Конструктивный элемент из магниевого сплава


 


Владельцы патента RU 2491371:

СУМИТОМО ЭЛЕКТРИК ИНДАСТРИЗ, ЛТД. (JP)

Изобретение относится к конструктивному элементу из магниевого сплава с сильно выраженной металлической текстурой. Часть поверхности материала основы конструктивного элемента обработана с формированием шероховатости поверхности Rmax по меньшей мере 1 мкм и самое большее 200 мкм для получения металлической текстуры. Конструктивный элемент имеет прозрачный антикоррозионный слой из оксида магния. Обеспечивается получение конструктивного элемента из магниевого с сильно выраженной металлической текстурой и требуемой коррозионной стойкостью. 10 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к конструктивному элементу из магниевого сплава, снабженному слоем покрытия на материале основы, изготовленном из магниевого сплава, в частности, к конструктивному элементу из магниевого сплава, имеющего сильно выраженную металлическую текстуру.

Уровень техники

Инженеры используют магниевые сплавы, получаемые посредством добавления различных элементов к магнию, в качестве материала конструктивных элементов, таких как корпуса портативных электрических устройств, включая мобильные телефоны и персональные компьютеры - ноутбуки и детали автомобилей. Поскольку магниевый сплав представляет собой активный металл, осуществляют поверхностную обработку на поверхности описанных выше конструктивных элементов для предотвращения коррозии (смотри, например, патентные документы 1 и 2).

В дополнение к этому, поскольку магниевый сплав имеет гексагональную кристаллическую структуру (гексагональную структуру плотной упаковки), он имеет плохие технологические свойства пластичности при обычной температуре. Как следствие, конструктивные элементы из магниевого сплава, такие как указанные выше корпуса, получают в основном посредством литья с использованием способа литья в форму или способа Thixomold (формование в частично затвердевшем состоянии). В последние годы, инженеры изучают формирование описанных выше корпусов посредством прессования листа, изготовленного из сплава AZ31, описанного в стандартах American Society for Testing and Materials (ASTM). Патентная литература 3 предлагает лист, который изготовлен из сплава, эквивалентного сплаву AZ91, описанному в стандартах ASTM, и который имеет превосходные технологические свойства при штамповке.

Патентная литература 1: опубликованная заявка на патент Японии Tokukai 2002-285361;

Патентная литература 2: опубликованная заявка на патент Японии Tokukai 2004-149911;

Патент литература 3: опубликованная заявка на патент Японии Tokukai 2007-98470.

Сущность изобретения

Техническая проблема

В последние годы рынок требует улучшения металлической текстуры и усиления ощущения высокого качества и тому подобное для конструктивного элемента из магниевого сплава, такого как описанный выше корпус. Хотя патентная литература 1 и 2 предлагает агент для поверхностной обработки, который не придает металлического блеска, они не изучают улучшения металлической текстуры. Патентная литература 3 также не формулирует улучшения металлической текстуры.

Имея в виду указанные выше обстоятельства, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить конструктивный элемент из магниевого сплава, имеющий сильно выраженную металлическую текстуру.

Решение проблемы

Настоящее изобретение достигает указанной выше цели, предлагая структуру, в которой, по меньшей мере, одна часть поверхности материала основы, изготовленного из магниевого сплава, имеет обработанную часть поверхности, которая подвергнута обработке для улучшения металлической текстуры. Более конкретно конструктивный элемент из магниевого сплава по настоящему изобретению снабжается материалом основы, изготовленным из магниевого сплава, и слоем покрытия, сформированным на материале основы. В конструктивном элементе материал основы снабжается, по меньшей мере, на одной части его поверхности, обработанной частью поверхности, которая подвергается обработке, формирующей мелкомасштабные неоднородности, с тем, чтобы получить металлическую текстуру. В дополнение к этому указанный выше слой покрытия является прозрачным.

Поскольку конструктивный элемент из магниевого сплава по настоящему изобретению снабжается указанной выше обработанной частью поверхности, металлическая текстура может эффективно улучшаться. В дополнение к этому, поскольку конструктивный элемент по настоящему изобретению снабжается слоем покрытия, он может иметь достаточную коррозионную стойкость. В частности, поскольку слой покрытия является прозрачным, свет, падающий снаружи, проходит через слой покрытия и имеет тенденцию к диффузному отражению на обработанной части поверхности. Как следствие, металлическая текстура может легко ощущаться даже при наблюдении с любого направления. Вкратце, конструктивный элемент по настоящему изобретению не только имеет желаемую коррозионную стойкость, но также имеет сильно выраженную металлическую текстуру и превосходный внешний вид. Настоящее изобретение объясняется ниже более подробно.

Материал основы

Композиция материала основы

Магниевый сплав, составляющий материал основы конструктивного элемента по настоящему изобретению, может иметь переменную композицию посредством добавления различных элементов к Mg (остаток: Mg и примеси) без каких-либо конкретных ограничений. Например, типы магниевого сплава включают в себя сплав на основе Mg-Al, сплав на основе Mg-Zn, сплав на основе Mg-RE и сплав с добавками Y (RE обозначает редкоземельный элемент). В частности, является желательным использование Al-содержащего сплава, который представляет собой сплав на основе Mg-Al, из-за того, что он имеет высокую коррозионную стойкость. Типы сплава на основе Mg-Al включают в себя сплав семейства AZ (сплав на основе Mg-Al-Zn, Zn: 0,2-1,5% масс), сплав семейства AM (сплав на основе Mg-Al-Mn, Mn: 0,15-0,5% масс), сплав семейства AS (сплав на основе Mg-Al-Si, Si: 0,6-1,4% масс), сплав на основе Mg-Al-RE (RE: редкоземельный элемент) и сплавы, получаемые посредством дополнительного добавления к этим сплавам на основе Mg-Al, по меньшей мере, одного элемента, выбранного из группы, состоящей из Bi, Sn, Pb, Ca и Be. В указанном выше описании, первые три сплава соответствуют стандартам ASTM. Является желательным, чтобы содержание Al составляло, по меньшей мере, 1,0% масс, а самое большее, 11% масс. Когда содержание Al увеличивается, улучшаются коррозионная стойкость и механические свойства, такие как прочность. Тем не менее, если содержание является избыточно высоким, технологические свойства пластичности имеют тенденцию к ухудшению. По этой причине, рассматривая коррозионную стойкость, механические свойства и формуемость, является более желательным, чтобы содержание составляло, по меньшей мере, 8% масс, а самое большее, 11% масс. В частности, является возможным соответствующее использование сплава на основе Mg-Al, содержащего 8-11% масс Al и 0,2-1,5% масс Zn, который представлен сплавами AZ80 и AZ91. Эти сплавы являются желательными, поскольку даже после обработки формирующей мелкомасштабные неоднородности, маловероятно, чтобы поверхность материала основы потускнела, и легко достигается металлическая текстура, такая как металлический блеск.

Форма материала основы

Типы материала основы, как правило, включают в себя прокатанный материал, получаемый посредством прокатки отлитого материала; обработанный материал, сформированный посредством дополнительной обработки прокатанного материала посредством термической обработки, профилирующей обработки, полировки, и тому подобное, и пластически обработанный материал, сформированный посредством дополнительной пластической обработки прокатанного материала или обработанного материала посредством штампования, изгиба, ковки, и тому подобное. Материал основы, сформированный посредством пластической обработки, такой как прокатка или штамповка, не только имеет малый размер зерна и механические свойства, такие как прочность, превосходящие отлитый материал, но также имеет мало внутренних дефектов, таких как усадочные полости и поры, и поверхностных дефектов и по этой причине имеет хорошее качество поверхности. Прокатанный материал имеет меньшее количество поверхностных дефектов, чем у отлитого материала. Как следствие, операция заделки дефектов (исправления дефектов) перед формированием слоя покрытия может облегчаться или даже устраняться. Поскольку частота появления дефектных продуктов из-за недостаточного исправления дефектов может быть уменьшена, это уменьшение может вносить вклад в увеличение выхода годной продукции. Условия литья и условия прокатки поясняются ниже.

Способ получения материала основы

Условия литья

Является желательным, чтобы отлитый материал получался с помощью способа непрерывного литья, такого как способ с использованием двухвалковой литейной машины, в частности, способ литья, сформулированный в заявке на Международный патент WO/2006/003899. Способ непрерывного литья делает возможным отверждение с закалкой, так что формирование оксидов, сегрегация, и тому подобное, могут быть уменьшены. Как следствие, этот способ может производить отлитый материал, имеющий превосходные технологические свойства пластичности при обработке, такой как прокатка. Прокатка отлитого материала может устранять дефекты, такие как крупные зерна примесей в кристалле, и осажденные примеси, имеющие диаметр зерен 10 мкм или больше, которые отрицательно влияют на последующую пластическую обработку, такую как штамповка. В частности, в сплаве семейства AZ, когда количество Al увеличивается, имеется тенденция к облегчению образования примесей в кристалле и осаждению примесей. Тем не менее, прокатка описанного выше материала, полученного с помощью непрерывного литья, может производить прокатанный материал, в котором мало указанных выше дефектов, несмотря на композицию этого сплава. Полученный отлитый материал может подвергаться термической обработке для гомогенизации композиции (термическая обработка на твердый раствор, температура нагрева 380°C-420°C, время нагрева 60-600 мин), старящей обработке или чему-либо подобному. В частности, в случае сплава семейства AZ, является желательным, чтобы сплав, имеющий высокое содержание Al, подвергался термической обработке на твердый раствор в течение продолжительного времени. Размеры отлитого материала не ограничиваются каким-либо образом. Тем не менее, если толщина слишком большая, имеется тенденция к появлению сегрегации. По этой причине, является желательным, чтобы толщина составляла 10 мм или меньше.

Условия прокатки

Является желательным, чтобы прокатка осуществлялась при следующих условиях:

(a) температура нагрева объекта, который должен обрабатываться: 200°C-400°C;

(b) температура нагрева валка для прокатки 150°C-250°C;

(c) уменьшение толщины при прокатке за один проход 10%-50%;

(d) количество проходов - по меньшей мере, два.

Является желательным, чтобы указанные выше условия сочетались соответствующим образом для получения прокатанного материала, имеющего желаемую толщину. Когда описанные выше условия индивидуальных температур, уменьшение толщины при прокатке за один проход и количество проходов сочетаются соответствующим образом, объект, подвергающийся действию способа, имеющий перед прокаткой толщину, например, 3-8 мм, может прокатываться до толщины 1 мм или меньше, более конкретно, вплоть до 0,2 мм. Могут использоваться хорошо известные условия, такие как контролируемая прокатка, описанная в Патентной литературе 8.

Является желательным осуществление промежуточной термической обработки (температура нагрева 250°C-350°C, время нагрева 20-60 мин) в ходе операции прокатки. Термическая обработка удаляет или уменьшает деформацию, остаточные напряжения, агрегированную структуру, и тому подобное, вводимые в объект, подвергающийся действию способа, посредством обработки перед термической обработкой. Таким образом, термическая обработка предотвращает появление неожиданных трещин, напряжений и деформации во время последующей прокатки, делая возможным более плавное осуществление операции прокатки. Является желательным осуществление конечной термической обработки после конечной операции прокатки, поскольку может быть получен прокатанный материал, имеющий превосходную прочность. Прокатанный материал перед конечной термической обработкой имеет кристаллическую структуру, в которой аккумулируются значительные технологические напряжения. В этом состоянии, конечная термическая обработка может преобразовать структуру в мелкую перекристаллизованную структуру, делая возможным улучшение прочности. Прокатанный материал после конечной термической обработки, имеющий описанную выше перекристаллизованную структуру, является менее склонным к укреплению кристаллических зерен из-за нагрева во время операции штамповки. Например, в случае сплава семейства AZ, является желательным, чтобы температура нагрева при конечной термической обработке увеличивалась, когда увеличивается содержание Al. Когда содержание Al составляет 8-11% масс, является желательным использование температуры нагрева от 300°C до 340°C и времени нагрева от 10 до 30 минут. При указанной выше термической обработке, если температура является слишком высокой или время нагрева является слишком продолжительным, кристаллические зерна излишне укрупняются, тем самым ухудшая технологические свойства пластичности при обработке, например, при штамповке.

Прокатанный материал, полученный с помощью описанной выше прокатки, имеет малый разброс размеров зерен, малую сегрегацию во время литья (типы сегрегации включают в себя интерметаллическое соединение, такие как Mg17Al12) и малое количество внутренних и поверхностных дефектов. Как следствие, он имеет высокие технологические свойства пластичности, так что он эффективно уменьшает развитие трещин и разрывов во время обработки. В результате он имеет превосходное качество поверхности.

Предварительная обработка перед пластической обработкой после прокатки

Является желательным, чтобы полученный прокатанный материал подвергался выравнивающей обработке для спрямления волнистости прокатанного материала, для ориентирования кристаллических зерен, и так далее, и операции полировки для сглаживания поверхности прокатанного материала. Выравнивающую/обработку осуществляют посредством пропускания прокатанного материала, например, через валковое выравнивающее устройство и операцию полировки, как правило, осуществляют посредством использования полировки с помощью влажной ленты. Является желательным использование абразивного порошка № 240 или более, более желательно, № 320 или более, и особенно желательно, № 600. Прокатанный материал должен подвергаться описанной выше предварительной обработке, и пластически обработанный материал, полученный посредством дополнительной пластической обработки указанного выше прокатанного материала посредством штамповки или чего-либо подобного, делает возможным простое и однородное осуществление описанной ниже обработки, формирующей неоднородности.

Пластическая обработка

Является желательным осуществление пластической обработки, такой как штамповка, глубокая вытяжка, ковка, формование раздувом и изгиб, в таком диапазоне температур, чтобы структура прокатанного материала не превращалась в рекристаллизованную структуру, и, следовательно, чтобы механические свойства прокатанного материала не изменялись значительно. Более конкретно, является желательным осуществление указанной выше обработки при температуре 250°C или меньше, особенно желательно, в диапазоне температур от 200°C до 250°C. Когда пластическая обработка осуществляется на прокатанном материале при описанной выше температуре, размер кристаллических зерен в части, не имеющей пластической деформации, остается почти неизменным. Как следствие, прочность в этой части с меньшей вероятностью изменяется из-за пластической обработки. По этой причине эта часть может сохранять высокую прочность. В результате может быть получен пластически обработанный материал, имеющий высокую прочность.

Описанная выше пластическая обработка может осуществляться при любой возможности на следующих стадиях:

(a) перед описанной ниже обработкой, формирующей неоднородности;

(b) после обработки, формирующей неоднородности;

(c) перед формированием описанного ниже слоя покрытия, и

(d) после формирования слоя покрытия.

Термическую обработку могут осуществлять после пластической обработки для удаления деформаций и остаточных напряжений, вводимых посредством пластической обработки, так что могут улучшаться механические свойства. Типичные условия термической обработки являются следующими:

(a) температура нагрева 100°C-450°C, и

(b) время нагрева 5 минут - 40 часов и так далее.

Часть материала основы с обработанной поверхностью

Конструктивный элемент по настоящему изобретению имеет характерную деталь, которой снабжается материал основы, по меньшей мере, на одной части его поверхности, а именно, обработанную часть поверхности, которая подвергается обработке, формирующей мелкомасштабные неоднородности. Обработка, формирующая неоднородности, вносит вклад в усиление металлической текстуры. Конкретно, обработка, формирующая неоднородности, включает в себя, по меньшей мере, один вид из нарезки поверхности, огранки, пескоструйной обработки и травления с использованием кислоты. Более конкретно, обработка, формирующая неоднородности, включает в себя, по меньшей мере, один вид из обработки насечкой, обработки алмазной гранью, обработки дисковой нарезкой, пескоструйной обработки и обработки травлением. Конструктивный элемент по настоящему изобретению может подвергаться обработке, формирующей неоднородности, включающей в себя один из указанных выше видов обработки или сочетания, по меньшей мере, двух из них.

Мелкомасштабная неоднородность более конкретно характеризуется как шероховатость поверхности, Rmax (максимальная высота: расстояние от самого низкого положения до самого высокого положения), по меньшей мере, 1 мкм, и самое большее, 200 мкм. Когда неоднородность попадает в указанный выше диапазон, свет, падающий снаружи на конструктивный элемент по настоящему изобретению, отражается диффузионно от поверхности конструктивного элемента. Как следствие, металлическая текстура может ощущаться в достаточной степени, даже когда конструктивный элемент виден с любого направления. Если состояние поверхности является относительно гладким, как достигается при неоднородности меньшей, чем 1 мкм, улучшение металлической текстуры маловероятно, хотя поверхность может приобретать практически такой же превосходный металлический блеск, как при состоянии, получаемом с помощью зеркальной отделки. Если состояние поверхности является шероховатым, как достигается при неоднородности большей, чем 200 мкм, металлическая текстура достигается с малой вероятностью. Является более желательным, чтобы шероховатость поверхности, Rmax, составляла, по меньшей мере, 1 мкм, и самое большее, 50 мкм. Для повышения качества связывания между материалом основы и слоем покрытия, поверхность материала основы иногда делают более шероховатой. Тем не менее, это огрубление осуществляют до такой степени, чтобы блеск поверхности не ослаблялся. По этой причине является маловероятным, чтобы получилась металлическая текстура.

Описанная выше часть с обработанной поверхностью может формироваться только на одной части поверхности материала основы. Однако когда конструктивный элемент по настоящему изобретению имеет переднюю лицевую поверхность и заднюю лицевую поверхность, часть с обработанной поверхностью может формироваться либо только на передней лицевой поверхности (на всей лицевой поверхности с одной стороны) либо на всей лицевой поверхности (вся поверхность передней и задней лицевых поверхностей). Тем не менее, в случае, когда металлическая текстура может ослабляться, когда описанная выше пластическая обработка осуществляется после обработки, формирующей неоднородности, и, как следствие, пластическая обработка повреждает неоднородности, является желательным осуществление обработки, формирующей неоднородности, после пластической обработки. В частности, когда часть обработанной поверхности простирается по всей лицевой поверхности на одной стороне или по всей поверхности передней и задней лицевых поверхностей, это условие увеличивает возможность повреждения неоднородностей из-за пластической обработки. По этой причине, в этом случае, является желательным осуществление обработки, формирующей неоднородности, после пластической обработки. Альтернативно, когда пластическую обработку осуществляют с предотвращением повреждения неоднородности на части с обработанной поверхностью с учетом смазывающих веществ и других факторов во время пластической обработки, пластическую обработку можно осуществлять после обработки, формирующей неоднородности. Например, материал, который должен подвергаться обработке, формирующей неоднородности, может обрабатываться посредством штамповки или чего-либо подобного, при условии, что материал заключается между листами Teflon (зарегистрированное торговое наименование) или другой фтористой смолы. Когда осуществляют такую пластическую обработку, конструктивный элемент, полученный после пластической обработки, может поддерживать почти такую же конфигурацию поверхности, как у материала до пластической обработки. Как следствие, например, когда используется материал, который должен подвергаться обработке, формирующей неоднородности по всей поверхности, использование этого материала делает возможным простое получение конструктивного элемента, который имеет материал основы, вся поверхность которого состоит из части с обработанной поверхностью.

Слой покрытия

Конструктивный элемент по настоящему изобретению имеет другую характерную особенность, которая заключается в том, что конструктивный элемент снабжается прозрачным слоем покрытия на его поверхности. Создание прозрачного слоя покрытия на материале основы делает возможным просто легкое визуальное обнаружение части с обработанной поверхностью, предусмотренной на поверхности материалы основы, и поэтому легко ощутить металлическую текстуру. Слой покрытия может быть окрашенным и прозрачным. Тем не менее, когда он является бесцветным и прозрачным, становится возможным ощущать даже оттенок цвета и наблюдать вид самого металла основы для материала основы. В результате, является более вероятным более легкое получение ощущения металлической текстуры. Термин "прозрачный" используется для обозначения такого уровня, чтобы материал основы мог наблюдаться визуально.

Является желательным, чтобы слой покрытия имел, по меньшей мере, коррозионную стойкость. Является также желательным, чтобы слой покрытия дополнительно имел декоративное качество для повышения коммерческой ценности. Например, слой покрытия может иметь многослойную структуру, состоящую из антикоррозионого слоя, который имеет коррозионную стойкость, и покрытия, которое функционирует для защиты, украшения и так далее. Антикоррозионый слой помещают на материале основы, и покрытие помещают на антикоррозионом слое.

Описанный выше антикоррозионный слой не является как-либо конкретно ограниченным, при условии, что он имеет желаемую коррозионную стойкость. Типичный пример антикоррозионного слоя формируется посредством антикоррозионной обработки (химической конверсионной обработки или обработки анодным окислением). Когда осуществляют указанную выше антикоррозионную обработку, магний на поверхности материала основы окисляется, образуя оксид магния. Слой, состоящий из оксида, функционирует в качестве антикоррозионного слоя. Антикоррозионный слой может формироваться либо до пластической обработки, такой как штамповка, либо после пластической обработки. Когда антикоррозионный слой формируется до пластической обработки, имеется большая вероятность того, что слой будет действовать как смазывающее вещество во время пластической обработки. Кроме того, поскольку антикоррозионный слой находится в состоянии, в котором образуются микроскопические трещины (волостные трещины), составляющий материал покрытия проникает в трещины, повышая качество связывания между двумя слоями, что является желательным.

Является желательным, чтобы указанный выше антикоррозионный слой имел низкое поверхностное удельное сопротивление, более конкретно, самое большее, 0,2 Ом·см. Когда это условие удовлетворяется, антикоррозионный слой может использоваться для заземления в случае, когда конструктивный элемент по настоящему изобретению используется в качестве корпуса электронного устройства. Поверхностное удельное сопротивление может уменьшаться, например, посредством уменьшения толщины слоя покрытия. Когда антикоррозионный слой имеет толщину 2 мкм или меньше, есть большая вероятность того, что слой будет иметь низкую стойкость. Когда антикоррозионный слой имеет толщину, достигающую 2 мкм или меньше, в частности, 0,5 мкм или меньше, можно легко получить ощущение прозрачности. В случае описанного выше корпуса электронного устройства, лицевая поверхность, которая должна использоваться для заземления (часто, задняя лицевая поверхность корпуса), не должна обязательно иметь декоративное качество во многих случаях. Как следствие, слой покрытия на этой лицевой поверхности может состоять только из антикоррозионного слоя, его не надо снабжать покрытием. Рекомендуется формирование покрытия только на желаемом участке посредством создания соответствующей маски или чего-либо подобного только на участке, где должен создаваться антикоррозионный слой (например, на участке, который желательно должен иметь низкое поверхностное сопротивление).

Антикоррозионный слой может формироваться посредством использования прозрачного агента для обработки поверхности, такого, как описывается в патентной литературе 1.

Описанное выше покрытие не является конкретно определенным, при условии, что оно является прозрачным, что оно имеет превосходное качество связывания с антикоррозионным слоем, и что оно является хорошим до определенной степени по коррозионной стойкости и твердости поверхности. Может использоваться, например, прозрачная фтористая смола или хорошо известное прозрачное покрытие, состоящее из смолы, такой как прозрачная акриловая смола. Для формирования покрытия посредством использования указанной выше смолы или чего-либо подобного, может использоваться либо влажный способ (нанесение покрытия погружением, нанесение покрытия распылением, электростатическое окрашивание или что-либо подобное), либо сухой способ (физическое осаждение из паровой фазы или химическое осаждение из паровой фазы). Поскольку конструктивный элемент по настоящему изобретению снабжается указанным выше прозрачным покрытием, не только усиливается металлическая текстура, но повышается также и коммерческая ценность. Когда имеется возможность того, что покрытие может быть повреждено при пластической обработке, является желательным формирование покрытия после пластической обработки. По соображениям способности к хорошему выражению металлической текстуры на части обработанной поверхности и простоты получения, является желательным, чтобы покрытие имело толщину, самое большее, 30 мкм. Если толщина покрытия увеличивается, отраженные световые волны от световых волн, падающих снаружи, могут, интерферировать друг с другом. Когда возникает эта интерференция, контрастность части обработанной поверхности ухудшается, и как следствие, выраженность металлической текстуры ослабляется.

Полезные эффекты изобретения

Конструктивный элемент из магниевого сплава по настоящему изобретению имеет сильно выраженную металлическую текстуру и по этой причине делает возможным увеличение его коммерческой ценности.

Описание вариантов осуществления

Варианты осуществления настоящего изобретения описываются ниже.

Пример исследования 1

Получают сформированный штамповкой корпус, снабженный материалом основы, изготовленным из магниевого сплава, и слоем покрытия, который покрывает поверхность материала основы, для осуществления экспертного исследования (исследования с помощью экспертов), для оценки его внешнего вида.

Материал основы получают, как показано ниже. Отлитый материал, имеющий толщину 5,0 мм, получают посредством непрерывного способа литья с использованием двухвалковой литейной машины. Отлитый материал имеет композицию из Mg, 9,0% масс Al и 1,0% масс Zn (эта композиция эквивалентна композиции сплава AZ91). Литье осуществляют при условиях, описанных в заявке на Международный патент WO/2006/003899. Отлитый материал подвергают воздействию операции прокатки. Прокатку осуществляют при следующих условиях:

(a) температура нагрева объекта, который должен обрабатываться (должен прокатываться) 200°C-400°C;

(b) температура нагрева валка для прокатки 150°C-250°C;

(c) уменьшение толщины при прокатке за один проход 10%-50%;

(d) количество проходов - по меньшей мере, два.

Таким образом, получают прокатанный лист, имеющий толщину 0,5 мм. Полученный прокатанный лист подвергают выравнивающей обработке и полировке, в указанном порядке. Лист разрезают с получением отрезанного куска, имеющего желаемый размер. Отрезанный кусок подвергают формованию горячей штамповкой с получением штампованного материала в форме коробки. Формование штамповкой осуществляют, как описано ниже. Сначала получают матрицу, которая имеет часть с углублением в виде прямоугольного параллелепипеда. Отрезанный кусок помещают на матрицу, таким образом, чтобы часть с углублением была покрыта. Затем пуансон, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, прижимают к отрезанному куску. Пуансон имеет форму прямоугольного параллелепипеда с размерами 60 на 90 мм. Четыре угла пуансона, которые должны прижиматься к отрезанному куску, скруглены с заданными размерами. Матрица и пуансон имеют внутренний нагреватель и термопару с тем, чтобы образовать средства, которые делают возможным контроль температуры во время штамповки на желаемом уровне. В этом случае нагрев осуществляют при 200°C-300°C.

Может осуществляться промежуточная термическая обработка в ходе операции прокатки или конечная термическая обработка после операции прокатки для удаления деформаций, и тому подобное, возникающих в прокатанном листе во время операции прокатки, осуществляемой перед термической обработкой. Операция прокатки может осуществляться после осуществления термической обработки на твердый раствор отлитого материала.

Исследуемый материал 1-A

Всю верхнюю поверхность выступающей стороны (примерно 60 на 90 мм) полученного штампованного материала в форме коробки подвергают конечной обработке алмазной гранью с радиусом обработки 50 мм, глубиной 0,02 мм (20 мкм) и шагом 0,05 мм. Эту конечную обработку осуществляют с использованием коммерчески доступной машины для конечной обработки алмазной гранью. Эта стадия производит материал основы (штампованный материал или материал, подвергаемый пластической обработке), у которого часть с обработанной поверхностью формируется по всей верхней поверхности выступающей стороны с использованием обработки алмазной гранью.

Указанный выше материал основы подвергается сначала первичной обработке. Затем на ней формируют многослойный слой покрытия (антикоррозионный слой и покрытие). Таким образом, получают конструктивный элемент из магниевого сплава, снабженный материалом основы, имеющим часть с обработанной поверхностью и слой покрытия. Первичную обработку осуществляют с помощью процедуры, в порядке уменьшения, кислотного травления, удаления травильного шлама и кондиционирования поверхности. После этого осуществляют химическую конверсионную обработку и сушку. Затем формируют антикоррозионный слой, имеющий толщину примерно 0,5 мкм. Водную промывку осуществляют между последовательными стадиями в способе, от удаления органики до сушки. Покрытие, имеющее толщину примерно 20 мкм, формируют с помощью процедуры, по порядку, от нанесения покрытия распылением и до запекания. Покрытие формируют только на наружной поверхности материала основы (снаружи коробки), не формируя на внутренней поверхности (внутри коробки). Для этой цели перед формированием покрытия создают маску на внутренней поверхности. Индивидуальные стадии подробно поясняются ниже (концентрацию индивидуальных растворов выражают в % масс.). Материал, полученный на этих стадиях, упоминается как Исследуемый материал 1-A. Когда поверхность материала основы имеет дефект, по потребности могут осуществляться заполнение и полировка поверхности.

Удаление органики: посредством встряхивания раствора 10% KOH и 0,2% неионного поверхностно-активного вещества, при 60°C в течение 10 минут.

Кислотное травление: посредством встряхивания 5% органического раствора фосфорной кислоты, при 40°C в течение 1 минуты.

Удаление травильного шлама: посредством ультразвукового встряхивания 10% раствора KOH, при 60°C в течение 5 минут.

Кондиционирование поверхности: посредством встряхивания водного раствора угольной кислоты, доведенного до pH 8, при 60°C в течение 5 минут.

Химическая конверсионная обработка: посредством встряхивания жидкости для обработки, состоящей из 1% KOH и жидкости для обработки на основе P от A-company, в основном состоящей из 10% фосфорной кислоты, при 30°C в течение 2 минут.

Сушка: при 150°C в течение 5 минут.

Нанесение покрытия распылением: посредством нанесения бесцветной, прозрачной акриловой краски посредством способа нанесения покрытия распылением.

Спекание: при 150°C в течение 10 минут.

Исследуемый материал 1-B

Исследуемый материал 1-B получают посредством формования материала основы и слоя покрытия с помощью такого же способа, как используется при формовании Исследуемого материала 1-A, за исключением того, что на полученном материале, отштампованном в форме коробки, не осуществляют описанную выше конечную обработку алмазной гранью.

Полученные Исследуемые материалы 1-A и 1-B подвергают экспертному исследованию, эксперты представляют собой произвольно выбранные десять человек. Девять экспертов из десяти ответили, что Исследуемый материал 1-A имеет более сильно выраженную металлическую текстуру и более лучшее качество дизайна. Этот результат показывает, что конструктивный элемент из магниевого сплава, снабженный материалом основы, имеющим на своей поверхности часть с обработанной поверхностью, подвергаемый конечной обработке алмазной гранью и нанесению прозрачного слоя покрытия, имеет улучшенную металлическую текстуру. В качестве альтернативы указанной группе экспертов, эксперты могут выбираться в соответствии с целевыми пользователями продуктов, содержащих конструктивный элемент из магниевого сплава, таких как персональные компьютеры и сотовые телефоны. Целевые пользователи включают в себя группу взрослых молодых людей, любящих персональные компьютеры, в возрасте от двадцати до тридцати лет. Это должно быть применимо и к следующим далее примерам исследования.

Пример исследования 2

Исследуемый материал 2-A получают с помощью такого же способа, как используется для получения Исследуемого материала 1-A в Примере исследования 1, за исключением того, что конечная обработка алмазной гранью, применяемая к Исследуемому материалу 1-A, заменяется обработкой насечкой. Внешний вид Исследуемого материала 2-A оценивают с помощью группы экспертов.

В Примере исследования 2, осуществляют обработку насечкой с тем, чтобы иметь шероховатость поверхности, Rmax (максимальную высоту), 10 мкм. Полученный Исследуемый материал 2-A и Исследуемый материал 1-B (материал не подвергают конечной обработке насечкой и конечной обработке алмазной гранью), полученный в Примере исследования 1, подвергают исследованию группы экспертов, эксперты представляют собой произвольно выбранные десять человек. Восемь экспертов из десяти ответили, что Исследуемый материал 2-A имеет более сильно выраженную металлическую текстуру и более выдающееся качество дизайна. Этот результат показывает, что конструктивный элемент из магниевого сплава, снабженный материалом основы, имеющим на своей поверхности часть с обработанной поверхностью, подвергаемый конечной обработке насечкой и нанесению прозрачного слоя покрытия, имеет улучшенную металлическую текстуру.

Пример исследования 3

Исследуемый материал 3-A получают с помощью такого же способа, как используется для получения Исследуемого материала 1-A в Примере исследования 1, за исключением того, что составляющий материал для покрытия Исследуемого материала 1-A изменяют. Внешний вид Исследуемого материала 3-A оценивают с помощью группы экспертов.

В Примере исследования 3 посредством использованием такой же процедуры, как используется в Примере исследования 1, осуществляют предварительную обработку материала основы и формируют антикоррозионный слой на материале основы. После этого наносят и сушат бесцветную и прозрачную фтористую смолу (SUMIFLON™: торговое наименование Sumitomo Electric Industries, Ltd.). Эта стадия дает Исследуемый материал 3-A, снабженный прозрачным покрытием, имеющим толщину 25 мкм.

Полученный Исследуемый материал 3-A и Исследуемый материал 1-B (материал не подвергают конечной обработке насечкой и конечной обработке алмазной гранью), полученный в Примере исследования 1, подвергают исследованию с помощью группы экспертов, эксперты представляют собой произвольно выбранные десять человек. Девять экспертов из десяти ответили, что Исследуемый материал 3-A имеет более сильно выраженную металлическую текстуру и более выдающееся качество дизайна.

Пример исследования 4

Исследуемые материалы 4-1A и 4-2A получают с помощью такого же способа, как используется для получения Исследуемого материала 1-A в Примере исследования 1, за исключением того, что конечную обработку алмазной гранью, применяемую к Исследуемому материалу 1-A, заменяют обработкой с помощью травления. Внешний вид Исследуемых материалов 4-1A и 4-2A оценивают с помощью группы экспертов.

Часть с обработанной поверхностью исследуемого материала 4-1A формируют с помощью обработки травлением, как показано ниже. На поверхность штампованного материала в форме коробки наносят резист. На резист наносят маску, имеющую заданную структуру. Осуществляют экспонирование для света. Растворитель удаляет неотвержденную на свету часть. Таким образом, структурообразование завершают посредством формирования заданной структуры. Экспонируемую часть штампованного материала (сырой материал) подвергают сухому травлению на глубину 10 мкм с использованием устройства для ионного травления. Наконец, резист удаляют. Таким образом, верхняя поверхность выступающей стороны (примерно 60 на 90 мм) штампованного материала снабжается неоднородностями, имеющими заданную структуру.

Часть обработанной поверхности исследуемого материала 4-2A формируют с помощью обработки травлением, как показано ниже. Заданную структуру отпечатывают на поверхности штампованного материала в форме коробки посредством контактной печати. Часть, не покрытую отпечатанным материалом, подвергают кислотному травлению на глубину 20 мкм. Наконец, отпечатанный материал удаляют. Таким образом, верхняя поверхность выступающей стороны (примерно 60 на 90 мм) штампованного материала снабжается неоднородностями, имеющими заданную структуру.

Полученные Исследуемые материалы 4-1A и 4-2A и Исследуемый материал 1-B (материал не подвергают обработке, формирующей неоднородности, такой как обработка травлением), полученный в Примере исследования 1, подвергают исследованию с помощью группы экспертов, эксперты представляют собой произвольно выбранные десять человек. Результаты исследования являются следующими. Семь экспертов из десяти ответили, что Исследуемый материал 4-1A имеет более сильно выраженную металлическую текстуру и более выдающееся качество дизайна, чем у Исследуемого материала 1-B. Восемь экспертов из десяти ответили, что Исследуемый материал 4-2A имеет более сильно выраженную металлическую текстуру и более выдающееся качество дизайна, чем у Исследуемого материала 1-B.

Описанные выше варианты осуществления могут модифицироваться по необходимости без отклонения от духа настоящего изобретения и не являются ограниченными структурой, описанной выше. Например, следующие особенности могут модифицироваться при необходимости: композиция магниевого сплава, условия литья, прокатки и пластической обработки, толщина листа после литья и после прокатки, способ формирования и условия формирования при обработке, формирующей неоднородности, и материал и способ для формирования слоя покрытия.

Промышленное применение

Конструктивный элемент из магниевого сплава по настоящему изобретению имеет сильно выраженную металлическую текстуру и по этой причине может соответственно использоваться в области, в которой продукты должны иметь высокое качество дизайна, такой как корпус для портативных электрических устройств, и тому подобное.

1. Конструктивный элемент из магниевого сплава с металлической текстурой, у которого часть поверхности материала основы обработана с формированием шероховатости поверхности Rmax по меньшей мере 1 мкм и самое большее 200 мкм для получения металлической текстуры и который имеет прозрачный антикоррозионный слой из оксида магния.

2. Конструктивный элемент по п.1, в котором материал основы сформирован как прокатанный материал, изготовленный из сплава на основе Mg-Al, содержащего по меньшей мере 8 мас.% и самое большее 11 мас.% Al.

3. Конструктивный элемент по п.2, в котором материал основы представляет собой штампованный материал, сформированный посредством штамповки прокатанного материала.

4. Конструктивный элемент по п.1, в котором обработка, формирующая шероховатость поверхности, включает в себя по меньшей мере один вид из нарезки поверхности, огранки, пескоструйной обработки и травления с использованием кислоты.

5. Конструктивный элемент по п.1, в котором обработка, формирующая шероховатость поверхности, включает в себя по меньшей мере один вид из обработки насечкой, обработки алмазной гранью, обработки дисковой нарезкой, пескоструйной обработки и обработки травлением.

6. Конструктивный элемент по п.1, в котором предусмотрен слой прозрачного покрытия, помещенный на упомянутом антикоррозионном слое из оксида магния.

7. Конструктивный элемент по п.1, в котором антикоррозионный слой имеет толщину самое большее 2 мкм за исключением 0 мкм.

8. Конструктивный элемент по п.6, в котором антикоррозионный слой имеет толщину самое большее 2 мкм за исключением 0 мкм.

9. Конструктивный элемент по п.6, в котором упомянутое покрытие имеет толщину самое большее 30 мкм за исключением 0 мкм.

10. Конструктивный элемент по п.8, в котором упомянутое покрытие имеет толщину самое большее 30 мкм за исключением 0 мкм.

11. Конструктивный элемент по любому из пп.6, 8-10, в котором упомянутое покрытие выполнено из прозрачной смолы, в частности прозрачной фтористой смолы или прозрачной акриловой смолы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению спеченного электрода и разрядной обработке поверхности с его помощью. .

Изобретение относится к электроду для поверхностной обработки с получением износостойкой пленки за счет энергии электрического разряда и к способу изготовления упомянутого электрода.

Изобретение относится к смазочным композициям, в частности к составам для обработки пар трения, и может быть использовано в машиностроении для обработки пар трения, а также при эксплуатации механизмов и машин для продления межремонтного ресурса или во время ремонтно-восстановительных работ.

Изобретение относится к технологии получения покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении деталей энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью.
Изобретение относится к технологии финишной обработки поверхности сплавов циркония и может найти применение в атомной промышленности, реакторостроении и металлургии.

Изобретение относится к смазочным композициям, в частности к составам для обработки пар трения, и может быть использовано в машиностроении для обработки пар трения, а также при эксплуатации механизмов и машин для продления межремонтного ресурса или во время ремонтно-восстановительных работ.

Изобретение относится к способу механической обработки компонентов двигателя внутреннего сгорания посредством изменяющего качество поверхности обрабатывающего инструмента.

Изобретение относится к способу формирования покрытия и покрытию из диоксида титана, содержащему кристаллы с размером кристаллитов менее 35 нм. .

Изобретение относится к листу электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой со стекловидной покрывающей пленкой на основе форстерита и способу его изготовления, которые могут быть использованы для получения стального сердечника электрических устройств, таких как транформатор напряжения и электрический трансформатор.
Изобретение относится к химической поверхностной обработке стальных деталей и может быть использовано при изготовлении валов газотурбинных двигателей, шасси вертолетов и других деталей для защиты от коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, в том числе при повышенных температурах до 450°C.

Изобретение относится к области технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл-оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии термомеханической обработки алюминиевых или магниевых сплавов при получении из них изделий с нано- и микрокристаллической структурой.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к листу из магниевого сплава. .

Изобретение относится к термообработке магниевых сплавов, которые могут быть упрочнены дисперсионным твердением. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изделиям из магниевых сплавов со сформированным антикоррозионным или лакокрасочным покрытием и способам их изготовления.
Изобретение относится к обработке сплавов системы Mg-Al-Zn и может быть использовано в авиастроении, ракетной технике, автомобилестроении. .

Изобретение относится к авиационному и космическому материаловедению и может быть использовано для изготовления изделий авиационной, ракетокосмической техники и машиностроения - деталей управления и кресел, несущих деталей внутреннего набора: кронштейнов, качалок, штамповки и др.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термомеханической обработке магниевых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей в авиастроении, ракетной технике, конструкциях автомобилей, в атомных реакторах.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к крипоустойчивым при высокой температуре магниевым сплавам. .

Изобретение относится к области обработки давлением специальных магниевых сплавов, легированных легкоиспаряющимися или образующими при деформации опасные для окружающей среды оксиды элементами и может быть использовано в прокатном производстве листов для анодов электрохимических источников тока.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению металлической фольги, и может быть использовано для изготовления элементов химических источников тока, магниевых аккумуляторов и диффузоров высококачественных динамиков. Способ включает получение листовой заготовки из литого полуфабриката холодным поперечным выдавливанием за одну операцию со степенью деформации 95-98% и последующую холодную прокатку листовой заготовки в фольгу до толщины 50-10 мкм с суммарным обжатием 95-99%. При выдавливании наряду с дроблением литой структуры заготовки одновременно проходит процесс динамической рекристаллизации и достигается получение мелкозернистой структуры у заготовки со средним размером зерен 5-10 мкм. Кроме того, заготовка имеет текстуру, в которой угол между нормалью к плоскости базиса зерна и нормалью к плоскости полосы составляет от 0° до 30°. Такие особенности структуры и текстуры заготовки обеспечивают ее высокую деформируемость при последующей холодной прокатке, что повышает технологичность процесса получения фольги за счет сокращения технологических операций. 8 ил.
Наверх