专利名称:镁及镁合金的温塑性加工方法及用于其加工方法的中间体的制作方法
技术领域：
本发明涉及镁及镁合金(以下，将这些总称略记为镁材料)的温塑性加工方法以及用于其加工方法的中间体。
背景技术：
镁材料在实用的金属中为最轻量，其薄壁品在比强度、电磁屏蔽性、散热性、振动衰减性等上优越，而且具有用于重复利用的再生产能量少等优点，近年多用于电气设备、通信设备、计算机设备、光学设备、汽车部品、体育用品等各种领域。
镁材料不适合用于冷塑性加工，但可以进行加热到200℃～400℃左右进行冲压加工的温塑性加工。通常，在拉深或弯曲镁材料的轧制材料(形变材料)的场合，使用模具，用压力机或折弯机进行成形加工。这时为了降低摩擦力，使用油脂系的润滑剂或硅酮系等的无机润滑剂。
另外，作为这种现有技术，可以例举如特开2003-53437号公报、特开2003-55795号公报、特开2004-51870号公报等。
但是，由于加工时的温度为200℃以上，所以上述润滑剂烧焦粘附到模具上，或粘度变高，从而不易进行拉深等加工。而且，在每次加工数台到数十台时为了除去附着的润滑剂或烧焦粘附的碳化物需要擦净模具，所以作业繁杂、生产效率低。特别是在依次传送型的加工装置的场合，每数十台要卸下材料，清扫、研磨模具，否则不能一边连续传送成为带状的工件板一边进行加工。
再有，若在附着润滑剂或碳化物的状态下继续进行加工，则在全部加工品上发生划痕、损伤、打痕，而且在成形品的棱边部发生裂纹或裂缝。
而且还有，清洗附着在镁材料的成形品上的润滑剂或碳化物也处于困难的状况。
作为使用润滑剂的替代，也有介于工件和模具之间插入聚四氟乙烯片的方法，但不适合用于量产，而且，若要提高拉深等的加工精度，则由于离型片的褶皱而在成形品的表面上发生划痕或打痕等。
发明内容本发明的目的在于，提供一种消除这种现有技术的缺点，没有对模具的润滑剂的烧焦粘附，清扫研磨模具的次数少，作业效率良好的镁材料的温塑性加工方法以及用于其加工方法的中间体。
为了达到上述目的，本发明的第一方案特征在于，包括在由镁或镁合金构成的要加工的工件的表面上形成氢氧化镁层的工序；在该氢氧化镁层上形成镁皂层的工序；以及将形成了该镁皂层的工件温塑性加工为规定形状的工序。
本发明的第二方案根据上述第一方案，其特征在于上述氢氧化镁层的形成工序，是将上述工件与含有亚硝酸离子的碱性溶液接触而在工件表面上形成氢氧化镁层的工序；上述镁皂层的形成工序，是在含有脂肪族羧酸离子或芳香族羧酸离子的碱性溶液里接触形成了上述氢氧化镁层的工件而将工件表面的氢氧化镁层重整为镁皂层的工序。
本发明的第三方案根据上述第一或第二方案，其特征在于，上述脂肪族羧酸是从不具有取代基或具有取代基的碳个数为6～24的脂肪族羧酸中选择的有机化合物，上述芳香族羧酸是从不具有取代基或具有取代基的碳个数为7～20的芳香族羧酸中选择的有机化合物。
本发明的第四方案根据上述第三方案，其特征在于，上述有机化合物是硬脂酸。
本发明的第五方案根据上述第一方案，其特征在于，在上述温塑性加工工序后具有阳极氧化处理工序。
本发明的第六方案特征在于，在由镁或镁合金构成的要加工的工件的表面上形成镁皂层。
本发明的第七方案根据上述第六方案，其特征在于，形成上述镁皂层的有机化合物是从不具有取代基或具有取代基的碳个数为6～24的脂肪族羧酸，或者不具有取代基或具有取代基的碳个数为7～20的芳香族羧酸中选择的有机化合物。
本发明的第八方案根据上述第七方案，其特征在于，上述有机化合物是硬脂酸盐。
本发明成为如上所述的构成，可以提供没有对模具的润滑剂的烧焦粘附，清扫研磨模具的次数少，作业效率良好的镁材料的温塑性加工方法以及用于其加工方法的中间体。
图1是用于说明本发明的第一实施方式的镁材料的温塑性加工方法的流程图。
图2是在表面上形成氢氧化镁层的工件的放大剖视图。
图3是在表面上形成镁皂层的工件的放大剖视图。
图4是用于本发明的实施方式的连续冲压加工装置的概略构成图。
图5是用于说明本发明的第二实施方式的镁材料的温塑性加工方法的流程图。
具体实施方式以下说明本发明的实施方式。作为在本发明中适用的镁合金，例如有Mg-Al-Zn系合金、Mg-Zn-Zr系合金、Mg-Al系合金、Mg-稀土类元素系合金等。
作为上述Mg-Al-Zn系合金，具体地有AZ31A、AZ31B、AZ31C、AZ61A、AZ80A等。作为上述Mg-Zn-Zr系合金，具体地有ZK51A、ZK61A、ZK60、M6、M5、M4等。作为上述Mg-Al系合金，具体地有AM100A等。作为上述Mg-稀土类元素系合金，具体地有EZ33A、ZE41A、QE22A等。
作为镁材料的形状，例如有板状、管状、棒状、颗粒状等。另外，在对镁材料的塑性加工上，例如有拉深、弯曲、压缩、拉伸、剪切等各种加工方法。
作为用于本发明的润滑剂，可以使用例如从不具有取代基或具有取代基的碳个数为6～24的脂肪族羧酸盐，以及不具有取代基或具有取代基的碳个数为7～20的芳香族羧酸盐的群中选择的至少一种有机化合物。
在上述脂肪族羧酸盐中，脂肪族链可以是直链也可以是支链。而且可以是饱和也可以是不饱和。分子中的碳个数优选为10～24，最好为8～22。
作为脂肪族羧酸盐的脂肪族羧酸，例如有己酸、4-甲基戊酸、2-乙基丁酸、2，2-二甲基丁酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十四烷酸(肉豆蔻酸)、十六烷酸(软脂酸)、十七烷酸、硬脂酸、二十烷酸、二十二碳烷酸、异硬脂酸等。
另外作为脂肪族羧酸盐的盐，例如有碱金属盐、碱土类金属盐、胺盐、铵盐等，特别适合使用碱金属盐、碱土类金属盐。
再有作为脂肪族羧酸盐的取代基，例如有羟基、羧基、氨基、烷氧基、乙酰基、卤族原子等。取代数为5以下，优选为3以下，最好为0或1。
作为脂肪族羧酸盐的优选的具体的有机化合物，例如有油酸钠、月桂酸钠、十四烷酸钠、十六烷酸钠、硬脂酸钠、二十二碳烷酸钠、1，2-羟基十八烷酸钠、异硬脂酸钠、2-十二烷酸钠等。
上述芳香族羧酸盐中的碳个数优选为7～20，最好为7～14。
作为芳香族羧酸盐的芳香族羧酸，例如有苯甲酸、苯二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、联苯二甲酸、苯三羧酸、苯四羧酸、萘甲酸等。
作为芳香族羧酸盐的盐，例如有碱金属盐、碱土类金属盐、胺盐、铵盐等，特别适合使用碱金属盐、碱土类金属盐。
作为芳香族羧酸盐的取代基，例如有羟基、羧基、氨基、烷氧基、乙酰基、卤族原子、碳个数为1～6的烷基等。取代数为5以下，优选为3以下，最好为0或1。
作为芳香族羧酸盐的优选的具体的有机化合物，例如有苯甲酸钠、苯甲酸钾、间苯二甲酸钠、对苯二甲酸钠、联苯二甲酸钠等。
在本发明的润滑剂中根据需要可以添加例如缓蚀剂、粘度调整剂、抗氧化剂、消泡剂、pH调整剂等。
图1是用于说明第一实施方式的镁材料的温塑性加工方法的流程图。
如相同图所示在步骤(以下，略记为S)1中，在要加工的镁材料(以下，称为工件)的表面上，为了除去在轧制工序等中附着的碳化物、油脂部分、其他污垢等，使用冲淡剂或三氯乙烯等有机溶剂清洗工件。
接着在S2中，在工件的全表面上形成氢氧化镁层。该氢氧化镁层的形成，通过在亚硝酸钠水溶液中适量添加氢氧化钠并搅拌，将其处理液的温度维持在120℃～140℃的范围。上述亚硝酸钠溶液的浓度为50g/L～100g/L，氢氧化钠的添加量为395g/L～405g/L。将工件在该加热的处理液中浸渍0.5分钟～5分钟。而且，根据工件的污垢程度决定浸渍时间，所以浸渍时间如上所述具有幅度。
浸渍后，将工件从处理液中取出进行水洗，进行上述的前处理直至工件的表面变为乳白色，光泽消失，从而在工件的全表面上形成致密的氢氧化镁层。通过上述向亚硝酸钠水溶液中的浸渍，可以确实除去在上述S1中的有机溶剂中未完全除去的轧制时碳化的润滑剂等，更干净地清洗工件的表面，在其表面上形成氢氧化镁层。图2是在全表面上形成氢氧化镁层1的工件(铝材料)2的放大剖视图。
接着在S3中，进行镁皂层的形成。在形成该镁皂层之前，在水中添加并融解作为上述脂肪族羧酸盐的一种的硬脂酸钠和氢氧化钾，加热维持为该润滑剂溶液在80℃～100℃的温度范围。上述硬脂酸钠溶液的浓度为3g/L～7g/L，氢氧化钾的添加量为8g/L～12g/L。
若在该润滑剂溶液中浸渍已结束上述前处理的工件，则在该润滑剂溶液中表面的氢氧化镁层引起化学反应，形成由羧酸镁构成的镁皂层。工件的浸渍时间为1分钟～5分钟。图3是重整上述氢氧化镁层1而在全表面上形成镁皂层3的工件(铝材料)2的放大剖视图。
将这样在表面形成镁皂层的工件(中间体)固定在后述的连续冲压加工装置上进行规定的冲压加工(S4)，在该冲压加工后对成形品进行阳极氧化处理(S5)。
该阳极氧化处理包括前处理、氧化处理和后处理的3个工序。前处理是除去附着在加工品的表面上的润滑剂等的处理，具体是碱清洗或酸清洗。镁是耐碱性的，所以可以使用碱度高的清洗剂用高温有效地进行清洗。在酸清洗的场合，短时间使用不损伤加工品的基体的酸度低的清洗剂即可。
将进行前处理的加工品浸渍在例如由氢氧化钠、乙二醇、草酸钠的混合水溶液构成的维持为75℃～80℃的电解槽中，进行规定的通电。接着在重铬酸钠、酸性氟化钠的混合水溶液中浸渍规定时间结束氧化处理。之后，进行加工品的水洗、热洗、干燥的后处理。
通过该阳极氧化处理在加工品的表面上形成致密的氧化膜。该氧化膜作为内部金属的缓蚀保护膜起作用，并且还成为涂装的底膜。因此在该阳极氧化处理后，可以进行S6的最后涂装。
图4是在本实施方式中使用的连续冲压加工装置的概略构成图。
该连续冲压加工装置在基台4上固定下侧加工台5，在该下侧加工台5上沿工件的搬运方向X，安装多个逐渐变深的断面形状为凹型的固定侧模具6a～6e。
在上述基台4的比下侧加工台5更靠外侧竖立设置4根杆7，通过支撑部件8可上下移动地支撑上侧加工台9。在上侧加工台9的下面侧，与上述固定侧模具6a～6e对置地安装多个突出尺寸逐渐变长的断面形状为凸型的可动侧模具10a～10e。该上侧加工台9(可动侧模具10a～10e)利用安装在顶板11上的液压缸12间歇性地上下移动。
在上述固定侧模具6a～6e及可动侧模具10a～10e上分别内置加热器(未图示)，模具温度被控制为适合温塑性加工的200℃～350℃。
通过上述处理在全面上形成镁皂层3的例如由上述AZ31(Mg-Al-Zn系合金)构成的工件2，带状连续卷成滚筒状，由传送机构13间歇性地向箭头X方向送出，沿下侧加工台5上搬运。
然后，通过相对上述下侧加工台5(固定侧模具6a～6e)的上侧加工台9(可动侧模具10a～10e)的间歇性的上下移动动作和工件2的依次传送动作的共同作用，工件2由温塑性加工逐渐被拉深，作为单品切断，最终作为成形品15从滑槽14取出。
本发明的温塑性加工方法没有润滑剂的烧焦粘附等，所以特别适用于该依次传送型的连续冲压加工装置，可确实发挥本发明的效果。
图5是用于说明本发明的第二实施方式的工件的温塑性加工方法的流程图。
在S1中清洗要加工的工件，在S2中在工件的全表面上形成氢氧化镁层。该氢氧化镁层的形成条件与上述第一实施方式相同。
接着在S3中，将溶解硬脂酸钠和氢氧化钾的润滑剂溶液涂敷到加热的模具上，在S4中用该模具进行冲压加工。这时在模具内，由冲压压力及来自模具的热使润滑剂溶液与工件表面的氢氧化镁层反应而形成镁皂层。该镁皂层在进行冲压加工使工件形成为规定形状的过程中作为润滑剂起作用。
在该冲压加工后对加工品进行阳极氧化处理而在表面上形成致密的氧化膜(S5)，之后进行最后涂装(S6)。
在上述实施方式中形成氢氧化镁层和镁皂层时，将工件浸渍到了溶液中，但也可以适用将溶液在工件上进行刷涂或用旋转涂敷进行涂敷的方法。
本发明的镁材料的温塑性加工方法，可适用于例如扬声器锥面或电视帧等音响装置、个人计算机帧等计算机设备、携带式电话机帧等通信设备、数码相机等光学设备、轮或转向柱等汽车部品、各种情形等各种各样的产品。
权利要求
1.一种镁及镁合金的温塑性加工方法，其特征在于，包括在由镁或镁合金构成的要加工的工件的表面上形成氢氧化镁层的工序；在该氢氧化镁层上形成镁皂层的工序；以及将形成了该镁皂层的工件温塑性加工为规定形状的工序。
2.根据权利要求
1所述的镁及镁合金的温塑性加工方法，其特征在于，上述氢氧化镁层的形成工序，是将上述工件与含有亚硝酸离子的碱性溶液接触而在工件表面上形成氢氧化镁层的工序，上述镁皂层的形成工序，是在含有脂肪族羧酸离子或芳香族羧酸离子的碱性溶液里接触形成了上述氢氧化镁层的工件而将工件表面的氢氧化镁层重整为镁皂层的工序。
3.根据权利要求
1或2所述的镁及镁合金的温塑性加工方法，其特征在于，上述脂肪族羧酸是从不具有取代基或具有取代基的碳个数为6～24的脂肪族羧酸中选择的有机化合物，上述芳香族羧酸是从不具有取代基或具有取代基的碳个数为7～20的芳香族羧酸中选择的有机化合物。
4.根据权利要求
3所述的镁及镁合金的温塑性加工方法，其特征在于，上述有机化合物是硬脂酸。
5.根据权利要求
1所述的镁及镁合金的温塑性加工方法，其特征在于，在上述温塑性加工工序后具有阳极氧化处理工序。
6.一种镁及镁合金的温塑性加工中间体，其特征在于，在由镁或镁合金构成的要加工的工件的表面上形成镁皂层。
7.根据权利要求
6所述的镁及镁合金的温塑性加工中间体，其特征在于，形成上述镁皂层的有机化合物是从不具有取代基或具有取代基的碳个数为6～24的脂肪族羧酸，或者不具有取代基或具有取代基的碳个数为7～20的芳香族羧酸中选择的有机化合物。
8.根据权利要求
7所述的镁及镁合金的温塑性加工中间体，其特征在于，上述有机化合物是硬脂酸盐。
专利摘要
本发明特征在于，包括在由镁或镁合金构成的要加工的工件的表面上形成氢氧化镁层的工序(S2)；在该氢氧化镁层上形成镁皂层的工序(S3)；以及将形成了该镁皂层的工件温塑性加工为规定形状的工序(S4)。
文档编号B21D37/18GK1997472SQ200480043272
公开日2007年7月11日 申请日期2004年8月6日
发明者铃木哲郎 申请人:株式会社镁技术导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan