JP2008156723A

JP2008156723A - 展伸用マグネシウム薄板及び展伸用マグネシウム薄板の製造方法

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Publication number: JP2008156723A
Application number: JP2006348534A
Authority: JP
Inventors: Shigeharu Kamatsuchi; 重晴鎌土; Kenji Sakai; 健志坂井; Takashi Yoshimoto; 隆志吉本; Taku Matsunaga; 卓松永; Toshiaki Wada; 敏秋和田
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Nagaoka University of Technology NUC
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Nagaoka University of Technology NUC
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-12-25
Also published as: JP5268127B2

Abstract

【課題】成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板、及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】３．５〜８．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）と、０．１〜０．５重量％のマンガン（Ｍｎ）と、０．５重量％以下のカルシウム（Ｃａ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板、及びその製造方法に関するものである。

この種の展伸用マグネシウム薄板は、一般にマグネシウム合金を鋳造スラブや押出しにより板厚数ｍｍ〜数十ｍｍの厚板に成形し、これを繰り返しの熱処理や圧延処理により薄板に成形して成るものである（例えば特開２００５−２８１８４８号公報，特開平６−５２７８８号公報など）。

ところで、マグネシウム（Ｍｇ）は、アルミニウム（Ａｌ）よりも比重が小さく（構造用金属材料の中では最も軽く）軽量化が容易で、また比剛性が高く、更に天然資源が豊富でリサイクル性にも富むなどの利点を有することから、このマグネシウムを主成分とした成形性（圧延性）に優れる展伸用マグネシウム薄板の開発が強く望まれている。

しかしながら、前述のような繰り返しの熱処理と圧延処理とにより製造されるこの種の展伸用マグネシウム合金は、室温〜温間の温度範囲での成形性が悪いという欠点を有するために広く実用化には至っておらず、よって、この種の展伸用マグネシウム薄板の更なる実用上の改良が要望されている。

特開２００５−２８１８４８号公報特開平６−５２７８８号公報

本発明は、上記要望を達成するもので、室温域における引張特性の向上を図ると共に、特に高温域（温間）域における破断伸びの向上や塑性異方性の低減を図り、高強度，高延性にして成形性及び実用性に優れた画期的な展伸用マグネシウム薄板及びその製造方法を提供することを課題とする。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

３．５〜８．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）と、０．１〜０．５重量％のマンガン（Ｍｎ）と、０．５重量％以下のカルシウム（Ｃａ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形したことを特徴とする展伸用マグネシウム薄板に係るものである。

また、３．５〜８．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）と、０．１〜０．５重量％のマンガン（Ｍｎ）と、０．５重量％以下のカルシウム（Ｃａ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、３００℃を越える温度範囲から３００℃以下の温度範囲となるまで段階的に温度を下げて複数回の圧延処理を最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形することを特徴とする展伸用マグネシウム薄板の製造方法に係るものである。

また、前記マグネシウム合金に、４５０℃〜３５０℃の温度範囲で粗圧延を行い、この粗圧延より低く且つ３００℃を越える温度範囲で中間圧延を行い、この中間圧延より低く且つ３００℃以下の温度範囲で仕上げ圧延を行い最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで前記マグネシウム合金を圧延することを特徴とする請求項２記載の展伸用マグネシウム薄板の製造方法に係るものである。

上記の説明のように、３．５〜８．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）と、０．１〜０．５重量％のマンガン（Ｍｎ）と、０．５重量％以下のカルシウム（Ｃａ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形して成る展伸用マグネシウム薄板は、室温（２５℃）域において引張特性に優れ、また、特に高温域（１５０℃〜２５０℃程度の温間温度域）においては、この種の展伸用マグネシウム薄板として一般的なＡＺ３１合金製の薄板に比べても極めて高い破断伸びを実現し、尚且つ塑性異方性は低く優れた等方的変形性を備えたものとなる。

また、カルシウムを含有することで、燃焼開始温度の高温化を図り得、例えば本発明のマグネシウム合金を加熱する際にこのマグネシウム合金が発火することを防ぐことができる。即ち、圧延加工の初期段階で、例えば鋳造スラブや押出しを実施する場合においてはマグネシウム合金の加熱が必要であるが、この加熱時にマグネシウム合金が発火することを防ぎ、より安全且つ確実に上記の圧延加工を実施でき、上述したような優れた特性を有する伸展用マグネシウム薄板を一層容易且つ良好に製造・実現できる。

よって本発明は、軽量で比剛性が高く安価で、しかも高強度，高延性で且つ高い圧延性を有し、例えばプレス加工などの圧延加工に使用する展伸材料として極めて好適な画期的で実用性に優れた展伸用マグネシウム薄板、及びその製造方法となる。

好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

本発明に係る展伸用マグネシウム薄板は、３．５〜８．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）と、０．１〜０．５重量％のマンガン（Ｍｎ）と、０．５重量％以下のカルシウム（Ｃａ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い成形する。

具体的には、例えば、３００℃を越える温度範囲から３００℃以下の温度範囲となるまで段階的に温度を下げて複数回の圧延処理を最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで行う。即ち、３００℃を越える温度範囲から、徐々に温度を下げながら圧延を繰り返し行い、最終的には圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行う。

このようにして前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形して、展伸用マグネシウム薄板とする。

上記のようにして得られた展伸用マグネシウム薄板は、強度や伸びなどの特性を向上するアルミニウム（Ａｌ）やマンガン（Ｍｎ）を含有することにより強度や伸びなどの特性が図れるだけでなく、例えば３００℃を越える温度範囲から３００℃以下の温度範囲まで段階的に徐々に温度を下げながら繰り返しの圧延処理（所謂、降温圧延）を行うことで、前記圧延処理時に生ずる動的再結晶の作用により結晶粒子が均一化及び微細化され、図１に図示したような均一微細粒子となり、これが粒界すべりを促進し、破断伸びの向上を更に助長すると共に、粒界すべりの寄与による板厚変形量の増大による塑性異方性の低下（等方的変形性の向上）などが生ずる。

これにより、室温域における引張特性の向上と、特に高温（温間）域における破断伸びの向上並びに塑性異方性の低減を図り得、高強度，高延性で高い成形性（圧延加工性）を有する優れた展伸用マグネシウム薄板が得られることとなる。

また、カルシウムを含有することで、燃焼開始温度の高温化を図り得ることとなり、例えば本発明のマグネシウム合金を加熱する際にこのマグネシウム合金の発火を防ぐことができる。即ち、圧延加工の初期段階で、例えば鋳造スラブや押出しを実施する場合にマグネシウム合金の加熱が必要であるが、この加熱時にマグネシウム合金が発火することを阻止できることとなる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、３．５〜８．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）と、０．１〜０．５重量％のマンガン（Ｍｎ）と、０．５重量％以下のカルシウム（Ｃａ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形した展伸用マグネシウム薄板である。

マグネシウム合金を薄板状とする前記の圧延処理は、３００℃を越える温度範囲から、３００℃以下の温度範囲となるまで段階的に（徐々に）温度を下げながら、最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで複数回に分けて繰り返し圧延処理（所謂、降温圧延）を行う。具体的には、４５０℃〜３５０℃の温度範囲で粗圧延を行い、この粗圧延より低く且つ３００℃を越える温度範囲で中間圧延を行い、この中間圧延より低く且つ３００℃以下の温度範囲で仕上げ圧延を行い、最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで前記マグネシウム合金を降温圧延して、板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形する。

本実施例では、カルシウムを含有することで、燃焼開始温度の高温化を図っており、上述した何れの圧延加工時における温度状況下においても、マグネシウム合金が発火することはなく、安全且つ確実に上記の圧延加工を実施できる。

本実施例では、６．０重量％のアルミニウムと、０．１５重量％のマンガンと、０．５重量％以下のカルシウムとを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物とからなる板厚４５ｍｍのマグネシウム合金を、先ず４００℃で粗圧延し、次いで３５０℃で中間圧延し、次いで３００℃で仕上げ圧延し、更に２８０℃で２段ロール矯正（圧延）して約０．９ｍｍの薄板状とし、これにレベラー矯正や磨き加工を施し最終板厚を約０．８４ｍｍに成形して展伸用マグネシウム薄板（以下、本実施例試料と呼ぶ）を製造し、これを試験により評価した結果を下記の表１に示す。尚、下記の表１に示した比較試料としては、この種の展伸用マグネシウム薄板に使用されるとして、現在主流とされている一般的なＡＺ３１合金（アルミニウムを３％，亜鉛を１％含有したマグネシウム合金）により圧延成形した展伸用マグネシウム薄板（以下、比較試料と呼ぶ）を採用している。

表１に示したように、本実施例試料は、室温域において、引張強さ，０．２％耐力及び破断ひずみのいずれの特性においても比較試料に比して高い数値を示している。

また特に、破断ひずみは、高温域においてその特性の向上が顕著である。

このように、強度や伸びを向上するＡｌやＭｎを含有した（特に、高Ａｌ化とした）だけでなく、この高Ａｌマグネシウム合金を、上述の通り、温度を徐々に下げながらの繰り返しの圧延（所謂、降温圧延）により薄板状に圧延成形し、この圧延変形の際に、動的再結晶により結晶粒子が微細化及び均一化され、図１（本実施例試料の拡大写真図）に図示したように結晶が均一微細粒子となることで、粒界すべりが促進されて破断伸びの向上が一層助長され、これにより高強度，高延性で加工性に優れた展伸用マグネシウム薄板が得られる。

尚、図２は比較試料の拡大写真であり、この図２に図示した比較試料に比すると、図１に図示した本実施例試料の結晶粒子が如何に均一微細化されているかが分かる。

また、図３には、本実施例試料と比較試料との塑性異方性の試験結果を示す。

尚、図中のｒ値とは（板幅方向ひずみ／板厚方向ひずみ）である。

図３から分かるように、本実施例試料は、塑性異方性が極めて低く、優れた等方的変形性を有するものである。このようなｒ値の低下による優れた等方的変形性は、図１に図示したように、本実施例試料の均一微細な結晶粒子の粒界すべりの寄与により板厚変形量が増大した為であると推察される。

また、図４には、表１の本実施例試料と比較試料との深絞り試験結果を示す。

尚、深絞り試験は２００℃で実施すると共にパンチ温度は１００℃に設定している。

図４から分かるように、本実施例試料は、限界絞り比（ＬＤＲ）が２．８と、比較試料のそれに比して高い数値を示している。これは、上述した通りＡｌやＭｎの含有による破断伸びの向上に加え、降温圧延により本実施例試料の結晶粒子を均一微細化したことによる破断伸び性の助長によるものと推考される。

以上、本実施例によれば、軽量で比剛性が高く安価で、しかも高Ａｌ化と繰り返しの圧延処理（降温圧延）とにより、室温域における引張特性の向上と、特に高温（温間）域における破断伸びの向上並びに塑性異方性の低減を図り得、高強度，高延性にして成形性（圧延加工性）に優れ、この種の圧延加工用の材料として画期的で実用性に優れた展伸用マグネシウム薄板が得られる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

本実施例に係る展伸用マグネシウム薄板の説明拡大写真である。本実施例の比較試料の説明拡大写真である。本実施例に係る展伸用マグネシウム薄板と比較試料との塑性異方性の試験結果を示す図である。本実施例に係る展伸用マグネシウム薄板と比較試料との深絞り試験結果を示す図である。

Claims

３．５〜８．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）と、０．１〜０．５重量％のマンガン（Ｍｎ）と、０．５重量％以下のカルシウム（Ｃａ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形したことを特徴とする展伸用マグネシウム薄板。
３．５〜８．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）と、０．１〜０．５重量％のマンガン（Ｍｎ）と、０．５重量％以下のカルシウム（Ｃａ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、３００℃を越える温度範囲から３００℃以下の温度範囲となるまで段階的に温度を下げて複数回の圧延処理を最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形することを特徴とする展伸用マグネシウム薄板の製造方法。
前記マグネシウム合金に、４５０℃〜３５０℃の温度範囲で粗圧延を行い、この粗圧延より低く且つ３００℃を越える温度範囲で中間圧延を行い、この中間圧延より低く且つ３００℃以下の温度範囲で仕上げ圧延を行い最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで前記マグネシウム合金を圧延することを特徴とする請求項２記載の展伸用マグネシウム薄板の製造方法。