耐弯曲高强度铝镁合金制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐弯曲高强度铝镁合金制造方法，包括以下步骤：(a)进行一铝胚浇铸步骤，将4至4.9重量%之镁、小于0.2重量%之硅、小于0.35重量%之铁、小于0.15重量%之铜、0.2至0.5重量%之锰、小于0.1重量%之铬、小于0.25重量%之锌、小于0.1重量%之钛、小于0.15重量%之无法避免的杂质及其余之铝等元素熔融并浇铸成一铝胚；(b)预热该铝胚；(c)热轧延该铝胚；(d)对该铝胚进行第一次冷轧延；(e)对该铝胚进行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化；(f)对该铝胚进行第二次冷轧延；及(g)对该铝胚进行最终退火热处理，以形成该耐弯曲高强度铝镁合金。
【专利说明】耐弯曲高强度铝镁合金制造方法
[0001]【【技术领域】】 本发明涉及一种合金制造方法，特别涉及一种耐弯曲高强度铝镁合金制造方法。
[0002] 【现有技术】 已知加工硬化型铝镁（Al-Mg)合金因具有良好之强度与阳极处理性能，被广泛应用在 轻薄短小需求之3C产业上。已知制造铝镁合金时，大都会采用增加镁（Mg)添加量的方法， 使铝材在冷轧延过程中产生加工强化作用，以增加铝材强度。然而，上述经由冷轧后之铝合 金(商业上称为Hln，含H12、H14、H16、H18与H19)，虽然拥有高强度，但因材料特性中的屈 服强度（Yield Strength,简称Y.S.)与抗拉强度（Tensile Strength,简称T.S.)比率高， 使得铝镁合金在成形过程中，一旦变形量超过弹性范围（即Y. S.点）而进入塑性变形区，便 会容易超过T. S.点，导致颈缩（Necking)现象提早发生，亦即铝镁合金将因缺乏延性(或伸 长率）而快速断裂。
[0003] 因此，一般铝厂为了增加高强度铝镁合金之延性，最常使用H3n与H2n两种调质度 之制程，其制程简述如下： (1) H3n制程：对冷轧后之铝镁合金，再施予150至180°C退火热处理，利用此种回复 (Recovery)退火制程，来减少错镁合金内位错（Dislocation)密度，以降低Y. S. /T. S.比 率，达到增加铝合金之伸长率和加工性能之目的。
[0004] (2) H2n制程：和H3n制程比较，H2n制程无中间退火制程，为直接冷轧法，具有加 速生产流程、节省制造成本之优点。其同样是利用最终退火热处理，来减少铝镁合金内位 错（Dislocation)密度，以降低Y. S. /T. S.比率，达到增加铝合金之伸长率和加工性能之目 的。
[0005] 此外，已由上述制程得知镁含量超过3重量％以上之铝镁合金(例如5086、5083、 5456与5182等类型铝镁合金)，若在室温长时间曝露或者是处在66至180°C工作环境下， 都会促使β (Mg2A13)相于晶界上析出，且随着曝露时间越久，其析出量越大。由于β相比 铝镁合金更具阳极性，因此，一旦晶界出现β相将导致铝镁合金容易被腐蚀破坏。此外，晶 界有细密析出物时，更容易导致晶界分离而降低铝镁合金之延展性，因为析出物硬度往往 高于合金材料本身，且与合金材料密合度不佳，故在成形过程中，微细裂缝最易起始于晶界 析出物周缘，然后再沿着晶界传播，导致合金材料成形破裂失败。
[0006] 另外，从Η3η制程可知，150至180°C回复退火热处理，将会促使β相在铝镁合金 晶界上析出，其无法完全解决高镁含量（大于4重量％)之铝镁合金的成形性能，甚至退火 热处理不当，还会降低合金材料的抗蚀性能。
[0007] 有鉴于此，有必要提供一创新且具进步性之耐弯曲高强度铝镁合金制造方法，以 解决上述问题。
[0008] 【
【发明内容】
】 本发明提供一种耐弯曲高强度铝镁合金制造方法，包括以下步骤：(a)进行一铝胚浇 铸步骤，将4至4. 9重量％之镁、小于0. 2重量％之硅、小于0. 35重量％之铁、小于0. 15重 量％之铜、0.2至0.5重量％之锰、小于0. 1重量％之铬、小于0.25重量％之锌、小于0. 1 重量％之钛、小于0. 15重量％之无法避免的杂质及其余之铝等元素熔融并浇铸成一铝胚； (b)预热该铝胚；（c)热轧延该铝胚；（d)对该铝胚进行第一次冷轧延；（e)对该铝胚进行中 间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化；（f)对该铝胚进行第二次冷轧延；及（g)对 该铝胚进行最终退火热处理，以形成该耐弯曲高强度铝镁合金。
[0009] 本发明运用低冷轧延量制程，使镁含量超过4重量％以上之铝镁合金内部存有适 当之应变能，因此在后续退火热处理过程，铝胚强度变化对退火温度高低较不敏感，故当采 用批次方式生产时，整炉次20至30吨重之铝卷除可得到较均匀之机械性质外，也因最终退 火温度高过晶界P-Mg2A13相最易析出范围（66至180°C)，故不易发生类似传统H3n制程 中之弯曲成形破裂或腐蚀现象。
[0010] 【【专利附图】
【附图说明】】 图1显示本发明耐弯曲高强度铝镁合金制造方法流程图。
[0011] 【实施方式】 图1显示本发明耐弯曲高强度铝镁合金制造方法流程图。请参阅图1之步骤S11，进 行一铝胚浇铸步骤，将4至4. 9重量％之镁、小于0. 2重量％之硅、小于0. 35重量％之铁、 小于0. 15重量％之铜、0.2至0.5重量％之锰、小于0. 1重量％之铬、小于0.25重量％之 锌、小于0. 1重量％之钛、小于0. 15重量％之无法避免的杂质及其余之铝等元素在700°C 以上高温相互熔融，经过除气、除渣过滤与添加细晶剂后，以一半连续浇铸（Direct Chill Casting)设备将其浇铸成一铝胚。
[0012] 请参阅步骤S12,预热该铝胚，在此步骤中，预热温度不小于480°C。
[0013] 请参阅步骤S13,热轧延该铝胚，在此步骤中，因镁含量4重量％以上之铝镁合金属 于高加工强化型铝合金，故热轧延温度须介于300至480°C之间，否则过低的热轧延温度将 导致铝胚于热轧延过程中产生严重的边裂现象。
[0014] 请参阅步骤S14,对该铝胚进行第一次冷轧延。
[0015] 请参阅步骤S15,对该铝胚进行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化。 此中间退火热处理主要是让铝片达到完全退火的软化状态（即俗称之〇 temper调质度)，因 此，对退火温度并无特别要求，一般铝合金生产工厂，会视该炉次的热处理铝合金量而定， 通常中间退火热处理温度会超过280°C。
[0016] 请参阅步骤S16,对该铝胚进行第二次冷轧延，在此步骤中，铝胚厚度减薄量 (Reduction)须严格控制在25至40%之间，此举可于错材内部介入适当的冷加工位错 (Dislocation)，以使铝镁合金具有高强度性能。此外，在上述范围内之冷加工位错量，对退 火温度高低变化较不敏感，因此，能够使后续最终退火热处理温度有宽广之施行范围。
[0017] 请参阅步骤S17,对该铝胚进行最终退火热处理，以形成该耐弯曲高强度铝镁合 金。在此步骤中，退火热处理时间介于2至5小时之间，而退火热处理温度介于210至250°C 之间，以避开66至180°C间晶界β -Mg2A13相最易析出范围，如此，可使所形成之铝镁合金 具有耐弯曲（高伸长率)、高强度、最终退火温度范围广及不易腐蚀等优点，其中该耐弯曲高 强度错镁合金之伸长率不小于10%，而屈服强度不小于210MPa。
[0018] 兹以下列实施例详细说明本发明，但本发明不局限于这些实施例所公开的内容。
[0019] 表1为本发明铝镁合金实施例之化学成份，镁添加主要旨在增加材料的加工强化 与强度需求，镁元素添加量为4. 6重量％，此值远高于3重量％，故退火热处理制程对晶界 β -Mg2A13相析出非常敏感，稍有不慎即易导致成形破坏。
[0020] 表1.本发明铝镁合金实施例之化学成份（重量％)
【权利要求】
1. 一种耐弯曲高强度铝镁合金制造方法，包括以下步骤： (a) 进行一铝胚浇铸步骤，将4至4. 9重量％之镁、小于0. 2重量％之硅、小于0. 35重 量％之铁、小于0. 15重量％之铜、0. 2至0. 5重量％之锰、小于0. 1重量％之铬、小于0. 25 重量％之锌、小于0. 1重量％之钛、小于0. 15重量％之无法避免的杂质及其余之铝等元素 熔融并浇铸成一铝胚； (b) 预热该铝胚； (c) 热轧延该铝胚； (d) 对该铝胚进行第一次冷轧延； (e) 对该铝胚进行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化； (f) 对该铝胚进行第二次冷轧延；及 (g) 对该铝胚进行最终退火热处理，以形成该耐弯曲高强度铝镁合金。
2. 权利要求1的方法，其中步骤（b)之预热温度不小于480°C。
3. 权利要求1的方法，其中步骤（c)之热轧延温度介于300至480°C之间。
4. 权利要求1的方法，其中步骤（f)之铝胚厚度减薄量介于25至40%之间。
5. 权利要求1的方法，其中步骤（g)之退火热处理温度介于210至250°C之间。
6. 权利要求1的方法，其中步骤（g)之退火热处理时间介于2至5小时之间。
7. 权利要求1的方法，其中所形成之该耐弯曲高强度铝镁合金之屈服强度不小于 210MPa。
8. 权利要求1的方法，其中所形成之该耐弯曲高强度铝镁合金之伸长率不小于10%。
【文档编号】C22C1/02GK104046855SQ201310083769
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】曾天佑, 苏俊仁, 黄舟廷, 林秋吉 申请人:中国钢铁股份有限公司