專利名稱：鎂及鎂合金的溫塑性加工方法及用于其加工方法的中間體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鎂及鎂合金(以下，將這些總稱略記為鎂材料)的溫塑性加工方法以及用于其加工方法的中間體。
背景技術：
鎂材料在實用的金屬中為最輕量，其薄壁品在比強度、電磁屏蔽性、散熱性、振動衰減性等上優(yōu)越，而且具有用于重復利用的再生產(chǎn)能量少等優(yōu)點，近年多用于電氣設備、通信設備、計算機設備、光學設備、汽車部品、體育用品等各種領域。
鎂材料不適合用于冷塑性加工，但可以進行加熱到200℃～400℃左右進行沖壓加工的溫塑性加工。通常，在拉深或彎曲鎂材料的軋制材料(形變材料)的場合，使用模具，用壓力機或折彎機進行成形加工。這時為了降低摩擦力，使用油脂系的潤滑劑或硅酮系等的無機潤滑劑。
另外，作為這種現(xiàn)有技術，可以例舉如特開2003-53437號公報、特開2003-55795號公報、特開2004-51870號公報等。
但是，由于加工時的溫度為200℃以上，所以上述潤滑劑燒焦粘附到模具上，或粘度變高，從而不易進行拉深等加工。而且，在每次加工數(shù)臺到數(shù)十臺時為了除去附著的潤滑劑或燒焦粘附的碳化物需要擦凈模具，所以作業(yè)繁雜、生產(chǎn)效率低。特別是在依次傳送型的加工裝置的場合，每數(shù)十臺要卸下材料，清掃、研磨模具，否則不能一邊連續(xù)傳送成為帶狀的工件板一邊進行加工。
再有，若在附著潤滑劑或碳化物的狀態(tài)下繼續(xù)進行加工，則在全部加工品上發(fā)生劃痕、損傷、打痕，而且在成形品的棱邊部發(fā)生裂紋或裂縫。
而且還有，清洗附著在鎂材料的成形品上的潤滑劑或碳化物也處于困難的狀況。
作為使用潤滑劑的替代，也有介于工件和模具之間插入聚四氟乙烯片的方法，但不適合用于量產(chǎn)，而且，若要提高拉深等的加工精度，則由于離型片的褶皺而在成形品的表面上發(fā)生劃痕或打痕等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種消除這種現(xiàn)有技術的缺點，沒有對模具的潤滑劑的燒焦粘附，清掃研磨模具的次數(shù)少，作業(yè)效率良好的鎂材料的溫塑性加工方法以及用于其加工方法的中間體。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第一方案特征在于，包括在由鎂或鎂合金構成的要加工的工件的表面上形成氫氧化鎂層的工序；在該氫氧化鎂層上形成鎂皂層的工序；以及將形成了該鎂皂層的工件溫塑性加工為規(guī)定形狀的工序。
本發(fā)明的第二方案根據(jù)上述第一方案，其特征在于上述氫氧化鎂層的形成工序，是將上述工件與含有亞硝酸離子的堿性溶液接觸而在工件表面上形成氫氧化鎂層的工序；上述鎂皂層的形成工序，是在含有脂肪族羧酸離子或芳香族羧酸離子的堿性溶液里接觸形成了上述氫氧化鎂層的工件而將工件表面的氫氧化鎂層重整為鎂皂層的工序。
本發(fā)明的第三方案根據(jù)上述第一或第二方案，其特征在于，上述脂肪族羧酸是從不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為6～24的脂肪族羧酸中選擇的有機化合物，上述芳香族羧酸是從不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為7～20的芳香族羧酸中選擇的有機化合物。
本發(fā)明的第四方案根據(jù)上述第三方案，其特征在于，上述有機化合物是硬脂酸。
本發(fā)明的第五方案根據(jù)上述第一方案，其特征在于，在上述溫塑性加工工序后具有陽極氧化處理工序。
本發(fā)明的第六方案特征在于，在由鎂或鎂合金構成的要加工的工件的表面上形成鎂皂層。
本發(fā)明的第七方案根據(jù)上述第六方案，其特征在于，形成上述鎂皂層的有機化合物是從不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為6～24的脂肪族羧酸，或者不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為7～20的芳香族羧酸中選擇的有機化合物。
本發(fā)明的第八方案根據(jù)上述第七方案，其特征在于，上述有機化合物是硬脂酸鹽。
本發(fā)明成為如上所述的構成，可以提供沒有對模具的潤滑劑的燒焦粘附，清掃研磨模具的次數(shù)少，作業(yè)效率良好的鎂材料的溫塑性加工方法以及用于其加工方法的中間體。


圖1是用于說明本發(fā)明的第一實施方式的鎂材料的溫塑性加工方法的流程圖。
圖2是在表面上形成氫氧化鎂層的工件的放大剖視圖。
圖3是在表面上形成鎂皂層的工件的放大剖視圖。
圖4是用于本發(fā)明的實施方式的連續(xù)沖壓加工裝置的概略構成圖。
圖5是用于說明本發(fā)明的第二實施方式的鎂材料的溫塑性加工方法的流程圖。
具體實施例方式
以下說明本發(fā)明的實施方式。作為在本發(fā)明中適用的鎂合金，例如有Mg-Al-Zn系合金、Mg-Zn-Zr系合金、Mg-Al系合金、Mg-稀土類元素系合金等。
作為上述Mg-Al-Zn系合金，具體地有AZ31A、AZ31B、AZ31C、AZ61A、AZ80A等。作為上述Mg-Zn-Zr系合金，具體地有ZK51A、ZK61A、ZK60、M6、M5、M4等。作為上述Mg-Al系合金，具體地有AM100A等。作為上述Mg-稀土類元素系合金，具體地有EZ33A、ZE41A、QE22A等。
作為鎂材料的形狀，例如有板狀、管狀、棒狀、顆粒狀等。另外，在對鎂材料的塑性加工上，例如有拉深、彎曲、壓縮、拉伸、剪切等各種加工方法。
作為用于本發(fā)明的潤滑劑，可以使用例如從不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為6～24的脂肪族羧酸鹽，以及不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為7～20的芳香族羧酸鹽的群中選擇的至少一種有機化合物。
在上述脂肪族羧酸鹽中，脂肪族鏈可以是直鏈也可以是支鏈。而且可以是飽和也可以是不飽和。分子中的碳個數(shù)優(yōu)選為10～24，最好為8～22。
作為脂肪族羧酸鹽的脂肪族羧酸，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(軟脂酸)、十七烷酸、硬脂酸、二十烷酸、二十二碳烷酸、異硬脂酸等。
另外作為脂肪族羧酸鹽的鹽，例如有堿金屬鹽、堿土類金屬鹽、胺鹽、銨鹽等，特別適合使用堿金屬鹽、堿土類金屬鹽。
再有作為脂肪族羧酸鹽的取代基，例如有羥基、羧基、氨基、烷氧基、乙?；?、鹵族原子等。取代數(shù)為5以下，優(yōu)選為3以下，最好為0或1。
作為脂肪族羧酸鹽的優(yōu)選的具體的有機化合物，例如有油酸鈉、月桂酸鈉、十四烷酸鈉、十六烷酸鈉、硬脂酸鈉、二十二碳烷酸鈉、1，2-羥基十八烷酸鈉、異硬脂酸鈉、2-十二烷酸鈉等。
上述芳香族羧酸鹽中的碳個數(shù)優(yōu)選為7～20，最好為7～14。
作為芳香族羧酸鹽的芳香族羧酸，例如有苯甲酸、苯二酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、聯(lián)苯二甲酸、苯三羧酸、苯四羧酸、萘甲酸等。
作為芳香族羧酸鹽的鹽，例如有堿金屬鹽、堿土類金屬鹽、胺鹽、銨鹽等，特別適合使用堿金屬鹽、堿土類金屬鹽。
作為芳香族羧酸鹽的取代基，例如有羥基、羧基、氨基、烷氧基、乙?；?、鹵族原子、碳個數(shù)為1～6的烷基等。取代數(shù)為5以下，優(yōu)選為3以下，最好為0或1。
作為芳香族羧酸鹽的優(yōu)選的具體的有機化合物，例如有苯甲酸鈉、苯甲酸鉀、間苯二甲酸鈉、對苯二甲酸鈉、聯(lián)苯二甲酸鈉等。
在本發(fā)明的潤滑劑中根據(jù)需要可以添加例如緩蝕劑、粘度調(diào)整劑、抗氧化劑、消泡劑、pH調(diào)整劑等。
圖1是用于說明第一實施方式的鎂材料的溫塑性加工方法的流程圖。
如相同圖所示在步驟(以下，略記為S)1中，在要加工的鎂材料(以下，稱為工件)的表面上，為了除去在軋制工序等中附著的碳化物、油脂部分、其他污垢等，使用沖淡劑或三氯乙烯等有機溶劑清洗工件。
接著在S2中，在工件的全表面上形成氫氧化鎂層。該氫氧化鎂層的形成，通過在亞硝酸鈉水溶液中適量添加氫氧化鈉并攪拌，將其處理液的溫度維持在120℃～140℃的范圍。上述亞硝酸鈉溶液的濃度為50g/L～100g/L，氫氧化鈉的添加量為395g/L～405g/L。將工件在該加熱的處理液中浸漬0.5分鐘～5分鐘。而且，根據(jù)工件的污垢程度決定浸漬時間，所以浸漬時間如上所述具有幅度。
浸漬后，將工件從處理液中取出進行水洗，進行上述的前處理直至工件的表面變?yōu)槿榘咨?，光澤消失，從而在工件的全表面上形成致密的氫氧化鎂層。通過上述向亞硝酸鈉水溶液中的浸漬，可以確實除去在上述S1中的有機溶劑中未完全除去的軋制時碳化的潤滑劑等，更干凈地清洗工件的表面，在其表面上形成氫氧化鎂層。圖2是在全表面上形成氫氧化鎂層1的工件(鋁材料)2的放大剖視圖。
接著在S3中，進行鎂皂層的形成。在形成該鎂皂層之前，在水中添加并融解作為上述脂肪族羧酸鹽的一種的硬脂酸鈉和氫氧化鉀，加熱維持為該潤滑劑溶液在80℃～100℃的溫度范圍。上述硬脂酸鈉溶液的濃度為3g/L～7g/L，氫氧化鉀的添加量為8g/L～12g/L。
若在該潤滑劑溶液中浸漬已結束上述前處理的工件，則在該潤滑劑溶液中表面的氫氧化鎂層引起化學反應，形成由羧酸鎂構成的鎂皂層。工件的浸漬時間為1分鐘～5分鐘。圖3是重整上述氫氧化鎂層1而在全表面上形成鎂皂層3的工件(鋁材料)2的放大剖視圖。
將這樣在表面形成鎂皂層的工件(中間體)固定在后述的連續(xù)沖壓加工裝置上進行規(guī)定的沖壓加工(S4)，在該沖壓加工后對成形品進行陽極氧化處理(S5)。
該陽極氧化處理包括前處理、氧化處理和后處理的3個工序。前處理是除去附著在加工品的表面上的潤滑劑等的處理，具體是堿清洗或酸清洗。鎂是耐堿性的，所以可以使用堿度高的清洗劑用高溫有效地進行清洗。在酸清洗的場合，短時間使用不損傷加工品的基體的酸度低的清洗劑即可。
將進行前處理的加工品浸漬在例如由氫氧化鈉、乙二醇、草酸鈉的混合水溶液構成的維持為75℃～80℃的電解槽中，進行規(guī)定的通電。接著在重鉻酸鈉、酸性氟化鈉的混合水溶液中浸漬規(guī)定時間結束氧化處理。之后，進行加工品的水洗、熱洗、干燥的后處理。
通過該陽極氧化處理在加工品的表面上形成致密的氧化膜。該氧化膜作為內(nèi)部金屬的緩蝕保護膜起作用，并且還成為涂裝的底膜。因此在該陽極氧化處理后，可以進行S6的最后涂裝。
圖4是在本實施方式中使用的連續(xù)沖壓加工裝置的概略構成圖。
該連續(xù)沖壓加工裝置在基臺4上固定下側加工臺5，在該下側加工臺5上沿工件的搬運方向X，安裝多個逐漸變深的斷面形狀為凹型的固定側模具6a～6e。
在上述基臺4的比下側加工臺5更靠外側豎立設置4根桿7，通過支撐部件8可上下移動地支撐上側加工臺9。在上側加工臺9的下面?zhèn)?，與上述固定側模具6a～6e對置地安裝多個突出尺寸逐漸變長的斷面形狀為凸型的可動側模具10a～10e。該上側加工臺9(可動側模具10a～10e)利用安裝在頂板11上的液壓缸12間歇性地上下移動。
在上述固定側模具6a～6e及可動側模具10a～10e上分別內(nèi)置加熱器(未圖示)，模具溫度被控制為適合溫塑性加工的200℃～350℃。
通過上述處理在全面上形成鎂皂層3的例如由上述AZ31(Mg-Al-Zn系合金)構成的工件2，帶狀連續(xù)卷成滾筒狀，由傳送機構13間歇性地向箭頭X方向送出，沿下側加工臺5上搬運。
然后，通過相對上述下側加工臺5(固定側模具6a～6e)的上側加工臺9(可動側模具10a～10e)的間歇性的上下移動動作和工件2的依次傳送動作的共同作用，工件2由溫塑性加工逐漸被拉深，作為單品切斷，最終作為成形品15從滑槽14取出。
本發(fā)明的溫塑性加工方法沒有潤滑劑的燒焦粘附等，所以特別適用于該依次傳送型的連續(xù)沖壓加工裝置，可確實發(fā)揮本發(fā)明的效果。
圖5是用于說明本發(fā)明的第二實施方式的工件的溫塑性加工方法的流程圖。
在S1中清洗要加工的工件，在S2中在工件的全表面上形成氫氧化鎂層。該氫氧化鎂層的形成條件與上述第一實施方式相同。
接著在S3中，將溶解硬脂酸鈉和氫氧化鉀的潤滑劑溶液涂敷到加熱的模具上，在S4中用該模具進行沖壓加工。這時在模具內(nèi)，由沖壓壓力及來自模具的熱使?jié)櫥瑒┤芤号c工件表面的氫氧化鎂層反應而形成鎂皂層。該鎂皂層在進行沖壓加工使工件形成為規(guī)定形狀的過程中作為潤滑劑起作用。
在該沖壓加工后對加工品進行陽極氧化處理而在表面上形成致密的氧化膜(S5)，之后進行最后涂裝(S6)。
在上述實施方式中形成氫氧化鎂層和鎂皂層時，將工件浸漬到了溶液中，但也可以適用將溶液在工件上進行刷涂或用旋轉涂敷進行涂敷的方法。
本發(fā)明的鎂材料的溫塑性加工方法，可適用于例如揚聲器錐面或電視幀等音響裝置、個人計算機幀等計算機設備、攜帶式電話機幀等通信設備、數(shù)碼相機等光學設備、輪或轉向柱等汽車部品、各種情形等各種各樣的產(chǎn)品。
權利要求
1.一種鎂及鎂合金的溫塑性加工方法，其特征在于，包括在由鎂或鎂合金構成的要加工的工件的表面上形成氫氧化鎂層的工序；在該氫氧化鎂層上形成鎂皂層的工序；以及將形成了該鎂皂層的工件溫塑性加工為規(guī)定形狀的工序。
2.根據(jù)權利要求1所述的鎂及鎂合金的溫塑性加工方法，其特征在于，上述氫氧化鎂層的形成工序，是將上述工件與含有亞硝酸離子的堿性溶液接觸而在工件表面上形成氫氧化鎂層的工序，上述鎂皂層的形成工序，是在含有脂肪族羧酸離子或芳香族羧酸離子的堿性溶液里接觸形成了上述氫氧化鎂層的工件而將工件表面的氫氧化鎂層重整為鎂皂層的工序。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鎂及鎂合金的溫塑性加工方法，其特征在于，上述脂肪族羧酸是從不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為6～24的脂肪族羧酸中選擇的有機化合物，上述芳香族羧酸是從不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為7～20的芳香族羧酸中選擇的有機化合物。
4.根據(jù)權利要求3所述的鎂及鎂合金的溫塑性加工方法，其特征在于，上述有機化合物是硬脂酸。
5.根據(jù)權利要求1所述的鎂及鎂合金的溫塑性加工方法，其特征在于，在上述溫塑性加工工序后具有陽極氧化處理工序。
6.一種鎂及鎂合金的溫塑性加工中間體，其特征在于，在由鎂或鎂合金構成的要加工的工件的表面上形成鎂皂層。
7.根據(jù)權利要求6所述的鎂及鎂合金的溫塑性加工中間體，其特征在于，形成上述鎂皂層的有機化合物是從不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為6～24的脂肪族羧酸，或者不具有取代基或具有取代基的碳個數(shù)為7～20的芳香族羧酸中選擇的有機化合物。
8.根據(jù)權利要求7所述的鎂及鎂合金的溫塑性加工中間體，其特征在于，上述有機化合物是硬脂酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明特征在于，包括在由鎂或鎂合金構成的要加工的工件的表面上形成氫氧化鎂層的工序(S2)；在該氫氧化鎂層上形成鎂皂層的工序(S3)；以及將形成了該鎂皂層的工件溫塑性加工為規(guī)定形狀的工序(S4)。
文檔編號B21D37/18GK1997472SQ20048004327
公開日2007年7月11日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權日2004年8月6日
發(fā)明者鈴木哲郎 申請人:株式會社鎂技術