專利名稱：鎂材料薄板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板厚0.3～1.2mm的鎂材料薄板的制造方法。
背景技術(shù)：
鎂材料具有優(yōu)良的電磁屏蔽功能、輕量性、衰減振動(dòng)性能，放熱性等，而被廣泛地應(yīng)用于攜帶用電子設(shè)備的外殼材料上。對于結(jié)晶結(jié)構(gòu)密度最大的六方晶型的鎂，除了具有在室溫下容易產(chǎn)生的底面滑移系之外，當(dāng)尚未達(dá)到高溫時(shí)，還具有難以滑動(dòng)的柱面滑移系和錐面滑移系等。而且，也是加工硬化率大的材料。由此，鎂材料冷軋加工性差，在實(shí)用上，冷軋加工限定在10～20％程度。
使用鎂材料薄板制造電子設(shè)備外殼時(shí)，雖然采用軋制→沖壓或者鍛造的一部分制造方法，但是考慮鎂材料的材質(zhì)大多都使用模鑄方法制造。在模鑄的方法中，將鎂材料的熔融液壓入模具后，成型為產(chǎn)品形狀，但是在模鑄物的表面容易產(chǎn)生鑄液的皺紋，設(shè)置在鑄物內(nèi)面部的鞏固強(qiáng)度用突緣、固定螺絲用的凸臺(tái)等上容易產(chǎn)生縮孔。
若有鑄液皺紋、縮孔等的缺陷，會(huì)顯著地?fù)p害模鑄產(chǎn)品的外觀，所以需要進(jìn)行油灰處理工序，將缺陷部填埋。油灰處理，是用肉眼觀察模鑄物的表面，對檢測出的每個(gè)缺陷用手操作進(jìn)行修補(bǔ)，效率是非常低的，結(jié)果使模鑄產(chǎn)品的成本提高。
近來，代替模鑄法方法，制造薄板狀的鎂材料時(shí)，可以省略成本上升原因的油灰處理工序，提供了比較廉價(jià)的鎂材料薄板。作為這樣的方法，是將鑄造了的平板狀的鎂材料進(jìn)行軋制、沖壓、鍛造等來成型薄板的方法，在日本發(fā)明專利公開第2001-294966號公報(bào)中已經(jīng)公開。
可是，平板狀鎂材料，由于用鑄造方法制造，所以可鑄造的板厚是有限度的，用需要復(fù)雜設(shè)備的觸變模塑法鑄造時(shí)，也只是限定在制造板厚比1mm稍低一些的板。為了對于可鑄造的板厚給予限制，在后續(xù)的軋制、沖壓、鍛造等加工工序中必須設(shè)定加大壓下率，這樣由于加工缺陷引起的次品的發(fā)生率變高?？芍圃斓逆V材料薄板也限定在含Al4～20質(zhì)量％的Mg-Al合金，缺乏通用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決此問題而設(shè)想出的，其目的是通過將擠出成型成平板狀的鎂材料平板進(jìn)行面切削，與以往的鎂材料板比較，用少的工序中就可以廉價(jià)地制造薄而且表面性狀良好的鎂材料薄板。
本發(fā)明為了達(dá)到此目的，其特征是在加熱的狀態(tài)下將鎂材料的鋼坯擠出成型為厚度0.4～1.5mm的平板后，切削平板的至少一面，加工成產(chǎn)品所需板厚。擠出成型得到的鎂材料平板，最好是每單面有0.09mm以上的可進(jìn)行面切削的量。
用此方法時(shí)，可制造板厚0.3～1.2mm的鎂材料薄板。得到的鎂材料薄板，在擠出成型時(shí)生成的模印痕和氧化膜可用面切削除去，使其呈現(xiàn)完美的表面狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行化學(xué)處理、陽極氧化、涂敷等的表面加工后，可用于各種電子設(shè)備的殼體材料。另外，在本件說明書中，將純鎂及鎂合金總稱為“鎂材料”。
對于鎂材料，當(dāng)材料溫度越高時(shí)，柱面滑移系、錐面滑移系的臨界剪切應(yīng)力就越降低，從在240～400℃下可用各種方法進(jìn)行加工點(diǎn)上，可以說是適合于熱加工的材料。另外，隨著擠出成型法的技術(shù)進(jìn)步，也可對鎂材料擠出加工成板厚0.4mm左右的薄板。
可是，在擠出成型得到的鎂材料平板的表面上生成氧化膜，無數(shù)的模印痕在平板的長度方向延伸。模印痕和氧化膜對擠出產(chǎn)品進(jìn)行涂敷后也反映在涂膜表面上，使產(chǎn)品的表面性狀劣化。另外，對于擠出成型的鎂材料平板的板厚產(chǎn)生不均勻也是不可避免的。
另一方面，鎂材料與鋁合金比較，其切削性非常優(yōu)良，也不發(fā)生成為連續(xù)切削的障礙的長切削粉。
利用鎂材料的熱加工性及優(yōu)良的切削性，將制造鎂材料平板的擠出成型操作和作成產(chǎn)品厚度的面切削操作組合時(shí)，可制造出板厚0.3～1.2mm的鎂材料薄板。對于擠出成型，將鎂材料平板作成板厚0.4～1.5mm，用現(xiàn)在的擠出成型法時(shí)是可以充分達(dá)到的板厚。對于面切削，可使用銑床、下垂輪、燒剝等，可以除去鎂材料平板的擠出材料表面所存在的氧化膜和模具印痕的同時(shí)，也解決板厚不均勻的問題。
對于可使用的鎂材料，有擠出加工性優(yōu)良的純Mg和AZ31、AZ21、ZK30、ZK10、ZK60、M1、M4、M5等。按照常法將鎂材料鑄造成鋼坯，根據(jù)需要進(jìn)行剝皮后，將鋼坯預(yù)熱到130～450℃，裝在擠出加工機(jī)上，以2～30m/分鐘的擠出速度擠出成板厚0.4～1.5mm的鎂材料平板。
一般，將預(yù)熱溫度、擠出速度設(shè)定得越低，擠出成型品的形狀精度越能提高，但對于用擠出成型后的面切削加工產(chǎn)品板厚的本發(fā)明方法，對擠出成型品的形狀精度的要求沒有那么高。因此，可以提高預(yù)熱溫度、擠出速度來提高擠出成型的生產(chǎn)性。但是，在擠出成型得到的鎂材料平板的板厚有過度的不均勻時(shí)，就需要在下一道工序加大設(shè)定面切削量，這樣帶來了收率下降。從此點(diǎn)來看，將擠出條件設(shè)定在預(yù)熱溫度130～450℃、擠出速度2～30m/分鐘，目標(biāo)板厚±0.04mm的范圍內(nèi)時(shí)，對抑制板厚的不均勻是有效的。
由擠出成型得到的鎂材料平板的目標(biāo)板厚是在0.4～1.5mm的范圍內(nèi)選定。目標(biāo)板厚越接近下限0.4mm時(shí)，可將預(yù)熱溫度、擠出速度設(shè)定得越低。另一方面，由于將電子設(shè)備殼體用途作為對象，所以考慮電子設(shè)備的攜帶性，將1.5mm設(shè)定為目標(biāo)板厚的上限。
鎂材料平板從擠出加工機(jī)的模出口被擠出時(shí)，與氛圍氣接觸就進(jìn)行表面氧化，形成膜厚為數(shù)μm左右的氧化變色層。另外，通過與擠出模具的定徑區(qū)的摩擦，在鎂材料平板上，沿著長度方向會(huì)出現(xiàn)無數(shù)個(gè)模具印痕。板厚也在目標(biāo)板厚±0.04mm的范圍內(nèi)變動(dòng)。
氧化變色層、模具印痕、板厚的不均勻等的缺陷可通過擠出成型后的面切削工序除去。即，在面切削板厚0.4～1.5mm的鎂材料平板時(shí)，從平板表面除去氧化變色層和模具印痕，同時(shí)也消除了板厚的不均勻。通過將面切削量設(shè)定在0.09mm以上，可有效地除去氧化變色層、模具印痕、板厚的不均勻等的缺陷，將鎂材料平板加工成要求的產(chǎn)品板厚。
面切削了的鎂材料平板具有美麗的金屬光澤，成為無色斑和凹凸的質(zhì)量優(yōu)良的表面狀態(tài)。為此，面切削的產(chǎn)品可以直接地使用，但也可通過化學(xué)處理、陽極氧化、涂敷等提高其外觀性。用化學(xué)處理或陽極氧化生成的被膜或涂膜，可防止鎂材料與氧化性氛圍氣直接接觸，也提高了耐氧化性。
加工成產(chǎn)品板厚的鎂材料薄板可通過沖壓、鍛造等加工成產(chǎn)品形狀。對于電子設(shè)備殼體的用途，是將面切削了的鎂材料平板的表面進(jìn)行沖壓或鍛造成外側(cè)。加工成產(chǎn)品形狀后，根據(jù)需要進(jìn)行化學(xué)處理、陽極氧化、涂敷等的表面加工。這樣制作的殼材料具有鎂材料的優(yōu)良的電磁屏蔽功能、輕量性、衰減振動(dòng)性能，放熱性等，而被應(yīng)用在移動(dòng)電話、手提放音機(jī)、筆記本型電腦等各種電子設(shè)備上。
以下，用實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的任何限制。
通過將由熔制了的各種鎂材料得到的鋼坯進(jìn)行剝皮，作成擠出成型用的直徑204mm的鋼坯。將鋼坯預(yù)熱后裝填到擠出加工機(jī)的容器內(nèi)，該擠出加工機(jī)安裝著配置了寬100mm、相當(dāng)板厚的縫隙的擠出模，以擠出速度5m/分鐘將鎂材料平板擠出成型成表1的各板厚。
若觀察得到的鎂材料平板的表面，可檢測出無數(shù)的模具印痕和氧化膜。
在將鎂材料平板冷卻到常溫后，通過面切削除去氧化膜和模具印痕的同時(shí)，加工成設(shè)定產(chǎn)品板厚的鎂材料薄板。
表1平板板厚面切削量和產(chǎn)品板厚的關(guān)系

觀察面切削后的鎂材料薄板時(shí)，任何薄板都完全地除去氧化膜和模具印痕，呈現(xiàn)了無凹凸和色斑的有金屬光澤的外觀。板厚變動(dòng)也極小，形成了精度高的產(chǎn)品。
在各鎂材料薄板上涂敷配合了透明涂料及著色顏料的涂料，通過干燥.焙燒形成透明涂膜、著色涂膜。用肉眼觀察涂敷后的表面時(shí)，未檢測出凹凸和涂膜缺陷。透明涂膜、著色涂膜都具有很高的平面度。因此，表明按照本發(fā)明制造的鎂材料薄板，可作為展現(xiàn)美麗表面性狀的殼體材料使用。
為了比較，熔融鎂合金AZ91，在金屬熔液溫度620～660℃下澆鑄到模鑄模具內(nèi)，鑄造平均板厚1mm的箱型鑄物。觀察箱型鑄物時(shí)，在合金熔液的模具內(nèi)合流部發(fā)生熔液皺紋，在緣部和凸臺(tái)部上檢測出氣孔。若將有熔液皺紋、縮孔等缺陷的鎂材料鑄物進(jìn)行涂敷時(shí)，則缺陷反映在涂膜上，在涂膜面上生成凹凸，所以有必要用油灰處理修補(bǔ)缺陷。
如以上所述，本發(fā)明著眼于鎂材料的熱加工性及優(yōu)良切削性，對擠出成型的中間板厚的鎂材料平板，通過面切削加工成產(chǎn)品板厚。用面切削除去擠出成型時(shí)在鎂材料平板的表面生成的氧化膜和印痕，也可用面切削除去鎂材料平板的板厚變動(dòng)，所以可得到表面性狀、形狀精度優(yōu)良的鎂材料薄板。得到的鎂材料薄板具有鎂材料本來的優(yōu)良的電磁屏蔽功能、輕量性、防振動(dòng)性能，放熱性，可應(yīng)用于移動(dòng)電話、手提放音機(jī)、筆記本型電腦等各種電子設(shè)備殼體材料上。
權(quán)利要求
1.一種鎂材料薄板的制造方法，其特征是在加熱的狀態(tài)下將鎂材料的鋼坯擠出成型為厚度0.4～1.5mm的平板后，切削平板的至少一面，加工成產(chǎn)品所需的板厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中切削平板每單面的切削量是0.09mm以上。
3.一種鎂材料制造的電子設(shè)備外殼，其是以鎂材料薄板作為基材通過沖壓成形或者鍛造加工形成產(chǎn)品形狀、并使其切削面的表面成為外殼外側(cè)而構(gòu)成的。
全文摘要
一種鎂材料薄板的制造方法，其是在加熱的狀態(tài)下將鎂材料的鋼坯擠出成型為厚度0.4～1.5mm的平板后，切削平板的至少一面，加工成產(chǎn)品所需的板厚。對擠出成型得到的平板每單面有0.09mm以上的可進(jìn)行面切削的量。用此方法可以得到厚度0.3～1.2mm的鎂材料平板。通過切削可以除去擠出成型時(shí)生成的模痕和氧化膜，使其展現(xiàn)出美麗的表面形狀，可以作為各種電子設(shè)備的外殼使用。
文檔編號B21J5/06GK1442247SQ03105170
公開日2003年9月17日 申請日期2003年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月4日
發(fā)明者新關(guān)欽也, 小林正幸 申請人:伊藤忠商事株式會(huì)社, 有限會(huì)社第一企畫