TWI646205B - 鋁鎂合金及其製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種鋁鎂合金及其製作方法。此製作方法係對鋁合金原料進行澆鑄成型製程，以形成鋁胚料。然後，對鋁胚料進行熱軋延製程與冷軋延製程，以形成鋁捲料。接著，對鋁捲料進行退火製程，即可製得本發明之鋁鎂合金。所製得之鋁鎂合金具有良好之彎折性。

Description

鋁鎂合金及其製作方法

本發明係有關一種鋁鎂合金，特別是提供一種具有良好彎折性之鋁鎂合金與其製作方法。

由於鋁鎂矽合金與鋁鎂合金具有質輕、抗腐蝕與強度佳等優點，故鋁鎂矽合金與鋁鎂合金常被應用於汽車工業，以包覆鋼材。因此，為了良好地包覆鋼材，鋁鎂矽合金與鋁鎂合金須具有良好之彎折性。若鋁鎂矽合金與鋁鎂合金不具有良好之彎折性時，彎折位置將產生大量之裂紋，而易由彎折位置破裂損壞，進而降低鋁鎂矽合金與鋁鎂合金對於鋼材之保護，且易降低其外觀品質。

由於鋁鎂矽合金係熱處理型合金，故當鋁鎂矽合金經熱處理後，其易析出細微之鋁鎂矽析出相，而大幅提升鋁鎂矽合金之強度，但其彎折性較差。故，為了提升鋁鎂矽合金之彎折性，一種習知技術係調整熱處理製程，以控制析出相之尺寸與數量，而可提升所製得鋁鎂矽合金之彎折性。另一種習知技術則係控制熱處理製程之條件，以調整所 形成之晶粒的結晶方位，而可增加有利於彎折方向之晶粒數量，進而提升彎折性。

然而，對屬於非熱處理型合金之鋁鎂合金，其無法藉由調整熱處理製程控制晶粒數量與結晶方位。因此，習知技術一般係藉由增加鋁鎂合金之鎂含量，以於彎折過程中具有較佳之成形性，而可避免彎折位置產生裂紋。惟，為了滿足各種應用之需求，鋁鎂合金中之鎂含量亦須滿足特定之添加量。故，藉由調整鎂含量，以提升彎折性之技術手段無法適用於各種規格之鋁鎂合金，而降低其應用價值。

有鑑於此，亟須提供一種鋁鎂合金及其製作方法，以改進習知鋁鎂合金及其製作方法的缺陷。

因此，本發明之一態樣是在提供一種鋁鎂合金的製作方法，此製作方法藉由特定之冷軋製程與退火製程，使鋁鎂合金中之結晶尺寸更為細緻，而可有效提升所製得鋁鎂合金之彎折性。

本發明之另一態樣是提供一種鋁鎂合金，其係利用前述之製作方法所製得。

根據本發明之一態樣，提出一種鋁鎂合金的製作方法。此鋁鎂合金的製作方法係先提供鋁合金原料，並對此鋁合金原料進行澆鑄成型製程，以形成鋁胚料。其中，鋁合金原料包含2.5重量百分比至6重量百分比之鎂、0.02重量百分比至0.5重量百分比之銅、0.05重量百分比至0.3重 量百分比之錳、0.05重量百分比至0.35重量百分比之鐵、0.05重量百分比至0.2重量百分比之矽，及平衡量之鋁。

然後，對所形成之鋁胚料進行熱軋延製程，以形成熱軋鋁捲。接著，對熱軋鋁捲進行冷軋延製程，並對所形成之冷軋鋁捲進行退火製程，即可製得本發明之鋁鎂合金。其中，冷軋延製程之軋延量係大於70%且小於或等於80%，退火製程之退火溫度係大於或等於400℃且小於450℃，且退火製程之升溫速率係大於5℃/sec。

依據本發明之一實施例，前述熱軋延製程之完軋溫度為260℃至320℃，並維持熱軋延製程之最末道軋延的出口軋延量為50%至70%。

依據本發明之另一實施例，前述之升溫速率為5℃/sec至55℃/sec。

依據本發明之又一實施例，於進行前述之退火製程後，此製作方法可選擇性地進行水淬製程，以製得鋁鎂合金。

依據本發明之再一實施例，前述鋁鎂合金之晶粒尺寸為10μm至30μm。

根據本發明之另一態樣，提出一種鋁鎂合金。此鋁鎂合金係利用前述之製作方法所製得。

應用本發明鋁鎂合金及其製作方法，其藉由提升退火製程之升溫速率，而使冷壓延製程所施加之應變能有效轉變為退火階段之再結晶的成核力，進而可細化所製得之鋁鎂合金的結晶性質，因此提升其彎折性。

100‧‧‧方法

110‧‧‧提供鋁合金原料之步驟

120‧‧‧進行澆鑄成型製程之步驟

130‧‧‧進行熱軋延製程之步驟

140‧‧‧進行冷軋延製程之步驟

150‧‧‧進行退火製程之步驟

160‧‧‧形成鋁鎂合金之步驟

為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下：〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施例之鋁鎂合金之製作方法的流程圖。

〔圖2A〕係顯示依照本發明之實施例1之鋁鎂合金的光學顯微鏡照片。

〔圖2B〕係顯示依照本發明之比較例1之鋁鎂合金的光學顯微鏡照片。

以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1，其係繪示依照本發明之一實施例之鋁鎂合金之製作方法的流程圖。於方法100中，鋁合金原料係先被提供，並對此鋁合金原料進行澆鑄成型製程，如步驟110與步驟120所示。在一些實施例中，基於鋁合金原料為100重量百分比，此鋁合金原料包含2.5重量百分比至6重量百分比之鎂、0.02重量百分比至0.5重量百分比之銅、0.05 重量百分比至0.3重量百分比之錳、0.05重量百分比至0.35重量百分比之鐵、0.05重量百分比至0.2重量百分比之矽，及平衡量之鋁。

於澆鑄成型製程中，前述之鋁合金原料係被加熱熔融，以澆鑄形成鋁胚料。

然後，對鋁胚料進行熱軋延製程，如步驟130所示。其中，進行熱軋延製程時，鋁胚料之溫度可為260℃至500℃。在一些實施例中，鋁胚料可先放置於預熱爐中，以進行預熱製程。其中，預熱爐之溫度設定為470℃至540℃，且鋁胚料於預熱爐中之放置時間(即預熱製程之預熱時間)至少為2小時。若預熱時間小於2小時，由於預熱爐所施加之熱能不足以傳導至鋁胚料之心部，故鋁胚料之心部溫度較低，而使得鋁胚料不易被軋延形變，或者軋延所施加之應力易使鋁胚料產生表面缺陷，而降低其品質。在一些實施例中，預熱時間可藉由提升預熱爐之溫度縮短，惟過高之預熱溫度將大幅增加能源成本。在一些實施例中，熱軋延製程之完軋溫度可為260℃至320℃，並維持熱軋延製程之最末道軋延的出口軋延量為50%至70%，以殘留更高之熱軋應變量，而可強化後續退火再結晶之成核能力。

進行步驟130後，對所形成之熱軋鋁捲料進行冷軋延製程，以形成冷軋鋁捲料。其中，冷軋延製程之軋延量可為60%至80%。當冷軋延製程之軋延量為前述之範圍時，冷軋延製程之冷加工應變能有助於鋁捲料形成更均勻且更細化之晶粒組織，而使後續所製得之鋁鎂合金具有較佳之 彎折性。若冷軋延製程之軋延量小於60%時，施加於鋁捲料之應變能較少，後續所製得之鋁鎂合金的晶粒尺寸較粗大，而降低鋁鎂合金之彎折性。若冷軋延製程之軋延量大於80%時，冷軋延製程所投入之設備成本將大幅增加，且較大之軋延量較易使鋁捲料表面形成表面缺陷。在一些實施例中，冷軋延製程之軋延量較佳係大於70%且小於或等於80%。在此些實施例中，前述熱軋延製程所殘留之熱軋應變量，以及此冷軋製程之軋延量(即大於70%且小於或等於80%之軋延量)可使後續退火所形成之鋁鎂合金的晶粒尺寸相當於軋延量為80%以上之冷軋延製程所製得之鋁鎂合金的晶粒尺寸。在一些實施例中，冷軋延製程之冷軋道次至少可為三次，以減少冷軋延製程之變形餘熱所引發之自退火現象。在此些實施例中，每道次之軋延量可小於30%。

接著，對冷軋鋁捲料進行退火製程，即可形成鋁鎂合金，如步驟150與步驟160所示。其中，退火製程之升溫速率係大於5℃/sec，且退火溫度為400℃至550℃。當冷軋鋁捲料進行退火製程時，前述冷軋延製程施加於冷軋鋁捲料之冷加工應變能可轉變為再結晶之成核力，而有助於使冷軋鋁捲料中之晶粒形成尺寸較細緻之晶粒，進而可提升所製得鋁鎂合金之彎折性。

若升溫速率不大於5℃/sec時，冷軋延製程之冷加工應變能無法有效轉變為再結晶之成核力，而使所形成之鋁鎂合金的晶粒尺寸較粗大，而降低所形成之鋁鎂合金的彎折性。若退火溫度不為前述之範圍時，此退火溫度所進行之 退火製程不易使冷軋鋁捲料中之晶粒再結晶為所要求之晶粒結構或晶粒尺寸，而難以製得符合需求之鋁鎂合金。再者，若退火溫度小於400℃時，過低之退火溫度不利於冷軋鋁捲料中之晶粒再結晶，而降低所製得鋁鎂合金之結晶性質。若退火溫度大於550℃時，過高之退火溫度將使晶粒尺寸過度成長，而降低鋁鎂合金之彎折性。

在一些實施例中，退火製程之升溫速率可為5℃/sec至55℃/sec。當退火製程之升溫速率為5℃/sec至55℃/sec時，基於設備所耗費之成本而言，冷加工應變能轉變為再結晶之成核力的效果係較佳的。換言之，為兼顧應變能轉換為成核力之效果與設備成本，5℃/sec至55℃/sec之升溫速率係較佳參數。

在一些實施例中，退火溫度較佳可大於或等於400℃且小於500℃，且更佳係大於或等於400℃且小於450℃。

在一些實施例中，於進行退火製程後，此製作方法可選擇性地對退火後之鋁捲料進行水淬製程，以形成鋁鎂合金。當利用水淬製程來冷卻退火後之鋁捲料時，水淬製程之快速降溫有助於使鋁捲料之晶粒被維持為具有適當晶粒尺寸，而可避免因冷卻速度過慢所導致之晶粒尺寸增大，因此可提升所製得鋁鎂合金之彎折性。

在一具體例中，藉由前述方法所製得之鋁鎂合金的晶粒尺寸可為10μm至30μm，而可具有良好之彎折性。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

製備鋁合金原料 製備例1

基於製備例1之鋁合金原料為100重量百分比，其包含2.9重量百分比之鎂、0.02重量百分比之銅、0.11重量百分比之錳、0.3重量百分比之鐵、0.17重量百分比之矽，以及餘量的鋁。

製備例2

基於製備例2之鋁合金原料為100重量百分比，其包含4.3重量百分比之鎂、0.4重量百分比之銅、0.22重量百分比之錳、0.17重量百分比之鐵、0.1重量百分比之矽，以及餘量的鋁。

製備例3

基於製備例3之鋁合金原料為100重量百分比，其包含5.5重量百分比之鎂、0.35重量百分比之銅、0.25重量百分比之錳、0.1重量百分比之鐵、0.15重量百分比之矽，以及餘量的鋁。

製備鋁鎂合金 實施例1

首先，對製備例1之鋁合金原料進行澆鑄成型製程，以製得鋁胚料。然後，對鋁胚料進行熱軋延製程與冷軋延製程，以形成冷軋鋁捲料，且冷軋延製程之軋延量為75%。進一步地，對此冷軋鋁捲料進行退火製程，即可製得實施例1之鋁鎂合金。其中，退火製程之退火溫度為420℃。所得之鋁鎂合金以下述降伏強度、伸長率與彎折性之評價方式進行評價，其中降伏強度、伸長率與彎折性之評價結果如第1表所示。

實施例2至實施例3與比較例1

實施例2至實施例3與比較例1之鋁鎂合金係使用與實施例1之鋁鎂合金的製作方法相同之流程步驟，不同之處在於實施例2至實施例3與比較例1係使用不同之鋁合金原料及/或不同之冷軋延製程的軋延量與退火溫度，且其條件如第1表所示。其中，實施例2至實施例3與比較例1所製得之鋁鎂合金分別以下述降伏強度、伸長率與彎折性之評價方式進行評價，且其結果如第1表所示。

評價方式 1.降伏強度

實施例1至實施例3與比較例1所製得鋁鎂合金之降伏強度係利用本案所屬技術領域具有通常知識者所熟知之儀器與方法來量測，故在此不另贅述。

2.伸長率

實施例1至實施例3與比較例1之鋁鎂合金的伸長率係依據日本工業規格(Japanese Industrial Standards；JIS)之JIS Z2241所載的伸長率試驗方法來量測所製得鋁鎂合金之伸長率。

3.彎折性

實施例1至實施例3與比較例1之鋁鎂合金的彎折性係將所製得之鋁鎂合金板進行彎折試驗，並以目視之方式觀察鋁鎂合金板的外表面之彎折處是否有裂紋。

其中，彎折試驗係將鋁鎂合金板彎折180度，並使彎折後之兩內表面間的距離為一個設定厚度。須說明的是，依據應用領域之不同，此設定厚度可隨之調整。舉例而言，當所製得之鋁鎂合金板欲包覆厚度為t之板材時，彎折試驗即係將鋁鎂合金板彎折180度，並使彎折後之兩內表面間的距離為t。

依據第1表所載之結果可知，實施例1至實施例3所製得之鋁鎂合金具有10μm至30μm之晶粒尺寸，且其 彎折後之表面不具有裂紋，顯見實施例1至實施例3之鋁鎂合金具有良好之彎折性。

另外，請參照圖2A與圖2B，其中圖2A係顯示依照本發明之實施例1之鋁鎂合金的光學顯微鏡照片，圖2B係顯示依照本發明之比較例1之鋁鎂合金的光學顯微鏡照片，且圖2A與圖2B之比例尺規均代表500μm。依據光學顯微鏡之晶相照片可知，實施例1之鋁鎂合金具有較細緻之晶粒尺寸，且實施例1之鋁鎂合金具有較多數量之結晶顆粒；但實施例2之鋁鎂合金具有較大之晶粒尺寸，且具有較少之結晶顆粒。因此，當實施例1與實施例2之鋁鎂合金彎折時，由於實施例2之鋁鎂合金的晶粒尺寸較大，故鋁鎂合金易沿著晶粒邊界形成裂紋，而具有較差之彎折性。

據此，本發明之鋁鎂合金的製作方法藉由特定之冷軋延製程與退火製程可使所製得之鋁鎂合金的晶粒更為細緻且均勻，而可提升鋁鎂合金之彎折性。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (6)

1. 一種鋁鎂合金的製作方法，包含：提供一鋁合金原料，其中該鋁合金原料包含2.5重量百分比至6重量百分比之鎂、0.02重量百分比至0.5重量百分比之銅、0.05重量百分比至0.3重量百分比之錳、0.05重量百分比至0.35重量百分比之鐵、0.05重量百分比至0.2重量百分比之矽，及平衡量之鋁；對該鋁合金原料進行一澆鑄成型製程，以形成一鋁胚料；對該鋁胚料進行一熱軋延製程，以形成一熱軋鋁捲料；對該熱軋鋁捲料進行一冷軋延製程，以形成一冷軋鋁捲料，其中該冷軋延製程之一軋延量係大於70%且小於或等於80%；以及對該冷軋鋁捲料進行一退火製程，以形成該鋁鎂合金，其中該退火製程之一退火溫度係大於或等於400℃且小於450℃，且該退火製程之一升溫速率大於5℃/sec。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金的製作方法，其中該熱軋延製程之一完軋溫度為260℃至320℃，並維持該熱軋延製程之一最末道軋延的一出口軋延量為50%至70%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金的製作方法，其中該升溫速率為5℃/sec至55℃/sec。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金的製作方法，於進行該退火製程後，該製作方法更包含：進行一水淬製程，以製得該鋁鎂合金。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金的製作方法，其中該鋁鎂合金之一晶粒尺寸為10μm至30μm。
6. 一種鋁鎂合金，藉由如申請專利範圍第1至5項中之任一項所述之製作方法所製得。