[发明专利]具备优秀的金属溶液流动性和耐热裂性的镁类合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具备优秀的金属溶液流动性和耐热裂性的镁类合金及其制造方法。

背景技术

一股而言，镁合金或镁是实用金属中最轻的金属，因具备优秀的比强度和比刚性，从而用作轻质结构材料。

镁的比重为1.7，不仅在常用金属材料中最轻，而且其比强度和比刚性优于铁和铝。另外，若通过压铸工艺加工时，则表现出优秀的机械特性，目前，以汽车部件行业为中心广泛用于便携式电子产品、航空器及体育用品等各种领域。一股而言，若将镁合金用于汽车部件，则可减少30％的重量。

在当前已商用化的压铸用镁合金中，最具代表性的是AZ91D、AM50、AM60等Mg-Al类合金。镁合金的所需特征是适于压铸的铸造性，而且，还需具备耐腐蚀性和抗氧化性。另外，若考虑与铁及铝的竞争力，则需开发出无需高价添加元素的合金。

以上述条件为依据开发出的现有镁合金，若稀土类元素(RE)的添加比率高，则合金的性价比不高，若添加碱土金属(Ca、Sr)等，则将明显降低铸造性，例如降低金属溶液流动性，热裂及粘附于模具等。因钙的价格接近每公斤约200$，从而增加镁合金的制造成本。

尤其是，若将碱土金属(Ca或Sr)直接投入镁或镁合金中，则在镁合金中发生一定量的碱土金属的熔解，因此，为了提高镁合金的物性，需添加一定分率以上的碱土金属。例如，若为钙(Ca)，则需添加1.34重量％(非平衡状态下为0.8重量％)以上，才能防止被镁基质熔解，形成可对镁或其他合金元素和合金的物性产生影响的金属化合物相。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁类合金及其制造方法，其通过新的方法将碱土金属氧化物添加于镁合金金属溶液。

本发明的另一目的在于提供一种镁类合金及其制造方法，其在减少或去除保护气体的同时，使用低价的碱土金属氧化物，以节省制造费用。

本发明的又一目的在于提供一种镁类合金及其制造方法，其通过投入碱土金属氧化物，最大限度地减少合金的熔解，最大限度地提高添加合金元素的效果。

本发明还一目的在于提供一种镁类合金及其制造方法，其通过间接添加碱土金属(例如，Ca)，从而防止添加碱土金属所导致的金属溶液流动性的降低，并防止添加碱土金属所导致的模具烧结及热裂。

本发明的再一目的在于提供一种镁合金，其通过晶粒细化(grain refinement)及内部健全(internal soundness)提高机械特性。

本发明的另一目的在于提供一种镁合金，其通过增加抗氧化性及抗燃烧性，从而提高其安全性。

本发明的目的不受如上所述目的的限制，而对于本领域的普通技术人员而言，未提及的其他技术目的从下面的说明中变得显而易见。

为了达到上述目的，本发明的镁类合金，在镁或镁合金的金属溶液表面涂布碱土金属氧化物，以使上述碱土金属氧化物的部分或全部通过还原反应烧尽，从而在上述碱土金属氧化物的金属成分熔解于上述金属溶液之前，使上述碱土金属氧化物的金属成分与上述金属溶液中的Mg及/或Mg之外的其他合金元素结合形成金属间化合物。

具体而言，上述碱土金属氧化物可涂布0.01重量％～30重量％，且碱土金属氧化物可为钙氧化物。

上述碱土金属氧化物可涂布于从上述金属溶液表面位于全部金属溶液深度的20％或10％左右的上层部。

上述金属间化合物为上述Mg元素和碱土金属元素间的化合物、上述Mg合金的合金元素和碱土金属元素间的化合物、上述Mg元素和Mg合金元素和碱土金属的化合物中的至少一种。

为达到上述目的，本发明的镁类合金制造方法，在制造镁类合金的方法中，包括如下步骤：熔解镁或镁合金准备金属溶液；在上述金属溶液表面涂布碱土金属氧化物； 通过上述金属溶液和上述所涂布的碱土金属氧化物的还原反应，使至少一部分上述碱土金属氧化物在金属溶液中烧尽；使通过上述烧尽过程去除氧成分而形成的碱土金属和上述镁及/或镁合金的合金元素进行反应；及一并去除上述反应后残留的上述碱土金属氧化物和浮渣。

为了达到上述目的，本发明的另一镁类合金制造方法，在制造镁类合金的方法中，包括如下步骤：熔解镁或镁合金准备金属溶液；在上述金属溶液表面涂布碱土金属氧化物；通过上述金属溶液和上述所涂布的碱土金属氧化物的充分的还原反应，使上述碱土金属氧化物烧尽，从而基本上不残留于上述金属溶液中；及使通过上述烧尽过程去除氧成分而形成的碱土金属进行反应，从而基本上不残留于上述镁合金中。

上述烧尽步骤，还包括将反应进行至在上述金属溶液的表面不产生上述碱土金属氧化物的还原反应所产生的闪光为止。