JP2006088435A - Magnesium-based metal clad sheet - Google Patents

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JP2006088435A JP2004275041A JP2004275041A JP2006088435A JP 2006088435 A JP2006088435 A JP 2006088435A JP 2004275041 A JP2004275041 A JP 2004275041A JP 2004275041 A JP2004275041 A JP 2004275041A JP 2006088435 A JP2006088435 A JP 2006088435A
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Hiroshi Inoue
博史 井上
Takayuki Takasugi
隆幸 高杉
Takeshi Hasegawa
剛 長谷川
Masaaki Ishio
雅昭 石尾
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Osaka Prefecture
Hitachi Metals Neomaterial Ltd
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Osaka Prefecture
Neomax Materials Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnesium-based metal clad sheet excellent in press moldability and having corrosion resistance. <P>SOLUTION: The magnesium-based metal clad sheet is equipped with a magnesium-based metal layer 2 formed of a magnesium-based metal comprising pure Mg or a Mg-base alloy based on Mg and the corrosion-resistant metal layer 3 laminated on one side or both sides of the magnesium-based metal layer 2 and formed of a corrosion-resistant metal having corrosion resistance more excellent than that of the magnesium-based metal. The magnesium-based metal constituting the magnesium-based metal layer 2 is characterized in that the (0001) surface of the crystal structure thereof, that is, the base thereof has a crystal orientation inclined with respect to the surface of the magnesium type metal clad sheet. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、デジタルカメラ,ノートパソコン,MD・CD・DVD録音再生装置,ビデオカメラ,携帯電話,腕時計などの各種電子・電気機器筐体、車椅子,人工骨などの医療関係品、ゴルフクラブ,競技用自転車などのスポーツ用品、自動車用部品などの素材として好適な軽量クラッド材に関する。   The present invention relates to digital cameras, notebook computers, MD / CD / DVD recording / playback devices, video cameras, mobile phones, various electronic / electric equipment cases such as wristwatches, medical equipment such as wheelchairs, artificial bones, golf clubs, competitions, etc. The present invention relates to a lightweight clad material suitable as a material for sports equipment such as bicycles and automobile parts.

各種電子・電気機器の筐体は、ステンレス,チタン,アルミニウム合金などの材料によって形成されている。また、アルミニウム合金の軽量性とアルミニウムにはない異種金属の特性を付与したアルミニウム金属クラッド材が特開2002−294376号公報(特許文献1)に提案されている。
一方、近年、筐体の軽量化を図るために実用金属の中では最も比重の小さいマグネシウムが筐体用の材料として注目され、一部では鋳造成形品として筐体の製造に利用され始めている。
また、マグネシウム合金は、比強度が高く、かつ防振性に優れるため、ゴルフクラブや競技用自転車などのスポーツ用品の素材として使用されている。
特開2002−294376号公報
The casings of various electronic / electrical devices are formed of materials such as stainless steel, titanium, and aluminum alloys. Also, an aluminum metal clad material imparted with the lightness of an aluminum alloy and the characteristics of dissimilar metals not found in aluminum is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-294376 (Patent Document 1).
On the other hand, in recent years, magnesium, which has the smallest specific gravity among practical metals, has been attracting attention as a material for a housing in order to reduce the weight of the housing, and some of them have begun to be used for manufacturing the housing as a cast product.
Magnesium alloys are used as materials for sports equipment such as golf clubs and competition bicycles because of their high specific strength and excellent vibration resistance.
JP 2002-294376 A

マグネシウムを鋳造成形する場合はともかく、塑性変形して種々の形態に成形するには、以下に述べる問題点がある。すなわち、Mg及びそれを主成分とするMg基合金(以下、これらを総称して「マグネシウム系金属」という。)は、結晶構造が稠密六方晶(hcp)であり、常温でのプレス成形時の支配的なすべり系が底面すべりである。しかし、(0001)面すなわち底面が全体的に板面と平行になっているため、底面すべりが生じ難く、成形性に劣る。このため、通常、200〜300℃程度に加熱した状態でプレス成形される。また、マグネシウム系金属は耐食性が良くないため、用途が限定される、という問題がある。   Regardless of the casting of magnesium, there are the following problems in plastic deformation and forming into various forms. That is, Mg and an Mg-based alloy containing the same as a main component (hereinafter collectively referred to as “magnesium-based metal”) have a dense hexagonal crystal (hcp) crystal structure. The dominant slip system is the bottom slip. However, since the (0001) plane, that is, the bottom surface is entirely parallel to the plate surface, the bottom surface slip hardly occurs and the moldability is poor. For this reason, it is usually press-molded in a state heated to about 200 to 300 ° C. Moreover, since a magnesium-type metal is not good in corrosion resistance, there exists a problem that a use is limited.

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、プレス成形性に優れ、また耐食性を備えたマグネシウム系金属材を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this problem, and it aims at providing the magnesium type metal material which was excellent in press-formability and was equipped with corrosion resistance.

本発明者は、マグネシウム系金属板と延性の異なる耐食性金属板とをロール圧接したクラッド板を製作し、その成形性を調べたところ、マグネシウム系金属の単板に比べて成形加工性が飛躍的に向上し、従来より低温で成形可能なことを知見し、本発明を完成するに至った。   The present inventor manufactured a clad plate in which a magnesium-based metal plate and a corrosion-resistant metal plate having different ductility were roll-welded, and examined the formability thereof. As a result, the formability was dramatically higher than that of a single plate of magnesium-based metal. Thus, the present inventors have found that molding can be performed at a lower temperature than in the past, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、純MgあるいはMgを主成分とするMg基合金からなるマグネシウム系金属で形成されたマグネシウム系金属層と、前記マグネシウム系金属層の一方あるいは両方の表面に積層され、前記マグネシウム系金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で形成された耐食性金属層とを備えたマグネシウム系金属クラッド板であって、前記マグネシウム系金属層を形成するマグネシウム系金属はその結晶構造の底面すなわち(0001)面が板面に対して傾いたものである。
本発明のクラッド板によると、底面が板面に対して傾いているため、元来、活動しにくい底面すべりが活動しやすくなる。さらに、深絞り加工においては、外表面の耐食性金属層が最大引張応力を担い、内側のマグネシウム系金属層への引張応力の負荷を軽減するため成形加工性が向上する。このため、クラッド板を用いて成形加工する際にマグネシウム系金属の加工温度を低下させることができ、生産性を向上させることができる。また、マグネシウム系金属層を耐食性金属層で被覆することによって、マグネシウム系金属層の耐食性を向上させることができる。
That is, the present invention provides a magnesium-based metal layer formed of magnesium-based metal made of pure Mg or an Mg-based alloy containing Mg as a main component, and is laminated on one or both surfaces of the magnesium-based metal layer. A magnesium-based metal clad plate provided with a corrosion-resistant metal layer formed of a corrosion-resistant metal having a corrosion resistance superior to that of a metal-based metal, wherein the magnesium-based metal forming the magnesium-based metal layer is a bottom surface of its crystal structure, that is, (0001 ) The surface is inclined with respect to the plate surface.
According to the clad plate of the present invention, the bottom surface is inclined with respect to the plate surface. Further, in the deep drawing process, the corrosion-resistant metal layer on the outer surface bears the maximum tensile stress, and the moldability is improved because the tensile stress load on the inner magnesium-based metal layer is reduced. For this reason, when shaping | molding using a clad board, the processing temperature of a magnesium-type metal can be lowered | hung and productivity can be improved. Moreover, the corrosion resistance of a magnesium-type metal layer can be improved by coat | covering a magnesium-type metal layer with a corrosion-resistant metal layer.

前記耐食性金属としては、純TiあるいはTiを主成分としたTi合金が好ましい。TiあるいはTi合金は、溶接性、耐食性に優れ、また比強度が高いので、クラッド板の軽量化に好適である。また、プレス成形後の発色性に優れるため、商品価値の高い色調を付与することができる。さらに、チタン、マグネシウムは人体に対して無害であり、アレルギーフリーであるため、耐食性金属として純TiあるいはTi合金を用いたクラッド板は、人工骨などの生体用材料、車椅子などの医療機器用材料としても好適に使用することができる。   The corrosion resistant metal is preferably pure Ti or a Ti alloy mainly composed of Ti. Ti or Ti alloy is excellent in weldability and corrosion resistance, and has high specific strength, and is therefore suitable for reducing the weight of the clad plate. Moreover, since the color developability after press molding is excellent, a color tone having a high commercial value can be imparted. Furthermore, since titanium and magnesium are harmless to the human body and are allergy free, clad plates using pure Ti or Ti alloys as corrosion-resistant metals are used for biomaterials such as artificial bones and medical device materials such as wheelchairs. Can also be used suitably.

また、前記マグネシウム系金属層を形成するマグネシウム系金属はその結晶構造の底面が板面となす角をθとしたとき、θを1°〜45°とするのがよい。θがある程度大きい程、成形性が向上するが、θを大きくするためには大きなせん断力をマグネシウム系金属層に付与する必要があり、θを45°より大きくした場合は、クラックが生じるおそれが増大し、生産性が低下する。このため、θは1°〜45°が好ましい。また、前記マグネシウム系金属層の厚さは、クラッド板の全厚さの50%以上とするのがよい。マグネシウム系金属層の層厚比を大きくする程、軽量化に資することができる。   The magnesium-based metal forming the magnesium-based metal layer may have a θ of 1 ° to 45 °, where θ is the angle between the bottom surface of the crystal structure and the plate surface. As θ is increased to some extent, the formability is improved. However, in order to increase θ, it is necessary to apply a large shearing force to the magnesium-based metal layer. If θ is greater than 45 °, cracks may occur. Increases and decreases productivity. For this reason, θ is preferably 1 ° to 45 °. Further, the thickness of the magnesium-based metal layer is preferably 50% or more of the total thickness of the clad plate. Increasing the layer thickness ratio of the magnesium-based metal layer can contribute to weight reduction.

また、本発明のマグネシウム系金属クラッド板の製造方法は、純MgあるいはMgを主成分とするMg基合金からなるマグネシウム系金属で形成されたマグネシウム系金属板と、前記マグネシウム系金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で形成された耐食性金属板とを準備し、焼鈍した後、前記マグネシウム系金属板の一方あるいは両方の表面に耐食性金属板を重ね合わせて200〜400℃の温度範囲にてロール圧接するものである。
焼鈍されたマグネシウム系金属板と耐食性金属板とを重ね合わせ、この重ね合わせ材を200〜400℃でロール圧接することにより、マグネシウム系金属と耐食性金属との延性の相違により、マグネシウム系金属層にせん断応力が作用し、マグネシウム系金属の結晶構造(hcp)のc軸が傾き、底面を圧延面(板面)に対して傾かせた状態で、マグネシウム系金属層と耐食性金属層とを容易に接合することができる。
The magnesium-based metal clad plate manufacturing method of the present invention includes a magnesium-based metal plate formed of a magnesium-based metal made of pure Mg or an Mg-based alloy containing Mg as a main component, and more resistant to corrosion than the magnesium-based metal. A corrosion-resistant metal plate formed of an excellent corrosion-resistant metal is prepared and annealed, and then the one or both surfaces of the magnesium-based metal plate are overlaid with a corrosion-resistant metal plate and roll-welded in a temperature range of 200 to 400 ° C. To do.
By superposing the annealed magnesium-based metal plate and the corrosion-resistant metal plate and roll-welding this overlapping material at 200 to 400 ° C., due to the difference in ductility between the magnesium-based metal and the corrosion-resistant metal, With the shear stress acting, the magnesium-based metal layer and the corrosion-resistant metal layer can be easily formed while the c-axis of the magnesium-based metal crystal structure (hcp) is tilted and the bottom surface is tilted with respect to the rolling surface (plate surface). Can be joined.

本発明のマグネシウム系金属クラッド板は、マグネシウム系金属層を形成するマグネシウム系金属の結晶構造の底面が板面に対して傾いているので、底面すべりを積極的に活動させることができる。このため、プレス成形性に優れ、延性に富む外表面の耐食性金属層の高い成形性と相俟って、成形の際の加工温度を低減することができる。また、耐食性金属層がマグネシウム系金属層に積層されているので、マグネシウム系金属層の耐食性が向上する。さらに、本発明の製造方法により、ロール圧接の際にマグネシウム系金属層にせん断応力を作用させることができるため、マグネシウム系金属の結晶構造の底面を圧延面(板面)に対して容易に傾けることができる。   In the magnesium-based metal clad plate of the present invention, the bottom surface of the crystal structure of the magnesium-based metal forming the magnesium-based metal layer is inclined with respect to the plate surface, so that the bottom surface slip can be actively activated. For this reason, the processing temperature at the time of shaping | molding can be reduced combined with the high moldability of the corrosion-resistant metal layer of the outer surface which is excellent in press moldability and is rich in ductility. Moreover, since the corrosion-resistant metal layer is laminated on the magnesium-based metal layer, the corrosion resistance of the magnesium-based metal layer is improved. Furthermore, since the manufacturing method of the present invention allows a shear stress to act on the magnesium-based metal layer during roll pressure welding, the bottom surface of the magnesium-based metal crystal structure is easily tilted with respect to the rolling surface (plate surface). be able to.

以下、図面を参照して本発明の実施形態にかかるマグネシウム系金属クラッド板について説明する。
図1は第1実施形態(2層構造)にかかるクラッド板1であり、マグネシウム系金属層2の一方の表面(片面)に耐食性金属層3がロール圧接され、熱処理により拡散接合されたものである。また、図2は第2実施形態(3層構造)にかかるクラッド板1Aであり、マグネシウム系金属層2の両方の表面(両面)に耐食性金属層3、3がロール圧接され、熱処理により拡散接合されたものである。
Hereinafter, a magnesium-based metal clad plate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a clad plate 1 according to a first embodiment (two-layer structure), in which a corrosion-resistant metal layer 3 is roll-welded to one surface (one side) of a magnesium-based metal layer 2 and diffusion-bonded by heat treatment. is there. FIG. 2 shows a clad plate 1A according to the second embodiment (three-layer structure). Corrosion-resistant metal layers 3 and 3 are roll-welded to both surfaces (both sides) of the magnesium-based metal layer 2, and diffusion bonding is performed by heat treatment. It has been done.

前記マグネシウム系金属層2を形成するマグネシウム系金属としては、結晶構造がhcpの純Mg、Mgを主成分とするMg基合金を用いることができる。純MgはMg含有量が95mass%以上、残部不可避的不純物からなるものが好ましい。前記Mg基合金としては、Mg含有量が好ましくは85mass%以上、より好ましくは90mass%以上の展延性の良好なMg合金が望ましく、Mg−(2〜10mass%)Al−(0.5〜2mass%)Zn系合金やMg−(0.5〜4mass%)Zn−(0.3〜1.0mass%)Zr系合金を例示することができる。   As the magnesium-based metal that forms the magnesium-based metal layer 2, pure Mg having a crystal structure of hcp, or an Mg-based alloy mainly composed of Mg can be used. Pure Mg is preferably composed of Mg content of 95 mass% or more and the balance of inevitable impurities. The Mg-based alloy is preferably a Mg alloy having a good ductility with an Mg content of preferably 85 mass% or more, more preferably 90 mass% or more, and Mg- (2 to 10 mass%) Al- (0.5 to 2 mass). %) Zn-based alloy and Mg- (0.5-4 mass%) Zn- (0.3-1.0 mass%) Zr-based alloy.

前記耐食性金属層3を形成する耐食性金属としては、マグネシウム系金属よりも耐食性に優れ、加工性に富んだ延性金属を用いることができる。比強度が大きく、特に軽量化を企図する場合は、純TiやTiを主成分とするTi基合金が好ましい。これらのチタン系金属は、成形後の発色性にも優れ、また生体に対して無害、アレルギーフリーという利点もある。純Tiは、JISH4600 1〜4種に代表される、Ti量が99%以上のものが好ましい。Ti基合金としては、好適にはTi−5Al−2.5Sn,Ti−8Al−1V−1Moなどのα型合金、Ti−6Al−4V,Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo,Ti−6Al−6V−2Snなどのα+β型合金、Ti−15V−3Cr−3Sn−3Al,Ti−15Mo−2.7Nb−3Al−0.2Si,生体用Ti−Nb系合金などのβ型合金(数値単位はmass%)を用いることができる。   As the corrosion-resistant metal that forms the corrosion-resistant metal layer 3, a ductile metal that is superior in corrosion resistance and rich in workability to magnesium-based metal can be used. When specific strength is large and a reduction in weight is particularly intended, pure Ti or a Ti-based alloy containing Ti as a main component is preferable. These titanium-based metals have excellent color developability after molding, are also harmless to the living body, and have the advantages of being allergy-free. The pure Ti is preferably one having a Ti amount of 99% or more, represented by JISH4600 1-4. As the Ti-based alloy, α-type alloys such as Ti-5Al-2.5Sn and Ti-8Al-1V-1Mo, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, and Ti-6Al- are preferable. Β-type alloys such as 6V-2Sn and the like, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si, and Ti-Nb-based alloys for biological use (the numerical unit is mass) %) Can be used.

前記耐食性金属としては、前記チタン系金属の他、ニッケル系金属として純Niのほか,ニクロムやモネルメタルを、銅系金属としてキュプロニッケル,黄銅(特に7/3黄銅、65/35黄銅),洋白を、鉄系金属としてステンレス鋼を用いることができる。組成的にはNi−(10〜45mass%)Cr、Ni−(10〜50mass%)Cu、Cu−(10〜50mass%)Ni、Cu−(10〜45mass%)Zn、Cu−(5〜35mass%)Ni−(15〜35mass%)ZnのNi系、Cu系合金類及びSUS304,SUS430などのFe系合金類である。なお、AlおよびAl合金は耐食性に劣るため、本発明では耐食性金属として使用しない。   As the corrosion-resistant metal, in addition to the titanium-based metal, pure nickel as the nickel-based metal, nichrome or monel metal, cupro-nickel, brass (especially 7/3 brass, 65/35 brass), and western white as the copper-based metal. Stainless steel can be used as an iron-based metal. Compositionally, Ni- (10-45 mass%) Cr, Ni- (10-50 mass%) Cu, Cu- (10-50 mass%) Ni, Cu- (10-45 mass%) Zn, Cu- (5-35 mass) %) Ni- (15-35 mass%) Zn Ni-based, Cu-based alloys and Fe-based alloys such as SUS304 and SUS430. In addition, since Al and Al alloy are inferior in corrosion resistance, they are not used as corrosion resistant metals in the present invention.

また、前記耐食性金属として、マグネシウム系金属よりも強度の高い金属を用いることによって、より高強度のマグネシウム系金属クラッド板を製造することができる。軽量性の観点からは耐食性金属として、前記純TiやTi基合金を用いることが好ましい。もっとも、耐食性金属として延性の高い金属を使用するほど、クラッド板を深絞り成形する際、耐食性金属層が外ダイ側として成形されるため、ダイコーナー部でのクラックの発生を抑制することができる利点がある。このため、クラッド板の成形態様に応じて、適宜の強度、延性を有する耐食性金属を使用することが望ましい。   Further, by using a metal having higher strength than the magnesium-based metal as the corrosion-resistant metal, a higher-strength magnesium-based metal clad plate can be manufactured. From the viewpoint of lightness, it is preferable to use the pure Ti or Ti-based alloy as the corrosion-resistant metal. However, the more ductile metal is used as the corrosion-resistant metal, the more the corrosion-resistant metal layer is formed on the outer die side when the clad plate is deep-drawn, so that the generation of cracks at the die corner can be suppressed. There are advantages. For this reason, it is desirable to use a corrosion-resistant metal having appropriate strength and ductility depending on the molding mode of the clad plate.

前記第1、第2実施形態にかかるクラッド板において、図3に示すように、前記マグネシウム系金属層2を形成するマグネシウム系金属はその結晶構造(hcp)のc軸が板面(圧延面)法線に対して傾いており、その底面すなわち(0001)面が板面に対して傾いている。底面と板面とのなす角度をθとしたとき、θは1°以上とすることが好ましい。θがある程度大きいほど、プレス成形の際に底面すべりが活発になり、成形性が向上する。もっとも、底面を傾けるには、ロール圧接の際にマグネシウム系金属層にせん断応力を作用させることが必要になる。せん断応力が大きいほど、θも大きくなるが、マグネシウム系金属層にクラックが入る可能性も増大するため、θは45°以下とする。もっとも、θを大きく傾けるには、ロール圧接条件も厳しくなるので、この点を考慮すると、θは好ましくは30°程度以下、より好ましくは20°以下とすることが望ましい。後述の実施例から明らかなように、マグネシウム系金属板の場合では、θ=0°では成形時に成形温度を200℃以上にする必要があったが、クラッド板ではθをわずかに傾けるだけで、成形温度を著しく低下させることができるようになる。なお、X線回折により極点図を求め、マグネシウム系金属層の結晶方位分布を調べることにより、hcpの底面である(0001)面と圧延面とのなす角度を求めることができる。   In the clad plate according to the first and second embodiments, as shown in FIG. 3, the magnesium-based metal forming the magnesium-based metal layer 2 is such that the c-axis of its crystal structure (hcp) is the plate surface (rolled surface). It is inclined with respect to the normal line, and its bottom surface, that is, the (0001) plane is inclined with respect to the plate surface. When the angle formed between the bottom surface and the plate surface is θ, θ is preferably 1 ° or more. As θ is increased to some extent, the bottom surface slip becomes more active during press forming, and the formability is improved. However, in order to tilt the bottom surface, it is necessary to apply a shear stress to the magnesium-based metal layer at the time of roll pressure welding. The larger the shear stress, the larger θ, but the possibility of cracking in the magnesium-based metal layer also increases, so θ is set to 45 ° or less. However, in order to incline θ greatly, the roll pressure contact condition becomes strict, so in consideration of this point, θ is preferably about 30 ° or less, more preferably 20 ° or less. As will be apparent from the examples described later, in the case of a magnesium-based metal plate, when θ = 0 °, the molding temperature was required to be 200 ° C. or more at the time of molding, but in the clad plate, by simply tilting θ, The molding temperature can be significantly reduced. Note that an angle between the (0001) plane which is the bottom surface of hcp and the rolling surface can be obtained by obtaining a pole figure by X-ray diffraction and examining the crystal orientation distribution of the magnesium-based metal layer.

前記2層クラッド板1の場合、全体厚さに対するマグネシウム系金属層2の厚さの割合は、大きい程、マグネシウム系金属層の割合が大きくなり、軽量化を促進することができる。その一方、厚さ割合が95%を超えて過大になると、より厳しい条件を与えないと、ロール圧接の際に、せん断応力の作用がマグネシウム系金属層2の全体に及び難くなり、マグネシウム系金属層の結晶構造hcpのc軸、言い換えれば底面=(0001)面の傾きが生じ難くなり、またマグネシウム系金属層が損傷するおそれも増大する。よって、マグネシウム系金属層の厚さ/クラッド板の厚さは、下限を50%、より好ましくは60%とし、上限を好ましくは95%、より好ましくは90%、さらに好ましくは85%に止めることが望ましい。一方、3層構造のクラッド板1Aの場合、マグネシウム系金属層の厚さ割合が2層構造と同じでも、マグネシウム金属層2にせん断応力がやや作用し難くなる傾向があるので、上限を好ましくは90%以下、より好ましくは85%に止めることが望ましい。また、クラッド板の深絞り成形性は、マグネシウム系金属層2の底面の傾きのみならず、ダイ側に配置される耐食性金属層3の延性、厚さにも影響される。耐食性金属の延性が大きく、厚さが厚い方が一般に深絞り成形性は向上する。このため、深絞り性を重視する場合は、マグネシウム系金属層2の片側に設けられる耐食性金属層3のクラッド板に対する厚さ割合を5%以上、好ましくは10%以上確保することが望ましい。   In the case of the two-layer clad plate 1, as the ratio of the thickness of the magnesium-based metal layer 2 to the entire thickness increases, the ratio of the magnesium-based metal layer increases, and the weight reduction can be promoted. On the other hand, if the thickness ratio exceeds 95% and is not excessively severe, the action of shear stress is difficult to reach the entire magnesium-based metal layer 2 at the time of roll pressure welding, and the magnesium-based metal. The c-axis of the crystal structure hcp of the layer, in other words, the inclination of the bottom surface = (0001) plane is less likely to occur, and the risk of damage to the magnesium-based metal layer increases. Therefore, the lower limit of the magnesium-based metal layer thickness / cladding plate thickness is 50%, more preferably 60%, and the upper limit is preferably 95%, more preferably 90%, and even more preferably 85%. Is desirable. On the other hand, in the case of the clad plate 1A having a three-layer structure, even if the thickness ratio of the magnesium-based metal layer is the same as that of the two-layer structure, the shear stress tends to be slightly less likely to act on the magnesium metal layer 2, so It is desirable to keep it at 90% or less, more preferably 85%. Further, the deep drawability of the clad plate is influenced not only by the inclination of the bottom surface of the magnesium-based metal layer 2 but also by the ductility and thickness of the corrosion-resistant metal layer 3 disposed on the die side. In general, the deep drawability of the corrosion-resistant metal increases as the ductility of the corrosion-resistant metal increases. For this reason, when emphasizing deep drawability, it is desirable to secure a thickness ratio of the corrosion-resistant metal layer 3 provided on one side of the magnesium-based metal layer 2 to the cladding plate of 5% or more, preferably 10% or more.

次に、本発明のクラッド板の製造方法について説明する。
前記マグネシウム系金属によって形成されたマグネシウム系金属板および前記耐食性金属によって形成された耐食性金属板を準備し、まず、これらの金属板を焼鈍し、加工歪を除去して、軟化させる。マグネシウム系金属板は250〜400℃程度の温度で、耐食性金属としてチタンを用いる場合、600〜800℃程度の温度で加熱すればよい。加熱時間は板厚にもよるが、板厚が600μm 程度ではマグネシウム系金属板は5〜10分程度、チタン板は5〜10分程度でよい。焼鈍は、マグネシウム系金属板については、水素ガス雰囲気、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気などの非酸化性雰囲気中あるいは真空中で行うことが好ましい。また、耐食性金属板としてチタン系金属板を用いる場合、アルゴンガス雰囲気中あるいは真空中で行うことが好ましい。
Next, the manufacturing method of the clad plate of this invention is demonstrated.
A magnesium-based metal plate formed of the magnesium-based metal and a corrosion-resistant metal plate formed of the corrosion-resistant metal are prepared. First, these metal plates are annealed to remove work strain and soften. The magnesium-based metal plate may be heated at a temperature of about 250 to 400 ° C., and when titanium is used as the corrosion resistant metal, it may be heated at a temperature of about 600 to 800 ° C. Although the heating time depends on the plate thickness, when the plate thickness is about 600 μm, the magnesium metal plate may be about 5 to 10 minutes and the titanium plate may be about 5 to 10 minutes. The annealing is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere such as a hydrogen gas atmosphere, a nitrogen gas atmosphere, and an argon gas atmosphere or in a vacuum for the magnesium-based metal plate. Moreover, when using a titanium-type metal plate as a corrosion-resistant metal plate, it is preferable to carry out in an argon gas atmosphere or in a vacuum.

次に、これらの金属板を重ね合わせ、その重ね合わせ材を200〜400℃程度の温度でロール圧接する。通常、前記重ね合わせ材を前記温度よりやや高めに加熱し、速やかに圧延ロールに通すことにより、前記温度にて圧延することができる。勿論、ロールを重ね合わせ材と同温度に予熱してもよい。加熱は、アルゴンガス雰囲気などの不活性雰囲気または真空中で行うことが好ましい。ロール圧接により、マグネシウム系金属層と耐食性金属層とが接合したクラッド板を得る。前記ロール圧接時にマグネシウム系金属層にせん断応力が作用し、これによってマグネシウム系金属層を形成するマグネシウム系金属はその結晶構造の底面が圧延面に対して傾斜するようになる。   Next, these metal plates are superposed, and the superposed material is roll-welded at a temperature of about 200 to 400 ° C. Usually, it can roll at the said temperature by heating the said laminated material a little higher than the said temperature, and letting it pass to a rolling roll rapidly. Of course, the roll may be preheated to the same temperature as the laminated material. Heating is preferably performed in an inert atmosphere such as an argon gas atmosphere or in a vacuum. A clad plate in which the magnesium-based metal layer and the corrosion-resistant metal layer are joined is obtained by roll pressure welding. A shear stress acts on the magnesium-based metal layer at the time of the roll pressure contact, whereby the bottom surface of the crystal structure of the magnesium-based metal forming the magnesium-based metal layer is inclined with respect to the rolling surface.

ロール圧接時の温度範囲は上記のとおり200〜400℃、好ましくは250〜380℃程度とする。400℃を超えると、マグネシウム系金属が大きく軟化し、伸びが大きくなって接合状態が劣化する。一方、200℃未満ではマグネシウム系金属層と耐食性金属層との接合性が低下し、またロール圧下の際にマグネシウム系金属層に割れが発生するおそれがある。   As described above, the temperature range during the roll pressure contact is 200 to 400 ° C., preferably about 250 to 380 ° C. When it exceeds 400 ° C., the magnesium-based metal is greatly softened, the elongation is increased, and the bonding state is deteriorated. On the other hand, when the temperature is lower than 200 ° C., the bondability between the magnesium-based metal layer and the corrosion-resistant metal layer is deteriorated, and cracks may occur in the magnesium-based metal layer under roll pressure.

また、ロール圧接時の圧下率は、前記温度範囲で圧延する場合、20〜40%程度、好ましくは25〜35%程度とするのがよい。20%未満では、接合不良が生じ易くなり、またマグネシウム系金属層に作用するせん断応力が不足し、結晶構造の底面の傾きが減少する。一方、40%を超えると、マグネシウム系金属層に割れが発生し易くなる。
ロール圧接したクラッド板を最終的に250〜400℃で熱処理することによって、マグネシウム系金属と耐食性金属の拡散を促し、これらの間の接合を確実なものとすることができる。熱処理は、アルゴンガス雰囲気などの不活性雰囲気または真空中で行うことが好ましい。
Moreover, the rolling reduction at the time of roll pressing is about 20 to 40%, preferably about 25 to 35% when rolling in the temperature range. If it is less than 20%, poor bonding is likely to occur, the shear stress acting on the magnesium-based metal layer is insufficient, and the inclination of the bottom surface of the crystal structure is reduced. On the other hand, if it exceeds 40%, cracks are likely to occur in the magnesium-based metal layer.
By finally heat-treating the clad plate subjected to roll pressure welding at 250 to 400 ° C., diffusion of the magnesium-based metal and the corrosion-resistant metal can be promoted, and the bonding between them can be ensured. The heat treatment is preferably performed in an inert atmosphere such as an argon gas atmosphere or in a vacuum.

以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定的に解釈されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limitedly interpreted by this Example.

工業用純Mg(JIS1種)又はMg基合金(JIS H4201 MP1 相当材 AZ31:Mg−2.7mass%Al−1.1mass%Zn)で形成した、種々の厚さのマグネシウム系金属板(「Mg板」と略記する。)及び工業用純Tiで形成した、種々の厚さのチタン板(「Ti板」と略記する。)を準備し、アルゴンガス雰囲気中でMg板を300℃で10分間、アルゴンガス雰囲気中でTi板を750℃で10分間加熱して焼鈍した。   Magnesium-based metal plates (“Mg”) of various thicknesses made of industrial pure Mg (JIS type 1) or Mg-based alloy (JIS H4201 MP1 equivalent material AZ31: Mg-2.7 mass% Al-1.1 mass% Zn) And titanium plates of various thicknesses (abbreviated as “Ti plate”) made of industrial pure Ti, and the Mg plate in an argon gas atmosphere at 300 ° C. for 10 minutes. The Ti plate was annealed by heating at 750 ° C. for 10 minutes in an argon gas atmosphere.

次いで、前記Mg板と前記Ti板とを、アセトンを用いて表面を洗浄した後、接合表面を金属ブラシで擦って表面を活性化し、活性化した表面同士を重ね合わせて重ね合わせ材とし、この重ね合わせ材(全厚さ1.3mm)をアルゴンガス雰囲気中で300℃で10分間加熱し、圧延ロールを用いて圧下率30%で圧下し、厚さ0.9mmのMg層−Ti層の2層クラッド板、あるいはTi層−Mg層−Ti層の3層クラッド板を得た。3層クラッド板の場合、二つのTi層は同厚とした。最終的に、アルゴンガス雰囲気中でクラッド板を300℃で10分間熱処理した。前記重ね合わせ材の全厚さに対するMg板、片側のTi板の厚さ割合を表1に示す。クラッド板におけるMg層の全厚さに対する割合は、重ね合わせ材のMg板の割合よりも3〜5%程度低い値であった。なお、比較例として、前記焼鈍後のMg板を用いて、前記クラッド板と同様の条件で0.9mm厚の単層板の試料(表1のNo. 1及び2)を製作した。また、前記焼鈍後のMg板を用いて、異周速で圧延し、前記と同様の熱処理を施して0.9mm厚に単層板の試料(表1のNo. 3)を製作した。   Next, after cleaning the surfaces of the Mg plate and the Ti plate with acetone, the surfaces of the joints are rubbed with a metal brush to activate the surfaces, and the activated surfaces are overlapped to form a laminated material. The laminated material (total thickness: 1.3 mm) was heated at 300 ° C. for 10 minutes in an argon gas atmosphere, and was reduced at a reduction rate of 30% using a rolling roll. A two-layer clad plate or a three-layer clad plate of Ti layer-Mg layer-Ti layer was obtained. In the case of a three-layer clad plate, the two Ti layers have the same thickness. Finally, the clad plate was heat-treated at 300 ° C. for 10 minutes in an argon gas atmosphere. Table 1 shows the thickness ratio of the Mg plate and the Ti plate on one side with respect to the total thickness of the superposed material. The ratio with respect to the total thickness of the Mg layer in the clad plate was about 3 to 5% lower than the ratio of the Mg plate in the laminated material. As a comparative example, using the annealed Mg plate, 0.9 mm thick single layer plate samples (Nos. 1 and 2 in Table 1) were manufactured under the same conditions as the clad plate. In addition, the annealed Mg plate was rolled at a different peripheral speed and subjected to the same heat treatment as described above to produce a single-layer sample (No. 3 in Table 1) having a thickness of 0.9 mm.

以上のようにして製作したクラッド板及び単層板から30mm角の試料を採取して、Mg層を形成するマグネシウム系金属の底面の傾きを以下の要領で調べた。前記試料を表面から研磨して、Mg層の厚さ方向の中心部を通る観察面を露出し、この観察面に対してX線回折によりMg層を形成するマグネシウム系金属の(0001)極点図を求め、ピーク位置の中心からずれ角(底面の傾き角)を測定した。その結果を表1に併せて示す。   A 30 mm square sample was collected from the clad plate and single layer plate produced as described above, and the inclination of the bottom surface of the magnesium-based metal forming the Mg layer was examined as follows. Polishing the sample from the surface to expose an observation surface passing through the central portion in the thickness direction of the Mg layer, and (0001) pole figure of a magnesium-based metal forming an Mg layer by X-ray diffraction on the observation surface And the deviation angle (tilt angle of the bottom surface) from the center of the peak position was measured. The results are also shown in Table 1.

次に、各試料から直径25mmの円板形状のブランク(成形試験片)を採取し、これを用いて深絞り成形試験を下記の要領で行った。図4に示すように、肩半径が4.0mmのダイ21に前記ブランクBをTi層が下側(ダイ側)になるように載置し、ブランクホルダー23でブランクBの外周部を押さえ、直径15mm(絞り比1.67)、肩半径2mmのポンチ22をダイ21側に移動してブランクBをダイ21の成形孔に押し込み、カップを成形した。成形に際して、ダイ21の外周に付設したヒータ24により成形温度を75〜250℃に制御した。また、ポンチ22の下降速度(クロスヘッド速度)は0.17mm/sとし、潤滑剤には二硫化モリブデンペーストを用いた。試験結果を表1に併せて示す。なお、表中、「○」はクラックが発生しなかったもの、「×」はカップのダイコーナー部にクラックが発生したものを示す。   Next, a disc-shaped blank (molding test piece) having a diameter of 25 mm was collected from each sample, and a deep drawing molding test was performed using the blank as described below. As shown in FIG. 4, the blank B is placed on a die 21 having a shoulder radius of 4.0 mm so that the Ti layer is on the lower side (die side), and the outer periphery of the blank B is pressed with a blank holder 23. A punch 22 having a diameter of 15 mm (drawing ratio: 1.67) and a shoulder radius of 2 mm was moved to the die 21 side, and the blank B was pushed into the forming hole of the die 21 to form a cup. During molding, the molding temperature was controlled to 75 to 250 ° C. by the heater 24 attached to the outer periphery of the die 21. The descending speed (crosshead speed) of the punch 22 was 0.17 mm / s, and molybdenum disulfide paste was used as the lubricant. The test results are also shown in Table 1. In the table, “◯” indicates that no crack occurred, and “×” indicates that a crack occurred in the die corner of the cup.

表1より、底面の傾きが0°である純MgやAZ31の単層板では、深絞り成形を行うのに最低でも200℃の加熱を要するが、純MgあるいはAZ31とTiとをクラッドした発明例では、2層クラッド板の場合にはMg層の底面の傾きが2°程度でも成形温度が100℃以上低下しており、成形性が飛躍的に向上していることが分かる。   From Table 1, a pure Mg or AZ31 single-layer plate having a bottom inclination of 0 ° requires heating at least 200 ° C. to perform deep drawing, but the invention is clad with pure Mg or AZ31 and Ti. In the example, in the case of the two-layer clad plate, it can be seen that the molding temperature is lowered by 100 ° C. or more even when the inclination of the bottom surface of the Mg layer is about 2 °, and the moldability is dramatically improved.

Figure 2006088435
Figure 2006088435

第1実施形態にかかるクラッド板の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the clad board concerning 1st Embodiment. 第2実施形態にかかるクラッド板の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the clad board concerning 2nd Embodiment. ロール圧接後のマグネシウムの結晶方位模式図である。It is a crystal orientation schematic diagram of magnesium after roll pressure welding. 実施例における深絞り成形試験要領説明図である。It is a deep drawing forming test point explanatory drawing in an example.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A クラッド板
2 マグネシウム系金属層
3 耐食性金属層

1,1A Clad plate 2 Magnesium metal layer 3 Corrosion resistant metal layer

Claims (6)

純MgあるいはMgを主成分とするMg基合金からなるマグネシウム系金属で形成されたマグネシウム系金属層と、前記マグネシウム系金属層の一方あるいは両方の表面に積層され、前記マグネシウム系金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で形成された耐食性金属層とを備えたマグネシウム系金属クラッド板であって、前記マグネシウム系金属層を形成するマグネシウム系金属はその結晶構造の底面が板面に対して傾いた、マグネシウム系金属クラッド板。   It is laminated on the surface of one or both of a magnesium-based metal layer made of pure Mg or a magnesium-based metal composed of Mg-based alloy containing Mg as a main component and the magnesium-based metal layer, and is more resistant to corrosion than the magnesium-based metal. A magnesium-based metal clad plate provided with a corrosion-resistant metal layer formed of an excellent corrosion-resistant metal, wherein the magnesium-based metal forming the magnesium-based metal layer has a bottom surface of the crystal structure inclined with respect to the plate surface. Magnesium metal clad plate. 前記耐食性金属は、純TiあるいはTiを主成分とするTi合金で形成された請求項1に記載したクラッド板。   The clad plate according to claim 1, wherein the corrosion-resistant metal is formed of pure Ti or a Ti alloy containing Ti as a main component. 前記マグネシウム系金属層を形成するマグネシウム系金属はその結晶構造の底面が板面となす角をθとしたとき、θが1°〜45°である請求項1又は2に記載したクラッド板。   3. The clad plate according to claim 1, wherein the magnesium-based metal forming the magnesium-based metal layer has a θ of 1 ° to 45 °, where θ is an angle between the bottom surface of the crystal structure and the plate surface. 前記マグネシウム系金属層はその厚さがクラッド板の全厚さの50%以上である請求項1から3のいずれか1項に記載したクラッド板。   The clad plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnesium-based metal layer has a thickness of 50% or more of a total thickness of the clad plate. 純MgあるいはMgを主成分とするMg基合金からなるマグネシウム系金属で形成されたマグネシウム系金属板と、前記マグネシウム系金属よりも耐食性に優れた耐食性金属で形成された耐食性金属板とを準備し、焼鈍した後、前記マグネシウム系金属板の一方あるいは両方の表面に耐食性金属板を重ね合わせて200〜400℃の温度にてロール圧接する、マグネシウム系金属クラッド板の製造方法。   A magnesium-based metal plate formed of pure Mg or a magnesium-based metal composed of Mg-based alloy containing Mg as a main component, and a corrosion-resistant metal plate formed of a corrosion-resistant metal superior in corrosion resistance to the magnesium-based metal are prepared. A method for producing a magnesium-based metal clad plate, comprising: annealing and then superimposing a corrosion-resistant metal plate on one or both surfaces of the magnesium-based metal plate and roll-welding at a temperature of 200 to 400 ° C. ロール圧接の際の圧下率を20〜40%とする請求項5に記載した製造方法。

The manufacturing method according to claim 5, wherein the rolling reduction during roll pressing is 20 to 40%.

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