JP2003268513A

JP2003268513A - マグネシウム合金の成形方法

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Publication number: JP2003268513A
Application number: JP2002067184A
Authority: JP
Inventors: Kenji Azuma; 健司東; Kinji Hirai; 勤二平井
Original assignee: Takata Corp
Current assignee: Takata Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP3861720B2; EP1347074B1; US20030173005A1; CN1443862A; KR20030074385A; DE60304920T8; TW200304496A; TWI263681B; DE60304920D1; CN1283822C; EP1347074A1; DE60304920T2

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造が可能で、しかも鍛造性に優れるマグネ
シウム合金組成において、鋳造と鍛造とを組み合わせて
マグネシウム合金を成形することにより、複雑で精密な
形状を持ち、かつ物性の信頼性が高く、耐食性をも十分
に満足する製品を歩留り良く製造する。【解決手段】アルミニウム含有量２〜１０質量％のマ
グネシウム合金を、結晶粒径３０μｍ以下に鋳造し、鋳
造品を溶体化処理した後、鍛造して結晶粒径１０μｍ以
下とし、その後、更に所望の形状に鍛造する。アルミニ
ウム含有量２〜１０質量％のマグネシウム合金を、結晶
粒径１０μｍ以下に鋳造し、鋳造品を溶体化処理した後
に鍛造する。

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
を鋳造し、該鋳造品を鍛造することにより所望の形状と
するマグネシウム合金の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マグネシウム（Ｍｇ）は比重１．８で、
軽量金属の代表とされるアルミニウム（Ａｌ）の比重
２．７に比べても更に小さいため、マグネシウム合金は
非常に軽量である。しかも、マグネシウム合金はアルミ
ニウム合金に比べて剛性が高く、熱伝導性にも優れるた
め、電気・電子機器の筐体、部品の構成材料として広く
適用されている。

【０００３】しかし、マグネシウム合金は難加工性であ
るため、所望の形状に成形することが容易ではないとい
う欠点がある。即ち、マグネシウム合金は凝固潜熱が小
さく、凝固速度が速いため、鋳造が困難で、得られる鋳
造品には巣や湯じわのような欠陥を生じやすいという欠
点を持っている。このため、特に外観が重視される製品
においては、歩留まりが低く、また、欠陥をパテ処理し
なければならないために、コストが高くなるといった問
題がある。また、マグネシウム合金は、最密六方晶形で
あることから、延性が低く、板材や棒材をプレスや鍛造
で加工する際には３００〜５００℃という高い温度で行
わなければならず、加工速度が遅い、工程数が多くな
る、金型寿命が短い等の問題がある。

【０００４】このようなマグネシウム合金の難加工性の
問題を解決するために、特開平７−２２４３４４号公報
には、アルミニウム含有量６．２〜７．６ｗｔ％の組成
を持つＡＺ系マグネシウム合金を連続鋳造してビレット
を得る工程で、微細化剤の添加及び／又は冷却速度の制
御によりビレットの平均結晶粒径を２００μｍ以下と
し、これを鍛造して大型の部品を製造する方法が提案さ
れている。この公報には、最終製品形状に加工した後、
溶体化処理とＴ６熱処理を組み合わせることにより、平
均結晶粒径を５０μｍ以下にして耐食性を高めることも
記載されている。

【０００５】一方、特開２００１−２９４９６６号公報
には、ダイカスト又はチクソモールディング成形機によ
り、マグネシウム合金を板状に成形し、その板材を常温
で圧延してひずみを与えた後、３５０〜４００℃に加熱
して結晶を再結晶化し、結晶粒径を０．１〜３０μｍに
微細化することにより、延性を向上させ、延性の向上し
た板材をプレス加工又は鍛造で成形する方法が提案され
ている。また、特開２００１−１７０７３４号公報及び
同１７０７３６号公報には、マグネシウム合金の板材を
鍛造成形し、荒鍛造と仕上げ鍛造の複数の工程により、
成形品主要部の肉厚の７倍もしくは１０倍以下の高さの
ボスを成形する方法が示されている。

【０００６】しかし、マグネシウム合金により複雑で精
密な形状の部品を成形するには、特開平７−２２４３４
４号公報に記載されるようなビレットから鍛造する方法
では、形状、肉厚の点で限界があり、一方、特開２００
１−２９４９６６号公報、同１７０７３４号公報及び同
１７０７３６号公報に記載されるようなマグネシウム合
金の板材から成形する方法では、薄肉部品の製造は可能
であるが、この板材のプレス加工や鍛造によって複雑で
精密な形状の成形品を得ることは困難である。

【０００７】近年、マグネシウム合金についても、アル
ミニウム合金と同様に超塑性発現のメカニズムの解明が
進み、結晶粒径を微細化することにより、高いひずみ速
度で加工できる可能性が示されている（例えば、「マグ
ネシウム技術便覧」第１１９〜１２５頁）。

【０００８】一般に、合金を複雑かつ精密な形状に成形
するには、ダイカストのような射出速度、即ち充填速度
の速い鋳造法を適用することが好ましい。しかし、先に
述べたように、マグネシウム合金は凝固しやすいため
に、ダイカストのような鋳造法では湯じわを生じやす
く、また、形状によっては金型の隅々まで充填すること
が難しいため、成形品の大きさ、肉厚に制約がある。更
に、射出速度を速くすると、溶湯に空気やガスを巻き込
みやすくなり、巣を生じて、物性の信頼性に問題を生じ
る。

【０００９】一方、板材をプレス加工する場合には、板
材の幅までの大きさの製品を成形することができるが、
マグネシウム合金は延性が低く難加工性であるため、複
雑な形状、例えば、ボスを鋳造と同じように形成するこ
とは困難である。

【００１０】合金組成の面から見ると、マグネシウム合
金の鋳造性と展伸性は裏腹な関係にあり、鋳造材として
は、アルミニウム含有量が多く、溶融温度が低いために
鋳造しやすいＡＺ９１、ＡＭ５０、ＡＭ６０材等が選択
使用され、また、プレス・鍛造材としては、アルミニウ
ム含有量が少なく、延性が高いＡＺ３１材が使われてい
る。耐食性の面からは、アルミニウム含有量の多い方が
耐食性に優れる。従って、ＡＺ９１材に比べるとＡＺ３
１材の方が耐食性は劣る。そして、このことがＡＺ３１
材の用途を狭める理由の一つになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の実
状に鑑みてなされたものであって、鋳造が可能で、しか
も鍛造性に優れるマグネシウム合金組成において、鋳造
と鍛造とを組み合わせてマグネシウム合金を成形するこ
とにより、複雑で精密な形状を持ち、かつ物性の信頼性
が高く、耐食性をも十分に満足する製品を歩留り良く製
造することができるマグネシウム合金の成形方法を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１のマグネシウム
合金の成形方法は、アルミニウム含有量が２〜１０質量
％のマグネシウム合金を鋳造して結晶粒径が３０μｍ以
下の鋳造品を得、該鋳造品をその組成での固溶温度と固
相線の範囲の温度で溶体化処理した後、鍛造して結晶粒
径１０μｍ以下の鍛造品とし、この鍛造品を所望の形状
に更に鍛造することを特徴とする。

【００１３】鋳造により結晶粒径３０μｍ以下とした鋳
造品を溶体化処理すると、結晶粒は粗大化するが、鋳造
時に形成された粗大で、もろい粒界の第２相粒子が消滅
することで伸びが大きくなり、塑性加工性が向上する。
このようにして溶体化処理により塑性加工性を高めた鋳
造品を鍛造による動的再結晶で結晶粒径１０μｍ以下に
微細化することにより、鍛造成形性を更に高めることが
できる。従って、請求項１の方法では、鋳造により結晶
粒径を３０μｍ以下とした鋳造品を溶体化処理し、その
後鍛造により結晶粒径を１０μｍ以下とし、更に鍛造を
行って所望の形状とする。

【００１４】この方法において、マグネシウム合金の好
適なアルミニウム含有量は２．５〜６質量％であり、鋳
造は、ダイカスト法又はチクソモールディング法により
行うことが好ましい。また、溶体化処理は３８０〜４４
０℃で１〜２４時間行うことが好ましく、溶体化処理後
の結晶粒微細化のための鍛造及びその後の成形のための
鍛造は、Ｚ値が１０^９〜１０^１３のひずみ速度及び温度
の条件で行うことが好ましい。

【００１５】請求項７のマグネシウム合金の成形方法
は、アルミニウム含有量が２〜１０質量％のマグネシウ
ム合金を鋳造して結晶粒径が１０μｍ以下の鋳造品を
得、該鋳造品をその組成での固溶温度と固相線の範囲の
温度で溶体化処理した後、所望の形状に鍛造することを
特徴とする。

【００１６】鋳造により結晶粒径１０μｍ以下とした鋳
造品を溶体化処理すると、結晶粒は粗大化するが、鋳造
時に形成された粗大で、もろい粒界の第２相粒子が消滅
することで伸びが大きくなり、塑性加工性が向上する。
このようにして溶体化処理により塑性加工性を高めた鋳
造品を鍛造することにより、所望の形状に成形すること
ができる。従って、請求項７の方法では、鋳造により結
晶粒径を１０μｍ以下とした鋳造品を溶体化処理し、そ
の後鍛造により所望の形状とする。

【００１７】この方法において、マグネシウム合金の好
適なアルミニウム含有量は２〜６質量％であり、鋳造
は、ダイカスト法により行うことが好ましい。また、溶
体化処理は３８０〜４４０℃で１〜２４時間行うことが
好ましく、その後の成形のための鍛造は、Ｚ値が１０
^１３未満のひずみ速度及び温度の条件で行うことが好ま
しい。

【００１８】なお、Ｚ値とは、温度とひずみ速度の関係
を表す温度補償ひずみ速度で、流動応力に及ぼす温度と
ひずみ速度の効果を表す関係式として一般的に用いられ
るＺｅｎｅｒ−Ｈｏｌｌｏｍｏｎパラメータであり、下
記式（Ｉ）で定義される。Ｚ＝ε’ｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ） ‥（Ｉ）ここで ε’：ひずみ速度（ｓｅｃ^−１）Ｑ：格子拡散活性化エネルギーＲ：ガス定数Ｔ：絶対温度であり、Ｑの値としては、マグネシウム合金の値が求め
られていないため一般に純マグネシウムの１３５ｋｊｏ
ｕｌｅ／ｍｏｌの値が用いられる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明のマグネシウム合金
の成形方法の実施の形態を詳細に説明する。

【００２０】まず、請求項１のマグネシウム合金の成形
方法の実施の形態を説明する。

【００２１】請求項１の方法では、まず、アルミニウム
含有量２〜１０質量％のマグネシウム合金を鋳造して結
晶粒径が３０μｍ以下の鋳造品を得る。

【００２２】このマグネシウム合金のアルミニウムが２
質量％未満では耐食性に劣るものとなり、また、溶融温
度が高くなって、鋳造に不適当である。マグネシウム合
金のアルミニウム含有量が１０質量％を超えると次工程
の溶体化処理により塑性加工性を十分に高めることがで
きず、鍛造性に優れた溶体化処理品を得ることができな
い。従って、マグネシウム合金のアルミニウム含有量
は、２〜１０質量％、好ましくは２．５〜６質量％であ
る。

【００２３】このようなマグネシウム合金の鋳造法には
特に制限はないが、結晶粒径３０μｍ以下の鋳造品を得
るために、冷却・凝固速度が比較的速く、結晶粒を微細
化することができるダイガスト法又はチクソモールディ
ング法を採用することが好ましい。

【００２４】即ち、重力鋳造では、一般に肉厚で、溶融
したマグネシウム合金の凝固が遅いために冷却・凝固の
間に結晶が成長して結晶粒径が２００μｍと粗大になる
が、ダイカスト法やチクソモールディング法のように、
金型に溶融又は半溶融状態の溶湯を射出する鋳造法で
は、冷却・凝固速度が速いために結晶粒が微細化して、
結晶粒径３０μｍ以下に鋳造することができる。

【００２５】鋳造品の結晶粒径は小さい方が好ましい
が、３０μｍ以下であれば良く、採用する鋳造法及び合
金組成に応じて、一般的には結晶粒径１５〜３０μｍに
鋳造が行われる。

【００２６】鋳造により得られた結晶粒径３０μｍ以下
の鋳造品は、次いで溶体化処理を行う。

【００２７】溶体化処理温度は、その組成での固溶温度
と固相線の範囲の温度であれば良く、最適温度は３８０
〜４３０℃である。溶体化処理温度が固溶温度未満或い
は３８０℃未満では、アルミニウムとマグネシウムの巨
大な化合物が析出するので、塑性加工性を阻害し、その
組成の固相線を超える温度或いは４３０℃を超える温度
では、液相を生じて塑性加工性を阻害する。溶体化処理
時間は１〜２４時間が適当であり、温度が低い場合には
長く、温度が高い場合には短くすることが好ましい。溶
体化処理により、母相のα相の結晶粒界に析出したβ相
が母相に溶解し、母相の結晶粒が粗大化するが、塑性加
工における粒界すべりを阻害するβ相が少なくなること
により、加工性が向上する効果が得られる。

【００２８】溶体化処理後は、鍛造を行って、結晶粒径
１０μｍ以下の鍛造品を得（以下、この結晶粒微細化の
ための鍛造を「結晶粒微細化鍛造」と称す場合があ
る。）、この鍛造品を更に所望の形状に鍛造して製品を
得る（以下、この所望の形状に成形するための鍛造を
「成形鍛造」と称す場合がある。）。

【００２９】結晶粒微細化鍛造は、動的再結晶化により
鋳造品の結晶粒を微細化させるためのものであり、この
結晶粒微細化鍛造も成形鍛造も、マグネシウム合金の組
成に応じて、鍛造加工が可能な条件範囲で行う必要があ
る。

【００３０】結晶粒微細化鍛造の条件は、マグネシウム
合金組成によっても異なるが、Ｚ値が１０^９〜１０^１３
の範囲、好ましくは１０^１０〜１０^１３の範囲となるひ
ずみ速度及び温度条件で行うことが好ましい。

【００３１】また、成形鍛造の条件も、マグネシウム合
金組成によっても異なるが、Ｚ値が１０^１３以下、好ま
しくは１０^８〜１０^１３、より好ましくは１０^９〜１０
^１２の範囲となるひずみ速度及び温度条件で行うことが
好ましい。

【００３２】結晶粒微細化鍛造及び成形鍛造のいずれに
おいても、鍛造条件が上記好適なＺ値の範囲外では、ク
ラック、割れ等の欠陥が生じ、鍛造不可能となる場合が
ある。

【００３３】通常の場合、結晶粒微細化鍛造はひずみ速
度１０^−３〜１０^−１ｓｅｃ^−１、温度２００〜５００
℃の範囲で上記Ｚ値の好適範囲となるように、合金組成
に応じて条件設定がなされ、成形鍛造は、ひずみ速度１
０^−３〜１０^−２ｓｅｃ^−１、温度２００〜４００℃の
範囲で上記Ｚ値の好適範囲となるように、合金組成に応
じて条件設定がなされる。

【００３４】結晶粒微細化鍛造により結晶粒径を１０μ
ｍ以下とすることにより、鍛造による塑性加工性が改善
され、成形鍛造が可能となる。この結晶粒径は１０μｍ
以下であれば良く、一般的には結晶粒径１〜１０μｍ程
度に結晶粒微細化鍛造が行われる。

【００３５】次に、請求項７のマグネシウム合金の成形
方法の実施の形態を説明する。

【００３６】請求項７の方法では、まず、アルミニウム
含有量２〜１０質量％のマグネシウム合金を鋳造して結
晶粒径が１０μｍ以下の鋳造品を得る。

【００３７】このマグネシウム合金のアルミニウムが２
質量％未満では耐食性に劣るものとなる。マグネシウム
合金のアルミニウム含有量が１０質量％を超えると次工
程の溶体化処理により塑性加工性を十分に高めることが
できず、鍛造性に優れた溶体化処理品を得ることができ
ない。従って、マグネシウム合金のアルミニウム含有量
は、２〜１０質量％、好ましくは２〜６質量％である。

【００３８】なお、用いるマグネシウム合金のアルミニ
ウム以外の成分含有量については、前述の請求項１の方
法における記述と同様である。

【００３９】このようなマグネシウム合金の鋳造法は、
結晶粒径１０μｍ以下の鋳造品を得るために、冷却・凝
固速度が非常に速く、結晶粒を著しく微細化することが
できるダイガスト法を採用することが好ましい。

【００４０】鋳造品の結晶粒径は小さい方が好ましい
が、１０μｍ以下であれば良く、採用する合金組成に応
じて、一般的には結晶粒径５〜１０μｍに鋳造が行われ
る。

【００４１】鋳造により得られた結晶粒径１０μｍ以下
の鋳造品は、次いでその組成での固溶温度と固相線の範
囲の温度で溶体化処理を行って加工性を高める。この溶
体化処理条件は、前述の請求項１の方法における溶体化
処理と同様な理由から、３８０〜４３０℃で１〜２４時
間とするのが好ましく、溶体化処理後は、所望の形状に
鍛造して製品を得る。

【００４２】この鍛造も、請求項１の方法の鍛造と同様
に、マグネシウム合金の組成に応じて、鍛造加工が可能
な条件範囲で行う必要がある。

【００４３】鍛造の条件は、マグネシウム合金組成によ
っても異なるが、Ｚ値が１０^１３未満の範囲、好ましく
は１０^６〜１０^１２の範囲となるひずみ速度及び温度条
件で行うことが好ましく、Ｚ値が１０^１３以上では、ク
ラック、割れ等の欠陥が生じ、鍛造不可能となる場合が
ある。

【００４４】通常の場合、この鍛造はひずみ速度１０
^−３〜１０^−１ｓｅｃ^−１、温度２００〜５００℃の範
囲で上記Ｚ値の好適範囲となるように、合金組成に応じ
て条件設定がなされる。

【００４５】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００４６】なお、以下の実施例において、用いたＭｇ
合金インゴットは、市販のＡＺ９１合金インゴットにマ
グネシウムと亜鉛を添加して成分調整を行うことにより
製作し、これにより、ＡＺ８１からＡＺ２１までの組成
のＭｇ合金インゴットを製作した。用いたＡＺ９１合金
インゴットと製作したインゴットの成分分析結果を表１
に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】実施例１（１）鋳造及び溶体化処理ＡＺ９１からＡＺ２１までのインゴットを研削すること
により、チクソモールディング用チップを作成し、鋳造
に供した。日本製鋼所製チクソモールディング成形機Ｊ
ＭＧ−４５０により、射出速度を空打ち条件で最高の４
ｍ／ｓｅｃに設定し、金型温度を２５０℃に設定して縦
１８１ｍｍ×横２５５ｍｍ×高さ１０ｍｍの有底無蓋の
箱型で、肉厚１．５ｍｍの鋳造品を得た。なお、鋳造に
際しては、インゴット毎に融点が異なるので、成形機の
バレルとノズル温度を調整して、成形可能な条件を探り
ながら鋳造を行った。各合金の鋳造時のバレル先端の温
度を、表２に示す。

【００４９】

【表２】

【００５０】その結果、ＡＺ９１からＡＺ３１までは鋳
造を行えたが、ＡＺ２１は融点が６４５℃であり、成形
機のバレルの加熱限界内では溶融できず、鋳造できなか
った。従って、ＡＺ系合金のチクソモールディング成形
機による鋳造限界は、アルミニウム含有量２．５％と考
えられる。

【００５１】チクソモールディング鋳造で得られた鋳造
品の結晶粒径を測定するため、各鋳造品の中央部からサ
ンプルを取り、樹脂に埋め込んで研磨した後、サンプル
の組成によりピクリン酸又は酢酸系のエッチング剤でエ
ッチングし、５００倍の電子顕微鏡写真を撮り、ＪＩＳ
Ｇ０５２２の「鋼のフェライト結晶粒度試験法」の切
片法に従って測定し、１．７４倍して結晶粒径を求め
た。

【００５２】また、溶体化処理の効果を確認するため
に、各鋳造品を４３０℃で１時間熱処理した後、同様に
して結晶粒径を測定した。

【００５３】これらの結果を表３及び図１に示した。

【００５４】

【表３】

【００５５】表３及び図１より明らかなように、溶体化
処理前の結晶粒径は組成による差が小さいが、溶体化処
理により、結晶粒径が粗大化する。これは、溶体化処理
を行うと、粒界に存在するβ相が母相のα相に溶解して
結晶粒を粗大化させるためである。この結晶粒径は、溶
湯が急冷されて凝固する速度が速いほど小さくなると考
えられ、次のような結果となる。即ち、ＡＺ９１からＡ
Ｚ３１に向ってアルミニウムの含有量が減少し、融点が
上昇する。このため、成形機の先端のバレル温度を高く
するが、溶湯温度と金型温度との温度差による急冷効果
のために、この温度差が小さいＡＺ９１の結晶粒径２８
μｍから、温度差の大きいＡＺ５１の結晶粒径１４μｍ
まで結晶粒径は小さくなる傾向がある。しかし、ＡＺ４
１，ＡＺ３１になると、逆に高温の溶湯が冷却遅延作用
を奏するために、結晶粒径は１８〜２０μｍと大きくな
る。

【００５６】また、溶体化処理品の塑性加工性を調べる
ために、各鋳造品から引張り試験片を切り出し、４２０
℃で１時間溶体化処理した後、３００℃、ひずみ速度
１．０×１０^−２ｓｅｃ^−１で引張り試験を行い、結果
を図２に示した。

【００５７】図２から明らかなように、アルミニウム含
有量の多いＡＺ９１からＡＺ７１の伸びは１５〜２４％
と低いが、ＡＺ６１からＡＺ３１では伸びが４０％以上
になり、塑性加工性が格段に向上する。

【００５８】従って、鍛造に供する鋳造品のアルミニウ
ム含有量の範囲は、鋳造性からは２．５質量％以上、塑
性加工性から６質量％以下が好ましい。

【００５９】（２）鍛造上記（１）において、チクソモールディング法で鋳造し
たＡＺ６１からＡＺ３１の鋳造品を４２０℃で１時間溶
体化処理した後、２０ｍｍ×２０ｍｍのサンプルを切り
出して電気炉で均一に加熱し、表４に示す所定の鍛造温
度に保たれた金型に置き、ひずみ速度が３．３×１０
^−２ｓｅｃ^−１の一定条件で鍛造を行った。鍛造後のサ
ンプルからテストピースを切り出し、上記（１）におけ
ると同様の方法で結晶粒径の測定を行い、結果を表４に
示した。なお、上記ひずみ速度を前述の（Ｉ）式に代入
して求めたＺ値は表１に示す通りであった。ここで計算
に適用したＱの値は、１３５Ｋｊｏｕｌｅ／ｍｏｌであ
る。表４には、各サンプルの鍛造前（溶体化処理後）の
結晶粒径を併記した。

【００６０】

【表４】

【００６１】表４より次のことが明らかである。

【００６２】即ち、同一の鍛造温度では、アルミニウム
含有量の多い合金のほうが、鍛造により結晶が微細化し
易い現象が見られた。一方、アルミニウム含有量の多い
合金は、温度が低いと鍛造加工中に割れを生じ、実験の
ひずみ速度では、ＡＺ６１では３００℃以上で鍛造可能
であるのに対し、ＡＺ３１では２００℃でも鍛造可能で
あり、結晶粒微細化の効果を得ることができた。

【００６３】この結果から、結晶粒径を、超塑性鍛造が
可能とされる１０μｍ以下となるように結晶粒微細化を
行うことができる鍛造の条件は、ＡＺ６１からＡＺ３１
の合金では、Ｚ値が１０^９〜１０^１３の範囲であり、好
ましくは、１０^１０〜１０^１ ^３の範囲であると言える。

【００６４】上記鍛造により、結晶粒を微細化したサン
プルと微細化が十分でないものを選び、２０ｍｍ×２０
ｍｍ×１．５ｍｍ厚さの板状サンプルを切り出し、この
サンプルを鍛造金型の下型の２０ｍｍ×２０ｍｍのキャ
ビティーに挿入し、表５に示す条件で真ひずみ−１．１
まで、直径３ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒形の凹部を有す
る上型で鍛造してボスの形状に成形し、鍛造加工時の鍛
造性の良否を表５に示した。

【００６５】

【表５】

【００６６】表５より次のことが明らかである。

【００６７】粒界にβ相が析出しやすく、粒界すべりが
阻害されやすいアルミニウム含有量が多い組成ほど高い
加工温度、即ち、大きなＺ値にしなければボスを形成で
きなかった。一方、結晶粒径が１０μｍを超えていて
も、合金によっては、高い加工温度をとることでボスを
形成できた。

【００６８】しかし、工業的には、金型温度を４００℃
以上にすると、金型の耐久性が悪く、実用的ではない。
耐熱性材料又は表面を処理することで金型の高温耐久性
を改善することも可能であるが、金型コストが高くなり
好ましくない。

【００６９】この結果から、所望の形状に成形するため
の鍛造の条件は、ＡＺ６１からＡＺ３１の合金ではＺ値
が１０^１３以下の範囲であり、好ましくは１０^８〜１０
^１３の範囲であることがわかる。

【００７０】実施例２（１）鋳造及び溶体化処理実施例１のチクソモールディング法の代わりにダイカス
ト法で鋳造試験を行った。チクソモールディング成形時
と同じ成形品形状の金型を使用し、合金は、チクソモー
ルディング成形機に使用したものと同じロットのインゴ
ットを、チップにすることなく、そのまま使用した。東
芝機械製ＤＣ６５０ｔＣＬＳコールドチャンバー・ダイ
カスト成形機を使用し、溶湯温度を７００℃、高速時の
射出速度を５．０ｍ／ｓｅｃに設定し、金型温度２５０
℃の条件で、順次鋳造した。鋳造品の寸法、形状は実施
例１と同様である。

【００７１】ダイカスト法では、チクソモールディング
法で成形できなかったＡＺ２１材も鋳造することができ
た。これは、チクソモールディング成形機のように材料
の溶融を成形機のバレル内で行わず、成形機とは別に設
置した給湯装置で材料を溶融させたので、溶融温度を７
００℃まで上げることが可能となり、融点の高いＡＺ２
１でも溶融させることができたためである。

【００７２】各鋳造品について、実施例１と同様にして
溶体化処理前後の結晶粒径を測定し、結果を表６及び図
３に示した。なお、溶体化処理は４３０℃で１時間行っ
た。

【００７３】

【表６】

【００７４】表６及び図３より明らかなように、ダイカ
スト鋳造品の結晶粒径は、チクソモールディング鋳造品
の結晶粒径よりも小さく、結晶粒微細化の鍛造処理する
までもなく、溶体化処理前で、既に１０μ未満であっ
た。これは、成形機の充填速度が速いため、急冷効果が
あるためと推定される。

【００７５】（２）鍛造得られた鋳造品は、既に結晶粒が微細であるので、鋳造
品の鍛造しやすさの目安を得るため、実施例１における
チクソモールディング鋳造品の結晶粒微細化鍛造と同じ
条件で鍛造を行い、割れを生じることなく鍛造できる
か、試験を行った。溶体化処理前のサンプルについて、
予備的に鍛造試験したが、粒界に析出したβ相が厚く、
粒界すべりが起こりにくいためか、割れを生じやすかっ
た。その傾向は、アルミニウムの含有量が多いほど、著
しかった。そのため、溶体化処理後のサンプルについて
のみ、試験を行った。その結果を表７に示す。この時の
サンプルは、ダイカスト鋳造品から切り出した２０ｍｍ
×２０ｍｍ×１．５ｍｍ厚さの板状で、このサンプルを
一定のひずみ速度で成形した。鍛造の真ひずみは、−
１．１である。

【００７６】

【表７】

【００７７】表７より次のことが明らかである。

【００７８】即ち、溶体化処理前のサンプルと同様に、
アルミニウム含有量が多いと、鍛造性が悪い傾向にあ
り、ひずみ速度が３．３×１０^−２の条件においては、
ＡＺ９１からＡＺ７１では、加工温度を３５０℃に上げ
ても、鍛造すると欠陥を生じた。但し、アルミニウム含
有量が減るにつれて鍛造性が良くなり、ＡＺ９１では、
いずれの温度でも鍛造品に割れを生じたが、ＡＺ８１で
は３００℃以上（即ちＺ値が６．７×１０^１０未満）、
ＡＺ７１では２５０℃以上（即ちＺ値が１．０×１０
^１２未満）になると割れなくなったが、細かいクラック
を生じた。

【００７９】更に、アルミニウム含有量が減ると、欠陥
を生じることなく鍛造することができ、ＡＺ６１，ＡＺ
５１及びＡＺ４１では２５０℃以上（即ちＺ値が１．０
×１０^１２未満）で、ＡＺ３１とＡＺ２１では２００℃
以上（即ちＺ値が１．０×１０^１３未満）で鍛造したも
のには欠陥がなく、優れた鍛造成形性を示した。

【００８０】以上の結果から、結晶粒径が１０μ以下に
鋳造したダイカスト鋳造品の鍛造に適する組成は、アル
ミニウム含有量が２〜６質量％であり、適する鍛造条件
は、Ｚ値が１．０×１０^１３未満であると言える。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のマグネシウ
ム合金の成形方法によれば、鋳造が可能で、しかも鍛造
性に優れるマグネシウム合金組成において、鋳造と鍛造
とを組み合わせてマグネシウム合金を成形することによ
り、複雑で精密な形状を持ち、かつ物性の信頼性が高
く、耐食性をも十分に満足する製品を歩留り良く製造す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるチクソモールディング鋳造品
（溶体化処理後）の結晶粒径を示すグラフである。

【図２】実施例１における溶体化処理品の３００℃，
ε’＝１．０×１０^−２ｓ^−１における引張り試験結果
を示すグラフである。

【図３】実施例２におけるダイカスト鋳造品（溶体化処
理後）の結晶粒径を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 ６０４Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０４６１１６１１６９１６９１Ｂ６９１Ｃ６９４６９４Ｚ (72)発明者平井勤二神奈川県横浜市戸塚区名瀬町84 株式会社新技術研究所内Ｆターム(参考） 4E087 AA10 BA03 BA24 CB01 CB04 CB13 DB15 DB22 GA07 GA09 HA91 HB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム含有量が２〜１０質量％の
マグネシウム合金を鋳造して結晶粒径が３０μｍ以下の
鋳造品を得、該鋳造品をその組成での固溶温度と固相線
の範囲の温度で溶体化処理した後、鍛造して結晶粒径１
０μｍ以下の鍛造品とし、この鍛造品を所望の形状に更
に鍛造することを特徴とするマグネシウム合金の成形方
法。
【請求項２】請求項１において、該マグネシウム合金
のアルミニウム含有量が２．５〜６％であることを特徴
とするマグネシウム合金の成形方法。
【請求項３】請求項１又は２において、該鋳造をダイ
カスト法又はチクソモールディング法で行うことを特徴
とするマグネシウム合金の成形方法。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、該溶体化処理を３８０〜４４０℃で１〜２４時間行
うことを特徴とするマグネシウム合金の成形方法。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項におい
て、Ｚ値が１０^９〜１０^１３のひずみ速度と温度の条件
で鍛造して結晶粒径１０μｍ以下の結晶微細化鍛造品を
得ることを特徴とするマグネシウム合金の成形方法。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項におい
て、結晶微細化鍛造品をＺ値が１０^１３以下のひずみ速
度と温度の条件で所望の形状に鍛造することを特徴とす
るマグネシウム合金の成形方法。
【請求項７】アルミニウム含有量が２〜１０質量％の
マグネシウム合金を鋳造して結晶粒径が１０μｍ以下の
鋳造品を得、該鋳造品をその組成での固溶温度と固相線
の範囲の温度で溶体化処理した後、所望の形状に鍛造す
ることを特徴とするマグネシウム合金の成形方法。
【請求項８】請求項７において、該マグネシウム合金
のアルミニウム含有量が２〜６質量％であることを特徴
とするマグネシウム合金の成形方法。
【請求項９】請求項７又は８において、該鋳造をダイ
カスト法により行うことを特徴とするマグネシウム合金
の成形方法。
【請求項１０】請求項７ないし９のいずれか１項にお
いて、該溶体化処理を３８０〜４４０℃で１〜２４時間
行うことを特徴とするマグネシウム合金の成形方法。
【請求項１１】請求項７ないし１０のいずれか１項に
おいて、Ｚ値が１０ ^１３未満のひずみ速度と温度の条件
で鍛造することを特徴とするマグネシウム合金の成形方
法。