JP2006095649A - 表面欠陥が少ないマグネシウム合金コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
マグネシウム合金の薄板製造技術を改良し、表面欠陥が少ないマグネシウム合金のコイルを製造する方法を提供する。表面欠陥の減少により、後続の加工工程における良品歩留まりが向上する。
【解決手段】
マグネシウム合金の［温間粗圧延］−［焼鈍し］−［温間圧延］の工程を含むマグネシウム合金薄板のコイルを製造する方法において、粗圧延を経た中間シートのコイルに対し、水性の研削媒体の存在下に研磨ベルトを用いた湿式の表面研削を行なったのち、温間圧延に移る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面欠陥が少ないマグネシウム合金コイルの製造方法に関し、詳しくは、厚さがミリメートルオーダーまたはそれ以下のマグネシウム合金薄板の表面を研削してキズをなくし、それによって、後続の加工工程における良品歩留まりを向上させることができるマグネシウム合金コイルの製造方法に関する。

近年、マグネシウム合金が、実用金属中で最小の比重（１．７７）をもち、軽量でありながら一応の強度を有し、放熱性や振動吸収性にすぐれ、リサイクルが容易である構造材として、携帯用のＯＡ機器、ＩＴ機器、具体的にはノートパソコン、ＭＤプレーヤー、デジタルカメラ、携帯電話などのケースや部品を製造するために広く利用されるようになっている。この種の用途に向けるマグネシウム合金の部品は、ほとんどダイカストやチクソモールディングといった射出成形技術によって製造されてきた。

しかし、マグネシウム合金の薄板、とくに厚さが１mm以下の薄板を素材にして、打ち抜きやプレスによる加工工程をこれに後続させて部品を製造することができれば、マグネシウム合金の用途を著しく拡大することができる。ところが、実際には、薄板を素材とする部品製造はあまり行なわれていなかった。その理由は、表面に欠陥がないマグネシウム合金の薄板を製造することには困難が伴い、素材の表面に存在した欠陥が、加工を経た製品において、スクラッチ（かきキズ）、ヘゲキズ、押し込みキズ、飛び込みキズなどとなってあらわれ、良品歩留まりを下げるということにある。

マグネシウム合金の薄板は、従来、つぎの工程に従って製造されてきた。
［溶解］−［スラブ鋳造］−［切削加工］−［溶体化処理］
−［温間粗圧延］−［焼鈍し］−［温間圧延］−［バフ研摩］
温間圧延によって得た薄板をバフ研摩して得た最終製品は、一般に、十分満足できる品質とはいえない。温間粗圧延ののち焼鈍して得た中間コイルに対し、薄板にする温間圧延に先立って表面の欠陥を除去する処理を施せば、最終製品の品質が改善できるはずであるが、その目的を達成する技術としてこれまでに知られているのは、「マグネシウム合金の表面粗度低減方法」として、酸洗と回転ブラシ等による機械的表面研磨とを併用する技術だけである（特許文献１）。
特開２００２−３４８６９１

しかし、酸洗には、作業環境の問題に加えて、廃液の処理という問題があり、できれば行ないたくない作業である。一方、機械的な表面研削には、上記特許文献１にも指摘されているとおり、マグネシウム合金が発火しやすい物質であることから、発熱を抑えて研削を行なわなくてはならず、研削速度を遅くする必要があって、結果として工程全体の能率が低くなるという悩みがあった。

本発明の目的は、マグネシウム合金の薄板の製造に伴っていた上述の問題を解消し、酸洗を行なうことなく、かつ、発火の危険なく実施することができる、表面欠陥が軽減され、好適な場合には実質上ないといってよい程度のマグネシウム合金のコイルを製造することができ、それによって後続の加工工程における良品歩留まりの向上が実現する製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の表面欠陥の少ないマグネシウム合金コイルの製造方法は、マグネシウム合金の［温間粗圧延］−［焼鈍し］−［温間圧延］の諸工程を含むマグネシウム合金薄板のコイルを製造する方法において、図１に示すように、粗圧延を経た中間コイル（２Ａ）から繰り出した薄板に対し、水性の研削媒体（Ｌ）の存在下に、研磨ベルト（３）を用いた湿式の表面研削を行なったのち、温間圧延に移ることを特徴とする。図１において、符号（２Ｂ）は、研削されたシートを巻き取った巻き取りコイルであり、（４）はベルト張力付与ロール、（５）は駆動ロール、（６）は押圧ロールである。

本発明のマグネシウム合金コイルの製造方法は、既知の表面粗度低減方法が採用していた酸洗工程を排除したから、酸洗作業の環境問題および廃棄物の処理という問題が原理的に解消するだけでなく、水性の研削媒体の存在下に研削を実施するため、発生した熱が直ちに媒体に取り去られて、マグネシウム合金自体の温度が上昇することがないから、発火という心配はない。したがって、研削の速度を、乾式で実施する場合に比べて顕著に高めることが可能であり、低い作業能率に悩まされることはない。湿式の研削はまた、研磨ベルトの目詰まりそのほかの劣化を遅らせるので、研磨ベルトの使用寿命が長く、研磨ベルトのコストがマグネシウム合金コイルの製造コストを押し上げることもない。

研磨ベルトを用いた湿式の表面研削は、コイルの表面に均一に研磨ベルトが当たるように実施する必要があるから、両面を一時に研削することは得策でなく、中間コイルを連続的に移行させつつその一方の面に研磨ベルトを当て、他方の面にバックアップを行ないつつ、逐次実施することが推奨される。図１の押圧ロール（６）は、この目的で使用するバックアップロールを兼ねる。

研磨ベルトとしては、常用の、アルミナその他の砥粒を支持体に固着させたエンドレスベルトを使用すればよい。ただし、水性の研削媒体に接触するので、耐水性であることを必要とする。適切な砥粒の粒度は、所望する表面の粗度によって異なるが、最終製品の表面粗度は温間圧延後のバフ研磨により決定されるので、中間コイルに対する表面の研削作業としては、比較的粗いもの、たとえば＃８０〜＃２４０程度で足りる。研磨ベルトとして異なる砥粒粒度のものを二段または三段使用し、粗いものから順次細かいものに移るという研削の手法も好ましい。

研磨ベルトの回転方向は、アップカット、ダウンカットのいずれでもよい。研削作業の運転条件は任意であり、広い範囲から選択できるが、一般に、研磨ベルトの周速が１０００〜２０００ｍ／分、通板速度が８〜１２ｍ／分の範囲に適切な条件が見出せるであろう。

水性の研削媒体としては、鉱油を基油とし、それに界面活性剤を添加した切削油を水中に分散させてなる懸濁液または乳濁液を使用することが好ましい。研削媒体は、その中に浸漬した状態で研削を実施することも、もちろん可能であるが、図１に示したように、研磨が行なわれているところにノズルを通して注ぎかけることで、その役目を果たすことができる。この場合、流下した研削媒体は、研削媒体受け器（７）で受け止める。

よく知られているように、マグネシウムは活性な金属であって、水性の媒体中で研削を行なうと、研削により表面から除去されたマグネシウムの一部が媒体中の水と反応して、水酸化マグネシウムになる。生成した金属マグネシウムの粉末と水酸化マグネシウムとの混合物は、スラッジとして水性研削媒体（Ｌ）中に懸濁し、放置すると沈積するので、沈降または濾過により分離除去した上で、水性研削媒体を循環使用することが望ましい。図１はそのような構成の装置を示すものであって、符号（８）は濾過器、符号（９）は水性研磨媒体の循環ポンプをあらわす。

重量で、Ａｌ：３％およびＺｎ：１％を含有し、残部がＭｇおよび不純物からなるマグネシウム合金を溶製し、長さ１５００mm、幅５００mm、厚さ１５０mmのスラブに鋳造した。その表面のキズをグラインダーで除き、４３０℃に１７時間加熱する溶体化処理の後、４３０〜４５０℃において粗圧延した。得られた、厚さ４．８mm、幅５００mmのコイル状の中間圧延シートを、４００℃に加熱して空冷する焼鈍し処理を施した後、図１に示したように、水性の研削媒体を注ぎながら、表面の研削を行なった。

使用した研磨ベルトおよび研削媒体は、下記のとおりである。
［研磨ベルト］
アルミナ砥粒＃８０、幅８００mm×長さ３２００mmのループ状エンドレス研磨ベルト
周速：１４５０ｍ／分、通板速度：８ｍ／分
［研削媒体］
精製鉱油を基油とし、そこへ界面活性剤を添加した切削油「ＮＳ−２０」（ノリタケ製）を水に分散させたエマルジョン（濃度は７重量％）。２０００Ｌ／分の量を研削されるマグネシウム合金のシートに注ぎかけ、マグネシウムのスラッジを濾過分離したのち、循環させた。

このようにして表面を研削したマグネシウム合金の中間シートを、既知の工程に従って温間圧延し、バフ研磨して、厚さ０．７mmの製品とした。このマグネシウム合金薄板を打ち抜きおよびプレス加工して、パソコンの筐体部品を製作した。中間シートの表面キズに起因する最終製品の不良率は、本発明の表面研削を行なわなかったときは４０％から６０％に達していたが、本発明の工程を取り入れたときは２０％から、最悪でも４０％未満に止まった。

本発明のマグネシウム合金コイルの製造方法において最も重要な研削工程を示す、概念的な断面図。

符号の説明

１ マグネシウム合金の中間シート
２Ａ 中間コイル
２Ｂ 巻き取りコイル
３ 研磨ベルト
４ ベルト張力付与ロール
５ 駆動ロール
６ 押圧ロール（兼バックアップロール）
７ 研削媒体受け器
８ 濾過器
９ 循環ポンプ
Ｌ 水性研削媒体

Claims (2)

1. マグネシウム合金の温間粗圧延−焼鈍し−温間圧延の工程を含むマグネシウム合金薄板のコイルを製造する方法において、粗圧延を経た中間コイルに対し、水性の研削媒体の存在下に研磨ベルトを用いた湿式の表面研削を行なったのち、温間圧延に移ることを特徴とする表面欠陥が少ないマグネシウム合金コイルの製造方法。
2. 水性の研削媒体として、鉱油を基油とし、界面活性剤を添加した切削油を水中に分散させてなる懸濁液または乳濁液を使用する請求項１のマグネシウム合金コイルの製造方法。

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