合金粉体原料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种合金粉体原料及其制造方法，通过使初始原料粉末在１对辊子（２ａ）之间通过，对该初始原料粉末进行塑性加工，将加工后的构成粉体的坯料的金属或合金粒子的结晶粒径微细化。这样得到的合金粉体原料其粉体的最大尺寸为１０ｍｍ以下，粉体的最小尺寸为０．１ｍｍ以上，构成粉体的坯料的金属或合金粒子的最大结晶粒径为３０μｍ以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有微细的结晶粒的。特别是，本专利技术涉及为制造同时具有高强度和高韧性的镁合金，而要将构成作为原料的镁基合金粉体的坯料的镁结晶粒微细化。
技术介绍
镁合金由于能够实现低比重的轻量化效果，因此，以手机及便携音像设备的框体为主，被广泛用于汽车用部件、机械部件、构造用材料等。要实现更加轻量化效果，需要镁合金高强度化和高韧性化。要得到这样的特性提高，镁合金的组成·成分的最优化及构成坯料的镁结晶粒的微细化是有效的。特别是对于镁合金原材料的结晶粒微细化来说，至此已经使用的有轧制法、挤压加工法、锻造加工法、冲压加工法、ECAE(Equal ChannelAngular Extrusion)法等以塑性加工工艺为基础的方法。特开2001-294966号公报(特许文献1)中公开有“镁合金薄板及其制造方法以及使用该镁合金薄板的成形品”。在该公报中公开的方法中，通过射出成形将溶融的镁合金做成板状原材料，通过辊子轧制使该板状原材料压缩变形，进而通过对该原材料进行热处理，进行由再结晶化得到的镁结晶粒的微细化。特开2000-087199号公报(特许文献2)中公开有“镁合金轧制材料的制造方法、镁合金冲压方法、以及冲压加工品”。在该公报中公开的方法中，将镁合金板材以规定的压下率进行冷轧制，然后，在规定的温度区域对该板材进行热处理，由此进行由再结晶化得到的镁结晶粒的微细化。在特开2001-294966号公报及特开2000-087199号公报中公开的方法中，被加工物都是板状原材料，最终得到的也是板材。因此，通过这些公报中公开的方法，制作管状原材料、棒状原材料、具有异形截面的原材料等极其困难。另外，在轧制加工后需要进行热处理工序，从而在经济性方面也存在导致原材料的成本上升的问题。特开2003-277899号公报(特许文献3)中公开有“镁合金部件和其制造方法”。在该公报中公开的方法中，在将镁合金原材料进行固溶处理后，进行第一次锻造加工、时效热处理、第二次锻造加工，由此进行镁结晶粒的微细化。在该方法中，也必须重复进行多次锻造加工和热处理，从而导致原材料成本上升。另外，在第一次锻造加工中，由于对原材料进行规定的加工应变是不能缺少的，因此，限制了制品的形状。另外，该公报中公开的方法对制作棒状原材料及管状原材料这样的长尺寸制品是不适合的。国际公开公报WO03/027342Al(特许文献4)中公开有“镁基复合材料”。在该公报中公开的方法中，以镁合金粉体或镁合金片为初始原料，将该原料投入金属阴模内，重复进行压缩成形和挤压成形，之后制作粉末或片的固化体块坯，进而对该块坯进行热塑性加工，由此得到具有微细的镁结晶粒的高强度的镁合金。根据该公报中公开的方法，在制造大的固体块坯时，产生结晶粒的微细粒化难以在块坯内部均匀的问题。另外，要进行微细粒化，需要显著增加上述的压缩·挤压加工次数，因此，也产生原材料成本上升的问题。特开平5-320715公报(特许文献5)中公开有“镁合金制部件的制造方法”。在该公报中公开的方法中，将切削加工镁合金制部件时排出的切粉、切屑、废弃物等压缩固化，对其进行挤压加工或锻造加工，由此制造有塑性加工史的镁合金构件。此时，通过采用塑性加工促进镁结晶粒的微细化，使镁合金的强度提高。上述方法的情况中，支配挤压加工或锻造加工后的镁合金的强度特性的镁坯料结晶粒径不仅与塑性加工时给予原料的应变量，而且与作为初始原料使用的切粉、切屑、废弃物或铸造材料的镁坯料的结晶粒径的关联性也强。即，构成初始原料的坯料的镁的结晶粒微细化对成为最终制品的镁合金原材料的高强度化是极其有效的。但是，这里使用的切粉、切屑、废弃物、进而在铸造材料中镁的结晶粒径为超过数百微米的粗大的粒径。因此，将通常的镁合金切粉、切屑、废弃物、铸造材料用作初始原料时得到的镁合金中不期望显著的高强度化·高韧性化。另一方面，着眼于作为初始原料之一的镁合金粉体粒子的镁结晶粒的微细粒化方法，有通过喷雾法及单辊法等得到的速冷凝固工艺。这些方法中，可在以极短的时间将溶融状态的镁合金液滴冷却·凝固的过程中抑制结晶粒的成长，制造具有微细的结晶粒的镁基合金粉体粒子。冷却·凝固速度受液滴表面的去热量限制。即，依赖于镁合金液滴的比表面积，越是微细的液滴，凝固速度越大，为了能够在短时间内凝固，因此，使用微细的镁结晶粒。因此，可通过速冷凝固法制造具有微细结晶粒的镁基合金粉体，但与此相反，由于粉末粒子直径变小，因此，制造过程中粉末粒子容易漂浮，从而粉尘爆发等的危险性剧增。另外，在考虑到金属模冲压成形的压缩固化时，由于细小的粉末粒子流动性低，因此，为对金属模的充填率降低、或局部形成空隙、进而粉末间的摩擦力变大，因此，产生了难以固化的问题。如上所述，在镁合金的高强韧性化时，坯料的镁结晶粒的微细化是有效的。因此，首先，铸造法及压铸法这样的不经过伴随粒径成长的溶解·凝固过程的方法是必须的。具体地说，将粉体或与其类似的具有几何学形状的原料在其溶点以下的温度区域成形·致密化的固相工艺的构筑是一个课题。其次，需要进行此时作为原料使用的镁基合金粉体结晶粒的微细化。同时，优选不会引起粉尘爆发的较粗大的粉体，从冲压成形的观点考虑，还优选具有适当的大小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供，粉末本身的粒径大，但构成粉末坯料(matrix)的金属或合金结晶粒微细。本件专利技术者对上述课题进行了精心探讨，通过重复进行多次试验，发现以下记载的课题解决手段。具体地说，发现构成坯料的金属或合金粒子的最大结晶粒径为30μm以下，是微细的，而且没有粉尘爆发等危险性的较粗大的。本件专利技术者对镁基合金粉体原料进行了试验，但本专利技术也可以适用于其它材料的粉末，例如铝基合金粉体原料等。另外，在试验中确认了将上述的镁基合金粉体原料成形·固化而得到的镁合金兼具有优良的强度和韧性。在本说明书中，使用“金属”及“合金”这样的单词，但没有将两者严格地区分使用。在本说明书中，“金属”或“合金”这样的单词应该理解为包括纯金属及合金两者。实现上述目的的本专利技术如下。本专利技术的合金粉体原料中，粉体的最大尺寸为10mm以下，粉体的最小尺寸为0.1mm以上，构成粉体的坯料的金属或合金粒子的最大结晶粒径为30μm以下。构成粉体的坯料的金属或合金例如是镁或镁合金。优选粉体的最大尺寸为6mm以下，粉体的最小尺寸为0.5mm以上。更优选构成粉体的坯料的镁或镁合金粒径的最大结晶粒径为15μm以下。在一个实施方式中，该粉体原料对具有相对大的结晶粒径的初始原料粉末施行塑性加工，得到相对较小的结晶粒径。在其它实施方式中，该粉体原料是通过对具有最大结晶粒径为30μm以下的坯料的金属或合金原材料进行切削加工、剪断加工、粉碎加工中的任一个机械加工得到的。本专利技术第一方面提供本专利技术的合金粉体原料的制造方法，其特征在于，通过对初始原料粉末施行塑性加工，将构成该初始原料粉末的坯料的金属或合金粒子的结晶粒径微细化。塑性加工优选进行至粉体的最大尺寸为10mm以下，最小尺寸为0.1mm以上，且构成粉体的坯料的金属或合金粒子的最大结晶粒径为30μm以下为止。或，在设构成初始原料粉末的坯料的金属或合金粒子的最大结晶粒径为100％时，塑性加工进行至加工后的构成粉体的坯料的金属或合金粒子的最大结晶粒径为20％以下为止。塑性加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金粉体原料，其特征在于，粉体的最大尺寸为１０ｍｍ以下，粉体的最小尺寸为０．１ｍｍ以上，构成粉体的坯料的金属或合金粒子的最大结晶粒径为３０μｍ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤胜义，后藤充启，福井秀明，盐崎修司，阿片肇，板仓克仁，福本和典，
申请(专利权)人：近藤胜义，株式会社江州，株式会社栗本铁工所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]