JP2008161879A

JP2008161879A - マグネシウム合金圧延板の製造方法

Info

Publication number: JP2008161879A
Application number: JP2006351028A
Authority: JP
Inventors: Jo Sugimoto; 丈杉本; Sukenori Nakaura; 祐典中浦; Masayuki Nakamoto; 将之中本; Koichi Ohori; 紘一大堀
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】マグネシウム合金圧延板の異方性を低減した、良好な成形性を有する、平坦度の高いマグネシウム合金圧延板とその製造方法を提供する。
【解決手段】質量％で、Ａｌ：１〜１１％、Ｚｎ：２．０％以下、Ｍｎ：０．１〜０．５％を含有し、残部がＭｇおよび不可避不純物からなる組成を有するマグネシウム合金溶湯を板厚３〜１０ｍｍの帯状板に連続鋳造した後、均質化熱処理を施し、その後、熱間および温間、または熱間もしくは温間でクロスロール圧延を行うことで、マグネシウム合金圧延板の異方性を低減したプレス成形性に優れるマグネシウム合金圧延板の製造方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグネシウム合金をクロスロール圧延してマグネシウム合金板を製造する方法に関する。特に、マグネシウム合金板の面内異方性を減少することで、プレス成形性に優れた、平坦度の高いマグネシウム合金圧延板が得られる製造方法に関する。

マグネシウムは実用金属中で最も密度が小さく機械的強度に優れていることから、軽量化に最適な金属材料であるが、結晶構造が稠密六方晶であり、マグネシウム合金は常温で塑性変形しにくい。そのため、マグネシウム合金板の製造は、熱間または温間で圧延して行われる。
通常の圧延方法では、マグネシウム合金は一定方向に圧延され、圧延方向へ伸展された組織が形成されてしまい、得られたマグネシウム合金板は圧延方向と垂直方向では異なる特性を示す。例えば曲げ加工を行うと、圧延方向に比べて垂直方向の方が曲げ易く、圧延方向では割れ易いなどの問題が生じて、プレス成形性を低下させるが、焼鈍熱処理を行っても異方性は変化しないため、熱処理によって改善することができない。
また、このような面内異方性の存在によって、得られた圧延材における各種強度等の性能が不十分であることもある。圧延材における強度等の機械的性質は、結晶粒度にも依存するため、結晶粒を微細にする方法として、特許文献１には、温間または熱間および温間圧延の工程前に均質化熱処理を施す方法が開示されている。
特開２００６−１４４０４３号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、マグネシウム合金圧延板の異方性を改善し、プレス成形性を高める製造方法を提供することを目的とする。同時に、マグネシウム合金圧延材に発生する中延びを低減する製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）請求項１に記載の発明は、質量％で、Ａｌ：１〜１１％、Ｚｎ：２．０％以下、Ｍｎ：０．１〜０．５％を含有し、残部がＭｇおよび不可避不純物からなる組成を有するマグネシウム合金溶湯を板厚３〜１０ｍｍの帯状板に連続鋳造した後、均質化熱処理を施し、その後、熱間および温間、または熱間もしくは温間でクロスロール圧延を行うマグネシウム合金圧延板の製造方法。
（２）請求項２に記載の発明は、材料の再結晶温度以上であって３５０℃以下に加熱した材料を用いて、室温以上であって１５０℃以下のロール温度で１パスの圧下率を５〜５０％とする（１）に記載のマグネシウム合金圧延板の製造方法。
（３）請求項３に記載の発明は、上側ワークロールと下側ワークロールが、これらのロール軸をクロス角０°より大きく、かつ１６°未満でクロスさせた圧延機により、クロス圧延を行うことを特徴とする（１）または（２）に記載のマグネシウム合金圧延板の製造方法。

上側ワークロールと下側ワークロールのロール軸のクロス角を０°より大きく、１６°未満でクロスロール圧延することで、マグネシウム合金圧延板の異方性を改善する効果がある。また、クロスロール圧延されたマグネシウム合金圧延板は中延びを低減する効果があり、平坦度の向上にも繋がる。

本発明のプレス成形性に優れるマグネシウム合金圧延板の製造方法について、その成分および各種製造工程条件の限定理由を説明する。
本発明の製造方法に適用されるマグネシウム合金は、重量％で、Ａｌ：１〜１１％、Ｚｎ：２．０％以下、Ｍｎ：０．１〜０．５％、残部がＭｇ及び不可避不純物からなる成分組成を有するものである。

Ａｌの含有量は、１〜１１％の範囲内で添加されていることが好ましく、２〜４％の範囲内で添加されていることがより好ましい。
Ａｌは、鋳造性、強度等の機械的性質および耐食性の向上を目的として積極的に添加されるものであるが、Ａｌの添加量が６．５％を超えると圧延工程における加工性が低下する。また、Ａｌの添加量が１％未満では、十分な鋳造性、強度および耐食性が得られない。

Ｚｎの含有量は、２．０％以下の範囲内で添加されてもよい。
Ｚｎは、Ａｌと同様に、鋳造性と強度等の機械的性質の向上に寄与するものであるが、Ｚｎの添加量が２．０％を超えると、鋳造性が低下する。

Ｍｎの含有量は、０．１〜０．５％の範囲内で添加されていることが好ましい。
Ｍｎは、耐食性を低下させる元素の影響を緩和する効果を有するものである。すなわち、Ｍｎを添加することによって、耐食性を低下させる不純物元素であるＦｅの影響を緩和することができ、上記の範囲内で添加することによって、その効果を最も発揮することができ、０．５％を超えると連続鋳造圧延時に粗大な金属間化合物が生成し、圧延性が悪化する。

上記のような成分組成からなるマグネシウム合金溶湯を板厚３〜１０ｍｍの帯状板に連続鋳造圧延した後、均質化熱処理を施し、その後熱間および温間、または熱間もしくは温間でクロスロール圧延を行う。

これらの材料は、再結晶温度（約２００℃）以上であって３５０℃以下に加熱して圧延に用いることが好ましい。加熱温度が再結晶温度未満であると、合金溶湯に凝固が生じてしまい、圧延板が不均一となってしまうおそれがある。また、プレス温度を高めると加工性は向上するが、表面が酸化してしまうという問題が生じるため３５０℃以下が好ましい。
そして、ロール温度は室温以上であって１５０℃以下が好ましく、１パスの圧下率を５〜５０％とすることが好ましい。

以下、本発明におけるクロスロール圧延の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施におけるクロスロール圧延用のロール装置の一例を示すもので、図１に示す如く、上下のロール軸１２，２２が平面位置で交差した状態で圧延するように配置されているが、この場合の交差の状態は、例えば図１に例示したように、被圧延材としてのマグネシウム合金板Ｍの上側に配置される上側ワークロール１１と、その下側に配置される下側ワークロール２１の各々のロール軸が、図１のような平面配置位置において、マグネシウム合金板Ｍの中心線に直交する直交線Ｌに対する角度（θ₁ ，θ₂ ）の設定により平面的には交差した状態にあることを意味し、上側ワークロール１１と下側ワークロール２１は立体的には図２に示す如く上下にねじれた位置とされてそれらの間にマグネシウム合金板Ｍが挟まれて圧延されるようになっている。

そして、この発明の製造方法では、この角度θ₁ およびθ₂ が、各々、０°より大きく、かつ、各々、８°未満までとすることで、クロス角（θ₁ ＋θ₂ ）を０°より大きく、かつ１６°未満になることが好ましい。この交差角度θ₁ およびθ₂ は同一もしくは実質的に同一であることが好ましい。

なお、図１はクロスロール圧延装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のクロスロール圧延装置の寸法関係とは異なる。

以上のとおり、本発明によって、マグネシウム合金圧延板の異方性を改善する効果がある。また、クロスロール圧延されたマグネシウム合金圧延板は中延びを低減する効果があり、平坦度の向上にも繋がる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

以下に、実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものでは無い。
［実施例１〜２］
本実施例では、Ａｌ：３％、Ｚｎ：１％、Ｍｎ：０．３％の合金組成からなるマグネシウム合金（実施例１）、およびＡｌ：６％、Ｍｎ：０．３％の合金組成からなるマグネシウム合金（実施例２）溶湯から、厚さ５．４ｍｍの帯状板を鋳造圧延した。得られた鋳造圧延板を４５０℃で８時間の均質化熱処理を施した後、厚さ２．０ｍまで通常の熱間圧延を行い、３００℃で１時間の中間焼鈍後、図１に示す圧延装置を用い、クロス角を表１のように０°から１６°まで変化させて、材料温度は３００℃で、ロール温度は室温で、パススケジュールは２．０ｍｍ→１．４ｍｍ→０．９ｍｍでクロスロール圧延を行った。結果は、表１に示す。

＜評価方法＞
クロスロール圧延板について、板幅方向の板厚測定を行った。
測定箇所は板幅中央部を中心として、両端に向かい、５０ｍ間隔で測定した。中央部板厚との差に応じて、以下のように平坦度を３段階で評価した。
○・・・板幅中央部との板厚差が１５μｍ未満。
△・・・板幅中央部との板厚差が１５μｍ以上３０μｍ未満。
▲・・・板幅中央部との板厚差が３０μｍ以上。

以上の結果より、クロス角が０．５°〜１４°の間では平坦度が良好であったが、クロス角０°、１６°では平坦度があまり良くなかった。

さらに、表２に各試料の室温における引張試験結果と異方性について圧延方向０°と９０°の特性の差について示す。

この結果から、異方性に関しては、クロスロール圧延することにより、圧延方向０°と９０°で耐力差が小さく、異方性も低減されている。
以上の実施例および試験例の結果から、クロス角を０°より大きく、１６°未満でクロスロール圧延することで、マグネシウム合金圧延板の異方性を改善する効果が高い。

以上説明したように、本発明のマグネシウム合金板の製造方法によれば、マグネシウム合金圧延板の異方性を低減したプレス成形性に優れるマグネシウム合金圧延板を効率よく製造できるので、マグネシウム合金圧延板の品質と生産性を向上させることができる。
また、本発明によって製造されたマグネシウム合金圧延板は、異方性が減少しているため、曲げ加工にも強くプレス成形性に優れており、従来不可能とされていたような複雑な形状にも成形することができる。その結果、マグネシウム合金からなる成形品の適用範囲を拡大でき、軽量で構造強度の高い製品を提供することができる。

本発明の一実施形態の圧延方法を表すクロスロール圧延装置の交差状態において、上下ロールの配置を例示した概略平面図である。

符号の説明

１１上側ワークロール
１２ロール軸
２１下側ワークロール
２２ロール軸
Ｍマグネシウム合金板

Claims

質量％で、Ａｌ：１〜１１％、Ｚｎ：２．０％以下、Ｍｎ：０．１〜０．５％を含有し、残部がＭｇおよび不可避不純物からなる組成を有するマグネシウム合金溶湯を板厚３〜１０ｍｍの帯状板に連続鋳造した後、熱間および温間、または熱間もしくは温間でクロスロール圧延を行うマグネシウム合金圧延板の製造方法。
材料の再結晶温度以上であって３５０℃以下に加熱した材料を用いて、室温以上であって１５０℃以下のロール温度で１パスの圧下率を５〜５０％とする請求項１に記載のマグネシウム合金圧延板の製造方法。
上側ワークロールと下側ワークロールが、これらのロール軸をクロス角０°より大きく、かつ１６°未満でクロスさせた圧延機により、クロス圧延を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のマグネシウム合金圧延板の製造方法。