【書類名】 明細書
【発明の名称】 Ｍｇ合金製押出品およびその製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成されており、最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされているＭｇ合金製押出品。
【請求項２】 不可避不純物を含んでおり、不可避不純物の含有量が合計で０．３重量％以下である請求項１記載のＭｇ合金製押出品。
【請求項３】 丸棒からなる請求項１または２記載のＭｇ合金製押出品。
【請求項４】 表層部および中心部において、それぞれ最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のＭｇ合金製押出品。
【請求項５】 請求項１記載のＭｇ合金押出品を製造する方法であって、Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成された押出ビレットを、２００〜５００℃に加熱し、製品速度最大２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出することを特徴とするＭｇ合金製押出品の製造方法。
【請求項６】 加熱時間を２時間以下とする請求項５記載のＭｇ合金製押出品の製造方法。
【請求項７】 製品速度０．６５〜２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出する請求項５または６記載のＭｇ合金製押出品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＭｇ合金製押出品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
近年、Ｍｇ合金は、自動車部品、家電部品などの軽量化が必要とされる部品や、プラスチック製品の代替品として注目され、鋳物、半溶融成形品などの使用が増えつつある。
【０００３】
ところで、Ｍｇ合金の加工は３００℃近辺での温間加工により行われているが、Ｍｇ合金はｈｃｐ構造を有する金属のため加工性が悪い。また、Ｍｇ合金はｈｃｐ構造を有する金属のため耐食性も悪く、しかも防食効果を得るための表面処理技術も十分に開発されていないのが現状である。
【０００４】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、機械的性質、耐食性および成形性に優れたＭｇ合金押出品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によるＭｇ合金押出品は、Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成されており、最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされているものである。
【０００６】
請求項１の発明において、各合金成分を含有させる理由およびその含有量の限定理由は次の通りである。
【０００７】
Ａｌ：２．０〜４．０重量％
ＡｌはＭｇ合金中に含有させることにより、Ｍｇ１７Ａｌ１２のβ相が押出品全体に分散し、これによりＭｇ合金押出品の強度を高める性質を有する。また、ＡｌはＭｇ合金中に含有させることにより、押出品を成形するためのビレットを鋳造するさいの流動性を良くして鋳造性を向上させる性質を有する。これらの効果はＡｌ含有量が２．０重量％未満では小さく、Ａｌ含有量が多くなるほど増加するが、３．０重量％を越えると伸びが低下する。したがって、Ａｌの含有量は、鋳造性、強度および成形加工性のバランスを考慮して２．０〜４．０重量％の範囲内とすべきである。
【０００８】
Ｚｎ：０．５０〜２．０重量％
ＺｎはＭｇ合金中に含有させることにより、Ａｌと相俟ってＭｇ合金押出品の強度を高めるとともに、押出品を成形するためのビレットを鋳造するさいの流動性を良くして鋳造性を向上させる性質を有する。しかしながら、Ｚｎの含有量が０．５０重量％未満ではこれらの効果は小さく、Ｚｎ含有量の増加に伴い強度は向上するものの、２．０重量％を越えると伸びが低下し、成形加工性が悪くなるとともに、ビレット鋳造時に熱間割れが発生して鋳造性が低下するおそれがある。したがって、Ｚｎの含有量は、鋳造性、強度および成形加工性のバランスを考慮し、０．５０〜２．０重量％の範囲内とすべきである。
【０００９】
Ｍｎ：０．１０〜１．０重量％
ＭｎはＭｇ合金中に含有させることにより、その耐食性を改善させる性質を有する。Ｍｇ合金中に不純物としてのＦｅが少量でも存在すると耐食性が劣化することは知られているが、Ｆｅ含有量とＭｎ含有量との比は耐食性と相関関係を有しており、この比を小さくすることによって耐食性を向上させることができる。しかしながら、Ｍｎ含有量が０．１０重量％未満ではこの効果は小さく、１．０重量％を越えてもこの効果はそれ以上大きくならない。したがって、Ｍｎの含有量は０．１０〜１．０重量％の範囲内とすべきである。
【００１０】
また、請求項１の発明において、最大結晶粒径を１５０μｍ以下、平均結晶粒径を３０μｍ以下に限定した理由は、引張強さ、耐力、伸びなどの機械的性質を向上させるためである。
【００１１】
なお、請求項１の発明によるＭｇ合金押出品は、最終製品の場合もあるし、あるいはこれに切削、鍛造、転造等の加工を施すためのワークの場合もある。
【００１２】
そして、請求項１の発明のＭｇ合金押出品によれば、機械的性質、耐食性および成形性を向上させることができ、しかも押出品を成形するための押出ビレットの鋳造性を向上させることができる。
【００１３】
請求項２の発明によるＭｇ合金押出品は、請求項１の発明において、不可避不純物を含んでおり、不可避不純物の含有量が合計で０．３重量％以下であるものである。
【００１４】
請求項３の発明によるＭｇ合金製押出品は、請求項１または２の発明において、丸棒からなるものである。
【００１５】
請求項４の発明によるＭｇ合金製押出品は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、表層部および中心部において、それぞれ最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされているものである。
【００１６】
請求項５の発明によるＭｇ合金押出品の製造方法は、請求項１の発明のＭｇ合金押出品を製造する方法であって、Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成された押出ビレットを、２００〜５００℃に加熱し、製品速度を最大２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５の発明において、熱間押出のさいの押出ビレットの加熱温度を２００〜５００℃に限定したのは、この加熱温度が２００℃未満であると上記合金組成の押出ビレットの変形抵抗が大きくなって押出成形が困難になり、５００℃を越えると押出ビレットの酸化や製品温度の上昇による表面欠陥が発生したり、結晶粒が粗大化して最大結晶粒径を１５０μｍ以下、平均結晶粒径を３０μｍ以下にすることができなかったりするからである。なお、上記温度に加熱した後、直ちに加熱を終了してもよいし、あるいは最長２時間まで加熱を続けてもよい。
【００１８】
請求項５の発明において、熱間押出のさいの製品速度を最大２０ｍ／ｍｉｎに限定したのは、この製品速度を越えると得られた押出品の表面にクラック等の欠陥が発生するおそれがあるからである。なお、この製品速度の下限は０．６５ｍ／ｍｉｎ程度とするのがよい。
【００１９】
そして、請求項５の発明のＭｇ合金押出品の製造方法によれば、請求項１の発明によるＭｇ合金押出品を、表面に欠陥が発生することなく、かつ生産性良く製造することができる。
【００２０】
請求項６の発明によるＭｇ合金押出品の製造方法は、請求項５の発明において、加熱時間を２時間以下とするものである。
【００２１】
請求項７の発明によるＭｇ合金製押出品の製造方法は、請求項５または６の発明において、製品速度０．６５〜２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出するものである。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下、この発明の具体的実施例について説明する。
【００２３】
実施例１〜７
Ａｌ２．７９重量％、Ｚｎ０．８８重量％およびＭｎ０．５９重量％を含み、残部ＭｇよりなるＭｇ合金から直径７２ｍｍの押出ビレットを作製し、この押出ビレットを用いて種々の条件で丸棒を押出成形した。そして、押出ビレットおよび丸棒の中心部と表層部の結晶状態を観察した。その結果、押出ビレットにおいては、小さな再結晶粒とその長さ方向に伸びた数百μｍの粗大な結晶粒が存在していた。また、丸棒においては、全部あるいは大部分が等軸の再結晶組織となっていた。実施例１〜７の押出条件と結晶粒との関係を表１に示す。
【００２４】
【表１】
[Document Name] Statement
Patent application title: Extruded product made of Mg alloy and method for producing the same
[Claims]
1. An Al alloy containing 2.0 to 4.0% by weight of Al, 0.50 to 2.0% by weight of Zn, and 0.10 to 1.0% by weight of Mn, the balance being Mg. An extruded product made of an Mg alloy having a crystal grain size of 150 μm or less and an average crystal grain size of 30 μm or less.
(2) The Mg alloy extruded product according to claim 1, which contains unavoidable impurities, and a total content of the unavoidable impurities is 0.3% by weight or less..
(3) 3. The extruded product made of an Mg alloy according to claim 1, which is a round bar..
(4) The extruded product made of an Mg alloy according to any one of claims 1 to 3, wherein a maximum crystal grain size is 150 µm or less and an average crystal grain size is 30 µm or less in a surface layer portion and a central portion, respectively..
(5) The method for producing a Mg alloy extruded product according to claim 1, comprising 2.0 to 4.0% by weight of Al, 0.50 to 2.0% by weight of Zn, and 0.10 to 1.0% by weight of Mn, and the balance. A method for producing an extruded product made of an Mg alloy, comprising heating an extruded billet formed of an Mg alloy made of Mg to 200 to 500 ° C. and hot extruding at a maximum product speed of 20 m / min..
6. The method for producing an extruded product made of an Mg alloy according to claim 5, wherein the heating time is 2 hours or less..
7. 7. The method for producing an Mg alloy extruded product according to claim 5, wherein the product is hot extruded at a product speed of 0.65 to 20 m / min..
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an extruded product made of a Mg alloy and a method for producing the same.
[0002]
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention]
In recent years, Mg alloys have attracted attention as parts that need to be reduced in weight, such as automobile parts and home electric appliances, and as alternatives to plastic products, and the use of castings, semi-molten molded products, and the like is increasing.
[0003]
By the way, although the working of the Mg alloy is performed by warm working at around 300 ° C., the workability of the Mg alloy is poor because of the metal having the hcp structure. Further, the Mg alloy has a hcp structure and thus has poor corrosion resistance, and at present, a surface treatment technique for obtaining an anticorrosion effect has not been sufficiently developed.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an extruded Mg alloy having excellent mechanical properties, corrosion resistance, and moldability.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The Mg alloy extruded product according to the first aspect of the present invention is an Mg alloy containing 2.0 to 4.0% by weight of Al, 0.50 to 2.0% by weight of Zn, and 0.10 to 1.0% by weight of Mn, with the balance being Mg. The maximum crystal grain size is 150 μm or less, and the average crystal grain size is 30 μm or less.
[0006]
In the invention of claim 1, the reasons for containing each alloy component and the reasons for limiting the content are as follows.
[0007]
Al: 2.0 to 4.0% by weight
Al is contained in the Mg alloy,17Al12Is dispersed throughout the extruded product, thereby increasing the strength of the Mg alloy extruded product. Also, Al is contained in a Mg alloy to improve the flowability and improve the castability when casting a billet for forming an extruded product. These effects are small when the Al content is less than 2.0% by weight and increase as the Al content increases, but the elongation decreases when the Al content exceeds 3.0% by weight. Therefore, the Al content should be within the range of 2.0 to 4.0% by weight in consideration of the balance between castability, strength, and moldability.
[0008]
Zn: 0.50 to 2.0% by weight
By including Zn in the Mg alloy, together with Al, the strength of the Mg alloy extruded product is increased, and the flowability of the billet for forming the extruded product is improved to improve the castability. It has the property to make it. However, when the Zn content is less than 0.50% by weight, these effects are small. Although the strength is improved with an increase in the Zn content, the elongation is reduced when the content exceeds 2.0% by weight, and the formability is reduced. In addition to the deterioration, hot cracking may occur during billet casting, and castability may be reduced. Therefore, the content of Zn should be in the range of 0.50 to 2.0% by weight in consideration of the balance between castability, strength and moldability.
[0009]
Mn: 0.10 to 1.0% by weight
Mn has a property of improving its corrosion resistance by being contained in a Mg alloy. It is known that the corrosion resistance is degraded when Fe as an impurity is present even in a small amount in the Mg alloy, but the ratio between the Fe content and the Mn content has a correlation with the corrosion resistance. By doing so, the corrosion resistance can be improved. However, if the Mn content is less than 0.10% by weight, this effect is small, and if it exceeds 1.0% by weight, this effect is not further increased. Therefore, the content of Mn should be in the range of 0.10 to 1.0% by weight.
[0010]
The reason why the maximum crystal grain size is limited to 150 μm or less and the average crystal grain size is limited to 30 μm or less in the invention of claim 1 is to improve mechanical properties such as tensile strength, proof stress and elongation.
[0011]
In addition, the Mg alloy extruded product according to the first aspect of the present invention may be a final product, or may be a workpiece for performing processing such as cutting, forging, and rolling.is there.
[0012]
AndAccording to the Mg alloy extruded product of the first aspect of the present invention, mechanical properties, corrosion resistance and formability can be improved, and castability of an extruded billet for forming an extruded product can be improved.
[0013]
The Mg alloy extruded product according to the second aspect of the present invention contains the inevitable impurities according to the first aspect of the present invention, and the total content of the inevitable impurities is 0.3% by weight or less..
[0014]
The extruded product made of Mg alloy according to the third aspect of the present invention is the one according to the first or second aspect of the present invention, which comprises a round bar..
[0015]
The Mg alloy extruded product according to the invention of claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the maximum crystal grain size is 150 μm or less and the average crystal grain size is 30 μm or less in the surface portion and the central portion, respectively. Is what has been done.
[0016]
Claim 5The method for producing a Mg alloy extruded product according to the invention of claim 1 is a method for producing a Mg alloy extruded product according to the invention of claim 1, wherein Al 2.0 to 4.0% by weight, Zn 0.50 to 2.0% by weight and An extruded billet formed of a Mg alloy containing 0.10 to 1.0% by weight of Mn and the balance being Mg is heated to 200 to 500 ° C. and hot extruded at a maximum product speed of 20 m / min. Is what you do.
[0017]
Claim 5In the present invention, the heating temperature of the extruded billet during hot extrusion is limited to 200 to 500 ° C. If the heating temperature is lower than 200 ° C, the deformation resistance of the extruded billet having the above alloy composition becomes large, and the extruded billet is extruded. Molding becomes difficult. Exceeding 500 ° C causes surface defects due to oxidation of the extruded billet and an increase in the product temperature, and the crystal grains become coarse to reduce the maximum crystal grain size to 150 μm or less and the average crystal grain size to 30 μm or less. Because they can't do that. After heating to the above temperature, heating may be terminated immediately, or heating may be continued for up to 2 hours.
[0018]
Claim 5In the invention, the product speed during hot extrusion is limited to a maximum of 20 m / min because if the product speed is exceeded, defects such as cracks may occur on the surface of the obtained extruded product. . Note that the lower limit of the product speed is preferably about 0.65 m / min.
[0019]
AndClaim 5According to the method for manufacturing an Mg alloy extruded product of the invention of the first aspect, the Mg alloy extruded product of the first aspect of the invention can be manufactured without producing defects on the surface and with high productivity.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an extruded Mg alloy according to the fifth aspect, wherein the heating time is set to 2 hours or less..
[0021]
The method for producing an Mg alloy extruded product according to the invention of claim 7 is the method according to claim 5 or 6, wherein hot extrusion is performed at a product speed of 0.65 to 20 m / min..
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
[0023]
Examples 1 to 7
An extruded billet having a diameter of 72 mm was prepared from an Mg alloy containing 2.79% by weight of Al, 0.88% by weight of Zn, and 0.59% by weight of Mn, and the balance being Mg, and extruded a round bar under various conditions using the extruded billet. Molded. Then, the crystal states of the central part and the surface part of the extruded billet and the round bar were observed. As a result, in the extruded billet, small recrystallized grains and coarse crystal grains of several hundred μm extending in the length direction were present. Further, all or most of the round bars had an equiaxed recrystallized structure. Table 1 shows the relationship between the extrusion conditions and the crystal grains in Examples 1 to 7.
[0024]
[Table 1]
