一种纯镁或镁合金箔材的冷轧生产工艺的制作方法

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种纯镁或镁合金箔材的冷轧生产工艺。

背景技术：

镁合金具有比重小、比强度高、阻尼高、高导热性以及减震性好、易于回收等优点，已经在汽车、航空航天和3c等工业领域得到了广泛的应用。随着日益紧迫的能源和环境问题以及高品质生活的追求极大刺激了镁合金的发展，需求镁合金的领域也不断扩大，各领域对镁合金品种和规格需求也呈现多元化。

镁和镁合金的薄板、箔材的功能化应用逐渐受到重视。比如，镁合金薄板可以作为复合夹板的芯层，起到很好的电磁屏蔽性能和散热性能；镁合金箔材可以作为镁电池、电子产品电池、甚至电动汽车电池的负极材料，能够提供更高效和储存能力等；镁合金箔材可以作为音响金属振膜，具备比铝合金和钛合金振膜更高的高频音质。

镁合金多为密排六方结构，有效滑移系少，塑性差、变形抗力高，轧制困难，轧制时需加热坯料，且轧制道次间需要反复加热坯料，加工工艺周期长，生产效率低，导致镁合金板材的生产成本高。镁合金箔材，厚度通常小于0.1mm，其生产效率和成品率更是极低，镁箔价格更为昂贵。

轧制工艺是镁及镁合金箔材的制备的关键技术。目前尚无任何企业从事镁合金箔材的规模化生产，关于其制备技术也几乎处于空白阶段。

公开号为cn102649124的专利申请公开了“一种镁或镁合金箔的轧制方法”，该申请借鉴铝合金的叠轧工艺，将镁合金薄板叠合，并以铝板包覆，焊接成叠轧包，然后采取温轧和退火的方法进行多道次交叉轧制工艺，来制备镁合金箔材,这种工艺适用于产量小、品种规格多变的箔材，设备简单、投资少。但此方法工序多、操作复杂，涉及到包覆、焊接、润滑、轧制和剪包等多道工序，且润滑油的种类、润滑油膜厚度影响最终产品的尺寸精度、表面质量，难以控制。

公开号为cn101658859a的专利申请公开了镁或镁合金箔材的轧制制作方法，其 制作方法为，采用厚度为0.3mm的薄板材作为坯料，先温轧三道次(轧制温度分别为240、230、220℃，每道次扎下量为33-34％)，然后冷轧四道次(每道次变形量为19-26％，每道次轧制前需退火)，最后对箔材进行退火。该方法的缺点在于采用了温轧，温轧虽然会提高材料的轧制性能，但会增加箔材和轧辊的摩擦力，影响箔材表面质量；并且轧制道次和退火次数过多，一方面降低生产效率，另一方面会导致箔材表面氧化，影响表面质量。

公开号为cn102242327a的专利申请公开了一种非/弱基面织构镁合金变形材的冷轧方法及其冷轧板材，选择用具有非、弱基面织构的mg-re和mg-zn-re镁合金板材，利用热轧板材的弱织构和自身优异塑性的优点，通过冷轧提高了合金的强度；但该工艺通过每道次较大的冷轧变形量，和较小的累积的冷轧总变形量，否则需要中间回炉退火，加长了生产工艺周期，而且，该工艺仅适合制备厚度为0.1～100mm的冷轧薄板，并不适用于箔材。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种镁或镁合金箔材的冷轧生产工艺，解决了现有镁合金箔材制备困难、工艺周期长、废品率高等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种纯镁或镁合金箔材的冷轧生产工艺，该工艺采用经过热塑性加工和退火后获得的纯镁或镁合金变形材作为冷轧的初始坯料，对初始坯料进行小变形量反复冷轧，直至冷轧出厚度小于0.1mm的纯镁或镁合金箔材。

上述工艺过程中，所述初始坯料厚度≤0.2mm；冷轧过程中，每道次冷轧变形量为0.05-0.9％，每道次冷轧变形量优选为0.05-0.6％；通过反复冷轧实现的累积变形量大于60％。

本发明原理如下：

纯镁或镁合金属于密排六方结构，室温下仅有基面滑移等三个独立滑移系，难以满足vonmises准则均匀塑性变形所要求的5个独立滑移系的要求，因而，纯镁或镁合金的室温塑性变形能力极差，难以实现冷轧制变形。研究表明，在某些条件下，孪生和剪切变形也是纯镁或镁合金的一种重要的变形方式，可以协调变形。但是，在大的应变条件下，在孪生和剪切变形带处的软取向区域发生滑移，导致此处成为裂纹萌 生源，进而导致在剪切带和孪生处发生局部变形而断裂。本发明采用极小变形量冷轧，能够在激活孪生和剪切变形带的同时，避免了孪生和剪切变形成为裂纹萌生源，同时利用孪生和剪切变形改变晶粒取向，激活基面位错滑移协调变形。在反复小变形量冷轧过程中，孪生和剪切变形与基面位错滑移相互转换并协调变形，能够持续进行冷轧，提高了材料的冷轧变形能力，从而实现大的累积变形量。

本发明的优点：

采用小变形量反复冷轧，实现了大的冷轧累积变形量，提高了板材的尺寸精度，比如保证了厚度均匀性等；取消了冷轧过程中的退火工序，不仅提高了效率，而且避免了表面氧化现象。

附图说明

图1为单道次变形量为0.5％、箔材厚度为0.08mm的样品外观。

图2为单道次变形量为0.2％、箔材厚度为0.04mm的样品外观。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明。需强调的是，以下实施例仅用于说明本发明，而并不是对本发明的限定。

实施例1

采用经300℃退火1小时的厚度为0.2mm的mg-2.0zn-0.3gd(wt.％)热轧板材作为初始坯料，进行小变形量反复冷轧，单道次变形量为0.5％，直至板材厚度达到0.08mm。样品外观如图1所示。

实施例2

采用经300℃退火1小时的厚度为0.14mm的mg-2.0zn-0.3gd(wt.％)热轧板材作为初始坯料，进行小变形量反复冷轧，单道次变形量为0.2％，直至板材厚度达到0.04mm。样品外观如图2所示。

实施例1-2制备出厚度为0.1mm以下的箔材，且取消了常规冷轧工艺过程中的退火工序，提高了生产效率。所制备的镁合金箔材的尺寸精度高，厚度误差可控制在±0.003mm，箔材表面无氧化现象。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种纯镁或镁合金箔材的冷轧生产工艺，属于金属材料技术领域。该冷轧工艺为：采用厚度≤0.2mm经过热塑性加工和退火后的纯镁或镁合金变形材作为冷轧的初始坯料，对初始坯料进行每道次变形量为0.05-0.9％的小变形量反复冷轧，直至箔材达到所需厚度为止。本发明通过小变形量反复冷轧，实现大的累积冷轧变形量，提高了板材的尺寸精度，厚度偏差可达到±0.003mm，可制备厚度出为0.1mm以下的纯镁或镁合金箔材；取消了常规冷轧工艺过程中的退火工序，不仅提高了生产效率，而且避免了表面氧化现象。

技术研发人员：陈荣石;闫宏;马跃群;柯伟
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：2016.01.26
技术公布日：2017.08.01