JP2020200506A - Method for producing magnesium alloy molding and additive for magnesium alloy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マグネシウム合金成形品の製造方法に関する。また、本発明は、マグネシウム合金用添加剤及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a magnesium alloy molded product. The present invention also relates to an additive for magnesium alloys and a method for producing the same.
マグネシウム合金は、実用金属中で最も軽いため比強度が高く、放熱性が良好であり、なおかつ樹脂に比べてリサイクル性に優れる。そのため、マグネシウム合金成形品は、電気機器、自動車又はレジャー用品などをはじめとする、幅広い分野において用いられている。 Magnesium alloy is the lightest of all practical metals, so it has high specific strength, good heat dissipation, and is more recyclable than resin. Therefore, magnesium alloy molded products are used in a wide range of fields, including electrical equipment, automobiles, leisure goods, and the like.
近年、マグネシウム合金成形品の薄肉化や歩留まりの向上を実現するため、成形品の機械的特性のさらなる向上が求められている。マグネシウム合金成形品の機械的特性を向上させる手段として、合金中に炭素を含有させる方法が知られている。しかしながら、炭素粉末をマグネシウム合金の溶湯に添加すると当該粉末が凝集してしまう。そのため、従来、マグネシウム合金中に炭素を添加する方法として、マグネシウム合金の溶湯にＣ２Ｃｌ６を添加する方法が用いられていた。しかしながら、当該方法は、添加したＣ２Ｃｌ６が分解することにより、塩素ガス等の有害物質が発生するため環境面に問題があり、これに代わる方法が求められていた。 In recent years, in order to reduce the thickness of magnesium alloy molded products and improve the yield, further improvement of mechanical properties of molded products has been required. As a means for improving the mechanical properties of a magnesium alloy molded product, a method of containing carbon in the alloy is known. However, when carbon powder is added to the molten magnesium alloy, the powder agglomerates. Therefore, conventionally, as a method of adding carbon to a magnesium alloy, a method of adding C 2 Cl 6 to a molten magnesium alloy has been used. However, this method has an environmental problem because harmful substances such as chlorine gas are generated by the decomposition of the added C 2 Cl 6 , and an alternative method has been sought.
マグネシウム合金中に炭素を添加する別の方法として、炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）粒子をマグネシウム合金の溶湯に添加する方法が知られている。非特許文献１には、マグネシウム合金の溶湯に炭化アルミニウム粒子を添加してから超音波をかけた後、当該溶湯を金型にキャストする鋳造方法が記載されている。しかしながら、当該方法では、マグネシウム合金中に炭化アルミニウム粒子を均一に分散させることが困難であり、得られる成形品の機械的特性が不十分であった。 As another method of adding carbon to the magnesium alloy, a method of adding aluminum carbide (Al 4 C 3 ) particles to the molten metal of the magnesium alloy is known. Non-Patent Document 1 describes a casting method in which aluminum carbide particles are added to a molten magnesium alloy, ultrasonic waves are applied, and then the molten metal is cast into a mold. However, with this method, it is difficult to uniformly disperse the aluminum carbide particles in the magnesium alloy, and the mechanical properties of the obtained molded product are insufficient.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、マグネシウム合金中に炭素が均一に分散したマグネシウム合金成形品の製造方法を提供することを目的とする。また、マグネシウム合金中に炭素を均一に分散させることができるマグネシウム合金用添加剤及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a magnesium alloy molded product in which carbon is uniformly dispersed in a magnesium alloy. Another object of the present invention is to provide an additive for a magnesium alloy capable of uniformly dispersing carbon in a magnesium alloy and a method for producing the same.
上記課題は、溶融したマグネシウム合金に、炭化アルミニウム及び炭素を含有する複合体を含む粉末を添加する、マグネシウム合金成形品の製造方法であって、前記粉末における、炭素元素に対するアルミニウム元素の原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３〜３．８／３であり、かつ前記粉末の真密度が１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３である、マグネシウム合金成形品の製造方法を提供することによって解決される。 The above object is a method for producing a magnesium alloy molded product in which a powder containing a composite containing aluminum carbide and carbon is added to a molten magnesium alloy, and the atomic ratio of the aluminum element to the carbon element in the powder ( To provide a method for producing a magnesium alloy molded product having an Al / C) of 3.2 / 3 to 3.8 / 3 and a true density of the powder of 1.5 to 2.2 g / cm 3. Is solved by.
このとき、前記マグネシウム合金がアルミニウムを含有することが好ましい。 At this time, it is preferable that the magnesium alloy contains aluminum.
また、前記マグネシウム合金成形品がインゴットであることが好ましい。このとき、前記インゴットを用いてダイキャスト成形することがより好ましい。 Further, it is preferable that the magnesium alloy molded product is an ingot. At this time, it is more preferable to die-cast using the ingot.
上記課題は、炭化アルミニウム及び炭素を含有する複合体を含む粉末からなるマグネシウム合金用添加剤であって、前記粉末における、炭素元素に対するアルミニウム元素の原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３〜３．８／３であり、かつ前記粉末の真密度が１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３である、添加剤を提供することによっても解決される。 The above-mentioned problem is an additive for a magnesium alloy composed of a powder containing a composite containing aluminum carbide and carbon, and the atomic ratio (Al / C) of the aluminum element to the carbon element in the powder is 3.2 / 3. It is also solved by providing an additive which is ~ 3.8 / 3 and the true density of the powder is 1.5 ~ 2.2 g / cm 3 .
また、上記課題は、アルミニウム粉末と炭素粉末とを加熱することにより前記複合体を含む粉末を得るマグネシウム合金用添加剤の製造方法であって、前記アルミニウム粉末の平均粒径が０．１〜１５０μｍであり、かつ前記炭素粉末の平均粒径が０．００５〜３００μｍである、前記添加剤の製造方法を提供することによっても解決される。 Further, the above-mentioned problem is a method for producing an additive for a magnesium alloy, which obtains a powder containing the complex by heating an aluminum powder and a carbon powder, and the average particle size of the aluminum powder is 0.1 to 150 μm. It is also solved by providing a method for producing the additive, wherein the carbon powder has an average particle size of 0.005 to 300 μm.
本発明のマグネシウム合金成形品の製造方法によれば、マグネシウム合金中に炭素が均一に分散したマグネシウム合金成形品が製造される。また、本発明のマグネシウム合金用添加剤を用いることによっても、マグネシウム合金中に炭素が均一に分散したマグネシウム合金成形品が製造される。さらに、本発明のマグネシウム合金用添加剤の製造方法によれば、このような添加剤を簡便に製造できる。 According to the method for producing a magnesium alloy molded product of the present invention, a magnesium alloy molded product in which carbon is uniformly dispersed in a magnesium alloy is produced. Further, by using the additive for magnesium alloy of the present invention, a magnesium alloy molded product in which carbon is uniformly dispersed in the magnesium alloy can also be produced. Furthermore, according to the method for producing an additive for a magnesium alloy of the present invention, such an additive can be easily produced.
本発明のマグネシウム合金成形品の製造方法は、溶融したマグネシウム合金に、炭化アルミニウム及び炭素を含有する複合体を含む粉末を添加する、マグネシウム合金成形品の製造方法であって、前記粉末における、炭素元素に対するアルミニウム元素の原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３〜３．８／３であり、かつ前記粉末の真密度が１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３である、方法である。 The method for producing a magnesium alloy molded product of the present invention is a method for producing a magnesium alloy molded product in which a powder containing a composite containing aluminum carbide and carbon is added to a molten magnesium alloy, and the carbon in the powder. It is a method in which the atomic ratio (Al / C) of the aluminum element to the element is 3.2 / 3 to 3.8 / 3, and the true density of the powder is 1.5 to 2.2 g / cm 3. ..
本発明のマグネシウム合金成形品の製造方法に用いられる原料のマグネシウム合金は、マグネシウムを主成分とするものであればよい。前記マグネシウム合金中のマグネシウム元素の含有量は、通常５０質量％以上であり、好適には８０質量％以上である。前記マグネシウム合金としては、Ｍｇ−Ａｌ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金、Ｍｇ−希土類元素系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−希土類元素系合金などが挙げられる。本発明のインゴットをダイキャスト成形に用いる場合には、ＡＭ６０Ｂ、ＡＭ５０Ａ、ＡＺ９１Ｄ等のマグネシウム合金が用いられる。 The raw material magnesium alloy used in the method for producing a magnesium alloy molded product of the present invention may be any one containing magnesium as a main component. The content of the magnesium element in the magnesium alloy is usually 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more. Examples of the magnesium alloy include Mg-Al alloys, Mg-Al-Zn alloys, Mg-Al-Mn alloys, Mg-Zn-Zr alloys, Mg-rare earth element alloys, and Mg-Zn-rare earth element alloys. Examples include alloys. When the ingot of the present invention is used for die casting, magnesium alloys such as AM60B, AM50A, and AZ91D are used.
耐食性の観点から、前記マグネシウム合金がアルミニウム元素を含有することが好ましい。前記マグネシウム合金中のアルミニウム元素の含有量は、好適には１質量％以上であり、より好適には５質量％以上である。一方、前記含有量は、好適には２０質量％以下であり、より好適には１５質量％以下である。 From the viewpoint of corrosion resistance, it is preferable that the magnesium alloy contains an aluminum element. The content of the aluminum element in the magnesium alloy is preferably 1% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more. On the other hand, the content is preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less.
前記マグネシウム合金が亜鉛元素を含有する場合、その含有量は、通常、０．１質量％以上であり、好適には０．３質量％以上である。一方、前記含有量は、通常３質量％以下であり、好適には２質量％以下である。 When the magnesium alloy contains a zinc element, the content thereof is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.3% by mass or more. On the other hand, the content is usually 3% by mass or less, preferably 2% by mass or less.
耐食性向上の観点から、前記マグネシウム合金がマンガン元素を含有することも好ましい。前記マグネシウム合金中のマンガン元素の含有量は、好適には０．０１質量％以上であり、より好適には０．０５質量％以上である。一方、前記含有量は、好適には１質量％以下であり、より好適には０．５質量％以下である。 From the viewpoint of improving corrosion resistance, it is also preferable that the magnesium alloy contains a manganese element. The content of the manganese element in the magnesium alloy is preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass or more. On the other hand, the content is preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less.
本発明のマグネシウム合金成形品の製造方法において、溶融した前記マグネシウム合金に炭化アルミニウム及び炭素を含有する複合体を含む粉末（以下、当該粉末を複合体粉末と略記することがある）を添加する。当該複合体粉末は、炭化アルミニウム及び炭素を含有する複合体を含み、前記粉末における、炭素元素に対するアルミニウム元素の原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３〜３．８／３であり、かつ前記粉末の真密度が１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３であるものである。このような粉末を用いることが本発明の製造方法の最大の特徴である。従来、炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）を添加することにより、マグネシウム合金中に炭素を含有させる方法が知られていたが、炭化アルミニウムが溶解炉の底に沈降して、マグネシウム合金中に炭素が十分に分散せず、機械的特性が十分に向上しない場合や効果にばらつきがある場合があった。本発明者らは、マグネシウム合金中における炭素の分散性を改善させるべく鋭意検討を重ねた結果、後述する製造方法を採用することにより、炭化アルミニウム及び炭素を含有する複合体を含有し、炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）と比較して、真密度が低い粉末を製造できることを見出した。そして、当該複合体粉末を用いることにより、マグネシウム合金中に炭素を均一に分散させることが可能となり、機械的特性に優れたマグネシウム合金成形品の製造に成功した。 In the method for producing a magnesium alloy molded product of the present invention, a powder containing a composite containing aluminum carbide and carbon (hereinafter, the powder may be abbreviated as a composite powder) is added to the molten magnesium alloy. The composite powder contains a composite containing aluminum carbide and carbon, and the atomic ratio (Al / C) of the aluminum element to the carbon element in the powder is 3.2 / 3 to 3.8 / 3. Moreover, the true density of the powder is 1.5 to 2.2 g / cm 3 . The use of such a powder is the greatest feature of the production method of the present invention. Conventionally, a method of adding carbon to a magnesium alloy by adding aluminum carbide (Al 4 C 3 ) has been known, but aluminum carbide settles to the bottom of a melting furnace and carbon is contained in the magnesium alloy. In some cases, the dispersion was not sufficient, the mechanical properties were not sufficiently improved, and the effects were uneven. As a result of diligent studies to improve the dispersibility of carbon in the magnesium alloy, the present inventors have adopted a production method described later to contain a composite containing aluminum carbide and carbon, and aluminum carbide. It has been found that a powder having a lower true density can be produced as compared with (Al 4 C 3 ). Then, by using the composite powder, carbon can be uniformly dispersed in the magnesium alloy, and a magnesium alloy molded product having excellent mechanical properties has been successfully produced.
前記複合体粉末の製造方法として、アルミニウム粉末と炭素粉末とを加熱することにより前記複合体を含む粉末を得る方法が好ましい。 As a method for producing the complex powder, a method of obtaining a powder containing the complex by heating an aluminum powder and a carbon powder is preferable.
前記複合体粉末の製造に用いられるアルミニウム粉末の平均粒径が０．１〜１５０μｍであることが好ましい。前記平均粒径が０．１μｍ未満の場合、取り扱い難くなるおそれがある。前記平均粒径は１μｍ以上がより好ましい。一方、前記平均粒径が１５０μｍを超える場合、アルミニウム粉末と炭素粉末との反応性が低下するおそれや、アルミニウムの塊状物が析出して粉末中に混入することにより、得られる成形品の機械的特性が不十分になるおそれがある。前記平均粒径は、１００μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下がさらに好ましい。 The average particle size of the aluminum powder used for producing the composite powder is preferably 0.1 to 150 μm. If the average particle size is less than 0.1 μm, it may be difficult to handle. The average particle size is more preferably 1 μm or more. On the other hand, when the average particle size exceeds 150 μm, the reactivity between the aluminum powder and the carbon powder may decrease, or the aluminum lumps may precipitate and mix in the powder, so that the obtained molded product is mechanical The characteristics may be insufficient. The average particle size is more preferably 100 μm or less, and even more preferably 50 μm or less.
前記アルミニウム粉末の純度は９５質量％以上が好ましく、９８質量％以上がより好ましい。 The purity of the aluminum powder is preferably 95% by mass or more, more preferably 98% by mass or more.
前記複合体粉末の製造に用いられる炭素粉末の平均粒径は０．００５〜３００μｍであることが好ましい。前記平均粒径が０．００５μｍ未満の場合、取り扱い難くなるおそれがある。当該平均粒径は０．０１μｍ以上がより好ましい。一方、前記平均粒径が３００μｍを超える場合、アルミニウム粉末と炭素粉末との反応性が低下するおそれがある。前記平均粒径は１００μｍ以下がより好ましい。前記炭素粉末としてカーボンブラックを用いる場合、その平均一次粒子径が５〜５００ｎｍであることが好ましい。前記平均一次粒子径は１０ｎｍ以上がより好ましい。一方、前記平均一次粒子径は３００ｎｍ以下がより好ましく、２００ｎｍ以下がさらに好ましく、１００ｎｍ以下が特に好ましい。 The average particle size of the carbon powder used in the production of the composite powder is preferably 0.005 to 300 μm. If the average particle size is less than 0.005 μm, it may be difficult to handle. The average particle size is more preferably 0.01 μm or more. On the other hand, if the average particle size exceeds 300 μm, the reactivity between the aluminum powder and the carbon powder may decrease. The average particle size is more preferably 100 μm or less. When carbon black is used as the carbon powder, the average primary particle size thereof is preferably 5 to 500 nm. The average primary particle size is more preferably 10 nm or more. On the other hand, the average primary particle diameter is more preferably 300 nm or less, further preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less.
前記複合体粉末の製造に用いられる炭素粉末の種類は特に限定されないが、カーボンブラック、グラファイト、コークス及び活性炭などを使用することができる。なかでも、前記炭素粉末としてカーボンブラックが好ましい。 The type of carbon powder used for producing the composite powder is not particularly limited, but carbon black, graphite, coke, activated carbon and the like can be used. Of these, carbon black is preferable as the carbon powder.
前記アルミニウム粉末と前記炭素粉末とを加熱することにより、炭化アルミニウム及び炭素を含有する複合体を含む粉末を得る。前記アルミニウム粉末と前記炭素粉末とを加熱することで、アルミニウムと炭素が反応して炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）が形成され、さらに当該炭化アルミニウムと、アルミニウムと反応しなかった炭素とが複合体を形成する。このような複合体を含む粉末は、マグネシウム合金と真密度が近いため、マグネシウム合金に均一に分散し易いものと考えられる。本発明の効果を阻害しない範囲であれば、前記粉末が、複合体を形成していない炭素粒子、アルミニウム粒子又は炭化アルミニウム粒子を含有していても構わない。前記複合体粉末中に前記複合体や炭化アルミニウム粒子として存在する炭化アルミニウムは、Ｘ線回折測定などにより確認することができる。 By heating the aluminum powder and the carbon powder, a powder containing a composite containing aluminum carbide and carbon is obtained. By heating the aluminum powder and the carbon powder, aluminum and carbon react to form aluminum carbide (Al 4 C 3 ), and the aluminum carbide and carbon that has not reacted with aluminum are combined. To form. Since the powder containing such a composite has a true density close to that of the magnesium alloy, it is considered that the powder is likely to be uniformly dispersed in the magnesium alloy. The powder may contain carbon particles, aluminum particles, or aluminum carbide particles that do not form a complex, as long as the effects of the present invention are not impaired. The aluminum carbide present as the composite or aluminum carbide particles in the composite powder can be confirmed by X-ray diffraction measurement or the like.
前記アルミニウム粉末と前記炭素粉末とを加熱するに際して、前記炭素粉末中の炭素元素に対する前記アルミニウム粉末中のアルミニウム元素の原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３〜３．８／３であることが好ましい。前記原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３未満の場合には、得られる粉末の真密度が低くなり、当該粉末がマグネシウム合金の溶湯の表面に浮遊して分散性が低下するおそれがある。前記原子比（Ａｌ／Ｃ）は３．３／３以上がより好ましく、３．４／３以上がさらに好ましい。一方、前記原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．８／３を超える場合にも、得られる粉末の真密度が高くなり、当該粉末が溶解炉の底に沈降して分散性が低下するおそれがある。前記原子比（Ａｌ／Ｃ）は３．７／３以下がより好ましく、３．６／３以下がさらに好ましい。 When the aluminum powder and the carbon powder are heated, the atomic ratio (Al / C) of the aluminum element in the aluminum powder to the carbon element in the carbon powder is 3.2 / 3 to 3.8 / 3. Is preferable. When the atomic ratio (Al / C) is less than 3.2 / 3, the true density of the obtained powder becomes low, and the powder may float on the surface of the molten magnesium alloy to reduce the dispersibility. is there. The atomic ratio (Al / C) is more preferably 3.3/3 or more, and even more preferably 3.4 / 3 or more. On the other hand, when the atomic ratio (Al / C) exceeds 3.8 / 3, the true density of the obtained powder may increase, and the powder may settle to the bottom of the melting furnace to reduce dispersibility. is there. The atomic ratio (Al / C) is more preferably 3.7 / 3 or less, and even more preferably 3.6 / 3 or less.
前記アルミニウム粉末と前記炭素粉末とを加熱する方法としては、誘導加熱法が好ましい。誘導加熱とは、時間的に変化する磁界が導体中に誘起する誘導電流によって物質を温度上昇させ、これによって加熱する方法である。誘導加熱の条件は特に限定されないが、前記アルミニウム粉末や前記炭素粉末の種類や量に応じて適宜調整すればよい。通常、印加する電流の周波数は５０〜５００００Ｈｚである。印加する電力は、充填する前記アルミニウム粉末と前記炭素粉末の量などによって適宜調整される。 As a method for heating the aluminum powder and the carbon powder, an induction heating method is preferable. Induction heating is a method in which a substance is heated by an induced current induced in a conductor by a time-varying magnetic field. The conditions for induction heating are not particularly limited, but may be appropriately adjusted according to the type and amount of the aluminum powder and the carbon powder. Usually, the frequency of the applied current is 50 to 50,000 Hz. The electric power to be applied is appropriately adjusted depending on the amount of the aluminum powder and the carbon powder to be filled.
加熱後の反応物を粉砕することが好ましい。前記反応物の粉砕には、ジョークラッシャー、ボールミル、ヘンシェルミキサー等を用いて行うことができる。これらを組み合わせて用いても構わない。 It is preferable to pulverize the heated reaction product. The reaction product can be pulverized using a jaw crusher, a ball mill, a Henschel mixer or the like. You may use these in combination.
前記複合体粉末の平均粒径は１０００μｍ以下が好ましい。前記平均粒径が１０００μｍを超える場合、得られるマグネシウム合金成形品の機械的特性が不十分になるおそれがある。前記平均粒径は、５００μｍ以下がより好ましく、２００μｍ以下がさらに好ましく、５０μｍ以下が特に好ましい。一方、前記平均粒径は、通常０．１μｍ以上である。前記複合体粉末の平均粒径は、当該粉末の電子顕微鏡写真から求めることができる。 The average particle size of the composite powder is preferably 1000 μm or less. If the average particle size exceeds 1000 μm, the mechanical properties of the obtained magnesium alloy molded product may be insufficient. The average particle size is more preferably 500 μm or less, further preferably 200 μm or less, and particularly preferably 50 μm or less. On the other hand, the average particle size is usually 0.1 μm or more. The average particle size of the complex powder can be determined from an electron micrograph of the powder.
前記複合体粉末における、炭素元素に対するアルミニウム元素の原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３〜３．８／３である必要がある。前記原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３未満の場合には、得られる粉末の真密度が低くなり、当該粉末がマグネシウム合金の溶湯の表面に浮遊して分散性が低下する。前記原子比（Ａｌ／Ｃ）は３．３／３以上が好ましく、３．４／３以上がより好ましい。一方、前記原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．８／３を超える場合にも、得られる粉末の真密度が高くなり、当該粉末が溶解炉の底に沈降して分散性が低下する。前記原子比（Ａｌ／Ｃ）は３．７／３以下が好ましく、３．６／３以下がより好ましい。 The atomic ratio (Al / C) of the aluminum element to the carbon element in the composite powder needs to be 3.2 / 3 to 3.8 / 3. When the atomic ratio (Al / C) is less than 3.2 / 3, the true density of the obtained powder becomes low, and the powder floats on the surface of the molten magnesium alloy to reduce the dispersibility. The atomic ratio (Al / C) is preferably 3.3/3 or more, and more preferably 3.4 / 3 or more. On the other hand, when the atomic ratio (Al / C) exceeds 3.8 / 3, the true density of the obtained powder becomes high, and the powder settles on the bottom of the melting furnace to reduce the dispersibility. The atomic ratio (Al / C) is preferably 3.7 / 3 or less, and more preferably 3.6 / 3 or less.
前記複合体粉末の真密度が１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３である必要がある。前記真密度が１．５ｇ／ｃｍ３未満の場合、粉末が溶融したマグネシウム合金の湯面に浮遊して分散不良が生じる。前記真密度は１．６ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、１．７ｇ／ｃｍ３以上がより好ましい。一方、前記真密度が２．２ｇ／ｃｍ３を超える場合、溶融したマグネシウム合金中で粉末が沈降して分散不良が生じる。前記真密度は２．０ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、１．９ｇ／ｃｍ３以下がより好ましい。前記複合体粉末の真密度はピクノメーターを用いて後述する実施例に記載された方法によって測定することができる。 The true density of the complex powder needs to be 1.5 to 2.2 g / cm 3 . When the true density is less than 1.5 g / cm 3 , the powder floats on the surface of the molten magnesium alloy, resulting in poor dispersion. The true density is preferably 1.6 g / cm 3 or more, and more preferably 1.7 g / cm 3 or more. On the other hand, when the true density exceeds 2.2 g / cm 3 , the powder settles in the molten magnesium alloy, resulting in poor dispersion. The true density is preferably 2.0 g / cm 3 or less, 1.9 g / cm 3 or less is more preferable. The true density of the complex powder can be measured using a pycnometer by the method described in Examples described later.
こうして得られる前記複合体粉末を、溶融した前記マグネシウム合金に添加する。前記複合体粉末は、マグネシウム合金と真密度が近いため、マグネシウム合金中に分散し易い。したがって、炭素が均一に分散したマグネシウム合金成形品が得られる。このようなマグネシウム合金成形品は、優れた機械的特性を有するため、電気機器、自動車、レジャー用品、航空機・宇宙用品などをはじめとする、幅広い分野において用いられる。さらに、前記マグネシウム合金成形品がインゴット、チップ又はマスターバッチであることも好ましい。これらを用いることにより、機械的特性に優れたマグネシウム合金成形品を簡便に製造することができる。 The composite powder thus obtained is added to the molten magnesium alloy. Since the composite powder has a true density close to that of the magnesium alloy, it is easily dispersed in the magnesium alloy. Therefore, a magnesium alloy molded product in which carbon is uniformly dispersed can be obtained. Since such magnesium alloy molded products have excellent mechanical properties, they are used in a wide range of fields such as electrical equipment, automobiles, leisure goods, aircraft / space goods, and the like. Further, it is also preferable that the magnesium alloy molded product is an ingot, a chip or a masterbatch. By using these, a magnesium alloy molded product having excellent mechanical properties can be easily produced.
前記複合体粉末の添加量は、前記マグネシウム合金１００質量部に対して、０．０１〜１００質量部が好ましい。前記添加量が０．０１質量部未満の場合には、得られるマグネシウム合金成形品の機械的特性を向上させる効果が得られないおそれがある。前記添加量は、０．０２質量部以上がより好ましく、０．０５質量部以上がさらに好ましく、０．１質量部以上が特に好ましい。前記マグネシウム合金成形品がマスターバッチである場合には、前記添加量は、３質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましく、１０質量部以上がさらに好ましい。一方、前記添加量が１００質量部を超える場合には、前記複合体粉末が凝集して得られるマグネシウム合金成形品に悪影響が生じるおそれある。前記添加量は、５０質量部以下がより好ましい。前記マグネシウム合金成形品がマスターバッチ以外の成形品である場合、前記添加量は１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、２質量部以下がさらに好ましく、１質量部以下が特に好ましい。 The amount of the composite powder added is preferably 0.01 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the magnesium alloy. If the amount added is less than 0.01 parts by mass, the effect of improving the mechanical properties of the obtained magnesium alloy molded product may not be obtained. The addition amount is more preferably 0.02 parts by mass or more, further preferably 0.05 parts by mass or more, and particularly preferably 0.1 parts by mass or more. When the magnesium alloy molded product is a masterbatch, the addition amount is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and further preferably 10 parts by mass or more. On the other hand, if the amount added exceeds 100 parts by mass, the magnesium alloy molded product obtained by aggregating the composite powder may be adversely affected. The addition amount is more preferably 50 parts by mass or less. When the magnesium alloy molded product is a molded product other than the masterbatch, the addition amount is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, further preferably 2 parts by mass or less, and particularly preferably 1 part by mass or less. ..
前記複合体粉末を溶融した前記マグネシウム合金に添加する際の溶湯の温度は、通常６００〜７５０℃である。また、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、前記複合体粉末と他の添加剤との混合物を溶湯に添加しても構わない。 The temperature of the molten metal when the composite powder is added to the molten magnesium alloy is usually 600 to 750 ° C. Further, a mixture of the complex powder and other additives may be added to the molten metal as long as the effects of the present invention are not impaired.
前記複合体粉末が溶融したマグネシウム合金に添加されると、前記複合体粉末中の炭化アルミニウムは分解して、アルミニウムはマグネシウムと反応してＭｇ１７Ａｌ１２等の化合物を形成し、炭素はその少なくとも一部がグラファイト化するものと考えらえる。また、炭化アルミニウムと複合体を形成していた炭素がアモルファスである場合も、その少なくとも一部が溶融したマグネシウム合金中でグラファイト化するものと考えられる。そして、マグネシウム合金中の水素がこのようなグラファイトに取り込まれることにより、巣が生じ難くなり、機械的特性に優れたマグネシウム合金成形品が得られるものと考えられる。また、マグネシウム合金中にグラファイト等の炭素が含まれることにより、得られるマグネシウム合金成形品中のマグネシウム相の結晶粒径が小さくなる。この点も機械的特性の向上に寄与しているものと考えられる。 When the composite powder is added to the molten magnesium alloy, the aluminum carbide in the composite powder decomposes, the aluminum reacts with magnesium to form a compound such as Mg 17 Al 12 , and carbon is at least the compound thereof. It is thought that part of it will be graphitized. Further, even when the carbon forming the composite with aluminum carbide is amorphous, it is considered that at least a part of the carbon is graphitized in the molten magnesium alloy. Then, it is considered that hydrogen in the magnesium alloy is incorporated into such graphite, so that nests are less likely to occur, and a magnesium alloy molded product having excellent mechanical properties can be obtained. Further, since carbon such as graphite is contained in the magnesium alloy, the crystal grain size of the magnesium phase in the obtained magnesium alloy molded product becomes smaller. This point is also considered to contribute to the improvement of mechanical properties.
前記複合体粉末を、溶融した前記マグネシウム合金に添加した後、前記マグネシウム合金を成形する。成形方法は特に限定されず、例えば、ダイキャスト成形法、重力鋳造法、射出成形法（チクソモールド法等）が採用され、中でもダイキャスト成形法が好ましい。前記マグネシウム合金をダイキャスト成形する際の条件は特に限定されないが、通常、溶湯温度は６６０〜７００℃、金型温度は１５０〜３３０℃、鋳造圧力は５００〜１０００ｋＮ、射出速度は２．５〜７．５ｍ／ｓである。 After adding the composite powder to the molten magnesium alloy, the magnesium alloy is molded. The molding method is not particularly limited, and for example, a die casting molding method, a gravity casting method, an injection molding method (thixomolding method, etc.) are adopted, and among them, the die casting molding method is preferable. The conditions for die-casting the magnesium alloy are not particularly limited, but usually, the molten metal temperature is 660 to 700 ° C., the mold temperature is 150 to 330 ° C., the casting pressure is 500 to 1000 kN, and the injection speed is 2.5 to 2. It is 7.5 m / s.
前記マグネシウム合金成形品中の炭素原子の含有量が０．０２〜１５質量％であることが好ましい。前記含有量が０．０２質量％未満の場合には、マグネシウム合金成形品の機械的特性を向上させる効果が奏されないおそれがある。前記含有量は、０．０３質量％以上がより好ましい。前記マグネシウム合金成形品がマスターバッチである場合、前記含有量は、１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましく、３質量％以上がさらに好ましい。一方、前記含有量が１５質量％を超える場合には、前記複合体粉末が凝集して得られるマグネシウム合金成形品に悪影響が生じるおそれある。前記含有量は、８質量％以下がより好ましい。前記マグネシウム合金成形品がマスターバッチ以外の成形品である場合、前記含有量は、２質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下がさらに好ましく、０．２質量％以下が特に好ましい。 The content of carbon atoms in the magnesium alloy molded product is preferably 0.02 to 15% by mass. If the content is less than 0.02% by mass, the effect of improving the mechanical properties of the magnesium alloy molded product may not be exhibited. The content is more preferably 0.03% by mass or more. When the magnesium alloy molded product is a masterbatch, the content is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more. On the other hand, if the content exceeds 15% by mass, the magnesium alloy molded product obtained by aggregating the composite powder may be adversely affected. The content is more preferably 8% by mass or less. When the magnesium alloy molded product is a molded product other than the masterbatch, the content is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, further preferably 0.5% by mass or less, and 0.2% by mass. % Or less is particularly preferable.
前記マグネシウム合金成形品がインゴットであることが好ましい。以下、当該インゴットの製造方法について説明する。初めに、所望の合金組成となるように原料の金属を溶解炉に投入して、マグネシウム合金の溶湯を得る。フラックスの添加時期は特に限定されないが、溶解炉中の金属が溶解した後、添加することが好ましい。フラックスを添加した後、溶湯を撹拌して精錬することが好ましい。通常、精錬する際の温度は６００〜７５０℃であり、精錬時間は３〜３００分間である。 It is preferable that the magnesium alloy molded product is an ingot. Hereinafter, a method for manufacturing the ingot will be described. First, the raw material metal is put into a melting furnace so as to have a desired alloy composition to obtain a molten magnesium alloy. The timing of adding the flux is not particularly limited, but it is preferable to add the flux after the metal in the melting furnace is melted. After adding the flux, it is preferable to stir the molten metal for refining. Usually, the temperature at the time of refining is 600 to 750 ° C., and the refining time is 3 to 300 minutes.
使用されるフラックスは特に限定されず、マグネシウム合金の精錬に通常使用されるものが用いられる。例えば、周期表第１族及び第２族に属する金属のハロゲン化物を主成分として含有するフラックスが挙げられる。ここで、「主成分」とは、通常、含有量が５０質量％以上である成分であり、好適には８０質量％以上である成分である。前記金属ハロゲン化物が、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、フッ化カルシウムから選択される少なくとも一種であることが好適である。フラックスの添加量は、マグネシウム合金１００質量部に対して、０．３〜４５質量部が好適である。 The flux used is not particularly limited, and the flux usually used for refining magnesium alloys is used. For example, a flux containing a halide of a metal belonging to Group 1 and Group 2 of the periodic table as a main component can be mentioned. Here, the "main component" is usually a component having a content of 50% by mass or more, and preferably a component having a content of 80% by mass or more. It is preferable that the metal halide is at least one selected from magnesium chloride, calcium chloride, barium chloride, potassium chloride, sodium chloride and calcium fluoride. The amount of flux added is preferably 0.3 to 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the magnesium alloy.
精錬後の溶湯を沈静することが好ましい。通常、沈静する際の温度は６００〜７５０℃であり、沈静時間は１５〜６０分間である。精錬後の溶湯の下層のスラグを除去することが好ましい。 It is preferable to settle the molten metal after refining. Usually, the calming temperature is 600 to 750 ° C., and the calming time is 15 to 60 minutes. It is preferable to remove the slag in the lower layer of the molten metal after refining.
こうして得られた前記マグネシウム合金の溶湯に前記複合体粉末を添加する。このとき、溶湯を撹拌しながら、前記複合体を添加することが好ましい。また、前記複合体粉末と他の添加剤との混合物を溶湯に添加しても構わない。 The composite powder is added to the molten metal of the magnesium alloy thus obtained. At this time, it is preferable to add the complex while stirring the molten metal. Further, a mixture of the complex powder and other additives may be added to the molten metal.
分散性の観点から、前記複合体粉末を添加した後、前記溶湯を撹拌することが好ましい。前記複合体粉末を添加した後、溶湯を金型に鋳込み、冷却することによりインゴットが得られる。 From the viewpoint of dispersibility, it is preferable to stir the molten metal after adding the complex powder. After adding the complex powder, the molten metal is cast into a mold and cooled to obtain an ingot.
こうして得られるインゴット中には、炭素元素が均一に分散しているため、マグネシウム合金成形品の材料として好適に用いられる。前記インゴットを用いる成形方法としては、ダイキャスト成形法、重力鋳造法等の鋳造法、射出成形法等が挙げられ、なかでもダイキャスト成形法が好ましい。前記インゴットを用いてダイキャスト成形するマグネシウム合金成形品の製造方法が前記インゴットの好適な実施態様である。前記インゴットをダイキャスト成形して得られるマグネシウム合金成形品は、優れた機械的特性を有する。 Since the carbon element is uniformly dispersed in the ingot thus obtained, it is suitably used as a material for magnesium alloy molded products. Examples of the molding method using the ingot include a die casting molding method, a casting method such as a gravity casting method, an injection molding method, and the like, and the die casting molding method is particularly preferable. A method for producing a magnesium alloy molded product that is die-cast using the ingot is a preferred embodiment of the ingot. The magnesium alloy molded product obtained by die-casting the ingot has excellent mechanical properties.
前記マグネシウム合金成形品がチップであることも好ましい。当該チップは前記インゴットを切削する方法等により得ることができる。このようなチップを用いる成形方法としては、チクソモールディング等の射出成形法が好ましい。前記チップを射出成形して得られるマグネシウム合金成形品は、優れた機械的特性を有する。 It is also preferable that the magnesium alloy molded product is a chip. The tip can be obtained by a method of cutting the ingot or the like. As a molding method using such a chip, an injection molding method such as thixomolding is preferable. The magnesium alloy molded product obtained by injection molding the chip has excellent mechanical properties.
前記マグネシウム合金成形品がマスターバッチであることも好ましい。当該マスターバッチはインゴットであってもよいし、チップであってもよい。このようなマスターバッチは、例えば、マグネシウム合金の重力鋳造、ダイキャスト成形、射出成形（チクソモールディング等）時に添加剤として用いられる。 It is also preferable that the magnesium alloy molded product is a masterbatch. The masterbatch may be an ingot or a chip. Such a masterbatch is used as an additive in, for example, gravity casting, die casting, injection molding (thixomolding, etc.) of a magnesium alloy.
また、炭化アルミニウム及び炭素を含有する前記複合体粉末は、マグネシウム合金用添加剤として広く用いることができる。例えば、マグネシウム合金のダイキャスト成形、射出成形（チクソモールディング等）、重力鋳造、鍛造、プレス成形時に、前記複合体粉末が添加剤として用いられる。 In addition, the composite powder containing aluminum carbide and carbon can be widely used as an additive for magnesium alloys. For example, the composite powder is used as an additive during die-cast molding, injection molding (thixomolding, etc.), gravity casting, forging, and press molding of magnesium alloys.
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
［Ｘ線回折測定］
株式会社リガク製Ｘ線回折装置「Ｍｕｌｔｉ Ｆｌｅｘ」を用いて複合体粉末のＸ線回折測定を行った。測定は、加速電圧４０ｋＶ、試料照射電流４０ｍＡ、２θ＝２０〜６５°の条件で行った。
[X-ray diffraction measurement]
X-ray diffraction measurement of the composite powder was performed using an X-ray diffractometer "Multi Flex" manufactured by Rigaku Co., Ltd. The measurement was performed under the conditions of an accelerating voltage of 40 kV, a sample irradiation current of 40 mA, and 2θ = 20 to 65 °.
［複合体粉末の粒径］
株式会社日立ハイテクノロジーズ製電界放射型走査電子顕微鏡「ＳＵ８２２０」を用いて複合体粉末の観察を行い、得られた電子顕微鏡写真から複合体の粒径を測定した。
[Diameter size of composite powder]
The complex powder was observed using a field emission scanning electron microscope "SU8220" manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and the particle size of the complex was measured from the obtained electron micrographs.
［複合体粉末の真密度］
ピクノメーターを用いて、ＪＩＳ Ｒ１６２０「ファインセラミックス粉末の粒子密度測定方法」に準じて複合体粉末の真密度を求めた。
[True density of complex powder]
Using a pycnometer, the true density of the composite powder was determined according to JIS R1620 "Method for measuring particle density of fine ceramic powder".
［炭素含有量の測定］
堀場製作所製炭素・硫黄分析装置「ＥＭＩＡ−９２０Ｖ」を用いて、インゴット中の炭素含有量の測定を行った。測定は、ＪＩＳ Ｚ２６１５「金属材料の炭素定量方法通則」（赤外線吸収法（積分法））に準じて行った。
[Measurement of carbon content]
The carbon content in the ingot was measured using a carbon / sulfur analyzer "EMIA-920V" manufactured by HORIBA, Ltd. The measurement was carried out in accordance with JIS Z2615 "General rules for carbon quantification method for metallic materials" (infrared absorption method (integral method)).
［引張試験］
引張試験には、インストロンジャパンカンパニイリミテッド製万能材料試験機「３３８２床置き型試験システム」を用いた。試験片には、中央に、幅２０ｍｍ、長さ６０ｍｍの平行部を有し、両端につかみ部を有し、厚さが２ｍｍである板状の成形品を用いた。当該試験片は、試験片の形状に対応する形状の試験片作製用金型を用いてダイキャスト成形することにより作製した。引張速度は５ｍｍ／ｍｉｎにて測定を行った。
[Tensile test]
For the tensile test, an Instron Japan Company Limited universal material testing machine "3382 floor-standing test system" was used. As the test piece, a plate-shaped molded product having a parallel portion having a width of 20 mm and a length of 60 mm at the center, having grip portions at both ends, and having a thickness of 2 mm was used. The test piece was produced by die-casting using a test piece manufacturing mold having a shape corresponding to the shape of the test piece. The tensile speed was measured at 5 mm / min.
［マグネシウム合金成形品の断面観察］
サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製ＦＩＢ／ＦＥ−ＳＥＭ「ＱＵＡＮＴＡ ３Ｄ ＦＥＧ」を用いてマグネシウム合金成形品の断面観察を行った。上記引張試験と同様の試験片の平行部を、長さ方向に対して垂直方向に切断し、当該切断面を観察した。また、得られた断面の電子顕微鏡写真からマグネシウム相の結晶粒径の分布を求めた。
[Cross-section observation of magnesium alloy molded products]
A cross-sectional observation of a magnesium alloy molded product was carried out using a FIB / FE-SEM "QUANTA 3D FEG" manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. A parallel portion of the test piece similar to the above tensile test was cut in the direction perpendicular to the length direction, and the cut surface was observed. In addition, the distribution of the crystal grain size of the magnesium phase was determined from the electron micrograph of the obtained cross section.
実施例１
東洋アルミニウム株式会社製アルミニウム粉末（平均粒径１〜１０μｍ）１８８３ｇ及び三菱ケミカル株式会社製カーボンブラック「♯３０」（平均一次粒径３０ｎｍ）７１９ｇをヘンシェルミキサー（容量２０Ｌ）を用いて１２００ｒｐｍにて６０秒間混合した。得られた混合物［原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．５／３］９００ｇを黒鉛製のルツボ（直径１００ｍｍ、高さ１８５ｍｍ）に充填した。当該ルツボ内を真空にしてからアルゴンガス（純度９９．９質量％）を充填した後、ルツボを誘導加熱炉にセットして、３０００Ｈｚ、３０ｋＷにて６分間加熱した。加熱終了後、直ちに前記ルツボをアルゴンガスで置換された冷却缶に入れた。当該冷却缶にアルゴンガス（２Ｌ／ｍｉｎ）を吹き込みながら２時間冷却を行った。こうして、黄茶色の塊状物９００ｇを得た。当該塊状物をジョークラッシャーにて粒の直径が５ｍｍ以下となるように粗砕した後、得られた粗粒をボールミルで１５分間粉砕した。得られた粉砕物を目開き５００μｍの篩を用いて篩分けし、篩を通過した粉末を回収した。こうして得られた複合体粉末の電子顕微鏡写真から粒子径（長径と短径の平均値）を測定したところ、ほとんどすべての粒子の粒子径が０．１〜２０μｍであった。誘導加熱に供した混合物の質量と得られた塊状物の質量は実質的に同じであったことから、前記複合体粉末の原子比（Ａｌ／Ｃ）は前記混合物と実質的に同じであると考えられる。また、前記複合体粉末のＸ線回折パターンを図１に示す。図１に示されるとおり、炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）のピークが確認された。一方、アルミニウム及びグラファイトのピークは確認されなかった。
Example 1
1883 g of aluminum powder manufactured by Toyo Aluminum K.K. (average particle size 1 to 10 μm) and 719 g of carbon black “# 30” (average primary particle size of 30 nm) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation are used at 1200 rpm using a Henshell mixer (capacity 20 L) at 60 rpm. Mixed for seconds. 900 g of the obtained mixture [atomic ratio (Al / C) 3.5 / 3] was filled in a graphite crucible (diameter 100 mm, height 185 mm). After evacuating the inside of the crucible and filling it with argon gas (purity 99.9% by mass), the crucible was set in an induction heating furnace and heated at 3000 Hz and 30 kW for 6 minutes. Immediately after the completion of heating, the crucible was placed in a cooling can replaced with argon gas. Cooling was performed for 2 hours while blowing argon gas (2 L / min) into the cooling can. In this way, 900 g of a yellowish brown mass was obtained. The lump was roughly crushed with a jaw crusher so that the diameter of the grains was 5 mm or less, and then the obtained coarse grains were crushed with a ball mill for 15 minutes. The obtained pulverized product was sieved using a sieve having a mesh size of 500 μm, and the powder passed through the sieve was collected. When the particle size (the average value of the major axis and the minor axis) was measured from the electron micrograph of the composite powder thus obtained, the particle size of almost all the particles was 0.1 to 20 μm. Since the mass of the mixture subjected to induction heating and the mass of the obtained mass were substantially the same, it was determined that the atomic ratio (Al / C) of the complex powder was substantially the same as that of the mixture. Conceivable. The X-ray diffraction pattern of the composite powder is shown in FIG. As shown in FIG. 1, a peak of aluminum carbide (Al 4 C 3 ) was confirmed. On the other hand, no peaks of aluminum and graphite were confirmed.
ＡＭ６０Ｂのインゴット（Ｍｇ：残部、Ａｌ：５．９９質量％、Ｍｎ：０．２９質量％、Ｚｎ：０．０２質量％、Ｓｉ：０．０３質量％、Ｆｅ：０．００２質量％、Ｃｕ：０．００１質量％、：Ｎｉ０．０００６質量％、Ｂｅ：９ｐｐｍ）１５００ｋｇを予熱した溶解炉に投入した。溶湯が６５０〜７００℃になるように温度調整を行った。投入した金属が溶解した後、フラックス（Ｄｏｗ３１０：ＭｇＣｌ２５０質量部、ＫＣｌ２０質量部、ＣａＦ２１５質量部、ＭｇＯ１５質量部）２ｋｇを溶湯に添加した。溶湯を３０分間撹拌してから、３０分間沈静した後、溶湯からスラグを除去した。引き続き、溶湯に前記複合体粉末６ｋｇを添加して、１５分間溶湯を撹拌した。その後、溶湯の上層の清浄な部分を金型に鋳込んだ後、冷却して直方体のインゴット（縦６．９ｃｍ、横６．２ｃｍ、長さ５６ｃｍ）を得た。得られたインゴットにおける炭素含有量を測定した。結果を表１に示す。 AM60B ingot (Mg: balance, Al: 5.99% by mass, Mn: 0.29% by mass, Zn: 0.02% by mass, Si: 0.03% by mass, Fe: 0.002% by mass, Cu: 0.001% by mass,: Ni0.0006% by mass, Be: 9 ppm) 1500 kg was put into a preheated melting furnace. The temperature was adjusted so that the temperature of the molten metal was 650 to 700 ° C. After the charged metal was dissolved, 2 kg of flux (Dow310: MgCl 250 parts by mass, KCl 20 parts by mass, CaF 2 15 parts by mass, MgO 15 parts by mass) was added to the molten metal. The molten metal was stirred for 30 minutes and then settled for 30 minutes before removing slag from the molten metal. Subsequently, 6 kg of the complex powder was added to the molten metal, and the molten metal was stirred for 15 minutes. Then, a clean part of the upper layer of the molten metal was cast into a mold and then cooled to obtain a rectangular parallelepiped ingot (length 6.9 cm, width 6.2 cm, length 56 cm). The carbon content in the obtained ingot was measured. The results are shown in Table 1.
得られたインゴット３００ｋｇを東洋機械製ダイカスト成形機「３５０ｔｏｎダイカストマシン」に投入して、溶湯温度６８０℃、金型温度１７０℃、鋳造圧力５００kg／ｃｍ２、射出速度３．５ｍ／ｓにて、引張試験用の試験片（マグネシウム合金成形品）を鋳造した。 The obtained 300 kg of ingot was put into a die casting machine "350 ton die casting machine" manufactured by Toyo Kikai, and the molten metal temperature was 680 ° C, the mold temperature was 170 ° C, the casting pressure was 500 kg / cm 2 , and the injection speed was 3.5 m / s. A test piece (magnesium alloy molded product) for a tensile test was cast.
得られた試験片の引張試験を行った。図２に、このときの試験片の変位と荷重の関係を示す。破断強度及び伸びの測定値を表１に示す。引張試験用の試験片と同様のマグネシウム合金成形品を切断して断面観察を行った。得られたマグネシウム合金成形品断面の電子顕微鏡写真を図３に示す。また、当該電子顕微鏡写真から求めたマグネシウム合金成形品中の結晶の粒径分布を図５に示す。 A tensile test was performed on the obtained test piece. FIG. 2 shows the relationship between the displacement of the test piece and the load at this time. Table 1 shows the measured values of breaking strength and elongation. A magnesium alloy molded product similar to the test piece for the tensile test was cut and the cross section was observed. An electron micrograph of a cross section of the obtained magnesium alloy molded product is shown in FIG. Further, FIG. 5 shows the particle size distribution of the crystals in the magnesium alloy molded product obtained from the electron micrograph.
比較例１
複合体粉末を添加しなかった以外は、実施例１と同様にしてインゴット及び試験片（マグネシウム合金成形品）の製造及び評価を行った。その結果を表１及び図２、４及び６に示す。
Comparative Example 1
The ingot and the test piece (magnesium alloy molded product) were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the composite powder was not added. The results are shown in Table 1 and FIGS. 2, 4 and 6.
比較例２
複合体粉末の代わりに炭化アルミニウム粉末（真密度２．３６ｇ／ｃｍ３、粒径１０〜５０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてインゴットの作製を試みたが、溶湯に添加した炭化アルミニウム粉末が分散せず、溶解炉の底に沈んだため、以降の実験を行わなかった。
Comparative Example 2
An attempt was made to prepare an ingot in the same manner as in Example 1 except that aluminum carbide powder (true density 2.36 g / cm 3 , particle size 10 to 50 μm) was used instead of the composite powder, but carbonization added to the molten metal was attempted. No further experiments were conducted because the aluminum powder did not disperse and sank to the bottom of the melting furnace.
Claims (6)
前記粉末における、炭素元素に対するアルミニウム元素の原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３〜３．８／３であり、かつ
前記粉末の真密度が１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３である、マグネシウム合金成形品の製造方法。 A method for producing a magnesium alloy molded product, in which a powder containing a composite containing aluminum carbide and carbon is added to a molten magnesium alloy.
The atomic ratio (Al / C) of the aluminum element to the carbon element in the powder is 3.2 / 3 to 3.8 / 3, and the true density of the powder is 1.5 to 2.2 g / cm 3 . There is a method for manufacturing magnesium alloy molded products.
前記粉末における、炭素元素に対するアルミニウム元素の原子比（Ａｌ／Ｃ）が３．２／３〜３．８／３であり、かつ
前記粉末の真密度が１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３である、添加剤。 An additive for magnesium alloys consisting of a powder containing a composite containing aluminum carbide and carbon.
The atomic ratio (Al / C) of the aluminum element to the carbon element in the powder is 3.2 / 3 to 3.8 / 3, and the true density of the powder is 1.5 to 2.2 g / cm 3 . There is an additive.
前記アルミニウム粉末の平均粒径が０．１〜１５０μｍであり、かつ
前記炭素粉末の平均粒径が０．００５〜３００μｍである、請求項５に記載の添加剤の製造方法。 A method for producing an additive for a magnesium alloy, which obtains a powder containing the composite by heating an aluminum powder and a carbon powder.
The method for producing an additive according to claim 5, wherein the aluminum powder has an average particle size of 0.1 to 150 μm, and the carbon powder has an average particle size of 0.005 to 300 μm.
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|---|---|---|---|---|
| JPS58100643A (en) * | 1981-12-11 | 1983-06-15 | Toyota Motor Corp | Production of dispersion reinforced composite aluminum alloy |
| JP2003025054A (en) * | 2001-07-10 | 2003-01-28 | Kobe Steel Ltd | Injection molding method and equipment for magnesium alloy |
| JP2011098878A (en) * | 2009-10-08 | 2011-05-19 | Nippon Steel Corp | Carbon-coated aluminum carbide and method for manufacturing the same |
| KR101861314B1 (en) * | 2017-01-17 | 2018-05-28 | 국민대학교산학협력단 | An aluminum nanocomposite material having improved strength, a processing material and a method for producing the same. |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58100643A (en) * | 1981-12-11 | 1983-06-15 | Toyota Motor Corp | Production of dispersion reinforced composite aluminum alloy |
| JP2003025054A (en) * | 2001-07-10 | 2003-01-28 | Kobe Steel Ltd | Injection molding method and equipment for magnesium alloy |
| JP2011098878A (en) * | 2009-10-08 | 2011-05-19 | Nippon Steel Corp | Carbon-coated aluminum carbide and method for manufacturing the same |
| KR101861314B1 (en) * | 2017-01-17 | 2018-05-28 | 국민대학교산학협력단 | An aluminum nanocomposite material having improved strength, a processing material and a method for producing the same. |
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