镁合金构件的制作方法
【专利说明】镁合金构件
[0001]本申请是申请日为2009年1月9日、国际申请号为PCT/JP2009/000063、中国申请号为200980000104.X的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及镁合金构件，所述镁合金构件具有在由镁合金制成的基材上的覆盖层，特别地，涉及具有高金属质感的镁合金构件。
【背景技术】
[0003]工程师们一直在使用通过向镁中添加多种元素而形成的镁合金作为构件如便携式电气装置外壳和汽车零件的材料，所述便携式电气装置包括蜂窝式电话和笔记本式个人计算机。因为镁合金是活泼金属，因此要在上述构件表面上实施表面处理以防止腐蚀(例如，参见专利文献1和2)。
[0004]另外，因为镁合金具有六方晶体结构(密排六方结构)，所以在常温下其塑性加工性能差。因此，镁合金构件如上述外壳主要通过使用模铸法或触变注射成形(thixomold)法铸造来制造。近年来，工程师们一直在研究通过对美国材料与试验协会(ASTM)的标准中所规定的AZ31合金制成的板材进行压制而形成上述外壳。专利文献3提出了一种由与ASTM标准中所规定的AZ91合金相当的合金制成的板材，所述板材具有优异的压制加工性能。
[0005]专利文献1:公布的日本专利申请特开2002-285361号公报
[0006]专利文献2:公布的日本专利申请特开2004-149911号公报
[0007]专利文献3:公布的日本专利申请特开2007-98470号公报
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]近年来，市场一直要求镁合金构件如上述外壳的金属质感提高和高品质感觉提升等。尽管专利文献1和2提出了不损害金属光泽的表面处理剂，但是他们未对金属质感的提尚进彳丁研究。专利文献3也未对金属质感的提升进彳丁说明。
[0010]鉴于上述问题，本发明的目的是提供具有高金属质感的镁合金构件。
[0011]解决问题的方案
[0012]本发明通过提供一种结构实现了上述目的，在所述结构中，由镁合金制成的基材表面的至少一部分中具有表面加工部分，所述表面加工部分被施以加工以提高金属质感。更具体地，本发明的镁合金构件具有由镁合金制成的基材和在所述基材上形成的覆盖层。在所述构件中，所述基材的表面的至少一部分中具有表面加工部分，所述表面加工部分被施以形成微细凹凸的加工以获得金属质感。另外，上述覆盖层是透明的。
[0013]因为本发明的镁合金构件具有上述表面加工部分，所以能够有效提高金属质感。另外，因为本发明的构件具有覆盖层，所以其具有足够的耐蚀性。特别地，因为所述覆盖层是透明的，所以从外部入射的光穿过所述覆盖层并倾向于在表面加工部分处发生漫反射。因此，即使当从任何方向观察时，也能容易地感知金属质感。简而言之，本发明的构件不仅具有期望的耐蚀性，而且具有高金属质感和优异的设计品质。下面将更加详细地说明本发明。
[0014]基材
[0015]基材的组成
[0016]通过未加特殊限制地向Mg中添加不同元素(剩余物:Mg和杂质)使得构成本发明构件基材的镁合金具有变化的组成。例如，镁合金的类型包括Mg-Al基合金、Mg-Zn基合金、Mg-RE基合金和添加Y的合金(RE代表稀土元素)。特别地，期望使用含A1合金即Mg-Al基合金，因为其耐蚀性高。所述Mg-Al基合金的类型包括:AZ系合金(Mg-Al-Zn基合金，Zn:0.2?1.5质量％ )、AM系合金(Mg-Al-Mn基合金，Μη:0.15?0.5质量％ )、AS系合金(Mg-Al-Si基合金，Si:0.6?1.4质量％ )、Mg-Al-RE基合金(RE:稀土元素)、以及通过向这些Mg-Al基合金中进一步添加至少一种选自B1、Sn、Pb、Ca和Be中的元素而形成的合金。在上述说明中，最初的三种合金在ASTM标准中作出规定。期望A1的含量为1.0质量％?11质量％。当A1的含量升高时，耐蚀性和机械性能如强度改进。然而，如果含量过高，则塑性加工性能趋向于下降。因此，考虑到耐蚀性、机械性能和可成形性，更期望所述含量为8质量％?11质量％。特别地，可以适当使用含8?11质量％的A1和0.2?1.5质量％的211的Mg-Al基合金，所述合金由AZ80和AZ91表示。期望这些合金，因为即使在形成微细凹凸的加工之后，基材的表面也不可能失去光泽且能够容易地获得金属质感如金属光泽。
[0017]形成基材
[0018]基材类型典型地包括:通过乳制铸造材料而形成的乳制材料；通过热处理、矫平加工、研磨等对所述乳制材料进一步加工而形成的加工材料；以及通过压制、弯曲、锻造等对所述乳制材料或所述加工材料进一步进行塑性加工而形成的塑性加工材料。通过塑性加工如乳制或压制而形成的基材不仅具有比铸造材料优良的微细粒度和机械性能如强度，而且内部缺陷如缩孔和孔隙以及表面缺陷的数量少，因此具有良好的表面质量。所述乳制材料比铸造材料的表面缺陷数更少。因此，在形成覆盖层之前进行的向缺陷中填充油灰的操作(缺陷补正)能够减少或者甚至省去。因为由缺陷补正不足而引起的缺陷产品的发生率能够降低，所以所述降低能够有助于提高产品收率。下面对铸造条件和乳制条件进行说明。
[0019]基材的制造方法
[0020]铸造条件
[0021]期望通过连续铸造方法如双辊法，尤其是在W0/2006/003899中所述的铸造方法来制造铸造材料。连续铸造法能够淬火凝固，使得能够减少氧化物形成、偏析等。因此，该方法能够制造在加工如乳制中具有优异塑性加工性能的铸造材料。铸造材料的乳制能够消除缺陷如晶体中的粗颗粒杂质和粒径为10 μπι以上的析出的杂质，这对随后的塑性加工如压制产生不利影响。特别地，在ΑΖ系合金中，当Α1的量增大时，倾向于容易形成晶体中的杂质和析出的杂质。然而，不考虑其合金组成，上述连续铸造材料的乳制能够制造上述缺陷数较少的乳制材料。得到的铸造材料可实施组成均匀化热处理(溶液热处理，加热温度:380°C?420°C，加热时间:60?600分钟)、老化处理等。特别地，在AZ系合金的情况中，期望对具有高A1含量的合金进行长时间的溶液热处理。未对所述铸造材料的规格进行特殊限定。然而，如果厚度过大，则倾向于发生偏析。因此，期望厚度为10_以下。
[0022]乳制条件
[0023]期望在下列条件下实施乳制:
[0024](a)待加工物体的加热温度:200°C?400°C
[0025](b)用于乳制的压辊的加热温度:150°C?250°C
[0026](c)每道次压下率:10%?50%
[0027](d)道次数:至少两次。
[0028]为了得到具有期望厚度的乳制材料，期望将上述条件进行适当组合。当将个体温度、每道次压下率和道次数的上述条件进行适当组合时，能够将乳制之前的厚度为例如3?8mm的进行加工的物体乳制至1mm以下，更具体地低至0.2mm的厚度。可以使用如专利文献3中所公开的受控乳制的熟知条件。
[0029]期望在乳制操作过程期间，实施中间热处理(加热温度:250°C?350°C，加热时间:20?60分钟)。热处理将通过热处理之前的加工而引入到进行加工的物体中的应变、残余应力、团聚结构等除去或减少。因而，热处理阻止了在随后乳制期间所不期望的裂纹、应变和变形，使得乳制操作更加平稳。期望在最终的乳制操作之后实施最终的热处理，因为能够得到具有优异强度的乳制材料。最终热处理之前的乳制材料具有大量积累了加工应变的晶体结构。在这种状态下，最终热处理能够将所述结构转变成微细的重结晶结构，从而能够提高强度。具有上述重结晶结构的最终热处理之后的乳制材料不易受到因在压制操作时的加热而引起的晶粒变粗糙的影响。例如，在AZ系合金的情况中，当A1含量升高时，期望将最终的热处理温度升高。当A1含量为8?11质量％时，期望使用的加热温度为300°C?340°C且加热时间为10?30分钟。在上述热处理中，如果温度过高或加热时间过长，则过度地使晶粒变粗糙，从而降低了在加工如压制中的塑性加工性能。
[0030]通过上述乳制而形成的乳制材料的粒度变化小，铸造时的偏析低(偏析类型包括金属间化合物如Mg17Al12)，且内部和表面的缺陷少。因此，其塑性加工性能高，从而有效降低了加工期间裂纹和裂缝的发展。结果，其具有优异的表面质量。
[0031]乳制之后塑性加工之前的预加工
[0032]期望对得到的乳制材料进行矫平加工以补正乳制材料的起伏、晶粒的取向等，并进行研磨操作以弄平所述乳制材料的表面。例如，通过将乳制材料通过辊式矫平机来实施所述矫平加工，并典型地通过使用湿带研磨来实施研磨操作。期望使用240号以上的研磨粉，更期望使用320号以上的研