JP2004115863A

JP2004115863A - 成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004115863A
Application number: JP2002280243A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Okamoto; 岡本　浩明; Kengo Iwanaga; 岩永　健吾; Keiichi Shimizu; 志水　慶一
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP4180868B2

Abstract

【課題】成形性、特に、冷間でのプレス成形性に優れた安価な展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】Ａｌを２．０〜５．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５重量％未満を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延した後、熱処理を行うことによって形成され、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］が１．０〜３．５、圧延方向に対して平行方向及び直角方向の降伏強度が１３００〜３００ＭＰａ、平均結晶粒径が３〜１００μｍとされてなること。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性、特に冷間でのプレス成形性に優れた安価な展伸用マグネシウム薄板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、展伸用マグネシウム合金板は、厚み数ｍｍ〜数十ｍｍの鋳造スラブ、あるいは押し出しによって形成された厚板に対し、繰り返し熱処理、熱間圧延、温間圧延等を施して薄板にすることによって製造されるようになっていた。このように、繰り返し熱処理、熱間圧延、温間圧延等を施されて製造された薄Ｍｇ合金板は、室温〜温間域以下の温度、すなわち冷間での加工性が劣ると共に、経済性の点でも割高であり、広く使用されるには至っていなかった。
【０００３】
しかし、近年、Ｍｇ合金は、Ａｌよりも比重が小さく、非剛性が高く、また、軽量化できる等の利点から、安価で、成形性に優れたＭｇ合金板の要求が高まっている。
【０００４】
これまでにも、良好なプレス成形性を目的としたマグネシウム合金として、特開平６−２９３９４４号公報、特開平６−２５７８８号公報及び特開平９−４１０６６号公報に記載のものが提案されている。
【０００５】
特開平６−２９３９４４号は、２００℃で、温間でのプレス成形性を改善するための組成、圧延条件について示したものである。
【０００６】
特開平６−２５７８８号公報及び特開平９−４１０６６号公報は、マグネシウムにリチウムを添加し、ｈｃｐ構造のα相中にｂｃｃ構造のβ相を１部生成させるか、あるいはβ単相にすることによって、冷間での延性や曲げ加工性を改善することを目的としている。しかし、リチウムは活性な金属であるため、工業的に大量に取り扱うには安全上問題があるばかりでなく、高価で、しかもマグネシウムの耐食性を著しく低下させるといった欠点を有している。
【０００７】
上記の他にも、マグネシウムの熱間加工に関するものとして、例えば、特開平５−２９３５２９号公報、特開平６−８１０８９号公報、特開２０００−２７１６９３号公報及び特開２００１−２５２７０３号公報に記載のものが提案されているが、これらは、いずれも熱間での加工を効率的に行うことを目的としており、成形性の改善を目的としてはいない。
【０００８】
その上、特開２０００−２７１６９３号公報においては、結晶粒微細化を目的として大ひずみを付与する加工法や条件が検討されており、結晶粒径が１μｍ以下に微細化されているが成形性の改善については何ら言及されてない。また、形状が限定され、あるいは熱間鍛造を繰り返し行う必要があり、薄肉のマグネシウム合金板は作製することができない。
【０００９】
さらに、温間での加工は、生産性が劣り、加熱設備を必要とし、特殊な潤滑油が必要となり、また、その脱脂が必要となる等、多くの問題点を伴うものであった。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−２９３９４４号公報
【特許文献２】
特開平６−２５７８８号公報
【特許文献３】
特開平９−４１０６６号公報
【特許文献４】
特開平５−２９３５２９号公報
【特許文献５】
特開平６−８１０８９号公報
【特許文献６】
特開２０００−２７１６９３号公報
【特許文献７】
特開２００１−２５２７０３号公報
【００１１】
【発明が解決すべき課題】
このように、従来は、成形性に優れ、かつ製造コストが安価な薄Ｍｇ合金板については、何らの有効な提案もなされていなかった。
【００１２】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、加工性、特に冷間での張り出し加工性、曲げ性などのプレス成形性に優れ、かつ経済性の点でも安価な成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の請求項１に係る成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板は、Ａｌを２．０〜５．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５重量％未満含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率１０〜３５％の範囲で冷間圧延した後、２００〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行うことによって形成され、板厚が０．２〜２ｍｍ、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］が１．０〜３．５、圧延方向に対して平行方向及び直角方向の降伏強度が１３０〜３００ＭＰａ、平均結晶粒径が３〜１００μｍとされてなることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に係る成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板の製造方法は、Ａｌを２．０〜５．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５重量％未満含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率１０〜３５％の範囲で冷間圧延した後、２００〜４５０℃の温度範囲で熱処理をし、板厚を０．２〜２ｍｍ、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］を１．０〜３．５、圧延方向に対して平行方向及び直角方向の抗張力を１３０〜３００ＭＰａ、平均結晶粒径を３〜１００μｍにすることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、上記のように、Ａｌを２．０〜５．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５重量％未満含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を、圧延率１０〜３５％の範囲で冷間圧延した後、２００〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行うことによって、板厚が０．２〜２ｍｍ、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］が１．０〜３．５、圧延方向に対して平行方向及び直角方向の降伏強度が１３０〜３００ＭＰａ、結晶粒径が３〜１００μｍとされた成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板を安価に得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法の実施形態について説明する。
【００１７】
本実施形態における成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板を製造するには、まず、Ａｌを２．０〜５．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５重量％未満含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる鋳造ビレットを押し出すことにより、耳割れや破断を抑制しつつ、エリクセン値等の加工性に優れた板を作製する。各成分の適正な濃度範囲は下記の通りである。
［Ａｌ量］
Ａｌ量は、添加量が多いほど、強度を改善する効果があり、強度の点で、２．０重量％以上添加する必要がある。５．０重量％を超えると、晶出物が溶体化せず、脆化し、押出し性に問題がある。
［Ｚｎ量］
Ｚｎ量は、添加量が多いほど、耐食性を改善する効果があり、耐食性の点で０．５重量％以上添加する必要がある。２．０重量％を超えると、晶出物を生成し、脆化するため、押出し性の点で問題がある。
［Ｍｎ量］
Ｍｎは、添加量が多いほど、耐食性、加工性を改善する効果があり、０．０５重量％以上では、晶出物が溶体化せず、脆化し、押出し性で問題がある。
［Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃａ量］
押し出し性、加工性の点で、有害な成分であり、極力少ないほうが望ましい。不可避に含まれる含有量については、Ｆｅは、０．０３５重量％未満、Ｓｉは０．１重量％未満、Ｃｕは０．１重量％未満、Ｎｂは０．００５重量％未満が望ましい。
【００１８】
以上の組成を持ったＭｇ合金のビレットを押し出す。押し出し条件としては、押し出し温度の範囲が３５０〜５００℃、押し出し速度が１〜１００ｍ／分、押し出し比５０以上、望ましくは１００以上、厚みが０．３〜２．５ｍｍの範囲が望ましい。
【００１９】
次に、このように押し出したマグネシウム合金を圧延後の板厚が０．２〜２ｍｍの範囲になるように、冷間圧延を施す。冷間圧延の場合、圧延率は、１０〜３５％の範囲が好ましい。この冷間圧延は、１回または、２回以上の圧延を行う。圧延率は、１０〜３５％の範囲が適し、この範囲の圧延率で圧延後、熱処理することにより、張り出し性は大きく向上し、エリクセン値が市販材のレベルである４ｍｍを超え、５〜７ｍｍの値となる。
【００２０】
１０％未満、及び３５％を超えると、この後の熱処理後のエリクセン値が４ｍｍ未満で加工性が良くない。
【００２１】
そして、１回または２回以上の圧延を行った後、最後に熱処理を行う。熱処理温度は、２００〜４５０℃の範囲が好ましい。この熱処理により、ひずみの回復、再結晶が生じ、結晶配向が適切な状態となり、加工性が改善されると考えられる。この温度範囲以外では、エリクセン値が４ｍｍ未満となり、十分な加工性は得られない。
【００２２】
このように作製した成形性に優れた展伸用マグネシウム合金の結晶配向、すなわちＸ線回折によるＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］は１．０〜３．５の範囲となる。降伏強度は圧延方向に対して平行方向及び直角方向とも１３０〜３００ＭＰａの範囲であり、結晶粒径は３〜１００μｍであることが適する。降伏強度が１３０ＭＰａ未満では、強度不十分であり、３００ＭＰａを超えると、加工性が不十分となる。
結晶粒径は３μｍ未満では、製造上経済的に困難であり、逆に、１００μｍを超えると、肌荒れなどにより加工性が劣る。
【００２３】
【実施例】
本発明について、さらに、以下の実施例を参照して具体的に説明する。
（実施例１）
Ａｌ−３．０重量％、Ｚｎ−０．９重量％、Ｍｎ−０．０３重量％、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる組成を有するビレットを温度４００℃、押し出し速度５ｍ／分の条件で押し出しを行い、板厚を０．５２ｍｍとした。更に、２回通板して冷間圧延を行い、板厚０．４ｍｍの展伸用マグネシウム合金薄板を得た。
【００２４】
上記のように、作製したマグネシウム合金の特性を評価した。評価結果を表１に示す。なお、比較例１は、スラブの押出し、温間圧延、熱処理及び冷間圧延の工程を経て製造されたＭｇ合金である。評価方法は下記に示す通り。
［引張強度及び伸びの評価］
ＪＩＳ６号試験片を使って、引張試験にて測定し評価した。なお、表１において、ＲＤ平行は、圧延方向に対して平行方向に引張を行った試験結果であり、ＲＤ直角は圧延方向に対して直角に引張を行った試験結果を示す。
［張出し高さ（エリクセン値）の評価］
張出し高さは、エリクセン試験機によりマグネシウム合金薄板の張出しを行い、破断する前の最大張出し高さ（ｍｍ）を求めた。
［Ｘ線強度比の評価］
管球としてＣｕを用い、電圧５０ｋＶ、電流１９０ｍＡの条件で、Ｘ線強度を測定し、Ｘ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］を求めた。
【００２５】
評価結果を表１に示す。表１に示すように、本発明の成形性に優れた展伸用マグネシウム合金薄板は市販のマグネシウム合金板（製造工程：スラブあるいはビレットの押出し材→高圧下率での温間圧延→熱処理）と比べて張出し加工性に優れている。これは、従来法においては、圧延による板厚減少率が高いため、板面に平行な底面の割合の高い圧延集合組織が発達するが、押し出し加工度を高め、圧延条件をコントロールすること（冷間での低圧下率の圧延）により板面に平行な底面の割合の少ない集合組織が得られる。
【００２６】
このことは、Ｘ線回折結果から推察され、表１に示すような値を示す。集合組織の違いが、エリクセン値に影響しているものと推察される。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法によれば、Ａｌを２．０〜５．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５重量％未満を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率１０〜３５％の範囲で冷間圧延した後、２００〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行う結果、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］が１．０〜３．５、圧延方向に対して平行方向及び、直角方向の降伏強度が１３０〜３００ＭＰａ、結晶粒径が３〜１００μｍの展伸用マグネシウム薄板を得ることができる。
【００２９】
このようにして製造された展伸用マグネシウムは、スラブあるいはビレットの押出材を、高圧下率での温間圧延、熱処理等を経て製造される市販材に比べて、張り出し加工性が著しく優れている。さらに、このような成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板を、経済的困難性を伴わず安価に製造することができる。

Claims

Ａｌを２．０〜５．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５重量％未満含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率１０〜３５％の範囲で冷間圧延した後、２００〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行うことによって形成され、板厚が０．２〜２ｍｍ、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］が１．０〜３．５、圧延方向に対して平行方向及び直角方向の降伏強度が１３０〜３００ＭＰａ、結晶粒径が３〜１００μｍとされてなることを特徴とする成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板。
Ａｌを２．０〜５．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５重量％未満含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を、圧延率１０〜３５％の範囲で冷間圧延した後、２００〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行い、板厚を０．２〜２ｍｍ、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１⁻１）面のＸ線強度］を１．０〜３．５、圧延方向に対して平行方向及び直角方向の降伏強度を１３０〜３００ＭＰａ、平均結晶粒径を３〜１００μｍに形成することを特徴とする成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板の製造方法。