CN101380713A - 一种具有表面高质量的镁合金板及带卷的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有表面高质量的镁合金板及带卷的制造方法，涉及有色金属塑性加工领域。本发明以镁合金铸锭为原料，经过铣面和热锻/热挤压后放在10^－2Torr以上的真空中，在200℃～550℃范围，进行10个小时以上的脱氢退火处理。将处理后的镁合金板坯或带卷坯放入充满氮气等惰性气体保护且温度为200℃～550℃范围的炉中进行加热，然后送入四辊轧机进行热轧或温轧，轧制成镁板或镁带卷。在热轧或温轧时，轧辊需提前预热到50～200℃。根据产品厚度要求，在10^－2Torr以上的真空中，于200℃～550℃范围内，进行1～5小时的中间退火热处理，获得表面光洁的高品质镁合金板材或卷材，提高了产品表面质量和后续加工性能，提高了成材率。

Description

一种具有表面高质量的镁合金板及带卷的制造方法

技术领域

本发明属于有色金属塑性加工领域，涉及镁及镁合金板材及带卷的生产。

背景技术

本发明对象为纯镁(镁含量在97％以上)以及全体镁合金。主要通过热加工、温加工、冷加工的一系列轧制加工制造镁及镁合金产品。镁合金是最轻金属结构材料。地球上镁的总储量是一个非常惊人的数值，这为我们开发利用镁及镁合金提供了良好的条件。我国是世界上镁资源最为丰富的国家之一，同时也是世界上最大的原镁生产和出口国。随着电子产品日益轻量化和能源短缺下汽车轻量化的需求，镁合金产品因其高比强度和比刚度、良好的电磁屏蔽效果、优良的机加工性能、导热好、阻尼减震性好、易回收等特质，在汽车、电子、航空航天、通讯、家电等行业具有越来越广的应用范围。随着竞争加剧，需要产品外观更加美观、轻薄，镁合金制品的表面质量也随之有了更高的要求。

一直以来，镁合金主要通过电解精炼法和真空冶炼法进行熔炼，然后进行模铸或连铸。现今为止，镁合金的薄板的制造方法是将得到的铸锭或铸坯进行热锻造，加工成矩形板坯后，进行表面磨削，然后再加热至200℃～550℃，进行热轧，再加热，再热轧，反复操作，直到达到所要求的规格，采用这种方法制造镁合金板时，产品的成材率一般比较低。其主要原因是板材铸造及轧制过程中表面多产生楔形、气泡、针眼等缺陷，不能满足产品的要求，轧材的宽度方向的边部龟裂(通称为楔形边裂)、产品的表面压伤、表面膨胀(通常称为针眼、气泡等表面缺陷)，对板材的连续变形性能产生影响，使得成品的成材率显著降低。特别是氢气引起的表面膨胀，在产品的退货阶段多有发生，一旦形成表面缺陷，就不能作为商品使用。因此，利用热轧或冷轧等塑性变形制造镁合金板及板带的情况下，除掉和减少镁铸锭本身含有的气体，以及操作过程中从大气吸收的气体(主要考虑有联系的氢气和氯气)的对策是十分重要的。

发明内容

本发明的目的是通过工艺控制防止镁合金(包括纯镁)薄板及板带热加工和冷加工制造时，镁板及板带表面生成针眼、叠层、裂纹等缺陷，同时控制板形，防止边浪及中浪等缺陷的出现，提高产品表面质量和后续加工性能，提高成材率，生产出不同规格的镁合金板带。

本发明的具体内容是：将浇铸的镁锭或镁坯在200℃～550℃温度范围，压下率在30％以上，实施热锻造或热挤压成板坯或带卷坯，然后放在10^-2Torr以上的真空中，温度在200℃～550℃范围，进行10个小时以上的脱氢退火处理，降低甚至消除板坯中的氢的含量。对于通过热锻得到的板坯，还需对板坯表面进行打磨处理。

将上述处理后的镁合金板坯或带卷坯放入充满氮气等惰性气体保护且温度为200℃～550℃范围的炉中进行加热，至所需的轧制温度后，保温5～10分钟，再将加热好的镁合金板坯或带卷坯送入四辊轧机进行热轧或温轧，轧制成镁板或镁带卷，在热轧或温轧时，轧辊需提前预热到50～200℃。

当镁板或带卷轧至厚度为2～3.5mm时，可根据产品厚度要求，增加在10^-2Torr以上的真空中，温度在200℃～550℃范围内进行1～5小时的中间退火热处理工序，获得表面光洁的高品质镁合金板材或卷材。

为了防止板及板带宽方向的边部温度降低，从而产生边部楔形或边裂，热轧或温轧过程是在设置带有氮气等保护气体的加热保温装置中进行，以防止镁板及板带在轧制过程中的温度降低。

本发明通过工艺控制消除了镁合金坯料在加热阶段中对氢气、氯气等气体的吸收，从而形成表面气泡等缺陷，防止了镁合金(包括纯镁)薄板及板带热加工和冷加工制造时，镁板及板带表面生成针眼、叠层、裂纹等缺陷的产生，从而达到生产无缺陷、高质量表面的镁合金板材或带卷的目的。同时控制了板形，防止边浪及中浪等缺陷的出现，提高了产品表面质量和后续加工性能，提高了成材率，可以生产出不同规格的镁合金板带。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

以生产变形镁合金AZ31B，其规格尺寸为：2X300X500的板材为例。

按常规工艺进行配料及熔炼，铸造成锭坯100mm。对锭坯进行锯切后送入加热炉进行加热，将铸锭加热至450℃，炉内充氮气等保护气，保温3小时后进行热锻，锻后厚度为20mm，然后放在10^-2Torr的真空中，温度300℃，进行10个小时的脱氢退火处理。退火处理后的板材经打磨处理后加热到400℃，保温10分钟后，用四辊热轧机进行等温多道次轧制，轧至厚度为2.5mm。四辊热轧机工作辊要提前预热到100℃，且为了防止轧辊在镁合金板上留下压痕，在轧辊表面上涂上润滑材质。轧制期间采用带有氮气等保护气体的保温罩和加热保温装置对轧材进行温度补偿，加热保温装置设定温度为300℃，装置内充入氮气等保护气体，防止轧材氧化产生氧化皮，粘辊后影响表面质量。同时保温罩可以对轧材边部进行温度补偿，防止板及板带宽度方向的边部温度降低，从而产生边部楔形或微裂纹，影响后续加工性能。轧制过程中，随轧材长度增加按照保温罩和加热保温装置的尺寸在线裁剪板材，热轧后的板材放入大型热处理炉中进行再结晶退火，其目的是均匀化组织，减少区域应力集中。退火温度250℃，退火时间2小时，炉内采用气体保护。退火后板材经1道次冷轧后进行切边和表面处理，获得表面光洁的高品质镁合金板材。

实施例2

以生产变形镁合金AZ31B，其规格尺寸为：0.5X240X20000的卷材为例。

按常规工艺进行配料及熔炼，铸造成锭坯。对锭坯进行锯切、铣面后送入加热炉进行加热，将铸锭加热至480℃，炉内充氮气等保护气体，保温2小时后经热挤压成卷，挤压比设定为100：1，挤压后卷材厚度为2.5mm，然后放在10^-2Torr的真空中，温度300℃，进行10个小时的脱氢退火处理。退火处理后的卷材用配有带氮气等保护气体的加热保温装置的四辊热轧机进行等温多道次往复轧制，轧后厚度为0.5mm。四辊热轧机工作辊要提前预热到100℃，轧辊表面上涂上润滑材质。轧制期间采用保温罩和加热保温装置对轧材进行温度补偿，加热保温装置设定温度为300℃，加热至300℃后保温5分钟。装置内充入氮气等保护气体，防止轧材氧化产生氧化皮，粘辊后影响表面质量。同时保温罩可以对轧材边部进行温度补偿，防止板及板带宽度方向的边部温度降低，从而产生边部楔形或微裂纹，影响后续加工性能。轧制过程采用自动张力控制***，通过调整压下量和前后卷取机与轧机间的张力对板形进行控制。热轧后的轧材成卷放入大型热处理炉中进行再结晶退火，退火温度200℃，退火时间1小时，炉内采用气体保护，退火后重新分卷包装，获得表面光洁的高品质镁合金卷材。

Claims (4)

1、一种具有表面高质量的镁合金板及带卷的制造方法，其特征在于，将浇铸的镁锭或镁坯在200℃～550℃温度范围，压下率在30％以上，实施热锻造或热挤压成板坯或带卷坯，然后放在10^-2Torr以上的真空中，温度在200℃～550℃范围，进行10个小时以上的脱氢退火处理；处理后的镁合金板坯或带卷坯放入充满氮气保护且温度为200℃～550℃范围的炉中进行加热，至所需的轧制温度后，保温5～10分钟，再将加热好的镁合金板坯或带卷坯送入四辊轧机进行热轧或温轧，轧制成镁板或镁带卷；当镁板或带卷轧至厚度为2～3.5mm时，根据产品厚度要求，在10^-2Torr以上的真空中，温度在200℃～550℃范围内进行1～5小时的中间退火热处理，获得镁合金板材或卷材。

2、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对实施热锻得到的板坯进行板坯表面打磨处理。

3、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，热轧或温轧时，轧辊提前预热到50～200℃。

4、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，热轧或温轧是在设置带有氮气保护气体的加热保温装置中进行。