DE60005283T2

DE60005283T2 - Mg-Basislegierung mit hoher Festigkeit und ihre Anwendungen

Info

Publication number: DE60005283T2
Application number: DE60005283T
Authority: DE
Inventors: Kiyomi Hitachi-shi Nakamura; Teruo Hitachinaka-shi Hirane; Toshio Hitachinaka-shi Uchida; Teruyoshi Hitachi-shi Abe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: US20010055539A1; JP2001158930A; EP1108799B1; US6755922B2; TW573018B; JP3603706B2; DE60005283D1; EP1108799A2; KR20010062032A; EP1108799A3; US20040154703A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Magnesium-Basislegierung und eine neue Magnesiumgusslegierung zur Massenfertigung von Automobilteilen, OA-Teilen, Teilen für elektrische Anwendungen usw. mittels Formguss, Spritzguss oder dergleichen und betrifft mit dieser Legierung formgegossene Produkte.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die gegenwärtig in der Praxis verwendeten Magnesium-Gusslegierungen sind:

(1) AT, AM-Legierungen (Mg-Al-(Zn)-Mn-System, beispielsweise ASTM: AZ91D);
(2) AS-Legierungen (Mg-Al-Si-Mn-Systemm, beispielsweise ASTM: AS41); und
(3) AE-, QE-, WE-Legierungen (eine Legierungsgruppe, die ein oder mehrere Seltenerdelemente, Silber und Yttrium enthält).

Die unter (1) genannten Legierungen werden am häufigsten verwendet zum Formguss und Spritzguss von Magnesium-Legierungen, und insbesondere AZ91D weist gute Formgusseigenschaften und eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf und wird in weiten Bereichen eingesetzt, beispielsweise für Automobilteile und Teile für elektrische Anwendungen. Die Legierung (2) und (3) sind Legierungen, die die mechanischen Eigenschaften verbessern, wie z. B. die Kriecheigenschaften und die Hochtemperaturfestigkeit. Was den Stand der Technik bezüglich dieser Legierung anbetrifft, sind verschiedene Arten von Legierungen in den folgenden Patentdokumenten beschrieben.
Beispielsweise offenbart die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 6-330216 eine Magnesium-Basislegierung, die Ca, Si, Al, Zn und Mn enthält, die japanische Patentanmeldungsoffenlegungschrift Nr. 9-104942 offenbart eine Magnesium-Basislegierung mit 5 bis 10% Al, 0,2 bis 1% Si, 0,05 bis 9,5% Cu, und die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 10-147830 offenbart eine Magnesium-Basislegierung, die 1 bis 6% Gd und 6 bis 12% Y enthält.
Die US-A-2 000 115 offenbart eine Magnesium-Basislegierung mit verbesserten Warmbearbeitungseigenschaften, die 0,5 bis 10% Al, 0,1 bis 12% Sn, 0,1 bis 1% Mn und Zn und/oder Cd mit einem Anteil von 0,1 bis 5,0% enthält mit einem Restgehalt an Mg.
Die GB-A-2 058 837 offenbart eine Magnesiumlegierung mit 1 bis 9% Al, 0 bis 4% Zn, 0,1 bis 5% Sn, 0 bis 1% Mn, die als Anode in elektrischen Zellen verwendet wird.
Die US-A-1 942 041 offenbart eine Magnesium-Basislegierung mit verbesserten Warmbearbeitungseigenschaften, die 0,1 bis 12% Sn, 0,5 bis 6,0% Al, und 0,1 bis 1% Mn enthält.
In der GB-A-265 299 wird eine Magnesium-Basislegierung beschrieben, die als Material für Hähne oder Ventile verwendet wird.
Die GB-A-1 291 553 beschreibt eine Magnesium-Basislegierung mit 5,5 bis 10% Al, 0,3 bis 2% Zn und 0,1 bis 0,4% Sb oder Sn zur Verhinderung des Auftretens von Rissen von hohen Temperaturen während des Formgießens der Legierung.
Die US-A-3 653 880 beschreibt eine Magnesium-Basisgusslegierung mit geringer Warmrissneigung bei einer Zusammensetzung von 3 bis 10% Al, 0,3 bis 2% Zn und 0,1 bis 0,4% Sb oder Sn.
Die DE-A-1 934 617 offenbart eine Magnesiumlegierung, die 3 bis 30% Al, 0,3 bis 2% Zn, 0,05 bis 0,5 Bi oder Sn, bis zu 0,5% Mn, bis zu 0,5% Si und bis zu 0,5% Cu enthält.
Mit steigendem Bedarf an geringer Dicke und hoher Präzision der Teile zur Reduktion von Größe und Gewicht tragbarer Geräte werden Legierungen mit hohem Fließvermögen benötigt. Die unter (1) genannte Legierung AZ91D, die oben beschrieben wurde, weist ein vergleichsweise hohes Fließvermögen auf, aber die Formausbeute beim Spritzguss ist nicht immer ausreichend hoch.
Die Legierungsgruppen (2) und (3) sind besser als AZ91 D in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Kriecheigenschaften und Hochtemperaturfestigkeit. Aufgrund des geringen Fließvermögens neigen die Legierungen der Gruppen (2) und (3) jedoch zum Auftreten von Warmrissen bei Formgebungsverfahren mit hoher Ab kühlgeschwindigkeit, wie z. B. Spritzguss, und sind schlecht in Bezug auf ihre Vergießbarkeit.
Das Fließvermögen kann durch Erhöhung der Temperatur der geschmolzenen Legierung verbessert werden. Jedoch bringt die Erhöhung der Temperatur der geschmolzenen Legierung das Problem mit sich, dass die geschmolzene Legierung oxidiert, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Produktionsmaschinen führt. Aus diesem Grund ist es notwendig, das Fließvermögen durch andere Verfahren zu verbessern.
Es ist bekannt, dass die Verfestigungsstruktur von AZ91D dendritisch wird, wenn die Legierung mit einer relativ geringen Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt wird, wie z. B. beim Blockguss. Wie oben beschrieben wurde, ist die Legierung insbesondere im Hinblick auf das Fließvermögen im geschmolzenen Zustand und auf ihre Eigenschaften nach der Verfestigung ausgelegt, und die Legierung ist derart ausgelegt, dass verschiedene Eigenschaften, wie z. B. mechanische Eigenschaften, unter der Voraussetzung optimiert werden, dass die Struktur von AZ91D dendritisch wird.
Jedoch ist es im Falle des Formgusses und des Spritzgusses, die bei dieser Legierung häufig angewandt werden, bekannt, dass die Struktur nach der Verfestigung nicht eine dendritische Struktur annimmt, sondern eine zellförmige Struktur, da die Abkühlungsrate sehr hoch ist. Aus diesem Grund ist es erforderlich, das Verfahren zur Auslegung herkömmlicher Legierungszusammensetzungen zu ändern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine hochfeste Magnesium-Basislegierung und eine Magnesium-Basisgusslegierung bereitzustellen, die ein gutes Fließvermögen und gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Außerdem soll ein unter Verwendung dieser Legierung gegossenes Produkt bereitgestellt werden.
Als Ergebnis verschiedener Studien zur Lösung der oben beschriebenen Probleme wurde herausgefunden, dass der Schmelzpunkt der Legierung verringert und die Fluidität verbessert wird durch die Hinzugabe geeigneter Anteile an Al, Sn und Zn zu einer Magnesiumlegierung, wodurch die Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, geschaffen wurde.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Legierung eine Kristallgröße von 10 bis 300 μm auf.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hochfesten Magnesium-Basislegierung enthält 18 bis 20% Al, in Gewichtsprozent, 0,1 bis 5% Zn, 0,1 bis 10% Sn und weniger als 1,5% Mn, mit einem Restgehalt an Magnesium und unvermeidbaren Verunreinigungen und hat eine Zugfestigkeit (x) bei 20°C von größer als 240 MPa und ein Dehnungsverhältnis (y) größer als 0,5% und gleichzeitig größer als ein Wert, der berechnet wird durch y = –0,295x + 78.
Gemäß Anspruch 4 enthält eine hochfeste Magnesium-Basislegierung 12 bis 15% Al, in Gewichtsprozent, 0,1 bis 5% Zn, 1 bis 10% Sn, 0,1 bis 0,5% Mn mit einem Restgehalt von mehr als 75% an Mg.
Eine Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung kann 1 bis 15% Al, in Gewichtsprozent, 0,5 bis 3% Zn, 1,5 bis 4,5% Sn und 0,05 bis 0,5% Mn enthalten.
Die vorliegende Erfindung schafft ein durch Formguss oder Spritzguss erzeugtes Produkt, das unter Verwendung eines geschmolzenen Metalls aus einer der oben genannten Legierungen erhalten wurde.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Thixotrop-Formartikel, der geformt wird unter Verwendung von geschmolzenem Metall aus einer Mischung aus einer Flüssigphase und einer Festphase einer der oben beschriebenen Legierungen.
Genauer gesagt wird die Magnesium-Basislegierung, die oben beschrieben wurde, in gewünschten Formen durch Formguss oder Spritzguss hergestellt.
Die erfindungsgemäßen Magnesiumlegierungen sind aufgrund der Verringerung des Schmelzpunktes verbessert in Bezug auf ihr Fließvermögen, insbesondere durch Hinzufügen einer geringen Menge an Sn zu der Magnesium-Basislegierung, die Al enthält und entsprechende Teile, die weniger Oberflächenfehler aufweisen, können erhalten werden. Außerdem können, da eine Tieftemperaturformgebung durchgeführt wird und dementsprechend die Schrumpfung bei der Verfestigung gering ist, Teile mit einer hohen Maßgenauigkeit erhalten werden. Aus diesem Grund ist die Formausbeute erheblich verbessert.
Da außerdem die Maschinenlast, beispielsweise die des Zylinders einer Spritzgussmaschine oder dergleichen verringert wird, wird die Lebensdauer der hitzebeständigen Materialien erhöht.
Außerdem weisen die erfindungsgemäßen Magnesiumlegierungen gute mechanische Eigenschaften und eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, das sie ein homogenes und feines Gefüge aufweisen.
Zum Zwecke der Festlösungshärtung, der Ausscheidungshärtung und der Verbesserung der Fließfähigkeit wird Aluminium mit einem Gehalt von mehr als 12% zugefügt. Jedoch führt eine Überschusszugabe von Aluminium, die einen Gehalt von 20% des Elementes Aluminium übersteigt, zu einer intermetallischen Mg-Al-Verbindung mit hoher Korngröße, die zu einer erheblichen Verringerung der Dehnung der geformten Produkte führt. Außerdem wird bei Gussverfahren, die eine hohe Abkühlrate aufweisen, wie z. B. Formguss oder Spritzguss, die verfestigte Struktur mit zunehmendem Al-Gehalt feiner, und die intermetallische Mg-Al-Verbindung wächst nicht zu hohen Korngrößen an, sondern liegt fein verteilt in den Kristallkorngrenzen vor. Dieser Effekt wird insbesondere offenbar, wenn Sn gemeinsam hinzugegeben wird. Um die Dehnung auf über 3,5% zu steigern und die Zugfestigkeit über 265 MPa, wird vorzugsweise 12 bis 17% Al hinzugegeben.
Außerdem wird das Element Al in der Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung in der α-Mg-Phase aufgelöst und redu ziert den Schmelzpunkt der Legierung. Außerdem ist das Element Al festgelöst in der α-Mg-Phase und kristallisiert die intermetallische Mg-Al-Verbindung aus mit dem Ergebnis, dass die Festigkeit der Legierung bei Raumtemperatur erhöht wird. Außerdem kann das Element Al die Oxidation der geschmolzenen Legierung unterdrücken und erhöht das Fließvermögen der geschmolzenen Legierung. Zur Erzielung der genannten Wirkungen wird der Al-Gehalt auf 12%, vorzugsweise auf über 15% festgelegt.
Das Element Sn wird in der α-Mg-Phase gelöst und verringert den Schmelzpunkt der Legierung bei einem geringen Gehalt von nahezu 0,1%, insbesondere bei Gehalten von mehr als 0,5%. Außerdem wird das Element Sn in der α-Mg-Phase gelöst und kristallisiert die intermetallische Mg-Sn-Verbindung aus, was zur Erhöhung der Festigkeit bei Raumtemperatur führt. Die Wirkung von Sn auf die Verringerung des Schmelzpunktes wird insbesondere dann offensichtlich, wenn Al und Zn gemeinsam hinzugegeben werden, der Effekt ist jedoch nahezu gesättigt, wenn der Sn-Gehalt die 5%-Grenze erreicht. Wenn zudem der Sn-Gehalt 15% übersteigt, wird die Dichte der Legierung hoch, was zum Verlust des Vorteils der Leichtigkeit der Magnesiumlegierung führt. Insbesondere muss der Sn-Gehalt auf geringer 10% gehalten werden, um die Dehnung auf über 3,5% zu halten, und der Sn-Gehalt muss vorzugsweise auf geringer 8% gehalten werden, um die Dehnung auf über 4% zu halten. Wenn der Sn-Gehalt 1 bis 7% beträgt, ist es möglich, eine Legierung zu erhalten, die beides aufweist, eine hohe Hochtemperaturfestigkeit und eine hohe Dehnung.
Das Element Zn wird mit Gehalten an mehr von 0,1% hinzugegeben zur Verbesserung der Festigkeit bei Raumtemperatur und der Vergießbarkeit. Wenn jedoch der Zn-Gehalt 10% überschreitet, nimmt die Neigung zur Warmrissbildung stark zu. Vorzugsweise wird der Zn-Gehalt in einem Bereich von 0,1 bis 5% gehalten, vorzugsweise 1 bis 5%, bei dem die Festigkeit hoch ist und keine Warmrisse auftreten.
Das Element Mn verbessert die Korrosionsbeständigkeit. Der Grund hierfür liegt darin, dass Mn mit Al eine intermetallische Verbindung bildet und Fe in der intermetallischen Verbindung bindet, wobei das Element Fe in der Legierung als eine Verunreinigung vorhanden ist, die die Korrosionsbeständigkeit verringert. Wenn der Mn-Gehalt 1% übersteigt, wird die intermetallische Al-Mn-Gruppenverbindung im Überschuss abgeschieden und verursacht eine verschlechternde Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften, wobei die obere Grenze des Mn-Gehalts auf 1% festgelegt ist. Insbesondere ist der Mn-Gehalt zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit bei einem Gehalt von größer 0,05% wirksam und bevorzugterweise beträgt er 0,1 bis 0,5%.
Die Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält zudem mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ca, Si, und den Seltenerdelementen, wobei der Gehalt der einen Art oder insgesamt weniger als 5% beträgt, und wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sr und Sb, dessen Gehalt oder der Gesamtgehalt weniger als 1% beträgt. Die Elemente Ca und Si und Seltenerdelemente sind zur Verringerung des Schmelzpunktes wirksam, da diese Elemente mit Mn eutektische Phasen bilden. Jedoch beträgt die obere Grenze des Gehaltes 5%, da die Zugabe dieser Elemente die Vergusseigenschaften verschlechtert. Insbesondere wird vorzugsweise ein Gehalt von mehr als 0,1% mit einem oberen Grenzwert von 3% eingestellt.
Die Elemente Sr und Sb verfeinern das metallische Gefüge und verbessern die mechanischen Eigenschaften. Dieser Effekt der Elemente Sr und Sb wird erhöht, wenn das Element Si oder Ca gemeinsam hinzugegeben wird. Die Wirkung der Elemente Sr und Sb wird mit ansteigendem Gehalt erhöht, jedoch ist die Wirkung oberhalb 1% gesättigt. Aus diesem Grund beträgt der obere Grenzwert 1%. Insbesondere wird vorzugsweise ein Gehalt von größer 0,03% mit einem Grenzwert von 0,5% verwendet.
Die Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ihre Oberfläche mit einer Oxidschicht bedeckt ist, die, in Atomprozent, 15 bis 35% Mg und vorzugsweise 20 bis 30% sowie 5 bis 20% Mo enthält. Die Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer Oxidschicht bedeckt ist, die in Atomprozent 15 bis 35% Mg, 5 bis 20% Mo und metallisches Aluminium mit einem Gehalt von weniger als 30%, vorzugsweise 10 bis 25%, enthält. Die Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer Oxidschicht bedeckt ist, die in Atomprozent 15 bis 35% Mg, 5 bis 20% Mo, Aluminiumoxid mit einem Gehalt von weniger als 15% und metallisches Al mit einem Gehalt von weniger als 15%, vorzugsweise 4 bis 12%, enthält. Die Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer inerten Oxidschicht bedeckt ist, deren natürliches elektrisches Immersionspotential nach 30 min nach Immersion in einer wässrigen Lösung von 0,01 mol Na₂B₄O₇, mit einem pH-Wert von 9,2 bei 25°C bei höher als –1500 mV liegt, und vorzugsweise höher als 1400 mV beträgt. Die Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer Oxidschicht bedeckt ist, die ein natürliches elektrisches Immersionspotential nach 15 min Immersion in einer wässrigen Lösung von 0,01 mol Na₂SO₄ bei 25°C von mehr als –1500 mV, vorzugsweise mehr als –1400 mV aufweist. Außerdem ist die Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer Oxidschicht bedeckt ist, wie sie oben beschrieben wurde, oder einer spezifizierten Oxidschicht und einem wasserabweisenden organischen Film, der Fluorid enthält, mit dem die Oxidschicht beschichtet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Querschnittsdarstellung, die den Aufbau einer Spritzgussmaschine zeigt, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
2 ist eine mikroskopische Aufnahme, die ein metallisches Gefüge eines Magnesium-Basislegierungsblocks zeigt, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellt wurde.
3 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen dem Sn-Gehalt und dem Schmelzpunkt zeigt.
4 ist eine Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einer Zylindertemperatur und der Fluiditätslänge sowohl für die erfindungsgemäße Magnesium-Basislegierung Nr. 2 als auch für die Legierung AZ91D des Standes der Technik zeigt.
5 ist eine Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einem Sn-Gehalt und der Vickershärte zeigt.
6 ist eine Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einem Sn-Gehalt und einer Zugfestigkeit zeigt.
7 ist eine graphische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einem Sn-Gehalt und einem Dehnungsverhältnis zeigt.
8 ist eine graphische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen dem Al-Gehalt und der Zugfestigkeit zeigt.
9 ist eine graphische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen dem Al-Gehalt und der Dehnung zeigt.
10 ist eine REM-Aufnahme, die ein metallisches Gefüge eines Blocks einer Magnesium-Basislegierung zeigt, die bei der zweiten Ausführungsform hergestellt wurde.
11 ist eine graphische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen der Dehnung und der Zugfestigkeit zeigt.
12 ist eine graphische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen der Dehnung und der Zugfestigkeit zeigt.
13 ist eine graphische Darstellung, die Ergebnisse des Salzspraytests für verschiedene Magnesium-Basislegierungen zeigt.
14 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Notebook-PC zeigt.
15 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Flüssigkristall-Projektor des tragbaren Typs zeigt.
16 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Haushaltsstaubsauger zeigt.
17 ist eine perspektivische Darstellung eines Laufrads.
18 ist eine perspektivische Darstellung eines mobilen Telefonapparats, bei dem die im Ausführungsbeispiel 1 offenbarte Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
(Ausführungsbeispiel 1)
Ein Flussmittel vom Typ Magnesiumchlorid wurde auf die innere Fläche eines Schmelztopfes aufgebracht, der aus Gusseisen besteht und in einem elektrischen Ofen vorerhitzt wurde, und die Rohstoffe wurden in den Schmelztopf eingegeben, sodass durch Aufschmelzen eine Legierung mit einer Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) er halten wurde, wie sie in Tabelle 1 gezeigt ist. Nach dem Rühren des geschmolzenen Metalls bei 750°C und Entfernung der Schlacke wurde das geschmolzene Metall in eine metallische Form der Maße 50 mm × 50 mm × 300 mm gegossen, die auf eine Temperatur von 150°C vorerhitzt wurde, um einen Magnesiumlegierungsblock zu erzeugen. Während der Schmelzarbeiten wurde zur Verhinderung des Verbrennens des Flussmittels die Oberfläche der geschmolzenen Legierung besprüht, soweit notwendig. Mm ist ein Mischmetall (La 50 Gew.-% – Ce 50 Gew.-% Legierung).
2 zeigt ein typisches metallisches Gefüge einer durch das oben beschriebene Verfahren erhaltenen Legierung. Die Mg-Al-Verbindungsphase (weiße Bereiche) sind in Form eines Netzwerks in den α-Phasenkorngrenzen kristallisiert und eine Mg-Sn-Verbindungsphase (schwarze Bereiche) ist innerhalb des Netzwerks der Mg-Al-Verbindungsphase kristallisiert.
3 zeigt gemessene Ergebnisse der Schmelzpunkte der Legierung, insbesondere das Verhältnis zwischen dem Schmelzpunkt und dem Sn-Gehalt der Legierungen Nr. 1 bis 3 und 11 bis 13. Der Schmelzpunkt der Legierungen wird abgesenkt, wenn der Sn-Gehalt erhöht wird und die Wirkung der Sn-Zugabe auf den Schmelzpunkt ist gesättigt, wenn dessen Gehalt 10 Gew.-% überschreitet. Jedoch kann verstanden werden, dass der Schmelzpunkt der Legierung Nr. 12, der Al- und Zn-Gehalte kleiner als die spezifizierten Werte der vorliegenden Erfindung aufweist, gering ist in Bezug auf die Schmelzpunktserniedrigung im Vergleich zu der AZ91D-Legierung (Nr. 11). Außerdem wird, wie in der Figur gezeigt, der Schmelzpunkt steil abgesenkt, wenn der Sn-Gehalt auf einen Sn-Gehalt von 2% erhöht wird, jedoch geringfügig abgesenkt, wenn der Sn-Gehalt unterhalb von 2% liegt. Außerdem kann durch einen Sn-Gehalt von größer als 0,5% der Schmelzpunkt auf weniger als 596°C abgesenkt werden, dem Schmelzpunkt von AZ91D.
(Ausführungsbeispiel 2)
Ein Flussmittel des Magnesiumchlorid-Typs wurde auf die innere Fläche eines Schmelzbehälters aufgebracht, der aus Gusseisen hergestellt ist und in einem elektrischen Ofen vorerwärmt wurde, und die Rohmaterialien wurden in das Schmelzgefäß eingegeben zur Bildung einer Legierung durch Aufschmelzen mit einer Zusammensetzung (in Gew.-%), wie sie in Tabelle 1 gezeigt ist. Nach Rühren des geschmolzenen Metalls bei 750°C und Entfernung der Schlacke wurde das geschmolzene Metall in eine Metallform der Maße 50 mm × 50 mm × 300 mm gegossen, die auf 150°C vorerhitzt wurde, zur Herstellung eines Magnesiumlegierungsblocks. Während der Schmelzarbeiten wurde zur Verhinderung des Verbrennens des Flussmittels die Oberfläche der geschmolzenen Legierung besprengt, soweit notwendig. Eine kleine Legierungsprobe mit einem Durchmesser von 2 mm bis 10 mm wurde durch Aufmahlen des durch das oben beschriebene Verfahren erhaltenen Blocks erzeugt und als Ausgangsmaterial zum Spritzguss verwendet. Eine Maschine mit einer Formschließkraft von 75 t wurde zum Spritzguss verwendet, zur Ausbildung von spritzgegossenen Stücken der Größe 120 mm × 50 mm × 1 mm Dicke. Die Spritzgussbedingungen wurden wie folgt festgelegt. Ein Mm (Mischmetall) bezeichnet eine Legierung, die 50 Gew.-% La und 50 Gew.-% Ce enthält.
Spritzgeschwindigkeit: 1,6 m/s
Spritzdruck: 800 kg/cm²
Temperatur des geschmolzenen Metalls: Legierungsschmelzpunkt +20°C
Formtemperatur: 150°C.
Festigkeitsermittlungsverfahren (Härte, Zugfestigkeit, Dehnung) wurden anhand von Testproben ermittelt, die von den wie oben beschrieben geformten Proben erhalten wurden.
Testprobe: 1 mm Dicke, 12 mm Messlänge, 16 mm Länge und 10 mm Breite paralleler Teile.
Zugtest: Verwendung einer Instron-Testmaschine, Messbedingungen: 0,3/min von Zuggeschwindigkeit bei 25°C.
Die Testproben Nr. 1 bis Nr. 10 und 13 sind Beispiele innerhalb des Zusammensetzungsbereichs des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und die Testproben Nr. 11, 12, 14 und 15 sind Vergleichsbeispiele, die außerhalb des Zusammensetzungsbereichs des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung liegen (die Testprobe Nr. 11 ist eine AZ91D-Standardlegierung).
Tabelle 1
1 ist eine Querschnittsdarstellung, die den Hauptabschnitt der bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Spritzgussmaschine zeigt.
Ein Legierungsausgangsmaterial 1 für den Spritzguss wird in einen Trichter eingebracht, um einem Zylinder 4 zugeführt zu werden. Das Ausgangsmaterial wird in dem Zylinder 4 geknetet und gemischt, während es durch die Rotationsschraube 5 in Richtung der Düse 6 transportiert wird und gleichzeitig durch die zylinderförmige Heizvorrichtung 7 aufgeheizt. Das Legierungsausgangsmaterial wird im geschmolzenen Zustand spritzgegossen, wobei die Aufheiztemperatur höher ist als die Liquidustemperatur oder in einem halbgeschmolzenen Zustand, in dem eine Festphase mit einer Temperatur, die niedriger liegt als die Liquidustemperatur, und eine flüssige Phase gemischt sind. Das geschmolzene Metall 10 des Legierungsausgangsmaterials wird im geschmolzenen Zustand oder im halbgeschmolzenen Zustand zu dem vorderen Abschnitt der Schraube 5 bewegt und durch die Düse 6 in die Metallform 9 durch Bewegung der Schraube in Vorwärtsrichtung unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitseinspritzvorrichtung 8 eingebracht. Der Druck in der Metallform wird aufrechterhalten, bis sich das geschmolzene Metall verfestigt hat, und nach der Verfestigung wird die Metallform 9 geöffnet, um den geformten Gegenstand herauszunehmen. Wie in der Figur gezeigt ist, weist die Schraube 5 ein spiralförmiges Messer auf einem festen zylindrischen Körper 14 auf und das Legierungsausgangsmaterial 1 wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, um aufgeschmolzen zu werden, oder zur Erreichung des halbgeschmolzenen Zustands in Abhängigkeit der Temperatur der Heizvorrichtung 7, während es mittels des Messers 13 durch eine Rotation der Schraube 5 geknetet wird. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Ring zur Verhinderung des Rückflusses des geschmolzenen Metalls 10.
Das Legierungsausgangsmaterial 1, das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird durch Aufschmelzen einer Legierung der jeweiligen Zusammensetzung unter nicht oxidierenden Atmosphäre und nachfolgend durch Zuschneiden der geformten Legierung in Chips kleiner 10 mm präpariert zur Ausbildung von gekörntem Ausgangsmaterial.
4 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Spritzgusstemperatur und der Länge der Fließfähigkeit für die Magnesium-Basislegierung Nr. 2 gemäß der vorliegenden Erfindung und der Legierung AZ91D des Standes der Technik zeigt. Die Zylindertemperatur ist die Temperatur, bei der die Legierungen ausgeformt wurden zur Ermittlung der Länge der Fließfähigkeit. Die Fließfähigkeitslänge einer Legierung ist die Länge eines fehlerfreien Abschnitts der spritzgegossenen Legierung, der keine Oberflächenfehler, wie z. B. Risse, aufweist.
Die Fließfähigkeitslänge wurde unter Verwendung einer Metallform zur Ermittlung der Fließfähigkeitslänge bestimmt mit einer Breite von 10 mm, einer Dicke von 1 mm und einer Gesamtslänge von 380 mm, in die jede zu untersuchende Legierung durch eine in 1 gezeigte Spritzgussvorrichtung eingespritzt wurde, wobei die Temperatur der metallischen Prüfform konstant bei 200°C gehalten wurde.
Wie in 4 gezeigt, zeigt sich, dass die Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung eine höhere Fließfähigkeitslänge aufweist als die Legierung AZ91 D bei sämtlichen Temperaturen der Untersuchung.
Im Gegensatz hierzu erreichen die Fließfähigkeitslängen von Legierungen des Standes der Technik eine Sättigung von ungefähr 300 mm bei einer Temperatur von 600°C, die Legierung Nr. 12, die 3% Zink enthält, ergibt eine Fließfähigkeitslänge von ungefähr 350 mm bei 570°C und eine andere Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung, die 1% Zink beinhaltet, ergibt ungefähr 350 mm bei 580°C.
Die 5 bis 7 sind Darstellungen, die die Beziehung zwischen dem Sn-Gehalt und den Testergebnissen bezüglich Härte und Zugfestigkeit spritzgegossener Gegenstände aus Legierungen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, zeigen. Wie den Darstellungen entnommen werden kann, steigen die Härte und die Zugfestigkeit durch die Zugabe von 1% Sn auf Werte von über 269 MPa Zugfestigkeit und über Hv 110 Härte an. Andererseits wird das Dehnungsverhältnis verbessert, bei Erhöhung des Sn-Gehalts auf bis zu 5 Gew.-%, aber erniedrigt, wenn der Sn-Gehalt 5% überschreitet, und nimmt steil ab auf einen Wert ähnlich dem Wert vor der Zugabe von Sn, wenn der Sn-Gehalt 9% überschreitet.
Die 8 und 9 sind graphische Darstellungen, die Ergebnisse eines Zugtests zeigen, wenn der Al-Gehalt auf Grundlage der Legierung Nr. 2 (Mg-12Al-3Zn-5Sn) variiert wird. Wie aus den Darstellungen deutlich wird, wird die Zugfestigkeit mit steigendem Al-Gehalt verbessert und eine Zugfestigkeit größer 279 MPa kann bis zu einem Al-Gehalt von 12% erreicht werden. Im Hinblick auf das Dehnungsverhältnis kann ein Dehnungsverhältnis größer 1,9% bei bis zu 20% Al-Gehalt erreicht werden. Jedoch wird das Dehnungsverhältnis bei Al-Gehalten oberhalb 20% extrem verringert bis hin zu einem Wert von kleiner 1%, wodurch eine praktische Anwendung ausgeschlossen wird.
Durch Erhöhung der Gehalte an Al, Zn, Sn in der Magnesiumlegierung nimmt der Gehalt an Verbindungen der Mg-Al-Gruppe oder Mg-Sn-Gruppe, die in den Korngrenzen der α-Phase kristallisieren, zu. Ein Anstieg des Gehalts verursacht grundsätzlich eine Verringerung der Dehnung. Jedoch hat die Zugabe von Al, Zn und Sn auch die Wirkung, dass die α-Phase feiner wird und dementsprechend das relative Verhältnis an α-Phasenkorngrenzvolumen zu Anteilen an intermetallischer Verbindung nicht stark verändert wird, selbst wenn der Anteil an intermetallischer Verbindung erhöht wird. Daher kann davon ausgegangen werden, dass der starke Abfall der Dehnungswerte unterdrückt werden kann. Es wird jedoch davon ausgegangen, das die Wirkung der Verfeinerung eine Sättigung erreicht, und die Dehnung steil abfällt bei Werten von Sn und Al von 10 Gew.-% bzw. 20 Gew.-%.
10 zeigt eine Aufnahme des Gefüges eines spritzgegossenen Gegenstands, der aus der Legierung Nr. 2 besteht. Die Körner der α-Phase weisen eine Größe von nahezu 1 bis 20 μm auf, hauptsächlich kleiner 5 μm, und die Mg-Al-Verbindung kristallisiert in Form eines Netzwerks innerhalb der Korngrenzen. Bei den kleinen weißen Knöllchen handelt es sich um die Mg-Sn-Verbindung, und aus der Aufnahme wird deutlich, dass das Erstarrungsgefüge verfeinert wird, und die Mg-Al- und die Mg-Sn-Phase sind gleichförmig verteilt.
Wenn innerhalb der Gruppe der oben beschriebenen Magnesiumlegierungen die Ausführungsbeispiele Nr. 1 bis Nr. 3 gemäß der vorliegenden Erfindung durch Einstellen der Temperatur auf den gleichen Wert (620°C) spritzgegossen werden, nehmen die Oberflächenfehler der geformten Gegenstände der Legierungen Nr. 1 bis Nr. 3 deutlich ab, im Vergleich zu denen der geformten Gegenstände aus der AZ91D-Legierung. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Unterschied zwischen der Temperatur der geschmolzenen Legierung und dem Schmelzpunkt um den Betrag zunimmt, mit dem der Schmelzpunkt abnimmt, und dementsprechend wird die Fließfähigkeit verbessert.
Außerdem wird in dem Fall, dass der Spritzguss durchgeführt wird, unter Festlegung der Temperatur der geschmolzenen Legierung auf eine um 10° niedrigere Temperatur als der Schmelzpunkt der Legierung, d. h. in dem Fall, wenn der Spritzguss im halbfesten Zustand durchgeführt wird, bei dem Festphase und Flüssigphase gemischt vorliegen, die dimensionale Genauigkeit der ausgeformten Gegenstände bei der Legierung deutlich besser als die des aus AZ91D bestehenden Gegenstands.
11 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Zugfestigkeit und der Dehnung der Magnesium-Basislegierung zeigt als Funktion des Sn-Gehalts der 12% Al – 3% Zn-Legierung. Wie aus der Darstellung deutlich wird, wird, obgleich die Festigkeit und die Dehnung bis zu einem Sn-Gehalt von 5% zunehmen, die Festigkeit erhöht, jedoch wird die Dehnung erniedrigt, wenn der Sn-Gehalt 5% überschreitet. Jedoch beträgt die Dehnung selbst bei einem Sn-Gehalt von 11% noch 0,5%.
Die gerade Linie in der graphischen Darstellung wird beschrieben durch die Dehnung (%) (y) und die Zugfestigkeit (MPa) (x), wobei das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Dehnung aufweist, die höher ist als der Wert, der sich aus y = –0,295x + 78 ermittelt. Außerdem betragen die Zugfestigkeit und die Dehnung vorzugsweise höhere Werte als die durch die folgenden Beziehungen berechneten Werte:
y = –0,295x + 82, 85 oder 87.
12 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Zugfestigkeit und der Dehnung einer Magnesium-Basislegierung zeigt, wenn der Al-Gehalt im Falle einer 3% Zn – 5% Sn-Legierung geändert wird. Wie in der Darstellung gezeigt, wird ersichtlich, dass eine Zugfestigkeit größer 275 MPa durch Erhöhen des Al-Gehalts auf 12% erreicht werden kann, und eine Dehnung mit einem Wert von größer als 0,5% kann ebenfalls erreicht werden, wenn der Al-Gehalt weniger als 20,5% beträgt. Vorzugsweise werden bei dieser Darstellung die Werte höher eingestellt als die Werte, die sich durch die oben beschriebenen Gleichungen berechnen lassen, die durch das Dehnungsverhältnis (y) und die Zugfestigkeit (x) beschrieben wurden.
13 ist eine graphische Darstellung, die die Korrosionsrate von spritzgegossenen Gegenständen zeigt, die aus den vorliegenden Ausführungsbeispielen der Legierungen Nr. 2, 5, 6, 7 und den Vergleichslegierungen Nr. 11 und 15 durch Salzwassersprühtests (Sprühen einer wässrigen 5%igen HCl-Lösung für eine Zeitdauer von 360 h) bei 20°C ermittelt wurden. Aus der Darstellung wird ersichtlich, dass die Legierung der vorliegenden Erfindung eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweist mit geringeren korrosionsbedingten Massenverlusten von 0,1 (mg/cm²·Tag) im Vergleich zu dem der Legierung AZ91D (Nr. 11). Außerdem wird ersichtlich, dass die Korrosionsbeständigkeit mit steigendem Al-Gehalt verbessert wird. Außerdem geht aus der Tatsache, dass die Legierung Nr. 2, der Mn hinzugefügt wurde, eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweist als das Vergleichsbeispiel der Legierung Nr. 15, der kein Mn zugegeben wurde, klar, dass die Zugabe von geringen Gehalten an Mn die Korrosionsbeständigkeit erheblich steigert. Außerdem wird anhand der Ergebnisse der Legierungen 5 und 7 deutlich, dass eine hohe Korrosionsbeständigkeit durch Erhöhung des Al-Gehalts erreicht werden kann.
(Ausführungsbeispiel 3)
14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen PC der Notebook-Größe zeigt. In einem Hauptkörper 21 ist eine Tastatur 22 als Eingabeeinrichtung und eine Schalteinheit 23 mit lichtemittierenden Dioden (light-emitting diodes, LEDs) als Anzeigen und ein Hauptschalter angeordnet. Das Äußere des Hauptkörpers 21 besteht aus einem Hauptkörperobergehäuse 26 und einem Hauptkörperuntergehäuse 27. Das Äußere eines Displayabschnitts 24 besteht aus einem Liquid-Cristal-Display-(LCD)Gehäuse 41 und einem LCD-Vorderteil 42. In dem LCD-Vorderteil 42 ist ein Displayfenster geöffnet, sodass der Displayabschnitt des Flüssigkristallschirms 25.
Unter diesen Komponenten wurde das LCD-Vorderteil 42 unter Verwendung einer Legierung Nr. 2 durch eine Spritzgussmaschine mit 650 t Schließkraft ausgeformt, um ein geringes Gewicht zu erzielen und die Steifigkeit und die Wärmeverteilung zu verbessern. Die Spritzgussgeschwindigkeit betrug 3 m/s, die Temperatur der geschmolzenen Legierung 580°C und die Temperatur der Metallform 200°C. Die Abmessungen der ausgeformten Gegenstände betrug 230 mm × 180 mm × 4 mm und die durchschnittliche Dicke betrug 0,7 mm. Die ausgeformten Gegenstände, die auf diese Weise erhalten wurden, wiesen eine hohe Formstabilität auf, ohne Oberflächenfehler und mit einer hohen Ausbeute. Auf ähnliche Weise wurde das Untergehäuse hergestellt.
(Ausführungsbeispiel 4)
15 ist eine perspektivische Darstellung, die einen tragbaren Flüssigkristallprojektor zeigt.
Ein Hauptkörper besteht aus einer Schalteinheit 32, die LEDs als Anzeigen aufweist und einen Hauptschalter und Projektionslinsen 33 und das Äußere besteht aus einem Hauptkörperobergehäuse 31 und einem Hauptkörperuntergehäuse 34.
Unter diesen Bauteilen wurde das Hauptkörperobergehäuse 31 unter Verwendung einer Heißkammer-Formgussmaschine mit 600 t Schließkraft hergestellt. Die Spritzgussgeschwindigkeit betrug 2,5 m/s, die Temperatur der geschmolzenen Legierung 600°C und die Temperatur der Metallform 200°C. Die Abmessungen des ausgeformten Gegenstands betrugen 248 mm × 330 mm × 100 mm bei einer durchschnittlichen Dicke von 1,5 mm. Obgleich das Bauteil relativ groß war, konnte ein gut ausgeformter Gegenstand hergestellt werden, der weder Ausfüllungsfehler in einem dünnen Wandabschnitt noch Oberflächenfehler aufwies.
(Ausführungsbeispiel 5)
16 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Haushaltsstaubsauger mit einem Laufrad zeigt, das unter Verwendung einer Magnesium-Basislegierung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Wie in 16 gezeigt wird, bezeichnet das Bezugszeichen 51 einen Staubsaugerhauptkörper, der einen Steuerschaltkreis und ein elektrisches Antriebsgebläse usw. aufweist, das Bezugszeichen 52 ist ein Schlauch, der mit einem Saugdüsenabschnitt des Staubsaugerhauptkörpers 51 verbunden ist, das Bezugszeichen 53 ist ein Schlauchgriffabschnitt, das Bezugszeichen 54 ist ein Verlängerungsrohr, das mit einem Ende (Schlauchgriffabschnitt 53) des Schlauches verbunden ist, das Bezugszeichen 55 ist ein Düsenkörper, der mit einem Verlängerungsrohr 54 verbunden ist, das Bezugszeichen 56 ist ein Betriebsschalterabschnitt, der in dem Schlauchgriffabschnitt 53 angeordnet ist, das Bezugszeichen 57 ist ein erster Infrarotlicht emittierender Abschnitt, der in dem Schlauchgriffabschnitt 53 angeordnet ist, das Bezugszeichen 58 ist ein zweiter Infrarotlicht emittierender Bereich, der in dem Schlauchgriffabschnitt 53 angeordnet ist, und das Bezugszeichen 59 ist ein Infrarotlichtaufnahmeabschnitt, der auf einer unteren Oberfläche des Staubsaugerhauptkörpers angeordnet ist.
17 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die das Lüfterrad zeigt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Spritzgussverfahren verwendet, um eine Vorderplatte 61, eine Rückplatte 62 und Lamellen 63 einstückig auszubilden. Bei diesem Verfahren wurde ein Ausgangsmaterial aus Leichtmetall in Pelletform verwendet, ähnlich wie bei dem Spritzgussverfahren, und geknetet und direkt innerhalb der Spritzgussmaschine aufgeschmolzen ohne Verwendung eines Aufschmelzofens oder dergleichen und in die Metallform eingespritzt, um den ausgeformten Gegenstand zu erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden die Vorderplatte 61, die Rückplatte 62 und die Lamellen 63, die einstückig integriert sind, einzeln ausgeformt in einem Stück unter Verwendung der Magnesium-Basislegierung, die im Ausführungsbeispiel 1 gezeigt wurde. Lotmaterialschichten wurden auf sämtlichen Oberflächen der Vorderplatte 61, der Rückplatte 62 und den Lamellen 63 vorgesehen, die miteinander durch das Lotmaterial verbunden wurden. Das Bezugszeichen 64 bezeichnet eine Saugöffnung. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Laufrad durch Mischung der Flüssigphase einer aufgeschmolzenen Legierung und der Festphase dieser Legierung unter Verwendung der in 1 gezeigten Spritzgussmaschine erhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Laufrad mit geringem Gewicht ausgebildet werden, ohne Füllungsfehler, selbst bei einer Wandstärke von nur 0,7 mm und der Luftströmungswiderstand kann verringert werden. Dadurch kann eine Drehzahl von 45000 bis 50000 Rpm erreicht werden bei einem Verbrauch von 1 kW elektrischer Leistung und eine Saugleistung von über 550 W kann erreicht werden.
(Ausführungsbeispiel 6)
18 ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Telefonapparats, bei dem eine Magnesium-Basislegierung, die im Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung offenbart wurde, angewandt wird. Wie in 18 gezeigt, besteht die Vorrichtung aus einer Abdeckplatte 64, die ein Nummernanzeigeteil 62, eine Mehrzahl an Schlüsseln 63, eine einschiebbare Antenne 65 und ein Gehäuse 66 aufweist.
Unter diesen Teilen wurde die Abdeckung 64 und das Gehäuse 66 aus der Legierung Nr. 2 spritzgegossen zur Verringerung des Gewichts und zur Verbesserung der Steifigkeit, Wärmeabstrahlung und der elektromagnetischen Abschirmeigenschaften unter Verwendung einer Spritzgussvorrichtung mit einer Schließkraft von 75 t. Die Spritzgussgeschwindigkeit betrug 1 m/s, die Temperatur des geschmolzenen Metalls 580°C. Die Abmessungen des ausgeformten Produkts betrugen 125 mm × 38 mm × 8 mm mit einer durchschnittlichen Wandstärke von 0,5 mm. Diese Legierung verursachte keine Füllungsfehler und Oberflächenfehler und erreichte eine akzeptable Ausbeute bei dem Ausformverfahren, selbst bei einer geringen Wandstärke des Produkts wie bei diesem Ausführungsbeispiel.
(Ausführungsbeispiel 7)
Ein Vordergehäuse einer 21-Inch-Fernsehanalage, das innere Teil eines Lenkrads eines Kraftfahrzeugs, ein Gehäusekörper einer Videokamera, ein Teil eines MD-Players und ein Gehäusekörper einer Kompaktkamera werden aus einer gemischten aufgeschmolzenen Legierung, bestehend aus einer Flüssigphase und einer Festphase unter Verwendung der 1 gezeigten Spritzgussmaschine hergestellt. In diesen Fällen können gute Ausformungskristalle erhalten werden ohne Füllungsfehler, selbst wenn die Wandstärke lediglich 0,7 mm beträgt.
(Ausührungsbeispiel 8)
Oxidschichten mit einer Dicke von 0,1 bis 3 μm wurden auf Oberflächen verschiedener Arten von Produkten, die in Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen 3 bis 6 unter Verwendung der Magnesium-Basislegierungen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, erzeugt durch Eintauchen der Produkte in eine wässrige Lösung einer 1M-Na₂MoO₄ und einer 1M-Na₂SO₄0,5M·NaF (Einstellung des pH-Werts auf 3 mit HaSO₄) bei einer Temperatur von 60°C für 180 s. Die Oberfläche der Produkte ist gefärbt und die Dicke der Schichten kann anhand des Farbtons abgeschätzt werden. Die Farbe ändert sich von leicht braun zu dunkelbraun und hin zu schwarz in Abhängigkeit der Verfahrenszeit. Die erhaltenen Schichten zeigen eine gute Korrosionsbeständigkeit und haben ein derartiges inertes elektrisches Potential, dass das natürliche elektrische Immersionspotential 30 min nach dem Eintauchen in die wässrige Lösung einer 0,01M-Na₂B₄O₇Lösung (pH = 9,18) mehr als –1500 mV betrug. Außerdem war die Oxidschicht geeignet, als eine Basis zur Beschichtung mit einem Anstrich.
Eine wasserabweisende Fluoridschicht wurde außerdem auf die Oxidschicht aufgebracht durch Eintauchen in eine Lösung, die durch Auslösen von Perfluorhexan für 24 h und nachfolgend durch Aufheizen auf 150°C für 10 min hergestellt wurde. Die organische Schicht ist derart stark wasserabweisend, dass der Kontaktwinkel mit Wasser 120 bis 130° betrug, und dementsprechend konnte die Haltbarkeit weiter verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Magnesium-Basislegierung herzustellen, die einen geringen Schmelzpunkt aufweist, eine hohe Fließfähigkeit bei der Formgebung und gute mechanische Eigenschaften aufgrund einer gleichmäßigen und feinen Struktur. Außerdem kann durch Verringerung der Anzahl an Oberflächenfehlern, durch Verbesserung der Fließfähigkeit und durch Verbesserung der Maßhaltigkeit durch Ausformen bei geringer Temperatur die Ausbeute bei der Formgebung wesentlich verbessert werden. Außerdem kann durch die Verringerung der Beanspruchung der metallischen Teile und der hitzebeständigen Teile, wie z. B. der Form und dem Zylinder der Spritzgussmaschine, die Lebenszeit dieser Teile verlängert werden und dementsprechend kann die Effizienz der Produktion von Teilen bestehend aus einer Magnesium-Basislegierung weiter verbessert werden.
Zusätzlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ausbildung einer Oxidschicht mit Schwermetallen mit Mehrfach-Valenzen und angereichert an Aluminium in dem Basismaterial auf der Oberfläche der Al enthaltenden Magnesiumlegierung durch Verarbeitung in Lösung die Oxidschicht als ein Anstrich dienen, der eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Außerdem kann die oben beschriebene Schicht ohne Verwendung jeglicher umweltschädlicher Materialien hergestellt werden.
Durch Aufbringen eines allgemeinen korrosionsverhindernden Anstrichs oder eines wasserabweisenden Anstrichs auf der Schicht kann eine bessere korrosionsverhindernde Beschichtung erhalten werden.

Claims

Hochfeste Mg-Basislegierung der Zusammensetzung 12 bis 20 Gew.-% Al, 0,1 bis 10 Gew.-% Zn, 0,1 bis 15 Gew.-% Sn, 0,05 bis 1,5 Gew.-% Mn, optional eine oder mehr als zwei Elementarten, ausgewählt aus der Gruppe Ca, Si und den Seltenerdelementen mit einem Gesamtgehalt von weniger als 5 Gew.-%, und optional mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe Sr und Sb mit einem Gesamtgehalt weniger als 1 Gew.-%, und einem Restgehalt bestehend aus Mg und unvermeidbaren Verunreinigungen.
Hochfeste Mg-Basislegierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kristallitgröße von 10 bis 300 μm.
Hochfeste Mg-Basislegierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch 18 bis 20 Gew.-% Al, 0,1 bis 5 Gew.-% Zn, 0,1 bis 10 Gew.-% Sn und eine Zugfestigkeit (x) bei 20°C von größer als 240 MPa und eine Dehnung von weniger als 0,5%, die gleichzeitig größer ist als ein Wert y, der sich berechnet durch y = –0,295x + 78.
Hochfeste Mg-Basislegierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch 12 bis 15 Gew.-% Al, 0,1 bis 5 Gew.-% Zn, 1 bis 10 Gew.-% Sn und 0,1 bis 0, 5 Gew.-% Mn, mit einem Restgehalt, der mehr als 75 Gew.-% Mg aufweist.
Hochfeste Mg-Basislegierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch 12 bis 15 Gew.-% Al, 0,5 bis 3 Gew.-% Zn, 1,5 bis 4,5 Gew.-% Sn und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Mn.
Ein aus geschmolzenem Metall der Legierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 geformter Druckguss-Gegenstand.
Ein halbfest ausgeformter Gegenstand, geformt aus einem geschmolzenen Metall einer Mischung aus einer Flüssigphase und einer Festphase der Legierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5.
Ein Vorderteil einer Flüssigkristall-Anzeige eines PCs, das aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.
Ein Hauptkörper eines Obergehäuses eines tragbaren Flüssigkristallprojektors, der aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.
Ein Laufrad eines elektrischen Haushaltsstaubsaugers, das aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.
Eine Abdeckung und ein Gehäuse eines tragbaren Telefons, die aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt sind.
Ein Vordergehäuse eines Fernsehers, das aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.
Ein inneres Teil eines Fahrzeuglenkrads, das aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.
Ein Gehäusekörper einer Videokamera, der aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.
Ein Teil eines MD-Players, das aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.
Ein Gehäusekörper einer Kompaktkamera, der aus einer Legierung nach Anspruch 6 oder 7 hergestellt ist.