JP2000212659A - マグネシウム又はマグネシウム合金の製造方法 - Google Patents
マグネシウム又はマグネシウム合金の製造方法Info
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Abstract
マグネシウムの燃焼を防止することができ、しかも環境
性に優れたマグネシウム又はマグネシウム合金の製造方
法を提供する。 【解決手段】 溶湯温度700℃以下のマグネシウム又
はマグネシウム合金の溶湯にカルシウムを合金成分とし
て0.02〜0.1重量%添加し、かつ雰囲気中のSF
6 ガス消費量をマグネシウム又はマグネシウム合金10
kgに対して2cc/分未満あるいはカルシウム無添加
に比べて2/3未満に抑制したことを特徴とするマグネ
シウム又はマグネシウム合金の製造方法。
Description
マグネシウム合金の製造方法に関し、詳しくは金属又は
合金特性を変化させることなしに、マグネシウムの燃焼
を防止することができ、しかも環境性に優れたマグネシ
ウム又はマグネシウム合金の製造方法に関する。
材料の軽量化へのニーズが高まり、実用合金中最も密度
の小さいマグネシウム又はマグネシウム合金が注目され
ている。特に、航空機材料あるいは自動車用材料として
注目されている。
の溶湯は空気に触れると燃焼しやすい。このために燃焼
防止を図る必要がある。マグネシウム又はマグネシウム
合金の溶湯の燃焼防止には、古くはフラックスやイオウ
粉の散布等が行われてきた。また、フロン系ガスである
SF6 ガスの有用性が見出されてからはSF6 ガスの使
用が一般的である。この際のSF6 ガス濃度は、0.2
〜0.3容量%で、残りは空気と炭酸ガス(0〜50容
量%)の混合ガスである。また、溶解炉の条件や製品の
条件によっては、さらに高濃度のSF6 ガスが使用され
ている。また、SF6 ガスと同様の有用性からSO2 ガ
スも用いられている。
の使用の削減が求められており、マグネシウム産業で
は、上記SF6 ガスの使用も抑制される方向にある。ま
た、公害の発生を防止するという観点から、同様に上記
SO2 ガスの使用も抑制される方向にある。
マグネシウム合金へのカルシウムの添加により溶湯が難
燃化するとの報告があるが、カルシウムの添加量は0.
5重量%程度と高く、マグネシウム又はマグネシウム合
金の特性を変えてしまう懸念とSF6 ガスやSO2 ガス
を使用しないため燃焼の恐れがあり、工業的な量産には
不向きであり実用化されていない。
性を変化させることなしに、マグネシウムの燃焼を防止
することができ、しかも環境性に優れたマグネシウム又
はマグネシウム合金の製造方法を提供することにある。
の結果、カルシウムによるマグネシウム又はマグネシウ
ム合金の溶湯の難燃化の傾向に着目し、金属又は合金特
性を変えない範囲でのカルシウム添加と、それに伴うS
F6 ガスやSO2 ガス使用の具体的な条件を検討した結
果、本発明に到達した。
で、溶湯温度700℃以下のマグネシウム又はマグネシ
ウム合金の溶湯にカルシウムを合金成分として0.02
〜0.1重量%添加し、かつ雰囲気中のSF6 ガス消費
量をマグネシウム又はマグネシウム合金10kgに対し
て2cc/分未満あるいはカルシウム無添加に比べて2
/3未満に抑制したことを特徴とするマグネシウム又は
マグネシウム合金の製造方法を提供するものである。
マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯にカルシウム
を合金成分として0.02〜0.1重量%添加し、かつ
雰囲気中のSO2 ガス消費量をマグネシウム又はマグネ
シウム合金10kgに対して6cc/分未満あるいはカ
ルシウム無添加に比べて2/3未満に抑制したことを特
徴とするマグネシウム又はマグネシウム合金の製造方法
を提供するものである。
本発明においては、溶湯温度700℃以下のマグネシウ
ム又はマグネシウム合金の溶湯にカルシウムを添加す
る。ここにおいて用いられるマグネシウム又はマグネシ
ウム合金としては、ダイカスト等の鋳造用原料及び鋳造
に伴って発生するバリ、ランナー等のリターン材であ
る。また、マグネシウム合金としては、マグネシウムに
加えて、亜鉛、アルミニウム、マンガン等を一定量含有
するものであり、具体的には亜鉛を1.0重量%程度含
有するAZ91、アルミニウムを6.0重量%、マンガ
ンを0.2重量%含有するAM60等である。
対するカルシウムの添加量は、0.02〜0.1重量%
である。
ルシウムの添加によって、一般に耐クリープ性が改善さ
れるが、衝撃強度や伸びが低下することが知られる。
て検討した結果、次の知見を得た。先ず、カルシウム添
加量が0.2重量%以下では機械的性質には殆ど影響が
なく、添加量が1.0重量%以下では鋳造性にもほとん
ど影響がない。そして、添加量が0.1重量%以下では
耐食性の劣化もほとんどなく、添加量が1.0重量%以
下では表面処理性にも影響がない。すなわち、カルシウ
ムの添加量が0.1重量%以下ではマグネシウム又はマ
グネシウム合金の特性を殆ど劣化させることはない。
でSF6 ガス又はSO2 ガスに対してどの程度の燃焼防
止効果が得られるかを検討した。先ず、SF6 ガス又は
SO 2 ガスを全く流動させない場合はカルシウム0.1
重量%では30分以内で発火した。さらにカルシウムを
増量(0.5重量%)した場合でも静置状態では発火し
ないが、インゴット添加や撹拌により発火した。以上の
ことよりカルシウムによる難燃化は溶湯の静置状態では
可能でも、インゴット添加や撹拌等の生産過程では実際
には困難で、カルシウムの添加量を増量するだけでは、
マグネシウム又はマグネシウム合金の燃焼防止には危険
であると考えられる。
%未満ではSF6 ガス又はSO2 ガスの削減効果は見ら
れず、実際の溶湯の劣化や溶湯温度の上昇の危険性を加
味するとカルシウム添加量の下限は0.02重量%であ
る。以上のことから、カルシウムの添加量は、上記のよ
うに、0.02〜0.1重量%である。また、カルシウ
ムの添加時期は、合金製造時での添加、溶解ポットの溶
湯への直接添加等いずれでもよい。但し、リターン材の
溶解に際しては、カルシウムが酸化物として抜けるの
で、追加添加する必要がある。
ればするほど大きく、溶湯にカルシウムを添加しない場
合に難燃化のために用いられるSF6 ガス又はSO2 ガ
ス消費量に比べて2/3未満に削減できる。
ス消費量は、溶湯温度や保持時間、溶湯の表面積、溶湯
上の空気層の厚さ、溶湯ポットの密閉度に依存すると共
に、ガスの流し方、流出穴の個数、配置、向きの影響も
大きい。また、溶湯表面の酸化物の状態やスラッジの状
態等の溶湯の保持状態にも大きく依存する。従来、SF
6 ガス2容量%以下程度で燃焼抑制できている管理状態
に対して、本発明は有効で従来に比べて同じ比率程度で
SF6 ガス又はSO2 ガス消費量を削減することができ
る。
マグネシウム又はマグネシウム合金10kgに対して2
cc/分未満、好ましくは1cc/分未満である。ま
た、SO2 ガス消費量は、マグネシウム又はマグネシウ
ム合金10kgに対して6cc/分未満、好ましくは4
cc/分未満である。
合には、上記範囲の量のカルシウムを溶湯に添加すると
溶解時やインゴットの投入時の密閉が破れる時以外は、
SF 6 ガス又はSO2 ガスを雰囲気中に流動させなくて
もマグネシウム又はマグネシウム合金の燃焼は起こらな
い。但し、その場合でも燃焼が何らかのきっかけで始ま
る可能性は残っており、5分につき1分以下の間欠的に
SF6 ガス又はSO2ガスを溶解炉に送入する。この場
合には、SF6 ガス又はSO2 ガスの送入量を、カルシ
ウムを添加しない場合と同量とすることが望ましい。
する。
度650℃又は670℃のマグネシウム合金(亜鉛1.
0重量%含有、AZ91合金)溶湯中に、表1に示す量
のカルシウムを添加した。なお、比較例1はカルシウム
を添加しなかった。この時の雰囲気ガス中のSF6 ガス
濃度及び流量を表1に示す。なお、実施例7のガス流入
の間欠は、5分のうち1分流動、4分停止を繰り返し
た。
0kg・Mg溶湯)を表1に示す。また、下記の方法に
よって、燃焼抑制試験を行うと共に、溶湯の状態を評価
した。これらの結果を表1に示す。
ネシウム合金を溶解し、10分に一度蓋を開け、100
gのマグネシウム棒を投入して酸化被膜を破った。マグ
ネシウム棒を投入の際に、蓋は約30秒開き、シールド
性が破れる。120分まで経過させ、発火すれば×、ド
ロス量が増えれば△、清浄を保てば○とした。
発火しやすい状態とドロスが増え汚染が始まっていると
状態と新地金を溶解直後の清浄状態の3段階で評価し
た。
温度670℃のマグネシウム合金(アルミニウム6.0
重量%、マンガン0.2重量%含有、AM60合金)溶
湯中に、表2に示す量のカルシウムを添加した。なお、
比較例4はカルシウムを添加しなかった。この時の雰囲
気ガス中のSF6 ガス濃度及び流量を表2に示す。
0kg・Mg溶湯)を表2に示す。また、実施例1と同
様に燃焼抑制試験を行うと共に、溶湯の状態を評価し
た。これらの結果を表2に示す。
び4の溶湯をダイカストし、丸棒試験片を調製し(評点
間距離50mm、径6.35mm、JIS H 530
1ダイカスト引張試験片)、クロスヘッド速度10mm
/分、測定温度25℃、N(個数)=5で機械的強度
(引っ張り強度、破断伸び)を測定した。結果を表3に
示す。
湯温度650℃又は670℃のマグネシウム合金(亜鉛
1.0重量%含有、AZ91合金)溶湯中に、表4に示
す量のカルシウムを添加した。なお、比較例6及び7は
カルシウムを添加しなかった。この時の雰囲気ガス中の
SO2 ガス濃度及び流量を表4に示す。なお、実施例1
4のガス流入の間欠は、5分のうち1分流動、4分停止
を繰り返した。
0kg・Mg溶湯)を表4に示す。また、実施例1と同
様に燃焼抑制試験を行うと共に、溶湯の状態を評価し
た。これらの結果を表4に示す。
0℃のマグネシウム合金(アルミニウム6.0重量%、
マンガン0.2重量%含有、AM60合金)溶湯中に、
表5に示す量のカルシウムを添加した。なお、比較例9
はカルシウムを添加しなかった。この時の雰囲気ガス中
のSO2 ガス濃度及び流量を表5に示す。
0kg・Mg溶湯)を表5に示す。また、実施例1と同
様に燃焼抑制試験を行うと共に、溶湯の状態を評価し
た。これらの結果を表5に示す。
に、実施例1〜15は、溶湯状態に拘わらず、SF6 ガ
ス又はSO2 ガス消費量を低減でき、また燃焼を抑制す
ることができる。また、表3から明らかなように、実施
例3及び9の機械的強度は、カルシウムを含有しない比
較例1及び4の機械的強度とほぼ同等である。
は、金属又は合金特性を変化させることなしに、マグネ
シウムの燃焼を防止することができ、しかも環境性に優
れたものである。
概略断面図。
Claims (7)
- 【請求項1】 溶湯温度700℃以下のマグネシウム又
はマグネシウム合金の溶湯にカルシウムを合金成分とし
て0.02〜0.1重量%添加し、かつ雰囲気中のSF
6 ガス消費量をマグネシウム又はマグネシウム合金10
kgに対して2cc/分未満あるいはカルシウム無添加
に比べて2/3未満に抑制したことを特徴とするマグネ
シウム又はマグネシウム合金の製造方法。 - 【請求項2】 上記SF6 ガス消費量をマグネシウム又
はマグネシウム合金10kgに対して1cc/分未満と
した請求項1に記載のマグネシウム又はマグネシウム合
金の製造方法。 - 【請求項3】 溶融を行う溶解炉を密閉状態とし、上記
SF6 ガスを該溶解炉に間欠的に送入する請求項1又は
2に記載のマグネシウム又はマグネシウム合金の製造方
法。 - 【請求項4】 溶湯温度700℃以下のマグネシウム又
はマグネシウム合金の溶湯にカルシウムを合金成分とし
て0.02〜0.1重量%添加し、かつ雰囲気中のSO
2 ガス消費量をマグネシウム又はマグネシウム合金10
kgに対して6cc/分未満あるいはカルシウム無添加
に比べて2/3未満に抑制したことを特徴とするマグネ
シウム又はマグネシウム合金の製造方法。 - 【請求項5】 上記SO2 ガス消費量をマグネシウム又
はマグネシウム合金10kgに対して4cc/分未満と
した請求項4に記載のマグネシウム又はマグネシウム合
金の製造方法。 - 【請求項6】 溶融を行う溶解炉を密閉状態とし、上記
SO2 ガスを該溶解炉に間欠的に送入する請求項4又は
5に記載のマグネシウム又はマグネシウム合金の製造方
法。 - 【請求項7】 請求項1〜6の製造方法により得られた
マグネシウム又はマグネシウム合金の鋳造製品又は部
品。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP00922499A JP4212170B2 (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | マグネシウム又はマグネシウム合金の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006334610A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Toyota Motor Corp | 溶湯防燃方法、鋳物製造方法およびマグネシウム合金鋳物 |
JP2008128566A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Tokai Rika Co Ltd | 金属溶湯の燃焼抑制用ガス供給装置、及び、金属溶湯の燃焼抑制用ガス供給方法 |
JP2019137921A (ja) * | 2012-06-26 | 2019-08-22 | バイオトロニック アクチェンゲゼルシャフト | マグネシウム合金、その製造方法およびその使用 |
-
1999
- 1999-01-18 JP JP00922499A patent/JP4212170B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP7053529B2 (ja) | 2012-06-26 | 2022-04-12 | バイオトロニック アクチェンゲゼルシャフト | マグネシウム合金、その製造方法およびその使用 |
JP2022084916A (ja) * | 2012-06-26 | 2022-06-07 | バイオトロニック アクチェンゲゼルシャフト | マグネシウム合金、その製造方法およびその使用 |
US11499214B2 (en) | 2012-06-26 | 2022-11-15 | Biotronik Ag | Magnesium-zinc-calcium alloy and method for producing implants containing the same |
JP7448581B2 (ja) | 2012-06-26 | 2024-03-12 | バイオトロニック アクチェンゲゼルシャフト | マグネシウム合金、その製造方法およびその使用 |
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