无铝的镁合金的制作方法
【专利说明】无铝的镁合金
[0001]本发明涉及无铝的镁合金以及用于制造挤压的、连铸的或压铸的半成品或构件以及金属板的用途。
[0002]镁合金是轻型建筑材料，其相比于其它金属合金具有很轻的重量并且被用在轻重量扮演了有意义角色的场合，尤其在汽车工程、发动机结构和航空航天工程中。
[0003]在强度性能很高且比重低的情况下，镁合金作为金属结构材料尤其对于交通工具和飞行器建造来说是很有意义的。
[0004]之所以在车辆结构中需要重量减轻，是因为由于舒适性和安全性标准的提高而装入附加的零部件。轻型结构对于节能型车辆的结构也是有意义的。在镁材料加工时，压铸成型方法以及通过挤压、锻造、乳制、拉伸或深冲的加工成形方法越来越有意义。可利用这些方法来制造尤其在车辆结构中需求越来越旺盛的轻型构件。
[0005]具有有利机械性能尤其是高抗拉强度的合金属于现有技术。
[0006]由DE 806055公开了一种镁合金，其通过0.5-10%的稀土族金属和余量为镁的成分构成，附带条件的是，稀土由至少达到50%且最好至少达到75%的钕、单独或总共最高达到25%的镧和铈以及镨和少量钐和作为余量的钇族微量元素组成，在此添加一种或多种以下元素猛、招、1丐、钲、萊、铍、锌、镉和错。
[0007]由DE 42 08 504 Al公开了一种镁合金，其含有2_8%稀有金属，其中，该稀有金属由钪构成。
[0008]具有有利机械性能的其它已知镁合金包括以下合金，其含有锌和稀土金属的混合物，该混合物含有大量的铈。这样的合金含有约4.5重量％的锌和约1.0重量％的稀土，该稀土具有大量的铈。该合金可以获得良好的机械性能，但可铸性差，因此难以铸造出质量令人满意的零件。在零件组成复杂的情况下，焊接可能遇到困难。
[0009]具有更好可铸性的合金可以通过比较大量地添加锌和稀土来获得。但这易于脆裂。这可以通过氢化处理来避免，但这提高了生产成本。
[0010]具有较高含量的其它金属成分(如细晶凝固的铝和锌)的镁合金就其耐蚀性而言比纯镁或镁锰合金差许多。
[0011]由DE I 433 108 Al公开了一种具有细晶凝固组织的含硅耐蚀镁合金。除了硅外，该镁合金中还添加有锰、锌、钛以及作为其它合金成分的铝、镉和银。
[0012]例如由DE 199 15 276 AU DE 196 38 764 AU DE 679 156、DE 697 04 801 T2、DE 44 46 898A1公开了其它合金，其除了主要成分外，还包括镁、锰和其它元素如铝、铜、铁、I丐等。
[0013]这些已知的镁合金具有不同的缺点。
[0014]US 6 544 357公开了一种镁铝合金，其除了其它元素外，还含有0.1或0.2重量％至 30 或 40 重量％的 La、Ce、Pr、Nd、Sm、T1、V、Cr、Mu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ga、S1、B、Be、Ge和Sb。在此也许能制造的合金的带宽如此发散开且不好控制，即，对于技术人员来说，这是无法在以下所要求保护的合金中做到的。
[0015]当含有钙时，铸造后的热裂可能在具有高冷却速度的铸造方法如注射成形中出现。在包含镁-铝-锌-锰或者镁-铝-锰的合金中，强度在较高温度时降低。
[0016]成形性、可焊接性和耐蚀性总体变差。
[0017]最常见的镁合金的冷成形性因为六角形晶体结构和延展性差而受到限制。大多数的镁合金在室温下体现出脆性。对于用于由镁合金制造半成品的一些成形方法，除了高抗拉强度外，还需要延展性。较高延展性实现了改善的成形和变形性能，或许还有较高的强度和韧性。
[0018]许多已知的镁合金具有随着生产状态显著变化的性能。
[0019]在该镁合金制造中的另一缺点在于，金属锰难以熔于镁熔体中或者说熔融需要长时间。
[0020]本发明的任务是研发一种镁合金，其适于制造金属板、焊丝、挤压型材/构件和/或压铸型材/构件，即，它具有良好的变形性、强耐蚀性、更高的可焊性、高屈服点以及良好的冷成形性。
[0021]根据本发明，这通过以下镁合金来完成，其具有至少84.5重量％的镁并且如此制造，即，添加0.4-4.0重量％的铈、0.2-2.0重量％的镧，其中，铈和镧按照比例2: I存在，以及0-5重量％的来自稀土元素族的至少另一种金属，和1.5-3.0重量％的锰化合物以及O-L 5重量％的磷化合物。作为来自稀土元素族的另一金属，优选采用钪。
[0022]作为锰化合物，例如可以采用氧化锰(II，III)、氯化锰(II)、铁含量低于0.01重量％的磷酸猛或亚猛酸盐。
[0023]作为磷化合物，可以采用例如独居石(Monazit)、磷酸锰或磷酸镁。
[0024]磷在合金中提高拉拔性、硬度和耐蚀性。
[0025]该镁合金具有至少120Mpa的屈服点Rp 0.2、在较大温度范围内的良好强度性能以及在足够高的可变形性情况下的高抗蠕变性。
[0026]本发明的镁合金可以被用于制造金属板、半成品或挤压件和/或压铸件和挤压型材和/或压铸型材以及制造焊丝。随后可由此制造特殊构件，其最好用在车辆结构、列车结构、船舶结构和飞行器结构如椅架、窗框或门框、车辆外壳、外壳、梁、托座、支承和其它小型件。
[0027]在镁合金由无铝的镁通过添加1.0重量％的铈、0.5重量％的镧、0.10重量％的钪和2.0重量％的氯化锰(II)制造时，得到一种特别有利于在挤压设备上加工的镁合金。
[0028]另一种镁合金在其由无铝的镁通过添加1.0重量％的铈、0.5重量％的镧和2.0重量％的氯化猛(II)以及0.1重量％的独居石来制造时得到。
[0029]具有这种组成的合金的特点是:具有优良的耐蚀性、更好的冷成形性、低的热蠕变性以及高的屈服点。
[0030]该镁合金可以尤其被用于制造金属板、挤压的和/或压铸的型材或构件以及用于拉拔的焊丝。
【主权项】
1.一种无铝的镁合金，其具有至少84.5重量％的镁并且如此制造，即，添加0.4-4.0重量％的铈、0.2-2.0重量％的镧、0-5重量％的来自稀土元素族的至少另一种金属、1.5-3.0重量％的锰化合物和0-1.5重量％的磷化合物。2.根据权利要求1的无铝的镁合金，其特征是，来自稀土元素族的另一种金属是钪。3.根据权利要求1的无铝的镁化合物，其特征是，该锰化合物是氧化锰(II，III)。4.根据权利要求1的无铝的镁化合物，其特征是，该锰化合物是氯化锰(II)。5.根据权利要求1的无铝的镁化合物，其特征是，该锰化合物是铁含量低于0.01重量％的磷酸猛。6.根据权利要求1的无铝的镁合金，其特征是，该锰化合物是亚锰酸盐。7.根据权利要求1的无铝的镁合金，其特征是，该磷化合物是独居石。8.根据权利要求1的无铝的镁合金，其特征是，该磷化合物是磷酸锰。9.根据权利要求1的无铝的镁合金，其特征是，该磷化合物是磷酸镁。10.根据权利要求1的无铝的镁合金，其特征是，该镁合金被用于制造挤压型材和/或压铸型材。11.根据权利要求1的无铝的镁合金，其特征是，该镁合金被用于制造拉拔的焊丝。
【专利摘要】无铝的镁合金由以下组成构成，其由至少87.5重量％的镁如此制造，即，添加0.5-2.0重量％的铈、0.2-2.0重量％的镧、0-5重量％的来自稀土元素族的至少另一种元素、1.5-3.0重量％的锰化合物和0-0.5重量％的磷化合物。
【IPC分类】C22F1/06, C22C23/06, C22C23/00
【公开号】CN105229191
【申请号】CN201480028621
【发明人】乌尔里希·伯夫克, 拉尔夫·安德泽肯
【申请人】乌尔里希·伯夫克
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年4月8日
【公告号】CA2909197A1, DE102013006169A1, DE112014001938A5, EP2984201A1, US20160060733, WO2014166473A1