JP3199885B2 - マグネシュウム合金製鋳物の製造方法 - Google Patents

マグネシュウム合金製鋳物の製造方法

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JP3199885B2 JP02272293A JP2272293A JP3199885B2 JP 3199885 B2 JP3199885 B2 JP 3199885B2 JP 02272293 A JP02272293 A JP 02272293A JP 2272293 A JP2272293 A JP 2272293A JP 3199885 B2 JP3199885 B2 JP 3199885B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のホイールやサ
スペンションアームなど引張強度ないしは耐力が要求さ
れる部材の製造に適したマグネシュウム合金製鋳物の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マグネシュウム合金は、鋳造用や加工用
に利用されており、例えば特開昭59−67102号公
報には自動車のホイールをMg合金溶湯によって鋳造す
ることが記載されている。マグネシュウム合金における
合金元素としてはAl、Mn、Zn等が採用されてい
る。そして、MgにAlを添加することによって合金の
強さが増加し、また鋳造組織が細かくなること、Mnの
少量添加によって耐蝕性の向上と鋳造組織の微細化によ
る強度向上とが図れること、Znの少量添加によって機
械的性質が向上することは一般に知られている。さら
に、マグネシュウム合金における鋳造組織の微細化手段
として、Zrの少量合金、C、FeCl3 、CCl2 、
Sr等の添加が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の鋳造組
織の微細化手段の場合、それぞれ特有の効果が得られる
ものの、必ずしも期する効果が得られない。例えば、S
rの場合、結晶の成長速度の抑制効果によって結晶粒の
微細化に寄与するとされているが、フェーディング現象
のために安定した効果が得られないという不具合があ
る。
【0004】これに対して、本発明者は、CaNCNの
添加による結晶粒の微細化について研究した。このCa
NCNの場合、Mg合金溶湯が凝固する際の造核効果に
よって結晶粒の微細化に寄与するが、造核効果が飽和す
る限界まで添加しようとしても、効果が飽和する前に結
晶粒界に介在物が発生し易くなり、得られるマグネシュ
ウム合金製鋳物の機械的性質が低下する不具合がある。
【0005】すなわち、本発明の課題は、マグネシュウ
ム合金製部材の鋳造にあたってその鋳造組織(結晶粒)
の微細化を効果的に図れるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段及びその作用】本発明は、
このような課題に対して、CaNCNとSrとの併用に
よって結晶粒の微細化を図るものである。
【0007】すなわち、上記課題を解決する手段は、M
g合金溶湯にSr合金とCaNCNとを添加し、且つC
aNCNの添加量を0.05〜1.0重量%として鋳造
することを特徴とするマグネシュウム合金製鋳物の製造
方法である。
【0008】本手段においては、CaNCNの造核効果
とSrによる結晶成長速度の抑制効果とが組み合わされ
て、各々を単独で用いる場合よりも結晶粒の微細化が効
果的に行なわれる。すなわち、Srは溶湯の過冷現象を
起こさせて結晶核の発生を促進するが、Sr単独で所期
の結晶粒微細化を達成しようするならば、Srによる過
冷度が大きくなければならない。これに対して、CaN
CNが結晶核の発生を促進するから、Srによる過冷度
がそれほど進んでいない場合でも多数の結晶核が発生す
ることになり、仮にSrの結晶成長の抑制効果がフェー
ディングによって途中で若干減少することがあっても、
結晶粒の微細化に支障がない。
【0009】一方、CaNCNによる介在物の発生とい
う問題に対しても、Srが結晶成長の抑制によって結晶
核の発生を促すから、該CaNCNを多量に添加する必
要がなくなり、当該問題も解消される。
【0010】この場合、CaNCNの添加量を0.05
〜1.0重量%とし、Sr合金の添加量をSr量で0.
01〜0.05重量%とすることが好ましい。
【0011】上記CaNCNの添加量の下限は所期の造
核効果を得られるように定めたものであり、また、その
上限は介在物の発生防止の観点から定めたものである。
一方、Sr量の下限については所期の結晶成長の抑制効
果を得る観点から定めたものであり、また、その上限は
0.05重量%を越えて添加してもその効果が飽和し結
晶粒の微細化には寄与しないこと、多量添加がかえって
Mgの燃えを招く可能性があること等を考慮して定めた
ものである。
【0012】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、Mg合金
溶湯にSr合金とCaNCNとを添加し、且つCaNC
Nの添加量を0.05〜1.0重量%として鋳造するよ
うにしたから、Srのフェーディング及びCaNCNに
よる介在物の発生の問題を招くことなく、マグネシュウ
ム合金製鋳物の結晶粒の微細化を効果的に行なうことが
できるようになり、マグネシュウム合金製鋳物の強度向
上を図る上で有利になる。
【0013】また、上記Sr合金の添加量をSr量で
0.01〜0.05重量%とする方法によれば、結晶粒
微細化という所期の効果を得る上で有利になる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0015】 <結晶粒微細化剤が平均結晶粒径及び引張強度に与える
影響> −鋳造− 下記の化学成分(重量%)のMg合金(AZ80)をる
つぼ内に投入して加熱した。その際、0.5%SF6
CO2ガスを保護ガスとして用いた。
【0016】Al:7.8〜9.2,Mn:0.12以
上,Zn:0.2〜0.8,残Mg 溶湯温度が790〜810℃に達した時点で、結晶粒微
細化剤として実施例1〜3ではCaNCN及びSrを、
比較例2〜5ではCaNCNのみを、それぞれ表1に示
す量添加した。Srについては、90%Sr−10%A
lを表1に示すSr量となるように添加した。そして、
各々溶湯を充分に撹拌した後、15分間沈静させ、しか
る後に金型鋳造を行なった。出湯温度は790〜810
℃とし、金型の予熱温度は210〜230℃とした。但
し、比較例1については、微細化剤を添加しないことか
ら、溶湯温度が790℃に達した時点で直ちに鋳造を行
なった。
【0017】
【表1】
【0018】 −平均結晶粒径及び引張強度の測定− 得られた鋳造品の各々を溶体化処理し、画像解析装置に
よって平均結晶粒径を測定した。溶体化処理は次の条件
で行なった。
【0019】 溶体化処理;413±2.5℃×16時間保持→空冷 上記鋳造品の各々に次の熱処理(T6)を施してから、
図1に示す棒状の引張試験片に加工して引張試験を行な
った。同図において、L1=42、L2=17、L3=2、L
4=8、D1=4±0.03、D2=4.5、ねじ部はM6×
1.0(以上の単位はmm)である。
【0020】
【0021】−結果− 結果は図2に示されている。先に比較例(引張強度;白
抜き三角印,結晶粒径;白抜き丸印)からみると、Ca
NCNの添加量が増大するにつれて結晶粒径が小さくな
っているが、1.0重量%程度で結晶粒微細化効果は飽
和している。これに対して、その引張強度をみると、C
aNCNを0.25重量%添加したものが最も引張強度
が高く、0.5重量%以上では結晶粒が小さくなってい
るにも拘らず、強度が低くなっている。これは、結晶粒
界への介在物の発生によるものと認められる。
【0022】次に実施例(引張強度;黒塗り三角印,結
晶粒径;黒塗り丸印)をみると、結晶粒径についてはC
aNCNの添加量が0.1重量%あるいは0.25重量
%と少ない場合でも比較例に比べて粒径が格段に小さく
なっている。これはSrの添加(0.02重量%)によ
って結晶の成長速度が抑制されたためと認められる。そ
して、このようにCaNCNの添加量が少なくとも結晶
粒径の微細化が図れているから、比較例のような介在物
の問題はなく引張強度が高い値を示している。なお、実
施例についてもCaNCNの添加量が0.5重量%にな
ると、引張強度が低くなっているが、これは上述の介在
物の影響が出てきているためと認められる。
【0023】<Srのフェーディングについて> −鋳造− 結晶粒微細化剤としてSr単独(0.02重量%)の場
合と、SrとCaNCNとの併用(Sr:0.02重量
%,CaNCN:0.25重量%)の場合とにつき、各
々溶湯保持時間を変えて鋳造を行なった。
【0024】すなわち、先の場合と同じMg合金(AZ
80)をるつぼ内に投入して加熱した。また、保護ガス
にも同様のものを使用した。溶湯温度が790〜810
℃に達した時点でそれぞれ結晶粒微細化剤を添加し充分
に撹拌した。そして、790〜810℃での溶湯保持時
間(沈静時間)が15分間のもの、75分間のもの、及
び135分間のものの各々につき、金型鋳造を行なった
(金型の予熱温度は210〜230℃)。
【0025】−平均結晶粒径の測定− 得られた鋳造品の各々を先の場合と同じ条件で溶体化処
理し、画像解析装置によって平均結晶粒径を測定した。
【0026】−結果− 結果は図3に示されている。Sr単独のものでは溶湯保
持時間が長くなるにつれて平均結晶粒径が漸次大きくな
っているのに対し、Sr−CaNCN併用のものでは溶
湯保持時間が長くなっても同粒径がそれほど大きくなっ
ていない。従って、Sr−CaNCN併用の場合は、C
aNCNによってSrのフェーディングが見掛け上抑制
されているということができる。
【0027】この場合、CaNCNよってSrのフェー
ディングが実際に抑制されているか否かは明確ではない
が、少なくともCaNCNの存在によってSrのフェー
ディングはそれほど問題にならないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】引張試験片の正面図
【図2】結晶粒微細化剤の添加量と平均結晶粒径及び引
張強度との関係を示すグラフ図
【図3】Sr単独の場合とSr−CaNCN併用の場合
とにつき、溶湯保持時間と平均結晶粒径との関係を示す
グラフ図
【符号の説明】
なし
フロントページの続き (72)発明者 坂手 宣夫 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 平原 庄司 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−172949(JP,A) 特開 平6−297127(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 1/00 B22D 21/04 C22C 23/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Mg合金溶湯にSr合金とCaNCNとを
    添加し、且つCaNCNの添加量を0.05〜1.0重
    量%として鋳造することを特徴とするマグネシュウム合
    金製鋳物の製造方法。
  2. 【請求項2】上記Sr合金の添加量がSr量で0.01
    〜0.05重量%である請求項1に記載のマグネシュウ
    ム合金製鋳物の製造方法。
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