬間化合物的大小可以例如通過採用具有金屬 間化合物大小為20 μ m以下的鑄造材料來得到。在所得壓延材料的鎂合金組成包含上述第一添加元素和第二添加元素的情況下， 為了得到優異的塑性加工性能如在衝壓或鍛造中的加工性能，所述第一和第二添加元素中 含量為0. 5質量％以上的每種元素，在壓延材料的表面部分和中心部分處，設定含量(質 量％ )與實際含量(質量％)之間的差(絕對值)優選較小，具體地10%以下。設定含量 (set content)與實際含量之間的差超過10%引起表面部分與中心部分之間機械特性的不 平衡，由此從相對易碎的部分開始容易產生破裂以及因此降低成形極限。組成成分的分析 可以用在鑄造材料的情況下相同的方法進行。此外，為了使設定含量與實際含量之間的差 為10%以下，可以利用其中鑄造材料表面部分處設定含量與實際含量之間的差和中心部分 設定含量與實際含量之間的差都為10%以下的鑄造材料。此外，所得壓延材料的表面缺陷的深度優選小於該壓延材料厚度的10%。深度小 於壓延材料厚度10%的表面缺陷幾乎不會變成破裂的起始點，特別是在通過衝壓的摺疊加 工的情況下，從而提高加工性能。為了獲得小於壓延材料厚度10 %的表面缺陷深度，例如可 以利用其中表面缺陷的深度小於鑄造材料厚度10%的鑄造材料。表面缺陷的深度可以用在 鑄造材料情況下相同的方法測量。另外所得到的壓延材料優選具有200MPa以上的抗拉強度和5%以上的斷裂拉伸 率，因為它可以減少塑性加工性能如衝壓或鍛造中的加工性能的損失。為了獲得所述強度 和韌性，例如可以利用具有150MPa以上的抗拉強度和以上的斷裂拉伸率的鑄造材料。上述壓延材料在塑性加工如衝壓或鍛造中具有優異的加工性能，因此最適宜作為 塑性加工用材料。另外塑性加工如衝壓對上述壓延材料的施用使得能夠在要求輕質的各種 領域中應用。至於塑性加工的具體條件，優選在通過將壓延材料加熱至室溫以上和低於500°C
18的溫度來提高塑性加工性能的狀態下進行。塑性加工的實例包括衝壓和鍛造。在塑性加工 之後，優選施加熱處理。該熱處理的條件包括100-600°C的溫度和約5分鐘-40小時的時 間。在除去由加工造成的應變、除去加工時引入的殘餘應力或提高機械特性的情況下，熱處 理可以在上述溫度範圍內的低溫(例如100-350°C )下進行以及在上述時間範圍內的短時 間(例如約5分鐘-24小時)中進行。在進行溶體處理的情況下，熱處理可以在上述溫度 範圍內的高溫(例如200-600°C )下以及在上述時間範圍內的長時間(例如約1-40小時) 中進行。通過上述塑性加工和熱處理得到的鎂合金成型製品可以在涉及家用電器、運輸、航 空_宇宙、運動_休閒、醫療_福利、食品和建築的領域內用於構造部件和裝飾製品中。發明效果如上所述，本發明的鎂合金材料製造方法提供優異效果，即以穩定的方式低成本 地提供機械特性如強度和韌性以及表面性能優異的鎂合金材料。此外所得到的鎂合金鑄造 材料是二次加工性能如壓延加工性能優異的材料，以及採用該鑄造材料得到的鎂合金壓延 材料是塑性加工性能如衝壓或鍛造中的加工性能優異的材料。另外採用該壓延材料得到的 鎂合金成型製品具有高強度和輕重量，可用作各種領域中的構造部件。


圖1是鎂合金用連續鑄造裝置的示意圖。圖2(A)是顯示在澆注口附近的結構的部分放大圖，表明凝固完成點處於位移段 內的狀態。圖2(B)是顯示在澆注口附近的結構的部分放大圖，表明凝固完成點沒有處於位 移段內的狀態。圖3㈧是沿著圖2(A)中線X-X的截面圖，顯示其中澆注口具有矩形截面的實例。圖3 (B)是沿著圖2(A)中線X_X的截面圖，顯示其中澆注口具有梯形截面的實例。圖4(A)是活動模具的部分示意圖，顯示在活動模具的表面上具有覆蓋層的實例， 其中覆蓋層與活動模具的表面接觸並固定於其上。圖4(B)是活動模具的部分示意圖，顯示在活動模具的表面上具有覆蓋層的實例， 其中覆蓋層可移動地設置在活動模具的表面上。圖5是鎂合金用連續鑄造裝置的示意圖，其中熔融金屬通過其重量而被供給至活 動模具。
具體實施例方式本發明具體涉及以下方面1.鎂合金材料製造方法，其包括在熔爐中熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔化步驟；將所述熔融金屬從所述熔爐傳送至熔融金屬池的傳送步驟；和經過澆注口從所述熔融金屬池向活動模具供給所述熔融金屬以及凝固該熔融金 屬以連續製造厚0. 1-10. Omm的鑄造材料的鑄造步驟，其中在從所述熔化步驟到所述鑄造步驟的過程中，所述熔融金屬所接觸的部分由氧含 量20質量％以下的低氧材料形成。
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2.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述熔融金屬所接觸的部分包括所述熔爐中的表面部分、在所述熔爐與所述熔融 金屬池之間的傳送槽的表面部分、所述熔融金屬池的表面部分、在所述熔融金屬池與活動 模具之間的供給部件的表面部分、和所述活動模具的表面部分。3.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述低氧材料是選自碳系材料、鉬、碳化矽、氮化硼、銅、銅合金、鐵、鋼和不鏽鋼中 的一種。4.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述活動模具由滿足下列電導率條件的材料形成100 ^ y > x-10其中y代表所述活動模具的電導率，而χ代表所述鎂合金材料的電導率。5.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述活動模具在其表面上包括滿足下列電導率條件的覆蓋層100 彡 y，> x-10
tons] 其中r代表構成所述覆蓋層的材料的電導率，而χ代表所述鎂合金材料的電導率。6.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述活動模具在其表面上包括金屬覆蓋層，其由含有所述鎂合金材料的合金組成 50質量％以上的材料形成。7.項1的鎂合金材料製造方法，其中在所述鑄造步驟中，所述活動模具的表面溫度為構成該活動模具的材料熔點的 50%以下。8.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述熔爐內部、所述熔融金屬池內部和所述熔爐與所述熔融金屬池之間的傳送槽 內部中的至少之一保持在低氧氛圍下；和所述氛圍的氧濃度小於空氣中的氧濃度。9.項8的鎂合金材料製造方法，其中所述氛圍包含少於5vol%的氧，和95vol%以上的其餘氣體，所述其餘氣體包含氮氣、氬氣和二氧化碳中的至少一 種。10.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述鎂合金包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的一種或多種元素，每種元素 的量為0. 01質量％以上以及小於20質量％，和由Mg和雜質構成的餘量，Mg的存在量為50質量％以上。11.項10的鎂合金材料製造方法，其中所述鎂合金還包含0.001質量％以上以及小於16質量％的&。12.項10的鎂合金材料製造方法，其中所述鎂合金還包含選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、Te、Nd、Nb、La 和 RE
的一種或多種元素，每種元素的量為0. 001質量％以上以及小於5質量％。
13.項1的鎂合金材料製造方法，其中在所述熔爐、將所述熔融金屬從所述熔爐傳送至所述熔融金屬池用的傳送槽和所 述熔融金屬池的至少之一中攪拌該熔融金屬。14.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述熔融金屬在從所述澆注口供給至所述活動模具時具有101. SkPa以上以及小 於118.3kPa的壓力。15.項14的鎂合金材料製造方法，其中所述活動模具由一對輥構成，其在彼此不同的方向上旋轉以及進行設置以使得所 述輥間間隙的中心線成水平；所述熔融金屬在水平方向上通過所述澆注口從所述熔融金屬池供給至所述輥間 的間隙；所述熔融金屬向所述輥間間隙的供給通過該熔融金屬的重量進行；和所述熔融金屬池中熔融金屬的液面是在比所述輥間間隙的中心線高30mm以上的位置。16.項15的鎂合金材料製造方法，其中選擇離所述輥間間隙的中心線高30mm以上的高度作為所述熔融金屬液面的設定 值；和控制所述熔融金屬池中熔融金屬的液面以使得處於所述設定值士 10%的範圍內。17.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述澆注口處的熔融金屬的溫度保持在熔點+10°C以上和熔點+85°C以下的溫度。18.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述熔融金屬的溫度在所述澆注口的橫截面方向上具有10°C以內的溫度波動。19.項1的鎂合金材料製造方法，其中凝固時的冷卻速率是50-10，OOOK/s。20.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述活動模具對置設置有在彼此不同的方向旋轉的一對輥。21.項20的鎂合金材料製造方法，其中包括所述輥的旋轉軸的平面與所述澆注口的前端之間的距離是所述輥整個圓周 長度的2. 7%以下。22.項20的鎂合金材料製造方法，其中所述澆注口外邊緣的前端之間的距離是所述輥間最小間隙的1-1. 55倍。23.項1的鎂合金材料製造方法，其中所述熔融金屬的凝固在其從所述活動模具排出時已完成。24.項23的鎂合金材料製造方法，其中所述活動模具對置設置有在彼此不同的方向旋轉的一對輥；和所述熔融金屬的凝固在從包括所述輥的旋轉軸的平面到所述澆注口前端的距離 的15-60%範圍內完成。25.項23或24的鎂合金材料製造方法，其中
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從所述活動模具排出的鎂合金材料的表面溫度是400°C以下。26.項23-25中任一項的鎂合金材料製造方法，其中由所述凝固的鎂合金材料對所述活動模具在該鎂合金材料的橫向上施加的壓縮 荷載為 1，500-7, 000N/mm。27.項1-26中任一項的鎂合金材料製造方法，其進一步包括對通過所述鑄造步驟得到的鑄造材料施加熱處理的熱處理步驟。28.通過項1-27中任一項的製造方法得到的鎂合金鑄造材料。29.通過向活動模具供給鎂合金的熔融金屬隨後凝固的連續鑄造所得到的鎂合金 鑄造材料，其中所述連續鑄造通過其中所述熔融金屬所接觸的部分用氧含量20質量％以下的低 氧材料形成的連續鑄造裝置來進行；和所述鎂合金鑄造材料的厚度是0. 1-10. 0mm。30.項29的鎂合金鑄造材料，其中0八5是0.5卩111-5.0卩111。31.項29的鎂合金鑄造材料，其中金屬間化合物的大小為20 μ m以下。32.項29的鎂合金鑄造材料，其中所述鎂合金具有以下任一的組成組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上以及小於20質量以及由Mg和雜質構成的餘量(Mg的存在 量為50質量％以上)；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上以及小於20質量％ ；0. 001質量％以上以及小於16質量％的 Ca;以及由Mg和雜質構成的餘量；和組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上以及小於20質量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、 Te、Nd、Nb、La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質量％以及小於5質量％ ；以 及由Mg和雜質構成的餘量(Mg的存在量為50質量％以上)，其中在所述第一和第二添加元素中，在含量為0.5質量％以上的各元素中，所述元素 的設定含量與其在所述鑄造材料表面部分的實際含量之間的差為10%以下，以及所述元素 的設定含量與其在所述鑄造材料中心部分的實際含量之間的差為10%以下。33.項29的鎂合金鑄造材料，其中表面缺陷的深度小於所述鑄造材料厚度的10%。34.項29的鎂合金鑄造材料，其中所述鑄造材料表面上存在的波痕滿足最大寬度rw和最大深度rd的關係rwXrd < 1. 0。35.項1的鎂合金材料製造方法，其進一步包括用壓延軋輥對通過所述鑄造步驟得到的鑄造材料施加壓延加工的壓延步驟。36.項35的鎂合金材料製造方法，其中
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總壓延減量為20%以上，所述總壓延減量C由C(%) = (A-B)/AX 100表示，其中 A (mm)代表所述鑄造材料的厚度而B (mm)代表所述壓延材料的厚度。37.項35的鎂合金材料製造方法，其中所述壓延步驟包括一道次壓延減量c為1-50%的壓延，所述一道次壓延減量c由 c(% ) = (a-b)/aX100表示，其中a(mm)代表壓延前材料的厚度而b (mm)代表壓延後材料
的厚度。38.項35的鎂合金材料製造方法，其中所述壓延步驟包括其中即將進入所述壓延軋輥時所述材料的表面溫度是100°C以 下，和所述壓延軋輥的表面溫度是100-300°C的壓延。39.項35-38中任一項的鎂合金材料製造方法，其進一步包括對進行所述壓延加工的壓延材料施加熱處理的熱處理步驟。40.通過項35-39中任一項的製造方法得到的鎂合金壓延材料。41.項40的鎂合金壓延材料，其中平均結晶粒度是0. 5μπι-30μπι。42.項40的鎂合金壓延材料，其中所述壓延材料表面部分中的平均結晶粒度與其中心部分中的平均結晶粒度的差 異是20%以下。43.項40的鎂合金壓延材料，其中金屬間化合物的大小為20 μ m以下。44.項40的鎂合金壓延材料，其中所述鎂合金具有以下任一的組成組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上和小於20質量以及由Mg和雜質構成的餘量(Mg的存在量 為50質量％以上)；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上以及小於20質量％ ；0. 001質量％以上以及小於16質量％的 Ca ；以及由Mg和雜質構成的餘量；和組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質量％以上以及小於20質量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、 Te、Nd、Nb、La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質量％以及小於5質量％ ；以 及由Mg和雜質構成的餘量(Mg的存在量為50質量％以上)，其中在所述第一和第二添加元素中，在含量為0.5質量％以上的各元素中，所述元素 的設定含量與其在所述壓延材料表面部分的實際含量之間的差為10%以下，以及所述元素 的設定含量與其在所述壓延材料中心部分的實際含量之間的差為10%以下。45.鎂合金成型製品的製造方法，其包括對項40-44中任一項的鎂合金壓延材料施加塑性加工的塑性加工步驟；和對進行所述塑性加工的材料施加熱處理的熱處理步驟。46.項45的鎂合金成型製品製造方法，其中
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所述塑性加工步驟在室溫以上以及小於500°C的溫度範圍內對所述壓延材料進行 衝壓加工或鍛造加工。47.由項45或46的製造方法得到的鎂合金成型製品。在下文中，將參照附圖描述本發明的實施方式。在附圖中，相同部件由相同符號表 示而將不再重複描述。圖中的尺寸比例並非必然地與說明書中的匹配。圖1是鎂合金用連續鑄造裝置的示意圖。該連續鑄造裝置包括一對輥14作為活 動模具，並且通過利用泵lib和泵12e向該活動模具供給鎂合金的熔融金屬1來製造鑄造 材料。該裝置配備有用於熔化鎂合金以形成熔融金屬1的熔爐10，用於暫時存儲來自熔爐 10的熔融金屬1的熔融金屬池12，設置在熔爐10和熔融金屬池12之間用於將熔融金屬1 從熔爐10傳送到熔融金屬池12的傳送槽11，包括將熔融金屬1從熔融金屬池12供給至對 輥14之間間隙的澆注口 13的供給部件12d，以及用於鑄造所供給的熔融金屬1由此形成鑄 造材料2的對輥14。在圖1所示實例中，熔爐10包括用於熔化鎂合金並存儲熔融金屬1的坩堝10a，設 置在坩堝IOa外周上以將熔融金屬1保持在恆定溫度的加熱器10b，以及容納坩堝IOa和加 熱器IOb的外殼10c。此外，配置溫度測量裝置(未示出)和溫度控制器(未示出)以調節 熔融金屬1的溫度。另外，為通過後面所要敘述的氣體控制坩堝IOa的內部氛圍，坩堝IOa 配備有氣體引入管10d，排氣管IOe和氣體控制器(未示出)。另外，坩堝IOa配備有攪拌 熔融金屬1用的翅片(未示出)由此能夠進行攪拌。在圖1所示實例中，傳送槽11將其一端插入坩堝IOa中的熔融金屬1內，而另一 端與熔融金屬池12相連，以及在外周上配備有加熱器Ila以便在傳送熔融金屬1時熔融金 屬1的溫度不會降低。另外，設置將熔融金屬1供應至熔融金屬池12用的泵lib。在傳送 槽11的外周上，設置超聲攪拌裝置(未示出)，由此能夠在傳送期間攪拌熔融金屬1。在圖1所示實例中，熔融金屬池12在其外周上配備有加熱器12a，溫度測量裝置 (未示出)和溫度控制器(未示出)。加熱器12a主要在操作起始時用於加熱熔融金屬池 12以便從熔爐10傳送的熔融金屬1至少保持在非凝固溫度。在穩定的操作期間，考慮到由 傳送自熔爐10的熔融金屬1的熱量輸入以及從熔融金屬池12消散的熱量輸出來適當地使 用加熱器12a。另外如同在坩堝IOa中那樣，為了通過氣體來控制氛圍，熔融金屬池12配備 有氣體引入管12b，排氣管12c和氣體控制器(未示出)。另外，如同在坩堝IOa中那樣，熔 融金屬池12配備有攪拌熔融金屬1用的翅片(未示出)由此能夠進行攪拌。在圖1所示實例中，將供給部件12d—端插入熔融金屬池12的熔融金屬1中，而 另一端(在構成活動模具的輥14 一側)設置有澆注口 13。在澆注口 13附近，設置溫度測 量裝置(未示出)，以用於對供給至澆注口 13的熔融金屬1進行溫度管理。設置該溫度測 量裝置以便不會阻礙熔融金屬1的流動。澆注口 13單獨地設置有加熱裝置如加熱器以及 優選在操作開始之前加熱至熔融金屬1不會凝固的溫度範圍。此外為了減少在澆注口 13 的橫截面方向上熔融金屬1的溫度波動，可以適宜地用溫度測量裝置確定溫度以及通過加 熱裝置加熱澆注口 13。通過用具有優異導熱性的材料形成澆注口 13也可以減少溫度波動。 為了將熔融金屬1從澆注口 13供給至活動模具(輥14之間的間隙)，供給部件12d包括位 於熔融金屬池12和澆注口 13之間的泵12e。從澆注口 13供給至輥14之間間隙的熔融金 屬1的壓力可以通過調整泵12e的輸出來調節。
在圖1所示實例中，活動模具由對輥14構成。輥14以其間有間隙地相對設置，以 及通過未經圖示的驅動機構在彼此不同的方向上(一個順時針而另一個逆時針)可旋轉。 將熔融金屬1供給至輥14之間的間隙中，在輥14的旋轉下，從澆注口 13供給的熔融金屬 1在與輥14接觸時凝固，並作為鑄造材料2排出。在本實例中，由於鑄造方向是垂直向上 的，為了熔融金屬不會從活動模具與澆注口 13之間的空隙向下洩漏而設置熔融金屬封板 17 (參見圖3 (A)和3 (B))。每根輥14包括任意調整表面溫度的加熱-冷卻機構(未示出)， 以及配備有溫度測量裝置(未示出)和溫度控制器(未示出)。然後，本發明的特徵在於採用氧含量為20質量％以下體積比的低氧材料，作為形 成在從熔化步驟到連續鑄造的過程中熔融金屬1所接觸部分用的材料。作為上述材料，本 實例將鑄鐵(氧濃度重量比例IOOppm以下)用於坩堝10a，不鏽鋼(SUS 430，氧濃度重 量比例IOOppm以下)用於傳送槽11、熔融金屬池12、供給部件12d、澆注口 13和熔融金屬 封板17 (參見圖3㈧和3(B))，以及銅合金(組成(質量％)銅99%，鉻0.8%和餘量的 雜質，氧濃度重量比例IOOppm以下)用於輥14。由於用上述連續鑄造裝置製造鑄造材料容許使熔融金屬與氧的結合減少，可以減 少會導致鑄造材料表面性能劣化的氧化鎂形成或失氧材料的碎裂。另外由於熔融金屬較少 受氧化鎂或失氧材料的汙染，也可以減少由這些異物存在所引起的二次加工性能的劣化。特別地在圖1所示的連續鑄造裝置中，通過將氧濃度低的氣體密封在其內，可以 使坩堝IOa內部和熔融金屬池12內部保持在低氧氛圍下。在這種狀態下，可以更有效地減 少熔融金屬與氧的結合。構成低氧氛圍的氣體的實例包括氧含量少於5vol%的氬氣，以及 二氧化碳和氬的混合氣體。另外可以混合阻燃氣體如SF6。另外在圖1所示的連續鑄造裝置中，考慮到所需的合金組成和所需的片材厚度以 及構成模具的材料，通過進行控制以有效降低模具溫度和調整活動模具的驅動速度，可以 將凝固完成點設置在由活動模具排出為止的區域中。圖2(A)和2(B)是顯示在澆注口附近 的結構的部分放大圖，圖2(A)表明凝固完成點處於位移段內的狀態，而圖2(B)表明凝固 完成點沒有處於位移段內的狀態。包括輥14的中心軸的平面(該平面以下稱為模具中心 15)和澆注口 13前端之間的部分稱作位移16。如圖2(A)中所示，經過澆注口 13從供給部 件12d供給至輥14之間間隙的熔融金屬1在由澆注口 13、輥14和未圖示的熔融金屬封板 所包圍的封閉空間中放出，並且在彎液面20形成下通過接觸輥14而冷卻，由此開始凝固。 沿著鑄造方向(在圖2(A)和2 (B)中向上)，輥14設置得更為接近，以致於輥14之間的間 隙變得更小。更具體地，當在鑄造的初始階段中從澆注口 13供給的熔融金屬1開始最初接 觸輥14時，在熔融金屬1最初所接觸的部分之間的起始間隙ml處間隙最大，當凝固材料通 過模具中心15，間隙變成輥14設置得最近的最小間隙m2。因此，在由凝固形成的固化殼體 (solidification shell)與輥14之間沒有因凝固收縮而產生空隙的情況下，固化殼體與 輥14保持緊密接觸以及保持其冷卻效果直到在凝固完成點21處完成凝固為止。另外在從 凝固完成點21到模具中心15的部分中，輥14之間的間隙變得更小。因此，該固化的鎂合 金通過來自輥14的壓延力(reducing force)而受到壓縮變形，並且從輥14之間的間隙中 排出，由此提供具有如同在壓延材料中一樣光滑表面的鑄造材料2。優選通過使凝固完成 點21處於位移16的區域內來控制凝固狀態。另外通過選擇起始間隙ml的距離為最小間 隙m2的1-1. 55倍來獲得高的冷卻效果。
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另一方面，在沒有進行上述凝固控制的情況下，如圖2(B)所示經過澆注口 13從供 給部件12d供給至輥14之間間隙的熔融金屬1在由澆注口 13、輥14和未圖示的熔融金屬 封板所包圍的封閉空間中放出，並且在彎液面20形成下通過接觸輥14而冷卻，由此開始凝 固。然而，在其經過模具中心15時，大量未凝固部分殘留在中心部分。從而，凝固完成點23 位於位移16區域之後的位置。由於通過模具中心15之後的鎂合金與輥14分離，凝固不是 通過由輥14冷卻來進行，而是經過由鑄造材料2表面的熱輻射冷卻來進行。因此在鑄造材 料2中心部分處凝固速率變得較慢，從而造成中心線偏析。圖3㈧和3(B)是沿著圖2(A)中線X_X的截面圖，其中圖3 (A)顯示澆注口具有 矩形截面的實例，而圖3(B)顯示其中澆注口具有梯形截面的實例。另外在圖1所示的連續 鑄造裝置中，通過調節經由泵12e從澆注口 13供給至輥14之間間隙的熔融金屬1的壓力， 可以使形成彎液面20的區域(參見圖2(A)和2(B))足夠小。另外通過控制以使得澆注口 13的橫截面方向上熔融金屬1的溫度波動最小化，熔融金屬1立即填入彎液面形成區域中， 由此提供令人滿意的鑄造材料2。例如，圖3(A)中所示的溫度測量裝置13a用於調整單獨 的加熱裝置如加熱器的溫度，如此在澆注口 13的橫截面方向上熔融金屬1中的溫度波動變 成10°C以下，以及調節泵12e(參見圖1)，以使得供給至輥14之間間隙的熔融金屬1的壓 力變成101. 8kPa以上和小於118. 3kPa(l. 005atm以上和小於1. 168atm)。以這種方式，能 夠充分填充熔融金屬1，如圖3(A)所示。圖3(B)中所示實例僅在澆注口 13的形狀方面不 同，而如同圖3(A)中所示實例那樣，通過調整經由泵12e(參見圖1)從澆注口 13供給至輥 14之間間隙的熔融金屬1的壓力，以及通過控制在澆注口 13的橫截面方向上熔融金屬1的 溫度波動，能夠充分填充熔融金屬1。在圖1所示的連續鑄造裝置中，為了進一步提高冷卻速率可以在活動模具上設置 覆蓋層。圖4(A)和4(B)是活動模具的部分示意圖，其顯示在活動模具的表面上具有覆蓋 層的實例，其中圖4(A)顯示覆蓋層與活動模具的表面接觸並固定於其上的實例，而圖4(B) 顯示覆蓋層可移動地設置在活動模具的表面上的實例。圖4(A)中所示的活動模具30在輥 14a的外圓周上設置有氧含量低和導熱性優異的材料的覆蓋層14b。設置覆蓋層14b，以使 得從澆注口 13供給的熔融金屬1和通過凝固得到的鑄造材料2不會與輥14a接觸。用於 形成所述覆蓋層14b的材料的實例包括銅和銅合金。用於形成覆蓋層14b的材料是僅要求 如上所述具有低氧含量和導熱性優異的材料，強度不足以用作輥14a的材料的材料也可以 使用。具有優異導熱性的覆蓋層14b在與熔融金屬1接觸時有效地使熔融金屬1的熱量消 散，由此有助於提高熔融金屬1的冷卻速率。另外由於優異的導熱性，它也具有防止輥14a 因受到來自熔融金屬1的熱量而變形所引起的尺寸變化的作用。另外在覆蓋層14b由與輥 14a相似的材料形成的情況下，當在操作中受到損傷時，可以經濟地僅僅替換覆蓋層14b。如上所述覆蓋層14b可以與輥14a接觸並固定，但是如圖4⑶所示，可以設置覆 蓋層19以使得可在輥14a的外圓周上移動。覆蓋層19用如同覆蓋層14b中那樣具有低氧 含量以及導熱性優異的材料製成帶狀部件，並且構造成圖4 (B)中所示的閉合迴路結構。所 述閉合迴路覆蓋層19由輥14a和張緊輪18支撐，以使得覆蓋層19在輥14a的外圓周上可 移動。如同在覆蓋層14b中那樣具有優異導熱性的覆蓋層19充分提高熔融金屬1的冷卻速 率並且抑制輥14a由於熱變形的尺寸變化。此外在覆蓋層19由與輥14a相似的材料形成 的情況下，在操作中受到損傷時可以僅僅替換覆蓋層19。另外，覆蓋層19構造成在輥14a
26和張緊輪18之間移動，可在接觸熔融金屬1之後而在下一次接觸之前，進行表面清潔或校 正熱應變引起的變形。另外可以在輥14a和張緊輪18之間設置加熱覆蓋層19用的加熱裝置。圖5是鎂合金用連續鑄造裝置的示意圖，其中利用熔融金屬的重量將其供給至活 動模具。該連續鑄造裝置在基本構造上與圖1所示裝置類似。更具體地，其配備有熔化鎂 合金以形成熔融金屬1的熔爐40，用於暫時存儲來自熔爐40的熔融金屬1的熔融金屬池 42，設置在熔爐40和熔融金屬池42之間用於將熔融金屬1從熔爐40傳送到熔融金屬池42 的傳送槽41，用於包括將熔融金屬1從熔融金屬池42供給至對輥44之間間隙的澆注口 43 的供給部件42d，以及用於鑄造所供給的熔融金屬1由此形成鑄造材料2的一對輥44。區 別在於事實上熔融金屬1通過其重量供給至輥44之間的間隙。在圖5所示裝置中，如同圖1所示的熔爐10中那樣，熔爐40包括坩堝40a、加熱器 40b和外殼40c，溫度測量裝置(未示出)和溫度控制器(未示出)。另外坩堝40a設置有 氣體引入管40d，排氣管40e和氣體控制器(未示出)。另外坩堝40a配備有用於攪拌熔融 金屬1的翅片(未示出)由此能夠進行攪拌。傳送槽41在其一端與坩堝40a相連，而在另 一端與熔融金屬池42相連，以及在中間部分設置有加熱器41a和用於將熔融金屬1供給至 熔融金屬池42閥41b。在傳送槽41的外周上，配置超聲攪拌裝置(未示出)。在圖5所示實例中，熔融金屬池42在其外周上配備有加熱器42a，溫度測量裝置 (未示出)和溫度控制器(未示出)。另外熔融金屬池42設置有氣體引入管42b，排氣管 42c和氣體控制器(未示出)。另外熔融金屬池42配備有攪拌熔融金屬1用的翅片(未示 出)由此能夠進行攪拌。供給部件42d在其一端與熔融金屬池42相連，而另一端(在構成 活動模具的輥44 一側)具有澆注口 43。在澆注口 43附近，配備溫度測量裝置(未示出)， 以用於對供給至澆注口 43的熔融金屬1進行溫度管理。設置該溫度測量裝置以致於不會 阻礙熔融金屬1的流動。為了利用熔融金屬1的重量將熔融金屬1從澆注口 43供給至輥 44之間的間隙，將後面會敘述的輥44之間間隙的中心線50水平設置，而且設置熔融金屬 池42、澆注口 43和輥44，以使得熔融金屬1在水平方向上經過澆注口 43從熔融金屬池42 供給至輥44之間的間隙，並且在水平方向上形成鑄造材料2。另外，設置供給部件42d低 於熔融金屬池42中的熔融金屬1的液面。配備檢測液面用傳感器47，以便進行調整，使熔 融金屬池42中熔融金屬1的液面達到離輥44之間間隙的中心線50的預定高度h。傳感 器47連接至未圖示的控制器，其響應傳感器47的檢測結果來調節閥41b，從而控制熔融金 屬1的流速，由此調整從澆注口 43供給至輥44之間間隙中的熔融金屬1的壓力。更具體 地，選擇距離中心線50有30mm遠的點的高度作為熔融金屬1的液面的設定值，優選控制 該液面以處於上述設定值士 10%。另外期望使熔融金屬1的壓力為101. SkPa以上和小於 118. 3kPa(l. 005atm 以上和小於 1. 168atm)。在圖5所示實例中，活動模具由一對輥44構成。輥44以其間有間隙地相對設置， 以及通過未經圖示的驅動機構在彼此不同的方向上(一個順時針而另一個逆時針)可旋 轉。特別地，設置輥44以使得輥間間隙的中心線50水平設置。熔融金屬1被供給至輥44 之間的間隙中，在輥44的旋轉下，從澆注口 43供給的熔融金屬1在與輥44接觸時凝固，並 作為鑄造材料2排出。在本實例中，鑄造方向是水平的。每根輥44包括任意調整表面溫度 的加熱_冷卻機構(未示出)，以及具有溫度測量裝置(未示出)和溫度控制器(未示出)。
在本實例中，石墨(氧濃度重量比例50ppm以下，不包括孔中的氧)用作形成坩 堝40a、傳送槽41、熔融金屬池42、供給部件42d和澆注口 43的氧含量為20質量％以下的 低氧材料。另外作為形成輥44用的材料，採用銅合金(組成(質量％)銅99%，鉻0.8% 和餘量的雜質，氧濃度重量比例IOOppm以下)。如同在圖1所示裝置中那樣，用上述連續鑄造裝置製造鑄造材料，這容許減少由 熔融金屬與氧結合造成的缺陷，即鑄造材料表面性能的劣化和二次加工性能的損失。另外 在圖5所示裝置中，在坩堝40a內部和熔融金屬池42內部保持低氧氛圍，從而有效減少熔 融金屬與氧的結合。(試驗例1)用圖5所示連續鑄造裝置進行連續鑄造以製造鑄造材料(片材)。調查所得鑄造 材料的特性。經調查的鎂合金的組成、鑄造條件和特性示於表1-5中。表1-5僅顯示模具 的材料，除模具以外其他部件的材料與實施例5中所示相同(碳)。在表1-5中，熔融金屬 的最高溫度、最低溫度和波動指的是在澆注口處的溫度以及在澆注口的橫截面方向上的波 動。位移指的是圖5中包括輥44的中心軸的平面(以下稱為模具中心45)和澆注口 43前 端之間的距離(位移46)。氛圍由含量如表1-5所示的氧以及餘量的氬和氮的混合氣體組 成。澆注口處的間隙指的是從澆注口供給的熔融金屬最初接觸的輥部分之間的間隙。模具 中心的輥間隙指的是輥設置得最為靠近時的最小間隙。壓延減量定義為(澆注口處的間隙 /最小間隙)X 100。供給壓力指的是從熔融金屬(包括固化部分)對輥施加的壓縮荷載。 鑄造材料溫度指的是立即從輥放出之後的鎂合金材料的表面溫度。成分波動基於表1-5所 示的各實施例組成相應的設定含量來確定。[表1]
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權利要求
製造鎂合金材料的方法，所述方法包括在熔爐中熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔化步驟；將所述熔融金屬從所述熔爐傳送至熔融金屬池的傳送步驟；和經過澆注口從所述熔融金屬池向活動模具供給所述熔融金屬以及凝固該熔融金屬以連續製造厚0.1 10.0mm的鑄造材料的鑄造步驟，其中在從所述熔化步驟到所述鑄造步驟的過程中，所述熔融金屬所接觸的所有部分由氧含量20質量％以下的低氧材料形成，以及所述熔融金屬所接觸的部分包括所述熔爐中的表面部分、在所述熔爐與所述熔融金屬池之間的傳送槽的表面部分、所述熔融金屬池的表面部分、在所述熔融金屬池與活動模具之間的供給部件的表面部分和所述活動模具的表面部分。
2.權利要求1的方法，其中所述低氧材料是選自碳系材料、鉬、碳化矽、氮化硼、銅、銅合金、鐵、鋼和不鏽鋼中的一 種或多種。
3.權利要求1的方法，其中所述供給部件的表面部分是選自碳系材料、碳化娃和氮化硼中的一種或多種。
4.權利要求1的方法，其中所述活動模具由滿足下列電導率條件的材料形成 100 ^ y > X-IO其中1代表所述活動模具的電導率，而χ代表所述鎂合金材料的電導率。
5.權利要求1的方法，其中所述活動模具在其表面上包括滿足下列電導率條件的覆蓋層 100 彡 y，> X-IO其中1』代表構成所述覆蓋層的材料的電導率，而X代表所述鎂合金材料的電導率。
6.權利要求1的方法，其中所述活動模具在其表面上包括金屬覆蓋層，其由含有所述鎂合金材料的合金組成50 質量％以上的材料形成。
7.權利要求1的方法，其中在所述鑄造步驟中，所述活動模具的表面溫度為構成該活動模具的材料熔點的50%以下。
8.權利要求1的方法，其中所述熔爐內部、所述熔融金屬池內部和所述熔爐與所述熔融金屬池之間的傳送槽內部 中的至少之一保持在低氧氛圍下；和所述氛圍的氧濃度小於空氣中的氧濃度。
9.權利要求8的方法，其中所述氛圍包含少於5vol %的氧，和95vol%以上的其餘氣體，所述其餘氣體包含氮氣、氬氣和二氧化碳中的至少一種。
10.權利要求1的方法，其中所述鎂合金包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的一種或多種元素，每種元素的量 為0. 01質量％以上以及小於20質量％，和由Mg和雜質構成的餘量，Mg的存在量為50質量％以上。
11.權利要求10的方法，其中所述鎂合金還包含0. 001質量％以上以及小於16質量％的Ca。
12.權利要求10的方法，其中所述鎂合金還包含選自 Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、Te、Nd、Nb、La 禾口 RE 的一種或多種元素，每種元素的量為0. 001質量％以上以及小於5質量％。
13.權利要求1的方法，其中在所述熔爐、將所述熔融金屬從所述熔爐傳送至所述熔融金屬池用的傳送槽和所述熔 融金屬池的至少之一中攪拌該熔融金屬。
14.權利要求1的方法，其中所述熔融金屬在從所述澆注口供給至所述活動模具時具有IOLSkPa以上以及小於 118. 3kPa的壓力。
15.權利要求14的方法，其中所述活動模具由一對輥構成，其在彼此不同的方向上旋轉以及進行設置以使得所述輥 間間隙的中心線成水平；所述熔融金屬在水平方向上通過所述澆注口從所述熔融金屬池供給至所述輥間的間隙；所述熔融金屬向所述輥間間隙的供給通過該熔融金屬的重量進行；和所述熔融金屬池中熔融金屬的液面是在比所述輥間間隙的中心線高30mm以上的位置。
16.權利要求15的方法，其中選擇離所述輥間間隙的中心線高30mm以上的高度作為所述熔融金屬液面的設定值；和控制所述熔融金屬池中熔融金屬的液面以使得處於所述設定值士 10%的範圍內。
17.權利要求1的方法，其中所述澆注口處的熔融金屬的溫度保持在熔點+10°C以上和熔點+85°C以下的溫度。
18.權利要求1的方法，其中所述熔融金屬的溫度在所述澆注口的橫截面方向上具有10°C以內的溫度波動。
19.權利要求1的方法，其中 凝固時的冷卻速率是50-10，OOOK/s。
20.權利要求1的方法，其中所述活動模具對置設置有在彼此不同的方向旋轉的一對輥。
21.權利要求20的方法，其中包括所述輥的旋轉軸的平面與所述澆注口的前端之間的距離是所述輥整個圓周長度 的2. 7%以下。
22.權利要求20的方法，其中所述澆注口外邊緣的前端之間的距離是所述輥間最小間隙的1-1. 55倍。
23.權利要求1的方法，其中所述熔融金屬的凝固在其從所述活動模具排出時已完成。
24.權利要求23的方法，其中所述活動模具對置設置有在彼此不同的方向旋轉的一對輥；和 所述熔融金屬的凝固在從包括所述輥的旋轉軸的平面到所述澆注口前端的距離的 15-60%範圍內完成。
25.權利要求23或24的方法，其中從所述活動模具排出的鎂合金材料的表面溫度是400°C以下。
26.權利要求23-25中任一項的方法，其中由所述凝固的鎂合金材料對所述活動模具在該鎂合金材料的橫向上施加的壓縮荷載 為 1，500-7，000N/mm。
27.權利要求1-26中任一項的方法，其進一步包括對通過所述鑄造步驟得到的鑄造材料施加熱處理的熱處理步驟。
28.權利要求1的方法，其進一步包括用壓延軋輥對通過所述鑄造步驟得到的鑄造材料施加壓延加工的壓延步驟。
29.權利要求28的方法，其中總壓延減量為20%以上，所述總壓延減量C由C(%) = (A-B)/AX 100表示，其中A (mm) 代表所述鑄造材料的厚度而B (mm)代表所述壓延材料的厚度。
30.權利要求28的方法，其中所述壓延步驟包括一道次壓延減量c為1-50 %的壓延，所述一道次壓延減量c由 c(% ) = (a-b)/aX100表示，其中a(mm)代表壓延前材料的厚度而b (mm)代表壓延後材料 的厚度。
31.權利要求28的方法，其中所述壓延步驟包括其中即將進入所述壓延軋輥時所述材料的表面溫度是100°C以下，和所述壓延軋輥的表面溫度是100-300°c的壓延。
32.權利要求28-31中任一項的方法，其進一步包括 對進行所述壓延加工的壓延材料施加熱處理的熱處理步驟。
33.通過向活動模具供給鎂合金的熔融金屬隨後凝固的連續鑄造所得到的鎂合金鑄造 材料，其中所述連續鑄造通過其中所述熔融金屬所接觸的所有部分用氧含量20質量％以下的低 氧材料形成的連續鑄造裝置來進行；和所述鎂合金鑄造材料的厚度是0. 1-10. Omm ；以及所述熔融金屬所接觸的部分包括所述熔爐中的表面部分、在所述熔爐與所述熔融金屬 池之間的傳送槽的表面部分、所述熔融金屬池的表面部分、在所述熔融金屬池與活動模具 之間的供給部件的表面部分和所述活動模具的表面部分。
34.權利要求33的鎂合金鑄造材料，其中 DAS ^ 0. 5 μ m-5. 0 μ m。
35.權利要求33的鎂合金鑄造材料，其中 金屬間化合物的大小為20 μ m以下。
36.權利要求33的鎂合金鑄造材料，其中所述鎂合金具有以下任一的組成組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0. 01質量％以上以及小於20質量以及由Mg和雜質構成的餘量(Mg的存在量為 50質量％以上)；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0. 01質量％以上以及小於20質量％ ；0. 001質量％以上以及小於16質量％的Ca ； 以及由Mg和雜質構成的餘量；和組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0.01質量％以上以及小於20質量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、Te、 Nd,Nb,La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質量％以及小於5質量％ ；以及由 Mg和雜質構成的餘量(Mg的存在量為50質量％以上)，其中在所述第一和第二添加元素中，在含量為0.5質量％以上的各元素中，所述元素的設 定含量與其在所述鑄造材料表面部分的實際含量之間的差為10%以下，以及所述元素的設 定含量與其在所述鑄造材料中心部分的實際含量之間的差為10%以下。
37.權利要求33的鎂合金鑄造材料，其中 表面缺陷的深度小於所述鑄造材料厚度的10%。
38.權利要求33的鎂合金鑄造材料，其中所述鑄造材料表面上存在的波痕滿足最大寬度rw和最大深度rd的關係rwXrd < 1. 0。
39.權利要求33的鎂合金壓延材料，其通過權利要求28-32中任一項的製造方法得到。
40.權利要求39的鎂合金壓延材料，其中 平均結晶粒度是0. 5 μ m-30 μ m。
41.權利要求39的鎂合金壓延材料，其中所述壓延材料表面部分中的平均結晶粒度與其中心部分中的平均結晶粒度的差異是 20%以下。
42.權利要求39的鎂合金壓延材料，其中 金屬間化合物的大小為20 μ m以下。
43.權利要求39的鎂合金壓延材料，其中 所述鎂合金具有以下任一的組成組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0. 01質量％以上和小於20質量以及由Mg和雜質構成的餘量(Mg的存在量為50 質量％以上)；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0. 01質量％以上以及小於20質量％ ；0. 001質量％以上以及小於16質量％的Ca ； 以及由Mg和雜質構成的餘量；和組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0.01質量％以上以及小於20質量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、Te、 Nd,Nb,La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質量％以及小於5質量％ ；以及由 Mg和雜質構成的餘量(Mg的存在量為50質量％以上)，其中在所述第一和第二添加元素中，在含量為0.5質量％以上的各元素中，所述元素的設 定含量與其在所述壓延材料表面部分的實際含量之間的差為10%以下，以及所述元素的設 定含量與其在所述壓延材料中心部分的實際含量之間的差為10%以下。
44.製造鎂合金成型製品的方法，其包括對權利要求39-43中任一項的鎂合金壓延材料施加塑性加工的塑性加工步驟；和 對進行所述塑性加工的材料施加熱處理的熱處理步驟。
45.權利要求44的方法，其中所述塑性加工步驟在室溫以上以及小於500°C的溫度範圍內對所述壓延材料進行衝壓 加工或鍛造加工。
46.由權利要求44或45的製造方法得到的鎂合金成型製品。
全文摘要
本發明提供機械特性和表面精度優異的鎂合金材料如鎂合金鑄造材料或鎂合金壓延材料、能夠穩定製造上述材料的製造方法、利用所述壓延材料的鎂合金成型製品及其製造方法。本發明提供鎂合金材料製造方法，其包括在熔爐中熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔化步驟、將熔融金屬從熔爐傳送至熔融金屬池的傳送步驟、以及經過澆注口從熔融金屬池向活動模具供給熔融金屬和使熔融金屬凝固以連續製造鑄造材料的鑄造步驟。在從熔化步驟到鑄造步驟的過程中，熔融金屬所接觸的部分由氧含量20質量％以下的低氧材料形成。鑄造材料的厚度為0.1-10mm，由此提供機械特性和表面精度優異的鎂合金材料如鎂合金鑄造材料或鎂合金壓延材料。
文檔編號B22D11/06GK101961779SQ20101052088
公開日2011年2月2日 申請日期2005年6月28日 優先權日2004年6月30日
發明者中井由弘, 池田利哉, 沼野正禎, 西川太一郎 申請人:住友電氣工業株式會社