[发明专利]镁合金塑性加工产品及其制造方法

说明书

本申请是申请号为CN200710306896.6(申请日为2007年11月29日)、发明名称为“镁合金塑性加工产品及其制造方法”的中国申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种镁合金塑性加工产品、其制造方法、镁合金挤压型材及其制造方法，更详细地说，本发明涉及(i)在塑性加工中确保塑性加工性、抑制破裂或表面变黑、燃烧、确保塑性加工产品的机械强度的塑性加工产品的制造方法，(ii)通过将模铸铸造和塑性加工复合，同时实现模铸铸造的复杂形状的成形性、塑性加工的高可靠性、高强度性的复合加工技术的塑性加工产品的制造方法，(iii)需要轻量化的汽车等运送器、手机、笔记本型计算机等民用电机·信息家电机器、电动工具、通用发动机等产业机械等的镁合金塑性加工产品的制造方法，(iv)由这些制造方法得到的塑性加工产品，(v)制造在耐热性镁合金挤压型材的挤压中确保挤压性、抑制挤压时的变黑、确保挤压型材的机械强度、更廉价高品质的耐热性镁合金挤压型材的方法，(vi)由该制造方法得到的挤压型材。

背景技术

在汽车产业中，由于燃费提高而导致的轻量化的必要性，对轻量材料的需求变高，开始使用树脂材料或轻量金属材料。然而，树脂材料一般由于回收困难，在保护地球环境方面来说有问题。与此相对，由于金属材料一般容易回收，因而特别期待其用途的扩展。轻量金属材料中作为最轻量的镁合金目前在方向盘、安全带、气囊保持器等内装部件上使用。然而，今后寻求向发动机部件或变速器部件等电动车动力传动系部件扩展用途。对于内装品来说，由模铸铸造制造延展性优良的镁合金AM50、AM60系合金。另一方面，对于期待这些用途扩展的电动车动力传动系来说，已开始由模铸铸造来制造强度和150℃前后的耐蠕变性优良的耐热性镁合金。予以说明，作为耐热性镁合金，已知在镁-铝系内添加稀土类金属或钙、锶的各种镁合金(例如参考专利文献1)。

而且，最近，个人计算机、手机外壳、手机机构部件等通过镁合金的冲压成形或者板锻造而成形。在冲压成形或板锻造成形中使用的坯料一般为挤压连续铸造坯段的镁合金板材、或者进一步压延该镁合金板材得到的镁合金薄板(例如，参考专利文献2～3)。

现有的铝构件的用途为在汽车的电动车动力传动系部件中使用活塞、汽缸盖、油压部件等众多锻造品。这些为镁合金模铸制品所不能应付的高强度、高可靠性的用途，现状中镁合金无法应付该用途。与铝模铸制品相比较时，镁模铸制品强度低10％以上，难以用同一尺寸的镁模铸制品代替铝模铸制品，多数情况下需要局部壁厚提高或追加唇缘等确保强度的对策。然而，这些对策与镁模铸制品的重量提高相关联。因此，在镁模铸制品中，需求提高不满足强度要件的部位的强度的技术。

(专利文献1)日本专利第2604670号公报

(专利文献2)日本特开2006-239748号公报

(专利文献3)日本特开2006-239750号公报

发明内容

在用于汽车电动车动力传动系部件中时，从其使用温度环境来说，镁合金塑性加工产品必须是耐热性镁合金。然而，不能生产成为塑性加工坯料的耐热性镁合金的连续铸造型材和挤压型材。实际上，如果挤压耐热性镁合金则会有下面的问题。在耐热性镁合金中，为了改善高温和室温下的蠕变特性，虽然添加了硅、稀土类元素、钙、锶等，但还是因此变得缺乏塑性加工性，生成化合物的晶界部分处容易产生破裂，而且，这些元素由于为活性的，因此在高温下进行挤压加工时，则在模具出口处发生着火或变黑。而且，塑性加工工序中也同样地缺乏塑性加工性，容易产生晶界处的破裂，达到高温时容易着火或变黑，也得不到塑性加工中的强度提高。

另外，预将铝模铸部材代替为镁模铸部材时，对于机械特性而言，刚性、拉伸强度比铝模铸部材低10％左右，特别是在汽车电动车动力传动系部材中，虽然从其使用温度环境出发使用耐热性镁合金，但对于蠕变强度来说，虽然在机油的温度范围(150℃附近)内与铝模铸材相同，但由于刚性、压缩强度相对地低，例如对于螺栓紧固来说，残存轴力比铝模铸部材下降20％左右。刚性是材料一时的物理特性，不能使其发生较大地变化，将强度特性提高10％以上成为课题。另一方面，镁锻造部材由于锻造用坯料高价而在汽车产业等中不能广泛使用。而且，通用镁合金在标准锻造温度下不希望加工硬化，不希望像铝合金锻造部材那样的高强度化。而且，在耐热性镁合金中还没有生产锻造用坯料。

进一步地，镁合金的塑性变形能力低劣，挤压速度慢，需要热间压延，进一步地，由于镁合金板材的使用量少不适合大量生产，镁合金连续铸造坯段的获得必须依赖于进口等，因此镁合金板材的成本非常昂贵。而且，这成为镁合金的挤压成形或板锻造成形不广泛的主要原因。