镁合金的压铸方法及其金属制品技术

本发明专利技术提供一种镁合金压铸方法。在此方法中，冷却熔融的镁合金以形成含有固相的部分熔融状态；进一步冷却部分熔融状态以形成固相粒状结晶的固体材料。固体材料部分熔化，并通过成形机压铸到模具中。所述固体材料的初生晶粒比例设定为５５％到６５％。将固体材料在选定的加热温度下部分熔化成固相和液相共存状态，从而形成具有触变性，主要固相的尺寸为５０μｍ到２５０μｍ以及固相率为３０％到７０％的半固体。在保持半固体状态的同时将半固体通过喷嘴压铸到模具中，形成初生晶粒比例为２０％到５０％的金属制品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铸造方法，其使用粒状结晶镁合金固体作为铸造材料，将固体材料熔化到固相和液相共存的状态，以便通过压铸工艺形成金属制品，并且本专利技术还涉及由此制造的金属制品。
技术介绍
在从部分熔融金属制造产品的传统制造方法中，将熔融合金在固相和液相共存的状态下在保温容器中保持所需的时间，产生很多细小的球形初生晶粒，在所需的液相比例下将其压铸到压铸机的模具中，形成铸件(参见例如，专利文献1)。并且，在使用镁合金成形金属制品时，将潜在保持触变性的固体材料加热到部分熔融状态，并通过注射设备将得到的材料填充到模具中(参见例如，专利文献2)。(专利文献1)日本A-HEI 9-10893(第3页到第5页，图9)(专利文献2)JP-A-2001-252759(第6页到第7页，附图说明图1) 上述专利文献1描述使用压铸机的铸件压铸方法，包括如下步骤将熔融合金浇注到温度保持在低于熔点的倾斜冷却装置中，使其向下流动；并在保温容器中使合金在等于或低于液相线温度并高于共晶温度或固相线温度的温度的状态下保持5秒到60分钟，从而在液相比例为20到90％，优选的是30到70％时形成铸件。专利文献2描述一种铸造方法，包括如下步骤使熔融的镁合金在冷却倾斜板上流动，冷却到部分熔融；将合金保存在容器中直到其变成具有细小球形结晶的金属浆；接着通过快速冷却使浆体凝固，形成具有潜在触变性的金属材料；再将金属材料熔化成部分熔融状态的、表现出触变性的镁合金，将其通过注射设备充入模具中。在专利文献1描述的现有技术中，熔融合金在部分熔融状态下冷却后，得到的合金必须保持在保温容器中，直到其具有所需的液相比例。这样，从材料的熔化到压铸成产品，需要花费很多时间。为了缩短时间，需要很多保温容器及其运送装置。而且，由于材料冷却到接近铸造温度的较低温度，并且立即运送到成形机进行成形，因此一些成形机存在问题，不能采用。即使在专利文献2描述的现有技术中，由于部分熔融浆体的固相率高，因此也需要较多时间直到保持潜在的触变性。但是，成形步骤，即利用成形机将快速冷却凝固的金属材料重熔到部分熔融状态，并且将得到的材料在具有触变性的状态下压铸到模具中，可以在短时间内完成。并且，将金属材料供应到成形机中也是容易的，连续铸造也是可能的，从而该现有技术适合用于铸造机。但是，在专利文献2中，对于在固相和液相共存温度区结晶出均匀球形晶体的金属浆晶体，难以设定温度条件和保持时间；并且在保持成形时优选的固相率方面也存在问题。本专利技术的专利技术人研究了这些问题。结果发现，即使晶体不变成均匀的球形，如果固相材料是粒状结晶的初生晶粒比例在一定范围内，则在固相和液相共存的状态下初生晶粒变成球形的固相，同时主要固相的固相率优选适合铸造成晶粒尺寸为50μm或大于50μm，并且如果保持时间在30分钟内，材料能压铸到模具中，而不改变设定条件，从而可以制成初生晶粒分布状态非常优秀的镁合金的大量金属制品。
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术的目的是提供一种新的镁合金压铸方法，包括如下步骤将已经粒状结晶的固体材料熔化，形成部分熔融状态(下面称为“半固体”)，在固相和液相共存状态(下面称为“半固体”)下具有触变性，并将半固体压铸到模具中，其中半固体中固相的晶粒直径和固相率设定为成形的优选状态，从而能稳定地制成具有优秀金属结构的金属制品。本专利技术包括如下步骤将熔融的镁合金冷却，形成含有固相的部分熔融状态；进一步冷却部分熔融状态形成固相粒状结晶的固体材料；以及部分熔融固体材料，以便利用成形机将其压铸到模具中，其中，所述固体材料的初生晶粒比例设定为55％到65％，固体材料熔化成固相和液相共存状态的半固体，使半固体具有50μm到250μm的主要固相和30％到70％的固相率；在保持半固体状态的同时将半固体通过喷嘴压铸到模具中，形成初生晶粒比例20％到50％的金属制品。并且，在本专利技术中，根据开始熔化固体材料到压铸半固体的时间，在铸造机中将半固体保持为半固体状态的加热装置，其温度设定为高于半固体温度5℃到15℃。另外，半固体从直径为8mm到15mm的喷嘴中通过厚度为1mm或小于1mm的浇道进入模具进行压铸。本专利技术的金属制品是通过上述镁合金的压铸成形方法成形的金属制品，其包括的金属结构为主要初生晶粒是球形并且晶粒直径为10μm或大于10μm，并且金属制品的壁厚为0.4mm到1.5mm，优选的是0.6mm到1.0mm。附图简述图1(A)是根据本专利技术压铸成形方法中使用的镁合金(AZ91D)的金相显微组织图，图1(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图；图2(A)是将固相和液相共存状态(570℃)的半固体快速冷却得到的固体的金相显微组织图，图2(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图；图3(A)是在固相和液相共存状态(570℃)将半固体保持30分钟后将其快速冷却得到的固体的金相显微组织图，图3(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图； 图4(A)是将固相和液相共存状态(590℃)的半固体快速冷却得到的固体的金相显微组织图，图4(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图；图5(A)是在固相和液相共存状态(590℃)将半固体保持30分钟后将其快速冷却得到的固体的金相显微组织图，图3(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图；图6(A)是在固相和液相共存状态(580℃，保持时间25分钟)由半固体成形的金属制品的金相显微组织图，图6(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图；图7(A)是在固相和液相共存状态(585℃，保持时间25分钟)由半固体成形的金属制品的金相显微组织图，图7(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图；图8(A)是在固相和液相共存状态(590℃，保持时间25分钟)由半固体成形的金属制品的金相显微组织图，图8(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图；以及图9(A)是在固相和液相共存状态(595℃，保持时间25分钟)由半固体成形的金属制品的金相显微组织图，图9(B)是经过图像处理的、具有黑白二值的显微组织图。具体实施例方式在每个图中，(A)是用金相显微镜得到的照片，(B)是通过图像处理将一部分照片变成黑白二值，并且从白点和黑点的点数可以计算固相的晶粒直径和固相率或初生晶粒比例。图1表示本专利技术中用作固体材料的镁合金(AZ91D)的金属组织结构。粒状晶体结构的固体材料是通过如下步骤制造的在高于液相线温度的温度下加热并熔化镁合金；在冷却(例如，60℃)倾斜板的表面上使熔融合金向下流动，将合金冷却到液相线温度以下的固相与液相共存的温度(下面称为固相和液相共存温度)得到固相；接着保持固相和液相共存温度所需的时间，直到固相率达到固体材料中55％到65％的初生晶粒；并将合金冷却到固相线温度以下。作为一个例子，固体材料的制造是通过将温度为605℃的镁合金熔体冷却到比595℃(液相线温度)低5℃到25℃，并保持温度在此范围内一分钟，接着快速冷却合金到固相线温度以下。作为固体材料的使用形式，可以选择任何类型的固体材料，如圆棒、铸锭或类似物，以及粒状固体材料，如碎片、小球或类似物。材料形式的选择是根据所用的金属铸机的结构确定的。并且，作为金属铸机，可以采用与下面机械具有相同结构的金属铸机直列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金的压铸方法，包括如下步骤：冷却熔融的镁合金以形成含有固相的部分熔融状态；进一步冷却部分熔融状态以形成固相粒状结晶的固体材料；以及部分熔化固体材料，从而通过成形机将其压铸到模具中；其中，所述固体材料的初生晶粒比例设定为５５％ 到６５％，将固体材料熔化成在固相和液相共存状态具有触变性的半固体，使半固体具有主要固相的尺寸为５０μｍ到２５０μｍ以及固相率为３０％到７０％，在保持半固体状态的同时将半固体通过喷嘴压铸到模具中，形成初生晶粒比例为２０％到５０％的金属制品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：茂木彻一，高山和利，泷泽清登，
申请(专利权)人：日精树脂工业株式会社，学校法人千叶工业大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]