专利名称：拉长用镁合金的制作方法
技术领域：
本发明有关拉长用镁合金，如用于挤压、压延等拉长加工的合金材料，以及用这种合金材料通过拉长加工制得的建筑结构材料。
背景技术：
这里所谓的“拉长加工”是指对挤压成形材料、压延材料、加压成形材料，锻造材料等经过挤压、加压、锻造等加工成所需的形状。
用于建筑结构材料的拉长用镁合金，以往一直用作为铝-锌合金的JIS的M1。该M1含有3.0重量％的铝和1.0重量％的锌。
但是，上述沿用至今的拉长用镁合金在挤压加工时，如果成形速度较快，则成形品会产生断裂，这样就不可能成形。而且，成形品表面发生氧化，有时还会起火使表面性质恶化，不能成形。
另一方面，镁合金压延加工时的成形速度希望提高。
发明的内容根据上述情况，本发明的目的是要提供拉长用镁合金，它能以比以往更快的成形速度进行挤压加工，作为结构材料，它具有充分的机械性能和耐腐蚀性能。
为达到此目的，本发明的特征是，铝含量0.1重量％以上1.0重量％以下，锌含量0.1重量％以上2.0重量％以下，锰含量0.1重量％以上1.0重量％以下，铜含量0.04重量％以下，硅含量0.05重量％以下，铁含量0.005重量％以下，镍含量0.005重量％以下。
用本发明的拉长用镁合金坯料挤压成形时，既使挤压速度约为原来的10倍，挤压成形品也不断裂，而且不会由于表面氧化起火而不能成形。因此，能够以比原来更快的挤压速度来挤压成形制得镁合金结构材料。
用本发明的拉长用镁合金的挤压成形制品的物理性质，如拉伸强度、弹性极限应力、伸长率，耐腐蚀性能都比以往的制品优异，作为轻质材料的机械性能更是比以往的制品优异。
铝含量在0.1重量％以上1.0重量％以下是因为铝含量不满0.1重量％时，作为结构材料不能得到充分的机械性能，而超过1.0重量％时，又难以得到比以往更快的挤压速度。
锌含量在0.1重量％以上2.0重量％以下是因为锌含量不满0.1重量％时，耐腐蚀性差，而超过2.0重量％时，又难以得到比以往更快的挤压速度。
锰含量在0.1重量％以上1.0重量％以下是因为在此范围内的耐腐蚀性最佳。锰含量低于0.1重量％，耐腐蚀性明显变差，而超过1.0重量％时，又难以得到比以往更快的挤压速度。
本发明的拉长用镁合金最好含有铝0.2重量％以上0.8重量％以下，锌0.2重量％以上1.0重量％以下，锰0.3重量％，铜0.02重量％以上0.04重量％以下，硅0.02重量％以上0.03重量％以下，铁0.004重量％，镍0.001重量％以下，其余为镁。
根据实验结果，在这些含量范围内，不仅挤压速度比以往的快约10倍，而且，挤压成形品的拉伸强度等机械性质也比以往的优异。
铜、硅。铁、镍都是不可避免的杂质元素。
还可添加钙以提高阻燃性。钙添加量以0.3～1.0重量％为宜。
钇、钕、铈等稀土元素的含量以重量计都在100ppm以下时，可提高高温机械性能。
图1为挤压成形后形材的截面图。
图2为断面形状与图1不同的形材在挤压成形后的截面图。
具体实施的方式(实施例)表1所示为实施例1至3的组成，实施例1～3为拉长用镁合金的坯料，其中，定量添加铝、锌、锰、硅、铁、铜、镍，Bal.(其余部分)为镁。又表1的单位为重量％。
(比较例)比较例1～3的坯料组成也如表1所示。
表1
实施例1～3及比较例1～3中，挤压成形至如图1所示形状的形材。实验在不同的挤压速度下进行，5米/分、10、15...70米/分。其结果如下面的表2所示。又，图1所示形材的尺寸是W为50mm，S为15mm，t(厚度)为1.2mm。各实施例及比较例的挤压条件为，坯料温度为400℃，挤压负荷为3～5百万牛顿。
表2
表2中的符号，[○]为能挤压成形，[×]为发生断裂、表面性质恶化，[-]为发生断裂，不能挤压成形。
又，实施例1及比较例1中，挤压成形至如图2所示形状的形材，其结果如表3所示。又，图2所示形材的尺寸是W为40mm，S为20mm，V为15mm，t(厚度)为2.0mm。其他条件与表2所示的挤压成形相同。表3中符号的意义与表2中的相同。
表3
又，实施例1～3和比较例1～3中，对在表2中的各挤压速度下挤压成形的形材进行了拉伸强度的测定，其结果如以下表4所示。拉伸强度的测定在万能材料试验机上进行。表4的单位为MPa(百万帕斯卡)。又，在表4的比较例1～3中，当挤压速度达10米/分时，如表2[×]所示，表面性质已经恶化，但为了比较起见，还是测定了拉伸强度。
表4
由表2可知，在实施例1～3中，挤压速度(制成品速度)分别为5～50米/分时，都能挤压成形，外观目测，未发生表面性质的恶化。尤其是实施例1中，在70米/分的速度下，表面性质也未恶化，还能挤压成形。相对于此，比较例1～3中，速度为10米/分时，虽能挤压成形但表面性质恶化，而在15米/分以上的速度下，发生断裂不能挤压成形。即，实施例1～3的挤压速度在比较例1～3的10倍以上时仍能挤压成形。
在如图2所示的断面形状的形材挤压中，如表3的实施例1所示，为20米/分时还能挤压成形，但在比较例1中，为5米/分时就发生断裂，不能挤压成形。由表2及表3的结果可知，挤压形材的断面形状不同，挤压速度也不同，但在同样断面形状时，本发明的实施例的挤压速度要比比较例快10倍以上。
各实施例及比较例所得形材的拉伸强度由表4可知，比较例1～3中，挤压速度一快，拉伸强度就明显降低，而本实施例的情形是，挤压速度快时的拉伸强度与挤压速度慢时的差不多能相同。尤其是在挤压速度为10米/分时，实施例1～3任一个的拉伸强度都比比较例1～3的好。一般拉长用铝合金A6063(JIS)的典型拉伸强度为220MPa，本实施例的拉伸强度要优于该拉长用铝合金。
在实施例1～3中还测定了0.2％弹性极性应力及伸长率。0.2％弹性极性应力为110～130MPa，伸长率为8～12％，用5％NaCl盐水进行24小时的喷雾试验后的腐蚀减量为2mg/cm2/天，以此作为耐腐蚀性的评估标准。这些物理性质与一般拉长用铝合金6063(JIS)差不多或略好，可以作为轻质结构材料使用。
实施例1～3中，还分别用进一步添加了0.3～1.0重量％钙的坯料制造挤压形材，在与上述实施例1～3相同的速度下能挤压成形，同时机械性能也相同，与上述未添加钙的形材相比，由于表面氧化而起火的发生率有所减少，所以提高了阻燃性。
实施例1～3中，还分别用进一步添加了以重量计在100ppm以下的钇、钕、铈等稀土元素的坯料制造挤压形材，在与上述实施例1～3相同的速度下能挤压成形，而且，高温(200-300℃)下的机械性能优于上述实施例。
本发明的拉长用镁合金，并不限于用在挤压成形上，也可用于压延、加压成形、锻造，这些加工制品可获得与挤压成形制品同样的效果。
如上所述，利用本发明，能以比以往更快的挤压速度对镁合金进行挤压成形加工。而且不会出现因挤压成形制品断裂或表面氧化而起火等造成的表面性质恶化。
权利要求
1.拉长加工成建筑结构材料的镁合金材料，其中，含有0.1重量％以上1.0重量％以下的铝，0.1重量％以上2.0重量％以下的锌，0.1重量％以上1.0重量％以下的锰，0.04重量％以下的铜，0.05重量％以下的硅，0.005重量％以下的铁，0.005重量％以下的镍。
2.权利要求1所述的镁合金，其中，还含有0.3重量％以上1.0重量％以下的钙。
3.权利要求1所述的镁合金，其中，还含有以重量计在100ppm以下的钇、钕、铈等稀土元素。
4.建筑结构材料，其特征在于，由权利要求1所述的合金材料经过拉长加工而制得。
全文摘要
本发明提供了挤压加工的成形速度比以往快,能够作为结构材料使用的具有足够的机械性质和耐腐蚀性的镁合金。本发明的拉长用镁合金中含有0.1重量%以上1.0重量%以下的铝,0.1重量%以上2.0重量%以下的锌,0.1重量%以上1.0重量%以下的锰,0.04重量%以下的铜,0.05重量%以下的硅,0.005重量%以下的铁,0.005重量%以下的镍。
文档编号C22F1/06GK1357643SQ0113544
公开日2002年7月10日 申请日期2001年9月28日 优先权日2000年12月1日
发明者村井勉, 宫本进, 麻生柳雄, 冲善成, 佐野秀男, 永尾诚一, 松冈信一 申请人:三协铝工业株式会社