一種純鎂或鎂合金箔材的冷軋生產工藝的製作方法

2024-02-15 12:01:15

本發明涉及金屬材料技術領域，具體涉及一種純鎂或鎂合金箔材的冷軋生產工藝。

背景技術：

鎂合金具有比重小、比強度高、阻尼高、高導熱性以及減震性好、易於回收等優點，已經在汽車、航空航天和3c等工業領域得到了廣泛的應用。隨著日益緊迫的能源和環境問題以及高品質生活的追求極大刺激了鎂合金的發展，需求鎂合金的領域也不斷擴大，各領域對鎂合金品種和規格需求也呈現多元化。

鎂和鎂合金的薄板、箔材的功能化應用逐漸受到重視。比如，鎂合金薄板可以作為複合夾板的芯層，起到很好的電磁屏蔽性能和散熱性能；鎂合金箔材可以作為鎂電池、電子產品電池、甚至電動汽車電池的負極材料，能夠提供更高效和儲存能力等；鎂合金箔材可以作為音響金屬振膜，具備比鋁合金和鈦合金振膜更高的高頻音質。

鎂合金多為密排六方結構，有效滑移系少，塑性差、變形抗力高，軋制困難，軋制時需加熱坯料，且軋制道次間需要反覆加熱坯料，加工工藝周期長，生產效率低，導致鎂合金板材的生產成本高。鎂合金箔材，厚度通常小於0.1mm，其生產效率和成品率更是極低，鎂箔價格更為昂貴。

軋制工藝是鎂及鎂合金箔材的製備的關鍵技術。目前尚無任何企業從事鎂合金箔材的規模化生產，關於其製備技術也幾乎處於空白階段。

公開號為cn102649124的專利申請公開了「一種鎂或鎂合金箔的軋制方法」，該申請借鑑鋁合金的疊軋工藝，將鎂合金薄板疊合，並以鋁板包覆，焊接成疊軋包，然後採取溫軋和退火的方法進行多道次交叉軋制工藝，來製備鎂合金箔材,這種工藝適用於產量小、品種規格多變的箔材，設備簡單、投資少。但此方法工序多、操作複雜，涉及到包覆、焊接、潤滑、軋制和剪包等多道工序，且潤滑油的種類、潤滑油膜厚度影響最終產品的尺寸精度、表面質量，難以控制。

公開號為cn101658859a的專利申請公開了鎂或鎂合金箔材的軋制製作方法，其 製作方法為，採用厚度為0.3mm的薄板材作為坯料，先溫軋三道次(軋制溫度分別為240、230、220℃，每道次紮下量為33-34％)，然後冷軋四道次(每道次變形量為19-26％，每道次軋制前需退火)，最後對箔材進行退火。該方法的缺點在於採用了溫軋，溫軋雖然會提高材料的軋制性能，但會增加箔材和軋輥的摩擦力，影響箔材表面質量；並且軋制道次和退火次數過多，一方面降低生產效率，另一方面會導致箔材表面氧化，影響表面質量。

公開號為cn102242327a的專利申請公開了一種非/弱基面織構鎂合金變形材的冷軋方法及其冷軋板材，選擇用具有非、弱基面織構的mg-re和mg-zn-re鎂合金板材，利用熱軋板材的弱織構和自身優異塑性的優點，通過冷軋提高了合金的強度；但該工藝通過每道次較大的冷軋變形量，和較小的累積的冷軋總變形量，否則需要中間回爐退火，加長了生產工藝周期，而且，該工藝僅適合製備厚度為0.1～100mm的冷軋薄板，並不適用於箔材。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種鎂或鎂合金箔材的冷軋生產工藝，解決了現有鎂合金箔材製備困難、工藝周期長、廢品率高等問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種純鎂或鎂合金箔材的冷軋生產工藝，該工藝採用經過熱塑性加工和退火後獲得的純鎂或鎂合金變形材作為冷軋的初始坯料，對初始坯料進行小變形量反覆冷軋，直至冷軋出厚度小於0.1mm的純鎂或鎂合金箔材。

上述工藝過程中，所述初始坯料厚度≤0.2mm；冷軋過程中，每道次冷軋變形量為0.05-0.9％，每道次冷軋變形量優選為0.05-0.6％；通過反覆冷軋實現的累積變形量大於60％。

本發明原理如下：

純鎂或鎂合金屬於密排六方結構，室溫下僅有基面滑移等三個獨立滑移系，難以滿足vonmises準則均勻塑性變形所要求的5個獨立滑移系的要求，因而，純鎂或鎂合金的室溫塑性變形能力極差，難以實現冷軋制變形。研究表明，在某些條件下，孿生和剪切變形也是純鎂或鎂合金的一種重要的變形方式，可以協調變形。但是，在大的應變條件下，在孿生和剪切變形帶處的軟取向區域發生滑移，導致此處成為裂紋萌 生源，進而導致在剪切帶和孿生處發生局部變形而斷裂。本發明採用極小變形量冷軋，能夠在激活孿生和剪切變形帶的同時，避免了孿生和剪切變形成為裂紋萌生源，同時利用孿生和剪切變形改變晶粒取向，激活基面位錯滑移協調變形。在反覆小變形量冷軋過程中，孿生和剪切變形與基面位錯滑移相互轉換並協調變形，能夠持續進行冷軋，提高了材料的冷軋變形能力，從而實現大的累積變形量。

本發明的優點：

採用小變形量反覆冷軋，實現了大的冷軋累積變形量，提高了板材的尺寸精度，比如保證了厚度均勻性等；取消了冷軋過程中的退火工序，不僅提高了效率，而且避免了表面氧化現象。

附圖說明

圖1為單道次變形量為0.5％、箔材厚度為0.08mm的樣品外觀。

圖2為單道次變形量為0.2％、箔材厚度為0.04mm的樣品外觀。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例詳述本發明。需強調的是，以下實施例僅用於說明本發明，而並不是對本發明的限定。

實施例1

採用經300℃退火1小時的厚度為0.2mm的mg-2.0zn-0.3gd(wt.％)熱軋板材作為初始坯料，進行小變形量反覆冷軋，單道次變形量為0.5％，直至板材厚度達到0.08mm。樣品外觀如圖1所示。

實施例2

採用經300℃退火1小時的厚度為0.14mm的mg-2.0zn-0.3gd(wt.％)熱軋板材作為初始坯料，進行小變形量反覆冷軋，單道次變形量為0.2％，直至板材厚度達到0.04mm。樣品外觀如圖2所示。

實施例1-2製備出厚度為0.1mm以下的箔材，且取消了常規冷軋工藝過程中的退火工序，提高了生產效率。所製備的鎂合金箔材的尺寸精度高，厚度誤差可控制在±0.003mm，箔材表面無氧化現象。