JP2000210747A - マグネシウム合金製塑性加工薄肉成形品 - Google Patents

マグネシウム合金製塑性加工薄肉成形品

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JP2000210747A
JP2000210747A JP37323199A JP37323199A JP2000210747A JP 2000210747 A JP2000210747 A JP 2000210747A JP 37323199 A JP37323199 A JP 37323199A JP 37323199 A JP37323199 A JP 37323199A JP 2000210747 A JP2000210747 A JP 2000210747A
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magnesium alloy
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Shintaro Sato
信太郎 佐藤
Isao Seki
伊佐夫 関
Shigehiro Taniike
茂弘 谷池
Yasuo Hama
葆夫 濱
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TOKYO SEITANKOSHO KK
Proterial Ltd
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TOKYO SEITANKOSHO KK
Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鍛造により軽量且つ高品質であるマグネシウ
ム合金製塑性加工薄肉成形品を提供する。 【解決手段】 マグネシウム合金製の塑性加工による成
形品で、この成形品の肉厚が0.2〜3mm以下であ
る。また、このマグネシウム合金製塑性加工薄肉成形品
は、例えばプレスで鍛造して得られる。また、マグネシ
ウム合金の素材が鋳造材または展伸材である。さらに、
成形品の平均結晶粒径が10〜300μmである。この
成形品は、電気・通信機器部品として好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマグネシウム合金製
で、鍛造成形などの塑性加工による薄肉成形品に関す
る。
【0002】
【従来の技術】マグネシウムは現在実用化されている金
属材料の中で最も比重が小さく、アルミニウムの2.7
と比較してマグネシウムは1.8であり、軽量化材料と
して期待され、また普及しつつある。マグネシウム合金
のほとんどは鋳造材として使用されている。マグネシウ
ム合金の合金元素としては、基本元素のアルミニウム、
亜鉛が強度と鋳造性を得るため、また強度と靭性を付与
するジルコニウム、耐熱性付与に希土類元素、銀があ
る。マグネシウム合金の用途としては、航空・宇宙機器
部品、原子力被覆材、陸上輸送機器、荷役機器、工業機
械・工具類、電気・通信機器、農林鉱業機械、事務機
器、光学用機器、スポーツ用品等広く利用されている。
【0003】従来技術として、たとえば特開平6−17
2949号公報は、自動車のホイール等の部材をマグネ
シウム合金で構成するようなマグネシウム合金製部材お
よびその製造方法を開示している。すなわち、この開示
されたマグネシウム合金製部材の製造方法は、「(1)
マグネシウム合金製鋳造成形品を、鍛造成形して平均結
晶粒径100μm以下の部材とした後、T6熱処理施
す。(2)鍛造成形温度を300〜420℃の範囲内に
設定する。(3)マグネシウム合金製部材を自動車用ホ
イールに設定する。」とするものである。また、マグネ
シウム合金製部材は、「鋳造鍛造後にT6処理を施して
形成されたマグネシウム合金製部材であって、上記部材
の少なくとも表面部は、アルミニウムを6〜12重量パ
ーセント含有し、かつ上記T6処理時にマグネシウムと
アルミニウムとの金属間化合物とα相の共晶組織を有す
ると共に、上記鍛造時の塑性加工により平均結晶粒径が
200μm以下で、かつ上記共晶組成が連鎖状に分散さ
れたマグネシウム合金製部材。」とするものである。
【0004】また、マグネシウム合金については、マグ
ネシウム合金溶湯を高圧鋳造した成形品をT6熱処理
(溶体化処理および人工時効処理)する技術、あるいは
鋳造成形品を鍛造成形する、いわゆる鋳造鍛造法も知ら
れている。また、最近では固液共存域で行う半溶融成形
加工法として、射出成形法を応用した新成形法が注目さ
れている。この成形方法で得られた成形品は一般鋳造品
に見られるデンドライトがなく、微細な組織が得られ、
ダイカスト法で得られた成形品と比較しても気孔が少な
く高密度で、成形後の熱処理が可能であるので注目さ
れ、各方面で研究開発が進められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平6−172949号公報に開示された技術は、自動
車のホイール等の大型部品を対象としたものであり、生
産するにはかなりの設備費用を要し、またT6熱処理に
は長時間を要するという課題がある。また、半溶融成形
加工法によるマグネシウム合金成形品は、製造過程中に
酸化物を内部に介在することが多い。酸化物が介在して
いると、その部品表面にメッキを施すような場合、メッ
キ面が梨肌状や凹凸になり、外観から見た商品価値が低
下するという課題がある。
【0006】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたもので、鍛造などの塑性加工により
軽量且つ高品質であるマグネシウム合金製塑性加工薄肉
成形品を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決するために種々のマグネシウム合金について種々
検討を重ねた結果、ASTM規格のAM20合金鋳造材
およびAZ31合金展伸材が鍛造などの塑性加工性に優
れ、薄肉の成形品にできることを知見し、本発明に想到
した。
【0008】即ち、請求項1に記載の本発明のマグネシ
ウム合金製塑性加工薄肉成形品は、マグネシウム合金の
塑性加工による成形品で、該成形品の肉厚が0.2〜3
mmであることを特徴とする。好ましくは、マグネシウ
ム合金製塑性加工薄肉成形品は、肉厚が0.2〜2mm
である。さらに、前記成形品の平均結晶粒径が10〜3
00μmであることを特徴とする。
【0009】なお、本発明のマグネシウム合金製塑性加
工薄肉成形品は、鍛造など塑性加工用素材を不活性ガス
雰囲気中で加熱するので、その表面が酸化されることが
なく、塑性加工成形時において、もしできたとしても極
く薄い酸化皮膜の生成にとどまる。この生成した酸化皮
膜は、品質を害することなく、溶剤等により除去できる
ので、良好なメッキが期待でき、メッキ後の表面の梨肌
状や凹凸が生じる虞れがない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本願発明の実施の形態につい
て説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の鍛造工程を示す図であ
る。また、図2は鍛造用素材を載置して鍛造を行う上下
金型の概略側面図である。図1に示すように、ASTM
規格のAZ31合金展伸材で35mmφ×20mm長さ
の鍛造用素材をアルゴンガスで充満した電気式加熱炉内
に装入し、500℃に均一加熱した。次いで、鍛造用素
材を電気式加熱炉内から取り出し、図2に示す下金型2
上に載置した。なお、この鍛造用素材が接触する上下金
型内面には、離型が良好となるように、事前に黒鉛系の
離型剤を塗布した。また、下金型2および上金型3は、
載置する鍛造用素材1と同一温度になるようにヒーター
4により350から550℃の温度範囲に加熱するのが
好ましく、実施の形態1では、下金型2および上金型3
共に予め500℃に加熱しておいた。
【0011】プレス(図示せず)のクランク(図示せ
ず)は上金型3に直結されており、鍛造用素材1を載置
後ただちに上金型3を下降し、100mm/秒の鍛造速
度で成形を行った。なお、加圧力は500トンであっ
た。鍛造開始時の鍛造用素材の温度は500℃であっ
た。その結果、AZ31合金製の厚さ1.5mmの薄肉
成形品を鍛造成形することができた。なお、金型内面を
種々の形状に形成することにより、薄肉複雑形状部品も
鍛造成形することができる。AZ31合金の鍛造用素材
の金属組織写真(倍率:200倍)は図3に示すよう
に、組織はかなり微細で、平均結晶粒径が50μmであ
った。AZ31合金の鍛造成形後の金属組織写真(倍
率:200倍)は図4に示すように、鍛造によって組織
が微細化され、平均結晶粒径が35μmとなっており、
鍛造成形による薄肉成形品を得ることができると共に、
金属組織改善もなされている。鍛造温度(℃)と製品厚
さ(mm)の関係を示す図7のグラフ上では、鍛造温度
が上がると製品厚さが減少する傾向が認められるが、供
試材の溶融温度は550〜650℃であるため、550
℃以上では鍛造不可能である。従って、鍛造温度550
℃以上での薄肉化は不可能である。図7から、加圧力が
500トンの場合、鍛造温度550℃で製品厚さが0.
7mm、鍛造温度100℃で製品厚さが3mmとなる。
【0012】(実施の形態2)AZ31合金の展伸材に
ついて、鍛造温度を400℃に変更した以外は、実施の
形態1と同じ条件で鍛造成形を行った。その結果、AZ
31合金製の厚さ1.7mmの薄肉成形品を得ることが
できた。
【0013】(実施の形態3)AZ31合金の展伸材に
ついて、鍛造速度を80mm/秒、加圧力を1000ト
ンに変更した以外は、実施の形態1と同じ条件で鍛造成
形を行った。その結果、AZ31合金製の厚さ0.9m
mの薄肉成形品を得ることができた。
【0014】(実施の形態4)AM20合金の鋳造材に
ついて、AZ31の場合と同寸法の鍛造用素材を用い
て、実施の形態1と同じ条件で鍛造成形を行った。その
結果、厚さが1.5mmのAM20合金製薄肉成形品を
得ることができた。AM20合金の鍛造用素材の金属組
織写真(倍率:200倍)は図5に示すように、平均結
晶粒径は200μmであった。AM20合金の鍛造成形
後の金属組織写真(倍率:200倍)は図6に示すよう
に、鍛造によって組織がさらに微細化され、平均結晶粒
径が100μmとなっており、鍛造成形による薄肉成形
品を得ることができると共に、金属組織改善もなされて
いる。
【0015】(実施の形態5)AM20合金の鋳造材に
ついて、鍛造温度を400℃に変更した以外は、実施の
形態1と同じ条件で鍛造成形を行った。その結果、AM
20合金製の厚さが1.7mmの薄肉成形品を得ること
ができた。
【0016】(実施の形態6)AM20合金の鋳造材に
ついて、鍛造速度を80mm/秒、加圧力を1000ト
ンに変更した以外は、実施の形態1と同じ条件で鍛造成
形を行った。その結果、AM20合金製の厚さが0.8
mmの薄肉成形品を得ることができた。型打ち荷重(T
ON)と製品厚さ(mm)の関係は、図8に示すよう
に、型打ち荷重(TON)の増大に伴い、製品厚さが減
少する傾向が認められる。この結果から、1500TO
N以上の能力を有するプレスを使用すれば、厚さ0.5
mm以下の鍛造品が出来ると思われる。図8から、鍛造
温度が500℃の場合、型打ち荷重1600(TON)
で製品厚さが0.2mm、型打ち荷重200(TON)
で製品厚さが2mmで、型打ち荷重を変えることによ
り、製品厚さが0.2〜2mmとなる。従って、マグネ
シウム合金の塑性加工による成形品は、鍛造温度、型打
ち荷重を組み合わせることにより、成形品の肉厚を0.
2〜3mm、好ましくは0.2〜2mmにできる。
【0017】
【発明の効果】本発明のマグネシウム合金製塑性加工薄
肉成形品は、アルミニウム合金製部品よりもさらに軽量
化されるので、各種機器の軽量化を目的とする薄肉成形
品として、その適用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鍛造作業工程を示す工程図である。
【図2】本発明に係り、鍛造用素材を載置して鍛造成形
を行う上下金型の概略側面図である。
【図3】鍛造用素材AZ31合金の金属組織写真(倍
率:200倍)を示す図である。
【図4】鍛造成形後のAZ31合金の金属組織写真(倍
率:200倍)を示す図である。
【図5】鍛造用素材AM20合金の金属組織写真(倍
率:200倍)を示す図である。
【図6】鍛造成形後のAM20合金の金属組織写真(倍
率:200倍)を示す図である。
【図7】鍛造温度(℃)と製品厚さ(mm)の関係を示
す図である。
【図8】型打ち荷重(TON)と製品厚さ(mm)の関
係を示す図である。
【符号の説明】
1 鍛造用素材 2 下金型 3 上金型 4 ヒーター 5 熱電対
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 694 C22F 1/00 694Z (72)発明者 谷池 茂弘 新潟県南魚沼郡六日町二日町684−1 株 式会社東京精鍛工所内 (72)発明者 濱 葆夫 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属株 式会社素材研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネシウム合金の塑性加工による成形
    品で、該成形品の肉厚が0.2〜3mmであることを特
    徴とするマグネシウム合金製塑性加工薄肉成形品。
  2. 【請求項2】 前記肉厚が0.2〜2mmであることを
    特徴とする請求項1記載のマグネシウム合金製塑性加工
    薄肉成形品。
  3. 【請求項3】 前記成形品の平均結晶粒径が10〜30
    0μmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に
    記載のマグネシウム合金製塑性加工薄肉成形品。
  4. 【請求項4】 前記成形品が、電気・通信機器部品であ
    ることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか1項
    に記載のマグネシウム合金製塑性加工薄肉成形品。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010079452A (ko) * 2001-07-20 2001-08-22 이상호 마그네슘 열간가공법을 이용한 전자파 차폐용 부품제조방법 및 장치
JP2011218368A (ja) * 2010-04-05 2011-11-04 Nippon Light Metal Co Ltd 鍛造用金型及び熱間鍛造方法
JP2015033723A (ja) * 2014-09-08 2015-02-19 日本軽金属株式会社 熱間鍛造装置及び熱間鍛造方法

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