JP2001131671A

JP2001131671A - 偏肉構造を有するマグネシウム合金成形品

Info

Publication number: JP2001131671A
Application number: JP31196599A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hanato; 宏之花戸; Takeshi Matsuda; 健松田; Hisahiro Tamura; 壽宏田村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】加工し易く、製品強度の強い成形品を提供す
る。【解決手段】偏肉構造を有するマグネシウム合金成形品
であって、マグネシウムα相とリチウムβ相の２相組識
を有し、且つ前記マグネシウムα相の長手方向を成形品
表面に略平行に面内配向する。

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
成形品、特に、偏肉構造を有するマグネシウム合金成形
品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、種々の金属筺体の成形方法と
しては、大きく分けて、プレス加工、鋳造加工、鍛造加
工が用いられ、また、樹脂筺体の成形方法には射出加工
が用いられてきた。

【０００３】特に、小型の携帯型電子機器等の筐体は、
アルミニウムなどの金属をプレス加工するか、樹脂を射
出加工することにより成形されていた。

【０００４】一方、近年、環境問題が取りざたされ、ま
た、携帯型電子機器の小型軽量化の要望が強くなるに従
い、その筺体材料としてはリサイクル性と強度に優れた
金属材料が要望され、また、その筐体構造としてはボ
ス、リブ等を有するものが要望されるようになってき
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来用いられ
てきた樹脂材料はリサイクル性と強度に問題が有った。
また、金属材料を用いた筐体であっても、ボス、リブ等
を有しない筐体では、内部構成部品を取り付けたり、筐
体を取り付けるために、別途フレームが必要になり、ま
た、リブによる部分的な強化ができないため、製品強度
を確保することができず、小型軽量化に対応することが
難しくなってきた。そして、従来用いられていたプレス
成形ではこのようなボス、リブ等を有する筐体を得るこ
とは不可能であった。

【０００６】そこで、実用合金の中で最も軽く、また、
比強度も強いリサイクル容易な金属材料としてマグネシ
ウム合金を用いた筐体が使用されるようになってきてい
る。

【０００７】一般的に、マグネシウム合金は、ｈｃｐ
（最密六方）結晶構造のマグネシウムα相（以下α相と
称す）のため、塑性変形し難く、その成形方法として
は、鋳造加工であるダイキャスト法等が採用され、ボ
ス、リブ等を有する筐体が製造されている。

【０００８】しかし、ダイキャスト法などの鋳造の加工
方法で厚さ１ｍｍ以下の薄肉の筐体を成形した場合、湯
境、湯皺、引け巣等の鋳造欠陥により、製品強度にバラ
ツキが生じたり、製品外観不良が発生したりするため、
後工程でパテ埋め等の修正加工を行なわなければならな
いなどの問題があった。

【０００９】要するに、従来では、薄肉でボス、リブ等
の偏肉構造を有する筐体を成形すること、さらに、ボ
ス、リブ等の偏肉構造部分の強度を向上させることは不
可能であった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の解
決を目的としてなされたものであって、偏肉構造を有す
るマグネシウム合金成形品であって、マグネシウムα相
とリチウムβ相の２相組識を有し、且つ前記マグネシウ
ムα相の長手方向を成形品表面に略平行に面内配向した
ことを特徴とする偏肉構造を有するマグネシウム合金成
形品である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図をもとに本発明について
詳細に説明する。

【００１２】まず、リチウム９重量％、亜鉛１重量％、
残部マグネシウムの組成となるように各材料を秤量し、
真空溶解炉を用いて、α相とβ相の共晶のリチウム添加
マグネシウム合金を作製した。

【００１３】なお、マグネシウムに軽量なリチウムを添
加すると、その添加量が６重量％以上でｂｃｃ（体心立
方）の結晶構造を持つリチウムβ相（以下β相と称す）
が晶出し始め、１０．５重量％までは、α相とβ相の共
晶組織となる。さらに、１０．５重量％を超えてリチウ
ムを添加すると、β相単相の均一固溶体となる。

【００１４】そして、この作製したリチウム添加マグネ
シウム合金から、１辺２０ｍｍの立方体の試料片４を切
り出し、据え込み鍛造により厚さ１ｍｍまで加圧成形
し、板材（鍛造片）を作成した。また、同様の試料片４
を、図１に示すような重力鋳造金型内に装入し、金型全
体を加熱して試料片４´を再溶解することで金型キャビ
ティ内に充填し、厚さ１ｍｍの鋳造片を作成した。

【００１５】このようにして作製したそれぞれの板片の
組織を確認した。組織の献出は、観察面を研磨後、２％
クエン酸水溶液にて腐食することにより行なった。その
結果を図２（ａ）、図３（ａ）に示す。また、図中点線
で示したように、１０ｍｍ×８０ｍｍの短冊状に切り出
し、それぞれを強度試験片３ａ、３ｂとした。そして、
その断面の組織も確認した。その結果を図２（ｂ）、図
３（ｂ）に示す。

【００１６】図２から明らかなように、鍛造成形により
作製した板材の内部組織は、加圧成形による材料の流動
により、α相１が流動方向に延ばされ、且つ、その方向
に配向している（板面内配向）様子がわかる。これに対
して、図３から明らかなように、鋳造法により作製した
板材では、α相１は、面内には配向しておらず、また、
α相１の長軸／径比（アスペクト比）も小さいことがわ
かる。

【００１７】次に、作製した強度試験片３ａ、３ｂに対
して、図４に示すような単純支持梁にて強度試験を行な
った。この試験は、支持点間隔７０ｍｍ、中央部に集中
荷重し、塑性変形が開始する荷重にて評価した。その結
果を、表１に示す。

【００１８】

【表１】表１の結果と組織観察結果から明らかなように、α相を
面内に配向させる（曲げ応力時の曲げ円弧方向に配向さ
せる）ことで曲げ強度が向上することが分かる。

【００１９】次に、実際の製品形状を鍛造成形し、α相
の配向がどのようになっているかを調べるために、図５
に示すような電子機器筐体を型鍛造により作製し、各部
分を切り出し内部組織を観察した。その結果を図６に示
す。

【００２０】図６から明らかなように、まず、筐体の底
面部７では、据え込み鍛造により作製した板材の場合と
同様に、α相は面内に略放射状に配向していた。また、
側壁部８では、側壁高さ方向に配向していることが確認
できた。さらに、ボス部９では、ボス高さ方向（軸方
向）に配向し、特に先端の小径の部分で、配向が強くな
っていることが確認できた。

【００２１】また、この電子機器筐体の強度比較は行な
っていないが、内部組織観察結果から明らかなように、
各部分でα相が曲げ応力時の曲げ円弧方向に配向してい
るため、強度向上が図れていることは明らかである。

【００２２】要するに、α相は、塑性加工し難い反面、
β相に比べて弾性率、降伏強度が高いため、α相を強
度、特に曲げ強度が向上するよう配置することで、製品
強度を向上できる。言い換えれば、成形品において、曲
げ剛性が必要な部分が板状の場合は、板面内、柱状の場
合は、柱の長手方向（これらの方向を成形品表面と表現
する）に略平行にα相の長手方向を配向させることで、
その部分の曲げ剛性を向上させることができ、しいて
は、製品そのものの剛性を向上できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏肉構造
を有するマグネシウム合金成形品は、マグネシウムα相
とリチウムβ相の２相組識を有し、且つ前記マグネシウ
ムα相の長手方向を成形品表面に略平行に面内配向した
ので、曲げに対する強度が高くなる。また、マグネシウ
ムα相の配向方向を材料の流動方向により制御でき、成
形品の所望の部分に剛性を付与することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳造材を作製した重力鋳造金型の模式図であ
る。

【図２】作製した板材の組織（α相の配向）を示す模式
図である。

【図３】作製した板材の組織（α相の配向）を示す模式
図である。

【図４】強度試験の方法を説明するための模式図であ
る。

【図５】本発明により作製した成形品を示す図である。

【図６】本発明の成形品の組識を示す模式図である。

【符号の説明】

１マグネシウムα相２リチウムβ相３曲げ試験片４立方体に切り出した試料片５重力鋳造金型６重力加圧部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏肉構造を有するマグネシウム合金成形
品であって、マグネシウムα相とリチウムβ相の２相組識を有し、且
つ前記マグネシウムα相の長手方向を成形品表面に略平
行に面内配向したことを特徴とする偏肉構造を有するマ
グネシウム合金成形品。