專利名稱：鎂合金接合部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂合金接合部件及其制造方法。特別地，本發(fā)明涉及能夠在高產(chǎn)率下將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到基材的鎂合金接合部件。
背景技術(shù)：
已經(jīng)將質(zhì)輕且比強(qiáng)度高的鎂合金用于移動裝置如移動電話和筆記本式個人計算機(jī)的外殼、汽車部件的結(jié)構(gòu)材料等。特別地，近年來，市場要求鎂合金接合部件薄，從而進(jìn)一步減輕其重量。然而，鎂合金接合部件變薄導(dǎo)致其硬度下降。為了防止這種下降，需要提供補(bǔ)強(qiáng)材料。為了為鎂合金基材提供補(bǔ)強(qiáng)材料，可以設(shè)想，通過機(jī)械加工形成補(bǔ)強(qiáng)材料以作為與基材成為一體的主體(專利文獻(xiàn)1)。還可以設(shè)想，將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到基材上。所述接合的具體手段包括利用有機(jī)粘合片將補(bǔ)強(qiáng)材料粘接到基材上的手段。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題盡管上述說明，但是在通過機(jī)械加工形成補(bǔ)強(qiáng)材料時，通過機(jī)械加工除去大量鎂合金，從而降低了生產(chǎn)效率。另外，在環(huán)境和安全方面，應(yīng)避免碎屑的產(chǎn)生和飛散。另一方面，在使用有機(jī)粘合片進(jìn)行的接合中，在對鎂合金接合部件進(jìn)行重復(fù)利用時，例如所述接合部件的熔化會產(chǎn)生有害氣體和煙霧及煙灰，從而產(chǎn)生環(huán)境上的問題。特別地，當(dāng)將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到具有通過對板材進(jìn)行壓制而形成的多種形狀的壓制成形體時，因?yàn)閴褐瞥尚误w具有多種形狀，所以難以穩(wěn)定地進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)材料的接合。鑒于上述情況，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供制造鎂合金接合部件的方法， 所述鎂合金接合部件能夠在高產(chǎn)率下將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到基材上。本發(fā)明的另一個目的是提供一種鎂合金接合部件及其制造方法，在重復(fù)利用時， 所述鎂合金接合部件不會產(chǎn)生有害氣體、煙霧和煙灰等。本發(fā)明的還另一個目的是提供制造鎂合金接合部件的方法，所述鎂合金接合部件能夠穩(wěn)定并可靠地將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到接合對象上。解決問題的手段本發(fā)明用于制造鎂合金接合部件的方法包括下列步驟(a)接合步驟將由金屬制成的補(bǔ)強(qiáng)材料接合到由鎂合金制成的板材上，并且在所述接合部分處不會有有機(jī)材料殘留；和(b)塑性加工步驟在與所述補(bǔ)強(qiáng)材料接合的所述板材上實(shí)施塑性加工。根據(jù)這種方法，因?yàn)橥ㄟ^將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上的結(jié)構(gòu)來形成鎂合金接合部件，所以與通過機(jī)械加工形成補(bǔ)強(qiáng)材料的情況等相比，能夠在高生產(chǎn)效率下得到鎂合金接合部件。因?yàn)樵跊]有有機(jī)材料殘留的情況下將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上，所以在鎂合金接合部件的重復(fù)利用時不會產(chǎn)生有害的氣體、煙霧和煙灰。此外，因?yàn)閷⑴c補(bǔ)強(qiáng)材料接合的對象限制為板材，所以與將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到具有復(fù)雜形狀的接合部件的情況相比，能夠穩(wěn)定且可靠地實(shí)施所述補(bǔ)強(qiáng)材料的接合操作。在本發(fā)明制造鎂合金接合部件的方法中，期望的是，當(dāng)將所述補(bǔ)強(qiáng)材料的縱向長度設(shè)為Lr，并將所述板材在沿所述補(bǔ)強(qiáng)材料的方向上的長度設(shè)為Lb時，所述兩種材料的長度之比Lr/Lb為0. 8以上。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)閷⒀a(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材的幾乎整個長度上，所以補(bǔ)強(qiáng)材料能夠可靠地發(fā)揮補(bǔ)強(qiáng)板材的功能。在本發(fā)明制造鎂合金接合部件的方法中，期望的是，所述補(bǔ)強(qiáng)材料的熱膨脹系數(shù)與所述板材的熱膨脹系數(shù)之差為10X10_6/K以下。根據(jù)這種體系，因?yàn)檠a(bǔ)強(qiáng)材料的熱膨脹系數(shù)與板材的熱膨脹系數(shù)之差小，所以能夠抑制下列問題的產(chǎn)生。一個問題是補(bǔ)強(qiáng)材料因在接合步驟中的加熱等而發(fā)生變形。所述變形使得難以在適當(dāng)位置處進(jìn)行接合。另一個問題由因接合時的加熱而造成的膨脹和接合之后的收縮造成。所述收縮在鎂合金接合部件中產(chǎn)生大的應(yīng)變。在本發(fā)明制造鎂合金接合部件的方法中，通過在板材和補(bǔ)強(qiáng)材料中的至少一種材料上形成由無機(jī)材料構(gòu)成的接合層，能夠進(jìn)行接合。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，形成由無機(jī)材料構(gòu)成的接合層消除了有機(jī)材料如有機(jī)添加劑的使用。在本發(fā)明通過由無機(jī)材料構(gòu)成的接合層將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上來制造鎂合金接合部件的方法中，所述無機(jī)材料含有選自Al、Si、Cu、i^e和Ni中的至少一種元素。根據(jù)這種組成，形成含有選自Al、Si、Cu、Fe和Ni中至少一種元素的接合層能夠形成接合強(qiáng)度和耐熱性優(yōu)異的接合部分。在本發(fā)明通過由無機(jī)材料構(gòu)成的結(jié)合層將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上來制造鎂合金接合部件的方法中，所述無機(jī)材料具有選自Al的氧化物和Si的氧化物中的至少一種氧化物。根據(jù)這種組成，通過具有特別高的耐熱性的接合層能夠?qū)⒀a(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上。在本發(fā)明制造鎂合金接合部件的方法中，所述接合步驟能夠包括熱處理，在所述熱處理中在80°C以上且350°C以下對接合部分進(jìn)行加熱。根據(jù)這種方法，即使當(dāng)接合層含有有機(jī)溶劑或水時，仍能夠?qū)⑺鼈兂?。結(jié)果，能夠容易地形成實(shí)際上由無機(jī)材料構(gòu)成的接合層。通過本發(fā)明制造鎂合金接合部件的上述方法可獲得本發(fā)明的鎂合金接合部件。根據(jù)這種方法，因?yàn)椴皇褂糜袡C(jī)材料，所以在鎂合金接合部件的重復(fù)利用時能夠防止有害氣體或煙霧和煙灰的產(chǎn)生。發(fā)明效果本發(fā)明制造鎂合金接合部件的方法通過將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上的結(jié)構(gòu)形成鎂合金接合部件。因此，能夠在高生產(chǎn)效率下得到鎂合金接合部件。 本發(fā)明的鎂合金接合部件在重復(fù)利用時不會產(chǎn)生有害氣體或煙霧和煙灰。


圖IA為顯示本發(fā)明實(shí)施方案中的鎂合金接合部件的透視圖。圖IB為顯示本發(fā)明實(shí)施方案中的鎂合金接合部件的橫截面圖。圖2為顯示實(shí)施例2中的鎂合金接合部件的透視圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明。在

中，相同的元件使用相同的符號， 從而避免重復(fù)說明。附圖中的尺寸比率不一定與說明相一致。接合對象在本發(fā)明中，接合對象的類型包括板材和補(bǔ)強(qiáng)材料。板材所述板材為平板形部件。因?yàn)榘宀木哂衅桨逍螤睿阅軌蚍€(wěn)定且牢固地將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到所述板材上。當(dāng)所述板材的接合表面為曲面時，需要復(fù)雜的加工技術(shù)以使得補(bǔ)強(qiáng)材料接合表面的彎曲狀況與板材的彎曲狀況相匹配。相反，當(dāng)所述板材具有平板形狀時， 所述補(bǔ)強(qiáng)材料能夠具有平坦的接合表面。因此，能夠相對容易地獲得板材和補(bǔ)強(qiáng)材料兩者。所述板材的厚度不受特殊限制。然而，期望的是，所述厚度為2. Omm以下，特別是 1. 5mm以下，更期望是1. Omm以下。在上述范圍內(nèi)，更厚的板材具有更高的強(qiáng)度且更薄的板材更適用于薄且輕質(zhì)的外殼。能夠根據(jù)鎂合金接合部件的用途來選擇板材的厚度。不期望板材具有比補(bǔ)強(qiáng)材料長得多的長度。特別地，當(dāng)將補(bǔ)強(qiáng)材料的縱向長度設(shè)為Lr并將板材在沿補(bǔ)強(qiáng)材料方向上的長度設(shè)為Lb時，期望兩種材料的長度之比Lr/Lb為 0.8以上。當(dāng)將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到寬板材的極小部分上時，補(bǔ)強(qiáng)的功能效果可以忽略。因此， 為了利用補(bǔ)強(qiáng)材料對板材進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，必須在一定程度上將補(bǔ)強(qiáng)材料在寬范圍上接合到板材上。為了滿足這種要求，當(dāng)上述比率Lr/Lb具有0.8以上的值時，補(bǔ)強(qiáng)材料能夠發(fā)揮充分的補(bǔ)強(qiáng)功能，從而提高板材的硬度。當(dāng)然，可以將板材的接合表面與補(bǔ)強(qiáng)材料的接合表面局部接合在一起。然而，期望接合整個表面。當(dāng)板材自身的尺寸大到一定程度時，與補(bǔ)強(qiáng)材料接合的必要性高。當(dāng)板材小時，對其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的必要性低。因此，當(dāng)板材具有IOcm以上的長度時，與補(bǔ)強(qiáng)材料接合的有效性
尚ο在本發(fā)明中，規(guī)定上述板材由鎂合金構(gòu)成。所述鎂合金具有不同的組成，其包含添加到Mg中的元素(剩余物Mg和雜質(zhì))。鎂合金的類型包括例如Mg-Al基合金、Mg-Si基合金、Mg-RE (稀土元素)基合金和Y添加合金。特別地，含有Al的Mg-Al基合金具有高的耐腐蝕性。Mg-Al基合金的類型包括例如如同在美國材料試驗(yàn)協(xié)會(ASTM)的標(biāo)準(zhǔn)中的AZ系合金(Mg-Al-Si基合金，Zn 0. 2 1. 5質(zhì)量％ )、AM系合金(Mg-Al-Mn基合金，Mn :0. 15 0. 5質(zhì)量％ )、AS系合金(Mg-Al-Si基合金，Si :0. 6 1.4質(zhì)量％ )和Mg-Al-RE (稀土元素)基合金。期望的是，Al的含量為1. 0 11質(zhì)量％。特別期望使用含8. 3 9. 5質(zhì)量％ 的Al和0. 5 1. 5質(zhì)量％的Si且剩余物由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的Mg-Al基合金。與AZ31合金和其他Mg-Al基合金相比，上述Mg-Al基合金的代表性實(shí)例AZ91合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性和機(jī)械性能如強(qiáng)度和耐塑性變形性。因?yàn)樯鲜鯝Z91具有優(yōu)異的耐腐蝕性，所以當(dāng)將其用于未暴露于外部的位置處的接合部件如放置在外殼內(nèi)表面處的接合部件和容納(housed)在外殼中的接合部件時，所使用的接合部件有時未涂裝(painting)或不含防腐蝕涂層。當(dāng)未形成涂裝或防腐蝕涂層時，能夠省略其形成工藝。另外，當(dāng)不提供涂裝等時，也不存在通常包含在涂裝等中的有機(jī)溶劑。因此，當(dāng)將鎂合金接合部件重復(fù)利用時，能夠抑制有害氣體和煙霧及煙灰的產(chǎn)生。防腐蝕涂層的類型包括化學(xué)轉(zhuǎn)化膜和陽極化涂層。另外，板材的制造方法不受特殊限制。能夠使用鑄造板和壓延板兩者。當(dāng)使用鑄造板時，期望使用通過連續(xù)鑄造法如雙輥鑄造法、特別是在WO 2006/003899中所述的鑄造方法制造的鑄造板。當(dāng)使用壓延板時，期望使用通過在例如日本特開2007-98470號公報中所述的壓延方法制造的壓延板。補(bǔ)強(qiáng)材料如圖IA和IB中所示，補(bǔ)強(qiáng)材料2通過接合到板材1上而發(fā)揮其對板材1的補(bǔ)強(qiáng)功能。僅要求所述補(bǔ)強(qiáng)材料2的形狀具有對板材1進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的能力，因此所述形狀不受特殊限制。理論上，可以將平板狀補(bǔ)強(qiáng)材料表面接合到板材上。然而，實(shí)際上期望的是，使用具有如下形狀的補(bǔ)強(qiáng)材料2，其中突出部分在垂直于板材的方向上突出。代表性實(shí)例包括具有如圖IB中所示的L形橫截面的長材料以及具有T形和I形的長材料。特別地，在將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上的狀態(tài)中，期望所述補(bǔ)強(qiáng)材料具有一種形狀，所述形狀具有補(bǔ)強(qiáng)材料從板材表面突出的高度為板材厚度至少兩倍的部分。通常，實(shí)際上僅一種操作如對板材進(jìn)行鍛造不能在板材上形成高度為板材厚度至少兩倍的突出部分。即使在通過鍛造形成低的突出部分時，在所述突出部分周圍的板材部分也局部變薄。另一方面，本發(fā)明使得可自由選擇補(bǔ)強(qiáng)材料的高度。因此，通過接合高度為板材厚度至少兩倍的補(bǔ)強(qiáng)材料，能夠獲得高補(bǔ)強(qiáng)性能。當(dāng)然，在補(bǔ)強(qiáng)材料周圍的板材部分處不會變薄。在平板狀補(bǔ)強(qiáng)材料和具有T形、L形和I形橫截面的補(bǔ)強(qiáng)材料的所有情況中，可根據(jù)需要，在要接合到板材的接合部分和突出部分中的至少一處形成合適的通孔至能夠保持補(bǔ)強(qiáng)材料強(qiáng)度的程度。形成所述通孔使得能夠減輕補(bǔ)強(qiáng)材料的重量。還能夠?qū)⑺鐾子米髀萁z孔。本發(fā)明規(guī)定所述補(bǔ)強(qiáng)材料由金屬制成。通過使用由金屬制成的補(bǔ)強(qiáng)材料，能夠充分地對由鎂合金制成的板材進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。更具體地，為了保持板材的輕質(zhì)特性，期望使用輕金屬如鎂合金或鋁合金。另外，還能夠?qū)⑩伜辖鸬扔米餮a(bǔ)強(qiáng)材料的材料。期望的是，所述補(bǔ)強(qiáng)材料的材料的熱膨脹系數(shù)與所述板材的熱膨脹系數(shù)之差為 10X IO-6A以下。此外，當(dāng)待接合的接合部件具有IOOmm以上的長度時，更期望的是，所述熱膨脹系數(shù)之差為5X10_6/K以下。當(dāng)通過使用與板材的熱膨脹系數(shù)之差大的材料形成補(bǔ)強(qiáng)材料時，通過在接合步驟等中進(jìn)行加熱可使得補(bǔ)強(qiáng)材料發(fā)生膨脹。這種膨脹造成諸如難以在正當(dāng)位置處進(jìn)行接合的問題。另一方面，當(dāng)選擇板材的熱膨脹系數(shù)與補(bǔ)強(qiáng)材料的熱膨脹系數(shù)之差小的兩種材料時，能夠容易地在兩種材料之間進(jìn)行接合操作。例如，鎂合金的熱膨脹系數(shù)與鋁或鋁合金的熱膨脹系數(shù)之差大。相反，在ASTM中規(guī)定的鎂合金之間的熱膨脹系數(shù)之差相對小。當(dāng)板材和補(bǔ)強(qiáng)材料由合金形成時，期望基礎(chǔ)金屬相同。特別地，更期望所述板材和補(bǔ)強(qiáng)材料具有實(shí)際上相同的組成。當(dāng)所述板材與補(bǔ)強(qiáng)材料具有實(shí)際上相同的組成時，較不易在接合部分處發(fā)生電解腐蝕。所述補(bǔ)強(qiáng)材料的制造方法可以為鑄造、壓延、擠出、拉伸等中的任意一種方法。當(dāng)然，所述補(bǔ)強(qiáng)材料可以為通過對鑄造材料進(jìn)行壓延而制造的壓延板、通過對擠出材料進(jìn)行壓延而制造的壓延板、通過對鑄造材料進(jìn)行擠出而制造的擠出材料、或通過對鑄造材料進(jìn)行拉伸而制造的拉伸材料。關(guān)于補(bǔ)強(qiáng)材料在板材上的排列圖案，期望的是，將長的補(bǔ)強(qiáng)材料在板材的長度方向上連續(xù)地接合到板材上。當(dāng)將多個短的補(bǔ)強(qiáng)材料間隔地接合到板材上時，補(bǔ)強(qiáng)效果低。另一方面，當(dāng)將長的補(bǔ)強(qiáng)材料連續(xù)地接合到板材上時，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的補(bǔ)強(qiáng)性能。接合步驟接合步驟是將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上的步驟。在板材經(jīng)歷下述塑性加工步驟之前，將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上。因此，與補(bǔ)強(qiáng)材料接合的對象具有平面形狀，因此能夠穩(wěn)定并可靠地將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上。在所述接合步驟中，以不會有有機(jī)材料殘留的方式實(shí)施上述接合。本發(fā)明規(guī)定，有機(jī)材料的類型不僅包括有機(jī)粘合劑，還包括具有有機(jī)粘合劑和塑料片兩者的粘合片。因?yàn)椴粫杏袡C(jī)材料殘留，所以在對通過本發(fā)明的制造方法獲得的鎂合金接合部件進(jìn)行重復(fù)利用時，即使當(dāng)將接合部件熔化時，也能夠避免有害氣體和煙霧及煙灰的產(chǎn)生。不會有有機(jī)材料殘留的接合類型包括在待用于接合的材料中不含有機(jī)材料的接合；以及盡管在待用于接合的材料中包含有機(jī)材料，但是可將所述有機(jī)材料除去的接合。接合的前一種情況的具體實(shí)例包括熱包覆和焊接。接合的后一種情況的具體實(shí)例包括如下接合其中首先通過使用含有機(jī)溶劑的無機(jī)粘合劑實(shí)施板材與補(bǔ)強(qiáng)材料之間的接合，然后在接合之后將有機(jī)溶劑除去。另外，在本發(fā)明的制造方法中，還能夠?qū)⒉粫杏袡C(jī)材料殘留的接合分為通過在板材與補(bǔ)強(qiáng)材料之間放置由無機(jī)材料構(gòu)成的接合層而實(shí)施的接合和通過對板材與補(bǔ)強(qiáng)材料直接進(jìn)行接合而實(shí)施的接合。接合的前一種情況的具體實(shí)例包括通過使用上述無機(jī)粘合劑和熱包覆進(jìn)行的接合。接合的后一種情況的具體實(shí)例包括焊接。期望的是，由上述無機(jī)材料構(gòu)成的接合層由與板材和補(bǔ)強(qiáng)材料中的至少一種材料不同的材料形成。無機(jī)粘合劑無機(jī)粘合劑的類型包括含Al和Si的粘合劑。更具體地，上述類型包括含有Al的氧化物和Si的氧化物中的至少一種氧化物的粘合劑。這種無機(jī)粘合劑不僅具有充分的粘附強(qiáng)度，還具有高耐熱性。因此，如下所述，能夠?qū)雍象w和成形體進(jìn)行多種熱處理，在所述接合體中將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上且在所述成形體中已經(jīng)對接合體的板材進(jìn)行下述塑性加工。熱包覆熱包覆是通過對待接合的接合部件進(jìn)行加熱和壓制而將其接合在一起的方法。通常，在待接合在一起的板材和補(bǔ)強(qiáng)材料中的至少一種材料的接合表面上形成金屬薄膜。期望的是，所述金屬薄膜由塑性變形性比鎂合金更高的金屬構(gòu)成。更具體地，金屬的類型包括 Cu、狗和Ni中的至少一種元素。期望所述金屬薄膜具有約0.1 10 μ m的厚度。當(dāng)所述厚度小于0. 1 μ m時，難以獲得充分的接合強(qiáng)度。當(dāng)所述厚度大于10 μ m時，這種條件僅過分增大金屬薄膜的厚度且難以進(jìn)一步提高接合強(qiáng)度。形成金屬薄膜的手段的類型包括通過鍍敷、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積形成膜。在這些手段中，更合適的是鍍敷。鍍敷的具體方法的類型包括電鍍和無電鍍。在進(jìn)行熱包覆時，期望的是，在80°C以上且350°C以下的溫度下對接合對象進(jìn)行加熱。當(dāng)溫度低于80°C時，難以將板材和補(bǔ)強(qiáng)材料接合在一起。當(dāng)溫度超過350°C時，有時會引發(fā)問題如鎂晶粒的粗大化。期望在約20 SOMPa的壓力下進(jìn)行壓力焊接。當(dāng)壓力低于20MPa時，難以在充分強(qiáng)度下將板材和補(bǔ)強(qiáng)材料接合在一起。當(dāng)壓力超過SOMPa時，難以實(shí)現(xiàn)提高接合強(qiáng)度的預(yù)期。焊接焊接通過對板材和補(bǔ)強(qiáng)材料的接合表面進(jìn)行熔化而將其接合在一起。更具體地， 點(diǎn)焊適用于該用途。因?yàn)榕c補(bǔ)強(qiáng)材料接合的對象為具有相對簡單形狀的板材，所以能夠容易地實(shí)施焊接操作。在焊接的情況中，除了所述板材和所述補(bǔ)強(qiáng)材料之外，不必要分別形成上述接合層。預(yù)處理在將板材與補(bǔ)強(qiáng)材料接合在一起之前，期望對接合對象進(jìn)行脫脂處理。所述脫脂處理能夠?qū)⒔雍蠈ο罄喂痰亟雍显谝黄?。塑性加工步驟在塑性加工步驟中，塑性加工的類型不受特殊限制，條件是塑性加工為形成板材的板成形。所述塑性加工的類型包括例如深拉伸、膨脹和彎曲。期望的是，以在板材中在不存在補(bǔ)強(qiáng)材料的區(qū)域中發(fā)生塑性變形的方式實(shí)施這些塑性加工步驟。例如，如圖IA和IB 中所示，當(dāng)制造具有矩形底板和從底板各個側(cè)面延伸的側(cè)板的盤狀成形體時，使用矩形空白板(blank plate)(板材1)并僅將補(bǔ)強(qiáng)材料2接合到空白板的部分上，從而在成形之后形成盤的底板。在成形時，需要成形工具如沖頭和模具具有槽口從而避免對補(bǔ)強(qiáng)材料2造成干擾。期望的是，在150°C 300°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行塑性加工，從而能夠提高加工對象的塑性變形性。當(dāng)在上述溫度范圍下實(shí)施塑性加工步驟時，加工對象較不易引發(fā)因塑性變形而造成的裂紋和其他缺陷。熱處理期望的是，對接合體和成形體進(jìn)行熱處理，在所述接合體中將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上且在所述成形體中已經(jīng)對接合體的板材進(jìn)行了上述塑性加工。因?yàn)闊o機(jī)添加劑通常含有有機(jī)溶劑和水，所以期望進(jìn)行熱處理以除去有機(jī)溶劑和水。除去有機(jī)溶劑使得接合層能夠?qū)嶋H上僅由無機(jī)材料構(gòu)成。除去水能夠提高接合層附近的耐腐蝕性。期望的是，在80°C 以上且350°C以下的溫度下對板材和補(bǔ)強(qiáng)材料的接合部分進(jìn)行熱處理。80°C以上的熱處理溫度使得能夠在短時間內(nèi)充分地除去有機(jī)溶劑和水。350°C以下的熱處理溫度防止因鎂合金軟化而造成的變形并抑制因鎂合金晶體粒徑的粗大化而造成的強(qiáng)度下降。其間保持上述熱處理溫度的長的熱處理時間能夠充分地將有機(jī)溶劑除去。然而，如果處理時間過長，則合金接合部件的產(chǎn)率下降。因此，期望的是，處理時間為30分鐘以下，特別為約5分鐘以下。 例如通過利用氣相色譜等對在包括接合層的接合體經(jīng)受加熱時是否產(chǎn)生氣體進(jìn)行檢測，能夠確認(rèn)接合層實(shí)際上是否僅由無機(jī)材料構(gòu)成。另一方面，當(dāng)通過熱包覆或焊接將板材和補(bǔ)強(qiáng)材料接合在一起時，根本不使用有機(jī)溶劑等。因此，能夠省略用于除去有機(jī)溶劑等的熱處理。另外，可以對上述塑性加工之后的成形體進(jìn)行熱處理，從而除去在塑性加工時產(chǎn)生的應(yīng)變。鎂合金接合部件
通過本發(fā)明的上述制造方法獲得了本發(fā)明的鎂合金接合部件。換言之，所述合金接合部件具有板材和接合到所述板材的補(bǔ)強(qiáng)材料，且所述接合部分不具有殘留的有機(jī)材料。所述板材具有塑性變形部分。這種鎂合金接合部件可具有防腐蝕涂層或涂裝膜。提供防腐蝕涂層或涂裝膜中的至少一種材料不僅能夠提高耐腐蝕性，還能夠使合金接合部件的外觀良好。特別地，期望的是，除了上述防腐蝕涂層和涂裝膜之外，所述鎂合金接合部件的99 重量％以上由鎂合金構(gòu)成。這種組成能夠避免由無機(jī)材料形成的接合層的過度放大。期望的是，本發(fā)明的鎂合金接合部件由平均晶體粒徑為40 μ m以下、更期望20 μ m 以下、優(yōu)選10 μ m以下的鎂合金構(gòu)成。使用具有如上所述極小平均晶體粒徑的鎂合金能夠提高板材和補(bǔ)強(qiáng)材料的強(qiáng)度。此外，在本發(fā)明的鎂合金接合部件中，可將補(bǔ)強(qiáng)材料之外的接合部件接合到板材上。如圖IA和IB中所示，除了補(bǔ)強(qiáng)材料之外的接合部件包括突起部(boss)3和銷子 (pin)4。特別地，可在具有中空圓筒形的突起部3的內(nèi)表面處形成內(nèi)部螺紋，從而能夠?qū)⑼獠柯菁y螺合到內(nèi)部螺紋中。當(dāng)對諸如銷子4的突出部件進(jìn)行接合時，能夠在對其進(jìn)行組合時使用所述突出部分將具有補(bǔ)強(qiáng)材料2的板材1與另一種接合部件對齊。當(dāng)對補(bǔ)強(qiáng)材料之外的接合部件進(jìn)行接合時，也期望使用如上所述不會有有機(jī)材料殘留的方法。實(shí)施例1通過將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上來制造本發(fā)明實(shí)施例和比較例的外殼，從而對其進(jìn)行評價。板材(外殼的基板)準(zhǔn)備多個鑄造板(厚度4mm)，通過雙輥連續(xù)鑄造法獲得所述多個鑄造板。所述鑄造板由組成與AZ31合金(Mg-3. 0質(zhì)量％ A1-1. 0質(zhì)量％ Zn)、AZ61合金(Mg_6. 0質(zhì)量％ A1-1. 0質(zhì)量％ Zn)或AZ91合金(Mg-9.0質(zhì)量％ A1-1.0質(zhì)量％ Zn)相當(dāng)?shù)逆V合金構(gòu)成。 在下列壓延條件下對各個獲得的鑄造板進(jìn)行多次壓延，直至其厚度達(dá)到0. 5mm 壓延溫度 150°C 250°C ；板溫度200°C 400°C ；且每次通過的壓下量10% 50%。對獲得的壓延板進(jìn)行沖切加工以制備用于壓制成形的空白板(板材)。所述板材具有200mm的寬度和 300mm的長度。不對所述板材進(jìn)行防腐蝕處理或涂裝。補(bǔ)強(qiáng)材料(肋狀物(rib))然后，通過下述方法制備補(bǔ)強(qiáng)材料。從由組成與AZ91相當(dāng)?shù)纳鲜霾牧现瞥傻膲貉影鍥_切具有0.6mm厚度、IOmm寬度和150mm長度的矩形板。制備兩種補(bǔ)強(qiáng)材料一種為由上述矩形板形成且不進(jìn)行進(jìn)一步加工的平板補(bǔ)強(qiáng)材料，另一種為通過將所述矩形板彎曲成 L形而形成的L形補(bǔ)強(qiáng)材料。所述L形補(bǔ)強(qiáng)材料具有接合部分和突出部分，所述接合部分接合到板材上并具有8mm的寬度，所述突出部分當(dāng)將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材上時在垂直于表面的方向上從板材的表面突出并具有2mm的高度。當(dāng)將補(bǔ)強(qiáng)材料的縱向長度設(shè)為Lr并將板材在沿補(bǔ)強(qiáng)材料的方向上的長度設(shè)為Lb時，Lr = 150mm且Lb = 180mm，且兩種材料的長度之比Lr/Lb為0. 83。AZ91的熱膨脹系數(shù)與AZ31或AZ61的熱膨脹系數(shù)之差為2X 10_6/K 以下。不對補(bǔ)強(qiáng)材料進(jìn)行防腐蝕處理或涂裝。接合方法通過下述四種不同方法將上述板材和補(bǔ)強(qiáng)材料接合在一起。在所有方法中，在沿板材的寬度方向上與補(bǔ)強(qiáng)材料接合。(1)無機(jī)粘合劑將無機(jī)粘合劑涂布到要接合到板材上的補(bǔ)強(qiáng)材料的接合表面上。將接合表面壓靠在板材上，從而將其接合在一起。使用的無機(jī)粘合劑為由三鍵株式會社(Three Bond Co., Ltd)制造的耐熱性無機(jī)粘合劑Three Bond 3732。所述粘合劑主要由鋁的氧化物構(gòu)成。在將補(bǔ)強(qiáng)材料接合到板材之后，對接合體進(jìn)行熱處理，從而將無機(jī)粘合劑中的有機(jī)溶劑(醇基溶劑)除去。在20(TC下進(jìn)行熱處理并持續(xù)20分鐘。(2)片狀有機(jī)粘合劑將片狀有機(jī)粘合劑固定到待接合到板材上的補(bǔ)強(qiáng)材料的接合表面上。將接合表面壓靠在板材上，從而將其接合在一起。所使用的片狀有機(jī)粘合劑為由三鍵株式會社制造的 Three Bond 1600。(3)點(diǎn)輝將補(bǔ)強(qiáng)材料的接合表面放在板材上的預(yù)定位置處，從而進(jìn)行點(diǎn)焊。在這種情況下， 在補(bǔ)強(qiáng)材料接合表面的三個位置處進(jìn)行點(diǎn)焊。(4)熱包覆通過電鍍在補(bǔ)強(qiáng)材料上依次進(jìn)行Cu鍍敷和M觸擊鍍。將補(bǔ)強(qiáng)材料的鍍敷表面壓靠在板材上，從而在約300°C的氣氛中于60MPa的壓力下進(jìn)行壓力焊接。所述Cu鍍敷和Ni 觸擊鍍的總厚度為2.5μπι。塑性加工對通過上述方法進(jìn)行接合而形成的接合體進(jìn)行塑性加工。在這種情況下，通過壓制加工將所述接合體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蠭Omm拉伸深度的盤狀。通過使用沖壓機(jī)來進(jìn)行壓制加工， 所述沖壓機(jī)具有不會對補(bǔ)強(qiáng)材料產(chǎn)生干擾的形狀。通過在觀01下對接合體進(jìn)行加熱，以溫和加工的方式實(shí)施壓制加工。評價方法對得到的接合體進(jìn)行撓曲試驗(yàn)。以包括補(bǔ)強(qiáng)材料的方式從按如上所述獲得的接合體上切割具有150mmX 30mm尺寸的試驗(yàn)樣品。向試驗(yàn)樣品的一點(diǎn)上施加Ikg的負(fù)載以測量試驗(yàn)樣品的撓曲量。當(dāng)撓曲量為5mm以下時，將樣品判定為合格。當(dāng)超過5mm時，將樣品判定為不合格。將試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)于表I中。表 I
權(quán)利要求
1.一種制造鎂合金接合部件的方法，所述方法包括(a)接合步驟將由金屬制成的補(bǔ)強(qiáng)材料接合到由鎂合金制成的板材上，并且在接合部分處不會有有機(jī)材料殘留；以及(b)塑性加工步驟在與所述補(bǔ)強(qiáng)材料接合的所述板材上實(shí)施塑性加工。
2.如權(quán)利要求1所述的制造鎂合金接合部件的方法，其中當(dāng)將所述補(bǔ)強(qiáng)材料的縱向長度設(shè)為Lr，并將所述板材在沿所述補(bǔ)強(qiáng)材料的方向上的長度設(shè)為Lb時，所述兩種材料的長度之比Lr/Lb為0. 8以上。
3.如權(quán)利要求2所述的制造鎂合金接合部件的方法，其中所述補(bǔ)強(qiáng)材料的熱膨脹系數(shù)與所述板材的熱膨脹系數(shù)之差為10X10_6/K以下。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的制造鎂合金接合部件的方法，其中通過在所述板材和所述補(bǔ)強(qiáng)材料中的至少一種材料上形成由無機(jī)材料構(gòu)成的接合層來進(jìn)行所述接合。
5.如權(quán)利要求4所述的制造鎂合金接合部件的方法，其中所述無機(jī)材料含有選自Al、 Si、Cu、Fe和Ni中的至少一種元素。
6.如權(quán)利要求5所述的制造鎂合金接合部件的方法，其中所述無機(jī)材料包含選自Al的氧化物和Si的氧化物中的至少一種氧化物。
7.如權(quán)利要求5或6所述的制造鎂合金接合部件的方法，其中所述接合步驟包括熱處理，在所述熱處理中在80°C以上且350°C以下對所述接合部分進(jìn)行加熱。
8.—種通過權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)的方法獲得的鎂合金接合部件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造鎂合金接合部件的方法，其包括下列步驟接合步驟將由金屬制成的補(bǔ)強(qiáng)材料接合到由鎂合金制成的板材上而在所述接合部分處不會有有機(jī)材料殘留；以及塑性加工步驟在與所述補(bǔ)強(qiáng)材料接合的所述板材上實(shí)施塑性加工。優(yōu)選使用無機(jī)粘合劑將所述補(bǔ)強(qiáng)材料與所述板材接合到一起。因?yàn)橥ㄟ^將所述補(bǔ)強(qiáng)材料接合到所述板材的結(jié)構(gòu)形成所述鎂合金接合部件，所以與通過機(jī)械加工等形成所述補(bǔ)強(qiáng)材料的情況相比，能夠在高生產(chǎn)效率下獲得所述鎂合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
文檔編號H05K5/02GK102265719SQ20098015216
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者井上龍一, 北村貴彥, 大石幸廣, 奧田伸之, 森信之, 森宏治, 河部望, 沼野正禎 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社