用于流变铸造或触变成形的金属原料及其制造方法技术

一种用于流变铸造或触变成形的金属原料及其制造方法，此方法包括供应一电磁场到一容器中以及把一熔化金属装入容器中。之后，冷却熔化金属，以形成用于流变铸造或触变成形的一金属原料。熔化金属的整个体积会从容器壁到中心都快速且平均的冷却下来，而不会因为在冷却初期所形成的固化层产生潜热。把熔化金属装入容器之后在其液相温度之下快速冷却容器中的熔化金属１－１０秒，以于熔化金属的整个体积内产生许多均匀的晶核，以形成具有均匀微小的球状颗粒的一金属原料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种，且特别是关于一种用于流变铸造(rheocasting)或触变成形(thixoforming)的金属原料(metallic material)及其制造方法。
技术介绍
半固体(semi-solid)或半熔化(semi-melton)金属加工结合铸造与锻造工艺，且更可分成两种类型-流变铸造与触变成形。在流变铸造工艺中，是将由半固态制备的浆体(slurry)直接铸成成品。在触变成形工艺中，则是将已经从其半固态形成的金属条(billet)再加热成为一半熔化状态，再经由锻造或冲模铸造成成品。用于流变铸造或触变成形的金属浆体源于在半固态的温度范围下包含适当比例悬浮于一液相中的固态颗粒的一金属原料，然后通过其触变成形特性以一小力(force)即可轻易地变更其型态，再像液体一样以其高流动性(fluidity)去进行铸造。而金属条则可通过再加热而被轻易加工成半熔化的金属浆体，因此金属条是用于流变铸造或触变成形非常有用的金属原料。使用金属浆体或金属条的流变铸造或触变成形比其它用相同成分的液态合金的工艺更有帮助。举例来说，金属浆体在某一温度下的流动性比完全熔化的相同成分的液态合金在相同温度下的流动性低，固可降低冲模铸造(die casting)的温度，借以确保冲模的长期寿命(lifespan)。此外，当挤压一金属浆体时，不会发生紊流(turbulence)并且于铸造期间混入的空气较少，以避免成品中有气泡产生。因此，成品可供进行一改良其机械特性的后续热处理。另外，金属浆体或金属条的使用将可降低固化(solidification)期间的损耗(shrinkage)、改进工作效率、改进防腐蚀性(anti-corrosion)以及制作轻量成品。因此，这种金属浆体可作为生产汽车、飞机及信息通讯设备的新材料。在公知的半固体合金制造方法中，用于流变铸造的树枝状的颗粒(dendrite particle)会崩解成球状颗粒，这主要是因为在低于其液相温度的温度下搅拌(stirring)熔化金属所造成的。搅拌方法包括用机械的搅拌、电磁搅拌、气体发泡、电击搅和(electric shock agitation)以及低频、高频或电磁波震荡(vibration)等类似方法。以美国专利第3948650号为例，其揭露一种制造固液混合物的方法。在其方法中，是将合金先加热到一温度，使大部分的合金达到液相，之后利用强力搅拌(vigorously stirred)将熔化的金属冷却。而且，通过搅拌将熔化的金属冷却直到熔化金属中所占的固体百分比达到40-65％，才能够避免树枝状颗粒的形成或是消除或降低原本固体颗粒(primary solid particle)上的树枝状颗粒。美国专利第4465118号则揭露一种制造半固体合金浆体的方法。在其方法中，是通过提供一移动的非零磁场于一容器(vessel)中的所有固化区域上，以电磁混合容器中的熔化金属。这个磁场会在一切断速率下将固化区域中形成的树枝状物切断。美国专利第4694881号则揭露一种制造触变材料的方法。在其方法中，是于高于一合金的液相温度的一温度下加热这个合金，且合金中的所有金属成分会在液相温度以液相存在。然后，于此一合金的液相温度与固相温度之间的一温度下冷却熔化的金属。之后，提供一足够的切断力将在冷却熔化金属期间形成的树枝状结构打断，以制造出触变材料。公开中的日本专利申请号第11-33692号则揭露一种制作用于流变铸造的金属浆体的方法。在其方法中，是于接近一熔化金属的液相温度或高于液相温度50℃的一温度下将一熔化金属倒入一浆体制造罐(container)中。之后，当至少部分熔化金属到达低于液相温度的一温度时，如熔化金属被冷却至低于一液相温度范围时，提供一力如超音波震荡至熔化金属。最后，缓慢冷却熔化金属成用于流变铸造的金属浆体，且其具有球状颗粒。利用在接近液相温度时供应一适当的力，以及之后在无晶核间作用的情形下缓慢冷却以形成球状颗粒的方式，能将在固化初期从分离晶核(discrete nuclei)成长出来的树枝状颗粒结构打断成为分离的颗粒。这个方法也可使用物理的力，如超音波震荡，以使固化初期成长出来的树枝状颗粒结构被崩离。在此方法中，假如倒入温度远高于液相温度，则将难以形成球状颗粒以及快速冷却。而且，这个方法会导致非平坦的表面及核状组织(core structure)。而公开中的日本专利申请号第10-128516号则揭露一种触变金属的铸造方法。此方法包括将一熔化金属倒入一浆体制造罐中，再将一震荡条(vibrating bar)放入熔化金属中震荡熔化金属，以直接转移其震荡力到熔化金属。首先形成的将是在高于液相温度下具有晶核的液相合金或是在其液相温度与形成温度之间具有晶核的半固体触变合金。接着，将罐中的熔化金属冷却到其达到预计的液体分率(liquidfraction)的温度，并且维持30秒到60分钟，以使合金中的微晶核(micronuclei)变大，以便形成一半熔金属。这个方法所形成的颗粒相当大约100微米且需要很长的工艺时间，而且不能在大于预定尺寸的容器中进行。美国专利第6432160B1号则揭露一种制作触变金属浆体的方法。这个方法包括同时控制熔化金属的冷却及搅拌，以形成一触变金属浆体。而且，在把熔化金属装入一混合容器之后，需操作位在混合容器周围的一固定片配件，以产生足以快速搅动混合容器中的熔化金属的一磁动势(magnetomotive force)。然后，会在精确的控制混合容器与熔化金属之温度下，利用环绕混合容器的热套使熔化金属的温度快速下降。而熔化金属会在一受控方式中的冷却循环期间被连续搅拌。当熔化金属的固体分率低时，可提供一高搅拌速率。当固体分率增加时，要提供一较大的磁动势。多数前述公知技术使用剪力(shear force)来打断先前于冷却循环期间形成的树枝状结构，成为球状结构。因为在至少部分熔化金属下降到其液相温度下的温度之后供应如震荡的力，所以会因为最初固化层的形成而产生潜热。结果会有很多缺点，譬如降低的冷却速率及增加的工艺时间。此外，在将熔化金属倒入容器期间需精确控制温度。不然，由于容器内壁与中心的温度差异，将在固化初期不可避免地于接近容器内形成树枝状结构。因此，公知必须精确控制倒入温度及冷却温度。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种，其优点在于具有较公知细微的球状颗粒、改进能量效率、降低制造成本、改良机械特性、便于铸造工艺以及降低工艺时间。根据上述与其它目的，本专利技术提出一种制造用于流变铸造或触变成形的金属原料的方法，此方法包括供应一电磁场到一容器中以及把一熔化金属装入容器中。之后，冷却熔化金属，以形成用于流变铸造或触变成形的一金属原料。本专利技术又提出一种根据上述方法制造来用于流变铸造或触变成形的浆状或金属条状的金属原料，其具有从均匀晶核成长的球状颗粒。附图说明图1A为依照本专利技术的一较佳实施例的制造用于流变铸造或触变成形的金属原料的流程图，而图1B为根据图1A所示的工艺所制得的金属原料的微结构相片； 图2至图5为使用本专利技术的方法于一熔化金属的各个倒入温度下所制得用于流变铸造或触变成形的金属原料的微结构相片；图6至图9为使用本专利技术的方法，且于终止供应一电磁场之后，于一熔化金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于流变铸造或触变成形的金属原料的方法，其特征是，包括： 供应一电磁场到一容器中以及把一熔化金属装入该容器中；以及 冷却该熔化金属，以形成用于流变铸造或触变成形的一金属原料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：洪俊杓，金宰民，金玟秀，板村正行，
申请(专利权)人：洪俊杓，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]