CN1096904C - 镁合金的压铸方法及压铸制品 - Google Patents

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Abstract

本发明将使用冷室式压铸机的情况下为了达成薄壁化所需的注射条件、金属模条件、镁合金的熔化条件、冷室式压铸机的浇口部的镁合金的熔液温度及金属熔液保温锅中的金属熔液温度与浇口部的金属熔液温度之差的条件、以及金属模的模腔侧内面的涂层的条件加以特定化，便可使用在以往技术中被视为不适合于镁合金的薄壁铸造，但却具高注射能力的冷室式压铸机来制造高品质薄壁铸造品，尤其是，即使具有如同笔记本型个人电脑的框体般的大面积者，也可铸造出在以往技术中是困难的制品最小壁厚1.5mm以下，较理想为1.2mm以下的压铸制品。

Description

镁合金的压铸方法及压铸制品
本发明系关于一种镁合金的压铸铸造法及压铸制品，更具体而言，系关于一种使用冷室式压铸机，从镁合金铸造家电制品的框体、汽车的各种容器零件等所要求的最小壁厚1.5mm以下，较理想为1.2mm以下的薄壁铸造零件的压铸铸造方法及压铸制品。
近年来，在家电制品等方面，由于为达到提高携带性的轻量化所需要，对于轻量材料的需要越来越高，因而逐渐采用树脂材料或轻金属材料。但是，树脂材料系一般较难于再利用(recycle)，因而在地球环保上会造成问题。与此相对，金属材料系一般较易于再利用，因此，家电制品的框体、汽车的各种容器零件等的制造材料，则由树脂材料改用镁系材料、铝系材料等的轻金属，特别是在要求轻而薄、短而小的趋势中，不但具有作为金属的刚性，而且在实用轻金属中密度也最小的镁系材料受到注目，而形成作为汽车或携带用家电制品材料受注目的潮流。特别是，对于笔记型个人电脑、移动电话、数字摄像机、MD随身听(便携式立体声单放机)、摄像机等的便携商品的框体、要求壁厚1.5mm以下，较理想为1.2mm以下的制品。
以往，对于镁合金薄壁铸造品的制造，希望采用热室压铸方式或摇溶模塑(thixomoulding)等的金属注射成形方式，而利用这些方式的薄壁制品的生产正在迅速扩大。另一方面，压铸铸造法的另一种形式的冷室压铸方式，则一般被认定为不适合于薄壁制品的制造。
然而，以热室压铸方式铸造镁合金时，由于注射条件不稳定，故生产不稳定，且关于薄壁化的界限，例如，大小为约A4笔记型个人电脑的框体左右大小时，已知厚度约是1.5mm，而以金属注射成形方式制造时，现状也被规定相同水平的最小壁厚。
另外，以冷室压铸方式欲铸造镁合金时所产生的问题，一般而言，由于镁合金系凝固潜热小而凝固迅速，因此存在被形容为金属熔液不流动的状态。该状态，特别在薄壁制品的铸造上会成为问题。
而且，以冷室压铸方式反复铸造的次数越多越容易在金属模的模腔侧表面一点一点地发生熔损、磨耗现象而造成粘砂，尤其以冷室压铸铸造法铸造薄壁制品时，由于为了确保向金属模的填充性，不得不以高注射压力、高注射速率、高金属模温度、高金属熔液温度下进行铸造，因而，在此等条件下的铸造中，特别向金属模的粘砂现象会成为问题。
本发明系鉴于此种存在于以往技术的问题而完成的，本发明系在提供一种使用在以往技术中认为不适用于镁合金的薄壁铸造但具有高注射能力的冷室式压铸机，以稳定地生产高品质的薄壁铸造品的铸造条件作为课题。
本发明人等为了达成上述课题反复进行了各种研讨，对使用冷室式压铸机的情况下，从多方面检讨为薄壁化所需的条件，诸如：注射条件、金属模条件、镁合金的熔化条件、在冷室式压铸机的浇口部的镁合金熔液温度及金属熔液保温锅中的金属熔液温度与在浇口部的金属熔液温度间的相差条件，以及金属模的模腔侧内面的涂层条件等，结果发现，特别是即使如同笔记型个人电脑的框体那样具有大面积者，也可铸造在以往技术上是困难的制品最小壁厚为1.5mm以下，较理想为1.2mm以下的压铸制品，而完成本发明。
亦即本发明的镁合金的压铸方法，系使用冷室式压铸机，从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下，更理想为1.2mm以下，且并无铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的压铸制品的方法，其特征为：
a)将镁合金的熔液温度保持在650至750℃；
b)将向模腔的填充速度规定为1/100至10/100秒钟；且
c)将填充后的增压规定为200kgf/cm2以上。
又本发明的镁合金的压铸方法，系使用冷室式压铸机，从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下，更理想为1.2mm以下，且并无铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的压铸制品的方法，其特征为：
d)将金属模温度保持在150～350℃；
e)使容易在压铸铸造品中造成缩裂的模腔部位的金属模表面温度较之周边部降低10K以上；
f)将压铸铸造时的金属模内的空气压力设定在100mmHg以下；且
g)作为涂布于金属模内面的脱模剂的添加剂，使用选自由石墨、氮化硼、水玻璃、云母、硅胶、氢氧化镁及氧化镁组成的组中的至少一种。
又本发明的镁合金的压铸方法，系使用冷室式压铸机，从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下，更理想为1.2mm以下，且无铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的压铸制品的方法，其特征为：
h)使用在镁合金熔液的表面形成有防止燃烧、氧化的保护气氛的密闭式熔化炉；且
i)从距离该镁合金熔液的表面100mm以上的位置，吸出该镁合金金属熔液；
借此以抑制镁合金熔液的氧化，改善流动性，并抑制氧化物的混入及铸件皱纹的发生。
又本发明的镁合金的压铸方法，系使用冷室式压铸机，从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下，更理想为1.2mm以下，且并无铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的压铸制品的方法，其特征为同时使用由下列条件构成的3种条件中的任意2种或3种条件进行压铸，
注射条件：(a)将镁合金的金属熔液温度保持在650至750℃，(b)将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒钟，且(c)将填充后的增压设定为200kgf/cm2；
金属模条件：(d)将金属模温度保持在150至350℃，(e)使容易在压铸铸造品中造成缩裂的模腔部位的金属模表面温度较之周边部降低10K以上，(f)将压铸铸造时的金属模内的空气压力设定于100mmHg以下，且(g)作为涂布于金属模内面的脱模剂的添加剂，使用选自由石墨、氮化硼、水玻璃、云母、硅胶、氢氧化镁及氧化镁组成的组中的至少一种；以及
镁合金的熔化条件：(h)使用在镁合金金属熔液的表面形成有防止燃烧、氧化的保护气氛的密闭式熔化炉，且(i)从距离该镁合金熔液的表面100mm以上的位置，吸出该镁合金熔液；借此以抑制镁合金熔液的氧化、改善流动性、并抑制氧化物的混入及铸件皱纹的发生。
本发明的镁合金的压铸方法，系使用冷室式压铸机，从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下且无铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的压铸制品的方法，其特征为：将冷室式压铸机的浇口部的镁合金的熔液温度维持于590至720℃，且将金属熔液保温锅中的金属熔液温度与该浇口部的金属熔液温度的温度差维持于105K以下。
又本发明的镁合金的压铸方法，系使用冷室式压铸机，从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下且无铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的压铸制品的方法，其特征为：
使用在金属模的模腔侧表面的至少一部分上设置含有选自由高熔点金属及陶瓷组成的组中的至少一种的涂层为铸造用金属模，将镁合金的金属熔液温度设定为650至750℃，将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒钟，将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上，将金属模温度设定为150至350℃进行铸造镁合金。
又本发明的镁合金的压铸方法，系使用冷室式压铸机，从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下且并无铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的压铸制品的方法，其特征为：使用铸造用金属模，该金属模是在金属模的模腔侧表面的至少一部分上涂布含有选自由高熔点金属、陶瓷及石墨组成的组中的至少一种作为添加剂的脱模剂，通过加热处理所形成的涂层粘着、残存在金属模的模腔侧表面的至少一部分上，而将镁合金的熔液温度设定为650至750℃，将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒钟，将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上，将金属模温度设定为150至350℃进行铸造镁合金。
又本发明的镁合金的压铸方法，系使用冷室式压铸机，从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下且并无铸件皱纹、表面纹痕、填充不良、金属模粘砂的压铸制品的方法，其特征为：使用铸造用金属模，该金属模在金属模的模腔侧表面的至少一部分上涂布选自由高熔点金属、陶瓷及石墨组成的组中的至少一种与选自由表面活性剂及油脂组成的组中的至少一种的混合物，通过加热处理所形成的涂层粘着、残存在金属模的模腔侧表面的至少一部分上，而将镁合金的熔液温度设定为650至750℃，将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒钟，将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上，将金属模温度设定为150至350℃进行铸造镁合金。
又本发明的压铸制品系可以上述任何压铸铸造法制造的最小制品壁厚为1.5mm以下，较佳为1.2mm以下，而并无铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的镁合金压铸制品。
又，在本发明中，所谓压铸制品也包括压铸零件。
以下详述在本发明的压铸方法所使用的镁合金的种类、压铸方法中为了薄壁化的注射条件、金属模条件、镁合金的熔化条件、冷室压铸机的浇口部的镁合金的熔液温度及金属熔液保温锅中的金属熔液温度与浇口部的金属熔液温度之差的条件、金属模的模腔侧内面的涂层等。
以本发明的压铸方法可铸造的镁合金，只要为可压铸的镁合金，则任何种均可以，例如可使用MD1A、MD1B、MD1D、MD2A、MD2B、MD3A等。
在本发明的压铸方法中使用冷室式压铸机。在本发明中使用冷室式压铸机的理由，乃在于若采用热室式压铸机，由于其铁制的注射部件被浸渍在金属熔液中，因此会因镁合金熔液而熔损、磨损，又因柱塞与套筒的粘着等而使注射条件不稳定的缘故。特别是为了达成薄壁化，若将铸造温度设定为650℃以上，则热室式压铸机一般很难实行铸造。又，即使是，金属注射成形，也很难将注射温度设定为530℃以上来实施。
作为本发明的压铸方法中的注射条件有金属熔液温度。熔化炉中的金属熔液温度未满650℃时，则会降低流动性而在向金属模的填充性上会有问题。另一方面，超过750℃时则在保持金属熔液时增加着火的危险性，又由于从金属熔液直到凝固的期间的收缩率会增大，因此容易发生热裂或缩裂。故合金的金属熔液温度宜保持在650至750℃，较理想为650至710℃。
作为本发明的压铸方法中的注射条件有向模腔的填充速度。通常镁合金因其凝固潜热小，故推荐提高注射速度。由于在镁合金中，特别是在凝固相对滞后的晶界部分产生化合物而容易发生裂纹，因此在铸件全领域必须施加铸造压力。为此必须考虑铸造速度与从金属模的冷却之间的平衡，经验上将向金属模模腔内的填充速度设定为1/100至10/100秒钟，较理想为1/100至5/100秒钟。为了满足此种条件，宜将注射速度设定为2m/s以上，较理想为3.5m/s，或是将浇口速度设定为30m/s以上，较理想为50m/s以上。在向金属模模腔内的填充速度比10/100秒钟慢时，会在填充性(填充不良)或热裂性的任一方面有产生问题的趋势。
作为本发明的压铸方法中的注射条件有填充后的增压。向模腔内的填充后应立即再增压，以防止填充不良，并抑制凝固或冷却时的热裂或缩裂的发生。此时的增压条件系200kgf/cm2以上，较理想为400kgf/cm2以上。若未施加此等增压时，则有发生填充不良，或在铸件的壁厚变化部的所有领域有发生裂纹的趋势。
以上的压铸注射条件互相关联，欠缺此等条件之一就很难得到镁合金的健全的薄壁铸件。反过来说，满足此等三种注射条件，亦即
a)将镁合金的熔液温度保持在650至750℃；
b)将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒钟；且
c)将填充后的增压规定为200kgf/cm2以上的条件，即可铸造制品最小壁厚为1.5mm以下，较理想为1.2mm以下，且没有铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的镁合金压铸件。
作为本发明的压铸方法中的金属模条件有金属模温度。在金属模温度不到150℃时，经验上在金属熔液的填充性上会造成障碍，或即使可填充，也会产生铸件皱纹等的表面性问题。又，若超过350℃时，由于凝固速度慢而容易产生缩裂、热裂。因此宜将金属模温度保持在150至350℃，较理想为保持在180至280℃。
作为本发明的压铸方法中的金属模条件有局部冷却。视铸件的形状，在壁厚度急变部等形状上有容易发生裂纹的部位。在此等情形下，除了上述的整体性金属模温度的控制之外，还必须作局部性的温度控制。该温度控制，可采用在金属模的必要部位设置致冷剂用通路，而在该通路流通水、油、空气等的致冷剂而施以局部冷却的方法，或是在打开金属模时喷吹脱模剂或空气实施局部冷却的方法等，无论任何方法均将金属模的需要局部冷却的部位的表面温度比周边的表面温度冷却10K以上，较理想为冷却20K以上，以使容易发生缩裂的部位优先凝固，以防止缩裂。
作为本发明的压铸方法中的金属模条件有金属模内的减压。为了帮助向模腔内的金属熔液的填充，同时防止因金属模内的空气所造成的金属熔液流动的紊乱，金属模内的减压是必要的。为了达成该目的，将金属熔液注射时的金属模内的空气压力设定为100mmHg以下，较理想为50mmHg以下。
作为本发明的压铸方法中的金属模条件有涂布于金属模内面的脱模剂。关于凝固所需的冷却条件，不仅是金属模的温度条件，也可借助脱模剂的保温效果来延迟凝固而使铸造压力起作用。为了达成该目的，脱模剂的添加剂使用选自由石墨、BN、水玻璃、云母、硅胶、氢氧化镁及氧化镁组成的组中的至少一种是有效的。
以上的金属模条件互相关联，但是金属模温度特别重要。在压铸铸造品上未存在容易发生缩裂的模腔部位时，并不需要局部冷却，此时局部冷却由本发明的构成必要条件中予以删除。依模腔形状及压铸制品形状，虽然金属模内的减压及脱模剂的添加剂不一定是必需条件，但并用此种构成必要条件可得到更良好的结果，故较理想。
在本发明中，通过满足此等四种条件，亦即：
d)将金属模温度保持在150至350℃；
e)将在压铸铸造品上容易发生缩裂的模腔部位的金属的模表面温度比周边部降低10K以上；
f)将压铸铸造时的金属模具内的空气压力设定为100mmHg以下；且
g)作为涂布于金属模内面的脱模剂的添加剂使用选自由石墨、氮化硼、水玻璃、云母、硅胶、氢氧化镁及氧化镁组成的组中的至少一种，可进行铸造制品最小壁厚为1.5mm以下，较理想为1.2mm以下，且没有铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的镁合金压铸。
作为本发明的压铸方法的镁合金的熔化条件，往往设置有在镁合金熔液的表面防止燃烧或氧化的保护气氛。为该目的，使用在镁合金熔液的表面形成防止燃烧，氧化保护气氛的密闭式熔化炉。防止燃烧、氧化的保护气氛，例如可举出将SF6及SO2的至少一种以0.1体积％以上浓度添加于干燥空气、CO2、N2等气体中形成的气体，或Ar、CO2、He、Ne、N2、干燥空气等对于镁合金熔液是惰性的气体，并使这些气体在镁合金熔液的表面流通。若使用开放式熔化炉，则镁合金熔液会氧化，而因该氧化所产生的氧化物会混入，或流动性会恶化。
使用冷室式压铸机实施压铸时，必须从熔化炉吸出金属熔液而运至冷室式压铸机的套筒部。从金属熔液的表面部实施该金属熔液的吸出时，有氧化物或浮渣混入之虞。
作为本发明的压铸方法的镁合金的熔化条件，为了将金属熔液汲出而避开氧化物的浮游表面部，从距表面100mm以上的位置使用管子来实行，以防止氧化物的混入。另外，希望从距金属间化合物等所堆积的底部100mm以上的位置实行，以防止金属间化合物等的混入。在此所说的管子也包括虹吸管或机械泵等的自动供金属熔液装置的汲出部的管子。
作为本发明的压铸方法中的镁合金的熔化条件，有复盖熔化锅的表面。由于镁合金熔液与铁的反应性是活泼的，而且埚表面与金属熔液及空气的接触部的金属熔液的氧化是活泼的，因此在熔化锅的表面，特别是与金属熔液表面部接触的锅表面部施以镀铝，或者涂布或金属喷镀BN、TiN，或者实行两者，来抑制镁合金熔液与铁的反应，降低锅与金属熔液的湿润性，并抑制锅与金属熔液的接触部的金属熔液的氧化。
以上的镁合金的熔化条件互相关联，由于如上所述地实施金属溶液的汲出而防止氧化物的混入，因此并不需要覆盖锅的表面。但是，并用这样的构成必要条件可得到更良好的结果，因而是理想的。
在本发明中，这些金属模条件，亦即
h)使用在镁合金熔液的表面形成有防止燃烧、氧化的保护气氛的密闭式熔化炉；
i)从距离该镁合金熔液表面100mm以上的位置进行镁合金金属熔液的汲出，
视需要，j)在熔化锅的表面，特别是在与金属熔液表面部接触的锅表面部镀铝，或者涂布或喷镀BN、TiN，或者实行两者。
由此可抑制镁合金熔液的氧化，改善流动性，抑制氧化物的混入，铸件皱纹的发生，可进行铸造制品最小壁厚为1.5mm以下，较理想为1.2mm以下，且没有铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的镁合金压铸。
本发明的镁合金的压铸方法，可并用上述的注射条件、金属模条件、及镁合金的熔化条件的三种条件中的任意两种或三种条件而实施压铸，在此情况下可得到更良好的结果。
在与冷室式压铸机的浇口部的镁合金的熔液温度及金属熔液保温锅中的金属熔液温度和浇口部的金属熔液温度之差的条件相关的本发明的压铸方法中，为了确保冷室式压铸机中的镁合金熔液的流动性、并控制填充性、铸造品的表面性、热裂或缩裂、缩孔、而制造更低成本的高品质的镁压铸制品，重要的是将冷室或压铸机的浇口部的镁合金熔液温度保持在590℃以上。
为了将浇口部的金属熔液温度确保在590℃以上，则必须提高金属熔液保温锅(金属熔液保持炉)中的金属熔液温度，但是从确保安全性出发，须避免超过750℃。另外，由于无法避免镁合金熔液从金属熔液保温锅移动至浇口部的期间受到冷却，又若金属熔液保温锅中的金属熔液的温度愈高，则金属熔液的冷却度愈大，因此为了减小该金属熔液的冷却度需要额外的设备及额外的成本。基于此理由，将浇口部的镁合金的熔液温度维持在720℃以下是符合现实的。
因此，在本发明的压铸方法中，将冷室式压铸机的浇口部的镁合金的熔液温度维持在590至720℃。
而且，从金属熔液保温坩埚至浇口部的途中过程的金属熔液的冷却度大时，在其途中过程，会在套筒内镁合金熔液的一部分开始凝固，因此仍会损害金属熔液的流动性，且于该途中过程的氧化程度也变大，因此为了避免发生此等缺点，则应将金属熔液保温锅中的金属熔液温度与该浇口部的金属熔液温度的温差保持在105K以内，较理想是保持在60K以内。
就为了在实际操作下能够实现减小从金属熔液保温锅至浇口部的途中过程的金属熔液冷却度的方法进行了研讨，结果发现，采用自动供给金属熔液系统作为供给金属熔液、浇注系统，便可在和金属熔液保温锅中的金属熔液温度相同温度下将金属熔液运至套筒正上方。这样的自动供给金属熔液系统，可采用虹吸方式、机械泵方式、减压或加压泵方式、或电磁泵方式。此等自动供给金属熔液系统是众所周知的，可直接采用此等众所周知的自动供给金属熔液系统。
为了减小从金属熔液保温锅至浇口部的途中过程的金属熔液的冷却度，将冷室式压铸机的套筒部，以导热系数0.085cal/cm·s·℃以下的材质构成厚度10mm以上，以提高套筒部内的保温性，且将该套筒部加热保持在100℃以上，较理想为250℃以上，以保持套筒部的金属熔液温度。
作为此等套筒材料可举出SKD61高温工具钢(导热系数0.085cal/cm·s·℃)，或者为了降低套筒部整体的热导系数，在此等高温工具钢上喷镀低导热系数的陶瓷，或陶瓷与金属的复合材料等，或者在此等高温工具钢上利用CVD法等设置TiC、TiCN、CrC、W2C、TiN、TiCrN、CrN等涂层，或者SiN、Sialon、ZrB2、Al2O3、SiC等陶瓷，在铁系或钛系基材上复合上述陶瓷等。
为了减少从金属熔液保温坩埚至浇口部的途中过程的金属熔液的冷却度，为保持从直浇口至浇口部的流道的金属熔液温度而将流道部保持在150℃以上，较理想为保持在180至350℃，同时涂布选自由保温性优异的石墨、BN、水玻璃、云母、硅胶、氢氧化镁及氧化镁组成的组中的至少一种，或者涂布添加此等中的一种以上的脱模剂也有效。
上述方式的本发明的镁合金的压铸方法，可确保镁合金熔液的流动性、控制填充性、铸造品的表面性、热裂或缩裂、缩孔，可更低成本地制造高品质的镁压铸制品，对于1.5mm以下的薄壁铸造，特别是对于1.2mm以下的薄壁度铸造有效。
在与金属模的模腔侧内面的涂层条件有关的本发明的压铸方法所使用的铸造用金属模中，包含从高熔点金属及陶瓷组成的组中选择的至少一种的涂层，设置在金属模的模腔侧表面的至少一部分上，即可以全面设置，也可以仅设置在容易产生粘砂的部分，由此成为耐粘砂优良的铸造用金属模。
此种含有选自由高熔点金属及陶瓷组成的组中的至少一种的涂层，可以利用金属喷镀法、CVD法、PVD法、堆焊法、涂装法等的任意手段直接设置在金属模的模腔侧的至少一部分的表面上，或者为了避免因热冲击所产生的涂层的剥离，可以事先将在表面具有利用金属喷镀法、CVD法、PVD法、堆焊法、涂装法等的任意手段所设置的此等涂层的金属板，以附着或装设于设在金属模的模腔侧面的至少一部分的凹部上，以形成金属模的模腔侧面表面的至少一部分。
在本发明的压铸方法所使用的铸造用金属模中，可和通常的脱膜剂的涂布同样地进行将含有选自由高熔点金属、陶瓷和石墨组成的组中的至少一种作为添加剂的脱模剂涂布在金属模的模腔侧表面的至少一部分上，通过加热处理使所形成的涂层附着、残存在金属模的模腔侧表面的至少一部分上。该含有添加物的脱模剂的涂布、加热处理系与一般脱模剂的涂布另外地实施者，并不需要按每一注射过程涂布或加热处理，但是，由于该涂层会消耗，因此以适当间隔涂布含有添加物的脱模剂，并进行加热处理较理想。
并且，在本发明的压铸方法所使用的铸造用金属模中，以喷涂法、刷涂法等任意手段将选自由高熔点金属、陶瓷和石墨组成的组中的至少一种和选自由肥皂等表面活性剂及低沸点油、蜡等油脂组成的组中的至少一种的混合物涂布在金属模的模腔侧表面的一部分上，通过加热处理使所形成的涂层附着、残存在金属模的模腔侧表面的至少一部分上。该混合物的涂布，加热处理也并不需要在每一注射过程中加以实施。但是，由于该涂层会消耗，因此以适当间隔涂布该混合物，并进行加热处理较为理想。
在本发明的压铸方法所使用的铸造用金属模中，高熔点金属是选自由W、Nb、Mo、Ta、Zr及Hf所构成的组中的至少一种较为理想，并且，陶瓷是选自由MgO、BN、TiN、TiO2、SiN、SiC、SiO2、TiC、WC、MoO2及ZrO2所构成为组中的至少一种较为理想。但是，并非限于这些高熔点金属、陶瓷。
在本发明的压铸方法中，使用冷室式压铸机，使用上述的耐粘砂性优良的镁合金铸造用金属模，将镁合金熔液温度设定为650至750℃，较理想为650至710℃，向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒钟，较理想为1/100至5/100秒钟，将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上，较理想为400kgf/cm2以上，将金属模温度测定为150至350℃，较理想为180至280℃，铸造镁合金较为理想。
上述方式的本发明的压铸方法，对1.5mm以下的薄壁铸造，特别是，对1.2mm以下的薄壁铸造也是有效的。
以下，依据实施例及比较例具体地说明本发明。实施例1和比较例1～4
使用Mg-9Al-0.5Zn-0.3Mn系镁合金，作为冷室式压铸机使用日本宇部制的650吨机，将合金熔液温度设定为700℃，将向模腔的填充速度设定为5/100秒钟，将填充后的增压设定为500kgf/cm2，将金属模温度设定为250℃，而实施A4尺寸(210mm×297mm)而深度10mm，厚度1mm(一部分有0.8mm的部分)的盒型试制品的铸造，铸造的结果如表1中所示。如表1所示的变化注射条件(未记载于表1的注射条件仍如上述未变化)实施比较例1～4。此等铸造的结果如表1所示。
                    表1
  变化的注射条件     铸造结果
实施例1比较例1比较例2比较例3比较例4 (上记标准条件)金属熔液温度770℃金属熔液温度630℃填充速度15/100秒增压250kgf/cm2 健全的压铸制品金属熔液容易燃烧，处理困难填充不良填充不良填充不良
实施例2和比较例5～9
使用Mg-9Al-0.5Zn-0.3Mn系镁合金，作为冷室式压铸机使用日本宇部制的650吨机。为使压铸制品成为容易产生缩裂的形状，在A4尺寸(210mm×297mm)，深度10mm，厚度1mm(一部分有0.8mm的部分)的盒型试制品的各角设置凸起部(Φ7mm×5mm)，设置50mm×100mm的窗(空隙部)，并且为使从浇口至模腔入口部成为容易产生粘砂的状况将浇口速度设定为80m/s等在整体上设定成严格的试作品形状、浇口速度。
将合金熔液温度设定为700℃，将填充后的增压设定为500kgf/cm2，将金属模温度设定为250℃，将凸起部的金属模温度设定为230℃，将压铸时的金属模内的空气压力设定为40mmHg高，并在金属模内面涂布添加水玻璃的滑石系脱模剂而实施盒型试制品的铸造。铸造的结果如表2中所示。将金属模条件如表2所示地变化(未记载于表2的条件仍如上述未变化)实施比较例5～9。此等的铸造结果如表2中所示。
                         表2
    变化的铸模条件     铸造的结果
实施例2比较例5比较例6比较例7比较例8比较例9 (上记标准条件)金属模温度370℃金属模温度130℃凸起部金属模温度245℃金属模内的空气压力200mmHg不添加水玻璃 健全的压铸制品发生热裂纹、缩裂填充不良凸起部缩裂空隙部上部有填充不良第10次注射时自浇口至模腔入口部发生粘砂
代替在实施例2中所用的添加水玻璃的滑石系脱模剂的水玻璃，涂布添加硅胶、氢氧化镁或氧化镁的滑石系脱模剂以外，在与实施例2相同条件下进行压铸，但是在任何情形均未发生粘砂。实施例3和比较例10～12
使用密闭式熔化炉来熔化Mg-9Al-0.5Zn-0.3Mn系镁合金，将金属熔液维持在700℃，在该金属熔液上流通以0.2体积％的浓度含有SF6的干燥空气。从距离该金属熔液面的150mm的位置经管子来实施金属熔液的汲出并供给冷室式压铸机(日本宇部制的650吨机)。将向模腔的填充速度设定为5/100秒钟，将填充后的增压设定为500kgf/cm2，将金属模温度设定为250℃，而实施A4尺寸(210mm×297mm)，深度10mm，厚度1mm(一部分有0.8mm的部分)的盒型的试制品的铸造。铸造结果如表3所示。将熔化条件如表3所示地变化(未记载于表3的条件仍如上述未变化)实施比较例10～12。此等的铸造结果如表3所示。
                              表3
  变化的熔化条件     铸造的结果
实施例3比较例10比较例11比较例12 (上记标准条件)使用开放式熔化炉从金属熔液表面汲出从金属熔液表面汲出使用开放式熔化炉 健全的压铸制品金属熔液容易燃烧，有流动性变差的趋势，填充不良，有氧化物混入在铸件表面有少量的氧化物混入金属熔液容易燃烧，操作性不好，但属健全的压铸制品
实施例4～7及比较例13～15
使用密闭式的熔化炉来熔化AZ91(Mg-9Al-0.7Zn-0.2Mn)合金，将该金属熔液保温锅中的金属熔液温度(A)如表4所示地维持。冷室式压铸机使用日本宇部制的650吨机，该压铸机的套筒使用表4中所示的材质(MC系于钛合金上复合SiN陶瓷的金属陶瓷)及表4中所示厚度的套筒，并且在加热套筒时加热至表4中所示的温度。从金属熔液保温埚向套筒的自动供给金属熔液系统，采用虹吸方式，在加热该虹吸管时加热至表4中所示的温度。测定套筒入口的金属熔液温度及浇口部的金属熔液温度(B)。该测定结果如表4中所示。金属熔液保温埚中的金属熔液温度与浇口部的金属熔液温度的温差(A-B)也示于表4中。
                                        表4
埚中的金属熔液温度A 管子加热温度 在套筒入口的金属熔液温度   套筒材料/厚度 套筒加热温度   在浇口部的金属熔液温度B   A-B的温差   铸物品质
实施例4   700℃   700℃     700℃ SKD61/15mm  350℃     650℃   50K   良好
比较例13   730℃   无     670℃ SKD61/15mm  无     580℃   150K   填充不良
实施例5   730℃   730℃     730℃ SKD61/15mm  无     630℃   100K   良好
比较例14   700℃   700℃     700℃ SKD61/15mm  无     580℃   120K   填充不良
实施例6   670℃   670℃     670℃ MC/15mm  400℃     630℃   40K   良好
实施例7   730℃   无     670℃ MC/15mm  400℃     630℃   100K   良好
比较例15   670℃   无     610℃ MC/15mm  400℃     560℃   110K   下记注1
注1：在比较例15的场合，金属熔液流动极差，填充不良。
在金属模温度设定为250℃，将压铸时的金属模内的空气压力设定为40mmHg，将向模腔的填充速度设定为5/100秒，将填充后的增压设定为500kgf/cm2，并在金属模内面涂布滑石系脱模剂(日本花野商事公司制)，而实施A4尺寸(210mm×297mm)，深度10mm，厚度1mm(一部分有0.8mm的部分)的盒型的试制品的铸造。铸造的结果如表4中所示。铸造用金属模的制造例1
准备可供铸造A4尺寸(210mm×297mm)，深度10mm，厚度1mm(一部分有0.8mm的部分)的盒型的试制品，且形成金属熔液在紧接着浇口部以近似垂直直接接触金属模的模腔侧表面的形状的金属模。在滑石系脱模剂中添加相当于脱模剂的重量的10重量％的量的MgO粉末，将该混合物涂布于紧接着金属模的模腔侧表面容易产生粘砂的浇口部的金属熔液以近似垂直直接接触的区域，并以燃烧器进行加热处理，形成附着、残留于该区域的涂层，而得到供本发明压铸方法使用的铸造用金属模。铸造用金属模的制造例2
使用与铸造用金属模的制造例1所使用的金属模相同形状的金属模，代替铸造用金属模的制造例1所使用的MgO粉末而使用BN、TiN、TiO2、SiN、SiC、SiO2、TiC、WC、MoO2或ZrO2的粉末，并施以与铸造用金属模的制造例1同样的处理，得到在本发明的压铸方法中所使用的铸造用金属模。铸造用金属模的制造例3
在肥皂水添加BN粉末，将该混合物涂布在与铸造用金属模的制造例1所使用的金属模相同形状的金属模的紧接着模腔侧表面的容易产生粘砂的浇口部的区域，并以燃烧器进行加热处理，形成附着、残存于该区域的涂层，而得到在本发明的压铸方法使用的铸造用金属模。铸造用金属模的制造例4
使用与铸造用金属模的制造例1所使用的金属模相同形状的金属模，代替铸造用金属模的制造例3所使用的BN粉末而使用MgO、TiN、TiO2、SiN、SiC、SiO2、TiC、WC、MoO2或ZrO2的粉末，并施以与铸造用金属模的制造例3同样的处理，得到在本发明的压铸方法中所使用的铸造用金属模。铸造用金属模的制造例5
使用与铸造用金属模的制造例1所使用的金属模相同形状的金属模，但以在金属模的模腔侧表面并未具有涂层的金属模作为在比较例中所使用的金属模。铸造用金属模的制造例6
准备可供铸造100mm×100nn、深度7mm、厚度0.8mm的盒型的试制品，且形成金属熔液在紧接着浇口部以近似垂直直接接触金属模的模腔侧表面的形状的金属模。在紧接该金属模容易产生的模腔侧表面的粘砂的浇口的区域形成均匀深度的浅凹部。另一方面，在具有与该凹部的平面形状相同的平面形状、且具有与该凹部的深度大约相同的厚度(更严格而言，在设置涂层时会成为相同的厚度)的铁板表面经CVD法形成由TiCN(TiC与TiN的混合物)所构成的涂层。将该铁板嵌入上述的凹部中而得到在本发明的压铸方法中使用的铸造用金属模。铸造自金属模的制造例7
是与铸造用金属模的制造例6所使用的金属模相同形状的金属模，但以在表面并未具有涂层的铁板嵌入凹部的金属模作为在比较例中使用的金属模。比较例16
使用AZ91(Mg-9Al-0.7Zn-0.2Mn)系镁合金，冷室式压铸机则使用日本宇部制的650吨机，使用铸造用金属模的制造例5的金属模，在金属模的模腔侧表面在每一次注射过程涂布滑石系脱模剂(日本花野商事公司制)，将合金熔液温度设定为700℃，将向模腔的填充速度设定为3/100秒钟，将填充后的增压设定为500kgf/cm2，将金属模温度设定为300℃，而实施A4尺寸(210mm×297mm)，深度10mm，厚度1mm(一部分有0.8mm的部分)的盒型的试剂品的铸造。在铸造中于第3次注射过程中发生粘砂。
实施例8
除代替在比较例16中使用的铸造用金属模的制造例5的金属模，而使用在铸造用金属模的制造例1中得到的金属模以外，与比较例16同样地进行铸造。在该铸造中在第52次注射过程中发生粘砂。
实施例9
除代替在比较例16中使用的铸造用金属模的制造例5的金属模，而使用在铸造用金属模的制造例3中得到的金属模以外，与比较例16同样地进行铸造。在该铸造中在第63次注射过程中发生粘砂。比较例18
使用AZ91(Mg-9Al-0.7Zn-0.2Mn)合金，使用热室式压铸机，使用铸造用金属模的制造例7的金属模，在每次注射中，在金属模的模腔侧表面涂布水溶性脱模剂(日本花野商事公司制)，将合金熔液温度设定为630℃，将向模腔的填充速度设定为3/100秒钟，将金属模温度设定为200℃，而实施以100mm×100mm，深度7mm，厚度0.8mm的盒型的试制品的铸造。在该铸造中在第250次注射过程中发生粘砂。
实施例10
除代替在比较例18中使用的铸造用金属模的制造例7的金属模，而使用在铸造用金属模的制造例6中得到的金属模以外，与比较例18同样地进行铸造。虽然在该铸造中实施10000注射的铸造，但不发生粘砂，可连续地实施铸造。
按照本发明的压铸方法，可从镁合金稳定地进行铸造制品最小壁厚为1.5mm以下，较理想为1.2mm以下，且没有铸件皱纹、表面裂纹、填充不良、金属模粘砂的高品质的压铸制品的制造，本发明系特别是可利用于笔记本型个人电脑、移动电话、数字摄像机、MD随身听、摄像机等便携商品的壁厚为1.5mm以下，较理想为1.2mm以下的框体的铸造。

Claims (16)

1.一种镁合金的压铸方法，它是使用冷室式压铸机从镁合金铸造一种制品最小壁厚为1.5mm以下的压铸制品的方法，其特征在于，
a)将镁合金的熔液温度保持在650至750℃；
b)将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒；且
c)将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上。
2.一种镁合金的压铸方法，它是使用冷室式压铸机从镁合金铸造一种制品最小壁厚为1.5mm以下的压铸制品的方法，其特征在于，
a)将镁合金的熔液温度保持在650至750℃；
b)将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒；且
c)将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上；
d)将金属模温度保持在150～350℃；
e)使容易在压铸铸造品上造成缩裂的模腔部位的金属模表面温度比周边部的温度低10K以上；
f)将压铸铸造时的金属模内的空气压力设定为100mmHg以下；且
g)作为对涂布于金属模内面的脱模剂的添加剂，使用选自石墨、氮化硼、水玻璃、云母、硅胶、氢氧化镁及氧化镁中的至少一种。
3.一种镁合金的压铸方法，它是使用冷室式压铸机从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下的压铸制品的方法，其特征在于，
a)将镁合金的熔液温度保持在650至750℃；
b)将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒；且
c)将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上，
h)使用在镁合金熔液的表面形成的防止燃烧、氧化的保护气氛的密闭式熔化炉；且
i)从距该镁合金熔液的表面100mm以上的位置，吸出该镁合金熔液，
借此抑制镁合金熔液的氧化，改善流动性，并抑制氧化物的混入及铸件皱纹的发生。
4.一种镁合金的压铸方法，它是使用冷室式压铸机从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下的压铸制品的方法，其特征在于，
a)将镁合金的熔液温度保持在650至750℃；
b)将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒；且
c)将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上；
d)将金属模温度保持在150～350℃；
e)使容易在压铸铸造品上造成缩裂的模腔部位的金属模表面温度比周边部的温度低10K以上；
f)将压铸铸造时的金属模内的空气压力设定为100mmHg以下；且
g)作为对涂布于金属模内面的脱模剂的添加剂，使用选自石墨、氮化硼、水玻璃、云母、硅胶、氢氧化镁及氧化镁中的至少一种；
h)使用在镁合金熔液的表面形成的防止燃烧、氧化的保护气氛的密闭式熔化炉；且
i)从距该镁合金熔液的表面100mm以上的位置，吸出该镁合金熔液，
借此抑制镁合金熔液的氧化，改善流动性，并抑制氧化物的混入及铸件皱纹的发生。
5.一种镁合金的压铸方法，它是使用冷室式压铸机从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下的压铸制品的方法，其特征在于，
a)将镁合金的熔液温度保持在650至750℃；
b)将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒；且
c)将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上。
将冷室式压铸机的浇口部的镁合金的熔液温度维持于590至720℃，且
将金属熔液保温锅中的金属熔液温度与该浇口部的金属熔液温度的温度差维持于105K以下。
6.权利要求5所述的压铸方法，其特征在于，作为从金属熔液保温锅向冷室式压铸机的套筒供给镁合金熔液的系统，使用虹吸方式，机械泵方式、减压或加压泵方式，或电磁泵方式。
7.  权利要求5所述的压铸方法，其特征在于，以导热系数为0.085cal/cm·s·℃以下的材质构成冷室式压铸机的套筒，该套筒的厚度为10mm以上，且将该套筒部加热保持在100℃以上。
8.一种镁合金的压铸方法，它是使用冷室式压铸机从镁合金铸造一种制品最小壁厚为1.5mm以下的压铸制品的方法，其特征在于，
使用铸造用金属模，在该金属模的模腔侧表面的至少一部分上设置含有选自高熔点金属及陶瓷中的至少一种材料的涂层，
将镁合金的熔液温度设定为650至750℃，
将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒钟，
将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上，
将金属模温度设定为150至350℃进行铸造镁合金。
9.权利要求8所述的压铸方法，其特征在于，在铸造用金属模中，将表面上涂覆有包含选自高熔点金属及陶瓷中的至少一种的涂层的金属板，附着、装设于金属模的模腔侧面的至少一部分上，以形成金属模的模腔侧表面的至少一部分。
10.权利要求8所述的压铸方法，其特征在于，在铸造用金属模中，所述涂层是利用金属喷镀法、CVD法、PVD法、堆焊法或涂装法所形成的。
11.一种镁合金的压铸方法，它是使用冷室式压铸机从镁合金铸造制品最小壁厚为1.5mm以下的压铸制品的方法，其特征在于，
使用铸造用金属模，在该金属模的模腔侧表面的至少一部分上涂布含有选自高熔点金属、陶瓷及石墨中的至少一种作为添加剂的脱模剂，通过加热处理使所形成的涂层附着、留存在金属模的模腔侧表面的至少一部分上，
将镁合金的熔液温度设定为650至750℃，
将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒，
将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上，
将金属模温度设定为150至350℃，以进行铸造镁合金。
12.一种镁合金的压铸方法，它是使用冷室式压铸机从镁合金铸造一种制品最小壁厚为1.5mm以下的压铸制品的方法，其特征在于，
使用铸造用金属模，在该金属模的模腔侧表面的至少一部分上涂布有选自高熔点金属、陶瓷及石墨中的至少一种与选自表面活性剂及油脂中的至少一种的混合物，通过加热处理使所形成的涂层附着、留存在金属模的模腔侧表面的至少一部分上，
将镁合金的熔液温度设定为650至750℃，
将向模腔的填充速度设定为1/100至10/100秒，
将填充后的增压设定为200kgf/cm2以上，
将金属模温度设定为150至350℃，以进行铸造镁合金。
13.权利要求8至12中任何一项所述的压铸方法，其特征在于，在铸造用金属模中，高熔点金属是选自W、Nb、Mo、Ta、Zr及Hf中的至少一种，陶瓷是选自MgO、BN、TiN、TiO2、SiN、SiC、SiO2、TiC、WC、MoO2及ZrO2中的至少一种。
14.权利要求1至12中任何一项所述的压铸方法，其特征在于，铸造一种制品最小壁厚为1.2mm以下的压铸制品。
15.一种镁合金的压铸制品，其特征在于能够用权利要求1至12中任何一项所述的压铸方法制造的，制品最小壁厚为1.5mm以下的镁合金压铸制品。
16.一种镁合金的压铸制品，其特征在于，它是能够用 14的压铸方法制造的，制品最小壁厚为1.2mm以下的镁合金压铸制品。
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