生產鎂合金薄板的方法
2023-07-21 09:25:06
專利名稱：生產鎂合金薄板的方法
技術領域：
本發明涉及一種生產鎂合金板的方法，尤其是涉及一種能夠生產出用作
3C產品外殼的鎂合金薄板的方法。
背景技術：
電子科技發展日新月異，科技產品不斷的推陳出新，如筆記型計算機、 手機、PDA、數字相機及語言翻譯機等，更是現今不可或缺的電子科技產品， 也由於科技的提升，產品種類更是琳琅滿目，且逐漸以輕量化的信息產品為 主，而隨著產品不斷輕量化之需求下，除了產品本身內部構件需朝向輕巧精 密外，產品外殼的減量更是輕量化產品必需突破的重點之一。
為改善信息產品外殼體積大、質量重的缺陷，目前己開發利用鎂合金作 為產品外殼主要材質，主要系因鎂合金本身的質量輕、結構強度高、剛性好、 熱傳導率高、制振能力良好，其加工後的厚度較一般金屬材質更薄，因此利 用鎂合金為主要材質儼然已成為高科技產品外殼的主流。
對一般利用壓鑄或半固態射出使用的鎂合金大都為AZ91D、衝鍛、衝壓 及超塑性等加工方式所採用軋制材AZ31B合金、鋁合金衝壓件用的AA5052、 純鈦及不鏽鋼等的物理性質及機械性質作一比較分析，可以清楚得知以下結 果
1. 鎂合金質輕是主要特徵，比重是鋁的三分之二，鈦的五分之二，若與 不鏽鋼相比則只有四分之一。
2. 熱傳導率雖只有鋁合金的一半左右，但是比不鏽鋼或純鈦優異5~7倍。
3. 由比強度(抗拉強度/比重)可知鎂合金之強度優於純鈦、鋁合金及 不鎖鋼。
由上述表格的比較說明中可以很清楚的證明鎂合金是最適合應用於薄壁 信息攜帶型儀具之外殼件，但受於現有鎂合金工藝之限制而無法再減薄，並非結構強度不足，意即產品均有Over-design (超越設計)之現象。
目前鎂合金的製造主要以壓鑄及半固態射出法為主，而利用壓鑄及半固 態射出法所製造出的鎂合金構造，其最大寬度僅250mm，而厚度要達到0.8mm 更屬不易，且易出現許多缺陷，如針孔、氣孔、縮孔、冷接紋及未完全填模 等現象，因此必需以人工進行修補補土之作業(類似於汽車板金烤漆之補土 方式)，此費時及耗費人力的後段處理費用相當高，以至於造成鎂合金的價格 居高不下；由於上述壓鑄及半固態射出法的工藝皆為將熔融(或半熔融)的 鎂注入模穴內而製作成品的方法，因此在製作信息攜帶型儀器薄壁外殼件時， 常因澆道、流道、冒口等回材太多，造成成品率太低等問題。
一般金屬板片的製造方式是利用連鑄或半連鑄之寬大厚板，經過多道次 的連續軋製成為薄片材，屬於大量生產及高度商業化的製造方式，此工藝需 要許多臺軋制設備、輸送裝置、寬大廠房等，整體投資相當龐大。以鋁板之 製造為例，厚板重達5~6噸、高5米、厚度30公分，經過多站多道次的熱軋、 冷軋、整平等步驟後成為薄片產品，此等製造方式不但耗費相當龐大的費用， 又耗時實不符合經濟效應，因此若能使用鎂板的塑性加工，將能使外殼件於 滿足強度要求下產出最薄厚度的產品，可使產品更輕量化、省料及增加機構 設計間的空間。
發明內容
為此，本發明提供了一種鎂合金薄板生產工藝，其主要是利用連續鑄造 鑄造出較薄的鎂合金板材，再通過擠型工藝擠出厚度在2.0~3.5mm之間並呈 波浪型的寬鎂板，再利用展平技術將波浪型的寬鎂板展開形成一平板狀，配 合熱軋制使軋制後的寬鎂板形成厚度為0.5~1.5mm的鎂板，再對軋制後的鎂 板進行表面處理及材料特性分析，最後再將已成形的薄板交由3C外殼加工 廠，利用衝壓或衝鍛成型方式，開發出信息產品的外殼，以達到輕量化的要 求。
具體而言，本發明提供一種生產鎂合金薄板的方法，包括以下步驟 鑄造步驟將添加有晶粒細化劑的、固相所佔重量比例介於10% 15% 之間的熔融鎂合金供應至至少一對輥子之間，在比所述鎂合金的熔融溫度高
44-C 50。C的溫度下，連續鑄造成厚度約在4.0 6.0mm之間的板材；
擠制步驟進一步將連續鑄造出的鎂合金板擠製成為波浪型鎂板，其擠 制後鎂板的厚度約在2.0~3.5mm間；
展平步驟將波浪型鎂板軋制展開為一平板狀鎂板；
軋制步驟將平板狀鎂板軋制為更薄的鎂合金薄板，使鎂合金薄板的寬 度介於450 500mm間、厚度則介於0.5 1.5mm;
表面處理步驟在鎂合金薄板表面鍍膜，以防止氧化腐蝕。 並且，優選地在本發明所述的生產鎂合金薄板的方法中，所述鎂合金薄 板中各組分包括4 5重量％的鋅；3 4.5重量％的銀；1 1.5重量％的鋯； 0.8 1.2重量％的錳；4.5 5.5重量％的釔；其餘組分為鎂。
本發明的主要有益效果在於利用連續鑄造工藝、擠型工藝、熱輥軋、
退火工藝、晶粒細化、整平工藝及表面處理等，製造出符合輕量化需求的鎂 合金薄板，以降低成本、提高市場競爭力。
圖1為本發明所述的生產鎂合金薄板的方法的流程示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明所述的生產鎂合金薄板的方法做進一步說明，以 使本領域技術人員參閱本說明書能夠據以實施。
請參閱第一圖所示，本發明的方法包含下列步驟鑄造步驟將添加有 晶粒細化劑的、固相所佔重量比例介於10% 15%之間的熔融鎂合金供應至 至少一對輥子之間，在比所述鎂合金的熔融溫度高4"C 5(TC的溫度下，連 續鑄造成厚度約在4.0 6.0mm之間的板材。
所述晶粒細化劑包括含碳細化劑、硼化系合金細化劑、稀土元素或混
合稀土晶粒細化劑、含Zr元素合金以及其它合金元素如Ca、 Sr、 Ti等晶粒 細化劑。
在鑄造步驟中，是通過輥子進行連續鑄造，其中固相鎂合金所佔重量比 例介於10% 15%之間，並且滿足在比所述鎂合金的熔融溫度高40'C 5(rC的溫度下進行鑄造時，能夠實現鑄造出厚度約在4.0 6.0mm之間的鎂合金板 材。
擠制步驟進一步將連續鑄造出的鎂合金板通過波浪型模具擠製成為波 浪型鎂板，其擠制後鎂板的厚度約在2.0 3.5mm間。受擠制後的鎂合金薄板 由於擠制時的高擠型比，使擠壓後的鎂板內部晶粒細化，可有利於後續的薄 化精密軋制。
展平步驟將波浪型鎂板軋制展開為一平板狀鎂板。擠壓後的波浪型鎂 合金板經由展平機的展平處理而形成一平板狀的鎂板，這樣可以縮短軋制時 的時間。
軋制步驟將平板狀鎂板軋制為更薄的鎂合金薄板，使鎂合金薄板的寬
度介於45(K500mm間、厚度則介於0.5 1.5mrn。展平後的鎂合金板由溫軋制 機的軋制處理進形溫軋制時，由於鎂合金板內部的晶粒通過連續鑄造添加晶 粒細化劑的鎂合金材料，並且在擠制處理中己經細化，因此進行軋制處理時 即可有效地將鎂板軋制，使軋制後形成一寬度介於450 500mrn、厚度約在 0.5 1.5mm之間的鎂合金薄板。
最後進行表面處理步驟在鎂合金薄板表面鍍膜，以防止氧化腐蝕。
在最終應用上，可以根據各重鎂合金薄板的不同狀況分別施以退火或以 其它處理，也可依其機械性質、物理性質等等以提供不同產品製造的需求衝 壓成型，或者利用衝鍛或衝壓方式，開發各種不同產品的外殼。
發明人通過反覆試驗還發現，當採用所述鎂合金薄板中各組分包括4 5重量％的鋅；3 4.5重量％的銀；1 1.5重量％的鋯；0.8 1.2重量％的錳； 4.5 5.5重量％的釔；其餘組分為鎂時，能夠獲得良好的生產效果。換言之， 採用本發明提供的生產鎂合金薄板的方法對具有上述組分的鎂合金進行處 理，能夠獲得就有良好物理性能的鎂合金薄板。
特別是，當採用的所述鎂合金薄板中各組分包括4.3重量％的鋅；3.5 重量％的銀；1.5重量％的鋯；1.2重量％的錳；4.5重量％的憶；其餘組分為 鎂時，效果最佳。
鎂合金通過連續鑄造、擠制及軋制將鎂板內部的晶粒細化，而形成厚度 較薄的薄板片，其該鎂合金薄板片不但可使高科技信息產品，如筆記型計算機、通訊產品、數字產品等達到輕量化，亦可取代汽車鋁合金之壓鑄件，另 鎂合金具有金屬質感、硬度高、強度大等特性，如此不但能有效的廣範應用， 藉以提高產業競爭力，且可大量生產製造，大幅降低製造成本。
綜上所述，本發明的生產鎂合金薄板的方法不但可使鎂合金的厚度有效 縮減，令信息產品達到輕量化的須求，且可大量生產使鎂合金的應用更為廣 範，並大幅降低鎂合金的製造成本，提高產業的競爭力。
儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方 式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領 域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範 圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖 例。
權利要求
1.一種生產鎂合金薄板的方法，包括以下步驟鑄造步驟將添加有晶粒細化劑的、固相所佔重量比例介於10％～15％之間的熔融鎂合金供應至至少一對輥子之間，在比所述鎂合金的熔融溫度高4℃～50℃的溫度下，連續鑄造成厚度約在4.0～6.0mm之間的板材；擠制步驟進一步將連續鑄造出的鎂合金板擠製成為波浪型鎂板，其擠制後鎂板的厚度約在2.0～3.5mm間；展平步驟將波浪型鎂板軋制展開為一平板狀鎂板；軋制步驟將平板狀鎂板軋制為更薄的鎂合金薄板，使鎂合金薄板的寬度介於450～500mm間、厚度則介於0.5～1.5mm；表面處理步驟在鎂合金薄板表面鍍膜，以防止氧化腐蝕。
2. 如權利要求1所述的生產鎂合金薄板的方法，其中，所述鎂合金薄板 中各組分包括4 5重量％的鋅；3 4.5重量％的銀；1 1.5重量％的鋯； 0.8 1.2重量％的錳；4.5 5.5重量％的紀；其餘組分為鎂。
3. 如權利要求2所述的生產鎂合金薄板的方法，其中，所述鎂合金薄板 中各組分包括4.3重量％的鋅；3.5重量％的銀；1.5重量％的鋯；1.2重量 %的錳；4.5重量％的釔；其餘組分為鎂。
全文摘要
本發明涉及一種生產鎂合金薄板的方法，包括以下步驟鑄造步驟將添加有晶粒細化劑的、固相所佔重量比例介於10％～15％之間的熔融鎂合金供應至至少一對輥子之間，在比所述鎂合金的熔融溫度高40℃～50℃的溫度下，連續鑄造成厚度約在4.0～6.0mm之間的板材；擠制步驟進一步將連續鑄造出的鎂合金板擠製成為波浪型鎂板，其擠制後鎂板的厚度約在2.0～3.5mm間；展平步驟將波浪型鎂板軋制展開為一平板狀鎂板；軋制步驟將平板狀鎂板軋制為更薄的鎂合金薄板，使鎂合金薄板的寬度介於450～500mm間、厚度則介於0.5～1.5mm；表面處理步驟在鎂合金薄板表面鍍膜，以防止氧化腐蝕。通過本發明製造出的厚度較薄的鎂合金薄板，能夠應用於3C產品。
文檔編號C22F1/06GK101579817SQ200910087320
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月23日 優先權日2009年6月23日
發明者仝仲盛, 劉國棟, 劉新元, 衛亞平, 張明峰, 李勝凱, 白夏冰, 莉 肖 申請人:北京廣靈精華科技有限公司