JP4064720B2

JP4064720B2 - 成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法

Info

Publication number: JP4064720B2
Application number: JP2002135280A
Authority: JP
Inventors: 浩明岡本; 健吾岩永; 慶一志水
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: JP2003328063A; AU2003231403A1; WO2003095691A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性、特に冷間におけるプレス成形性に優れた安価な展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、展伸用マグネシウム合金板は、厚み数ｍｍ〜数十ｍｍの鋳造スラブ、あるいは押し出しによる厚板を繰り返し熱処理、熱間圧延、温間圧延、冷間圧延することにより薄板とされている。このように繰り返し熱処理、熱間圧延、温間圧延等されて製造される薄Ｍｇ合金板は、室温〜温間域以下の温度、すなわち冷間での加工性が劣ると共に、経済性の点でも割高であり、広く使用されるに至ってない。
【０００３】
近年、Ｍｇ合金は、Ａｌよりも比重が小さく、軽量化できることから安価で、成形性に優れたＭｇ合金板の要求が高まっていて、プレス成形性に優れたマグネシウム合金として、特開平６−２９３９４４号公報、特開平６−２５７８８号公報、特開平９−４１０６６号公報等がある。特開平６−２９３９４４号公報は、２００℃で、温間でのプレス成形性を改善するための組成、圧延条件について示したものである。特開平６−２５７８８号公報および特開平９−４１０６６号公報は、マグネシウムにリチウムを添加し、ｈｃｐ構造のα相中にｂｃｃ構造のβ相を１部生成させたり、あるいはβ単相にすることにより、冷間における延性や曲げ加工性を改善しているが、リチウムは活性な金属であるため工業的に大量に取り扱うには安全上問題があるばかりでなく、高価でマグネシウムの耐食性を著しく低下させるものである。
【０００４】
マグネシウムの熱間加工に関して提案されているものがあるが、例えば特開平５−２９３５２９号公報、特開平６−８１０８９公報、特開２０００−２７１６９３号公報、特開２００１−２５２７０３号公報等においては、熱間における加工を効率的に行うことを目的としており、成形性の改善を目的としてない。特開２０００−２７１６９３号公報は、結晶粒微細化を目的とし大ひずみを付与する加工法や条件を検討したものであり、結晶粒径が１μｍ以下に微細化されているが成形性の改善については言及されてない。また、形状が限定されるあるいは熱間鍛造を繰り返し行う必要があり、薄肉のマグネシウム合金板は作製できないものである。
【０００５】
また、温間での加工は、生産性が劣り、加熱設備を必要とし、特殊な潤滑油が必要となり、また、その脱脂が必要となり、多くの問題点を伴うものである。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、加工性、特に冷間での張り出し加工性、曲げ性などのプレス成形性に優れ、かつ経済性の点でも安価な成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、下記のマグネシウム合金が加工性に優れていることを見いだして本発明を完成させた。
【０００８】
Ａｌを１〜３．８重量％、Ｚｎを１〜６重量％、Ｍｎを０．１〜２重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延し、圧延後の板厚が０．２〜２ｍｍであり、圧延方向に対して平行方向の降伏強度をＹ１、引張強度をＴ１、圧延方向に対して直角方向の降伏強度をＹ２、引張強度をＴ２とした時、Ｔ１およびＴ２が２００〜３５０ＭＰａであり、（Ｙ１／Ｔ１）値あるいは、（Ｙ２／Ｔ２）値の少なくとも１つの値が０．７以下であり、Ｘ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）０）面のＸ線強度］が１８以下であり、平均結晶粒径が３〜１００μｍであることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の本発明の展伸用マグネシウム薄板の製造方法は、Ａｌを１〜３．８重量％、Ｚｎを１〜６重量％、Ｍｎを０．１〜２重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率が０．５〜３０％の冷間圧延によって圧延し、圧延後の板厚が０．２〜２ｍｍであり、圧延方向に対して平行方向の降伏強度をＹ１、引張強度をＴ１、圧延方向に対して直角方向の降伏強度をＹ２、引張強度をＴ２とした時、Ｔ１およびＴ２が２００〜３５０ＭＰａであり、（Ｙ１／Ｔ１）値あるいは、（Ｙ２／Ｔ２）値の少なくとも１つの値が０．７以下であり、平均結晶粒径が３〜１００μｍであることを特徴とする。また、前記Ｍｇ合金板は、冷間圧延後、２５０〜３００℃の温度範囲で熱処理をするとよい。
【００１０】
請求項４記載の本発明の展伸用マグネシウム薄板の製造方法は、Ａｌを１〜３．８重量％、Ｚｎを１〜６重量％、Ｍｎを０．１〜２重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を温度２００〜３００℃の範囲で圧延率が０．５〜４０％の温間圧延によって圧延し、圧延後の板厚が０．２〜２ｍｍであり、圧延方向に対して平行方向の降伏強度をＹ１、引張強度をＴ１、圧延方向に対して直角方向の降伏強度をＹ２、引張強度をＴ２とした時、Ｔ１およびＴ２が２００〜３５０ＭＰａであり、（Ｙ１／Ｔ１）値あるいは、（Ｙ２／Ｔ２）値の少なくとも１つの値が０．７以下であり、平均結晶粒径が３〜１００μｍであることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記した展伸用マグネシウム薄板は、Ａｌを１〜３．８重量％、Ｚｎを１〜６重量％、Ｍｎを０．１〜２重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる鋳造ビレットを直接押し出すことにより、耳割れや破断を抑制しつつ大ひずみを付与しながら板を作製することによって得られる。各成分の適正な濃度範囲は下記の通りである。
【００１２】
［Ａｌ量］
Ａｌ量は、添加量が多いほど、耐食性、強度、鋳造性を改善する効果があり、１重量％以上添加する必要がある。３．８重量％を超えると、晶出物を溶体化することが困難となり、脆化しやすい。
【００１３】
［Ｚｎ量］
Ｚｎ量は、添加量が多いほど、強度延性を改善する効果があり、１重量％以上添加する必要がある。６重量％を超えると、晶出物が生成、増加し、更に脆化する。
【００１４】
［Ｍｎ量］
Ｍｎ量は、耐食性を改善する効果があり、０．１重量％以上添加することが必要である。２重量％を超えると、晶出物を溶体化できず、脆化する。
【００１５】
［Ｚｒ量］
Ｚｒ量は、結晶粒の微細化に有効な成分であり、２重量％の添加でこの効果が飽和する。
【００１６】
［Ｙ量］
Ｙ量は、強度を改善するために有効な成分であり、８重量％を超えると脆化する。
【００１７】
［Ａｇ、Ｓｉ、Ｃａ量］
Ａｇ、Ｓｉ、Ｃａ量は、強度を改善するために必要であり、これらの成分の合計が２重量％を超えると、脆化する。
【００１８】
以上の組成を持ったＭｇ合金のビレットを押し出す。押し出し条件としては、押し出し温度の範囲が３５０〜４５０℃、押し出し速度が１〜１００ｍ／分、押し出し比が５０以上、望ましくは１００以上、厚みが０．５〜２．５ｍｍの範囲が望ましい。
【００１９】
このように押し出したマグネシウム合金を圧延後の板厚が０．２〜２ｍｍの範囲になるように、冷間あるいは温間圧延を施す。冷間圧延の場合、圧延率は、０．５〜３０％の範囲が好ましい。温間圧延の場合、温度２００〜３００℃の範囲で０．５〜４０％の範囲が好ましい。０．５％未満では、押し出し時の表面疵の解消ができず、上限（冷間圧延では、３０％。温間圧延では４０％）を超えると、加工性が悪化する。圧延方法として、上下ロールの周速の異なる異周速圧延の適用も加工性の点から望ましい。その場合の圧延率は、等速圧延範囲と同じ範囲で差し支えない。温間圧延は、２００〜３５０℃で、組成により適切な温度で設定すれば良い。
【００２０】
この圧延後の引張強度は圧延方向に対して平行方向及び直角方向とも２００〜３５０ＭＰａの範囲になるように、更に、圧延方向に対して平行方向の降伏強度をＹ１、引張強度をＴ１、圧延方向に対して直角方向の降伏強度をＹ２、引張強度をＴ２とした時、（Ｙ１／Ｔ１）値あるいは、（Ｙ２／Ｔ２）値の少なくとも１つの値が０．７以下であり、平均結晶粒径が３〜１００μｍにすることが好ましい。
【００２１】
このようにして作製した展伸用マグネシウム合金をＸ線回折を行った結果、Ｘ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）０）面のＸ線強度］を１８以下となるような結晶方位を示す。
【００２２】
平均結晶粒径は３μｍ未満では、製造上経済的に困難であり、逆に、１００μｍを超えると、加工性が劣る。
【００２３】
また、冷間圧延後、２５０〜３００℃の温度範囲で熱処理すると、ひずみの回復、再結晶化が生じ、なおかつ、結晶粒の成長が起こりにくいため、加工性が改善すると考えられる。
【００２４】
【実施例】
本発明について、さらに、以下の実施例を参照して具体的に説明する。
【００２５】
（実施例１）
Ｍｇ−３重量％Ａｌ−１重量％Ｚｎ−１重量％Ｍｎの組成を有するビレットを温度４００℃、押し出し速度５ｍ／分の条件で押し出しを行い、板厚を０．５２ｍｍとした。更に、冷間圧延により板厚０．５ｍｍの展伸用マグネシウム合金薄板を得た。
【００２６】
上記のように、作製したマグネシウム合金の特性を評価した。評価結果を表１に示す。評価方法は下記に示す通りである。
【００２７】
［降伏強度、引張強度及び伸びの評価］
ＪＩＳＺ２２０１の６号試験片を使って、引張試験にて測定し評価した。引張強度と降伏強度の比は測定結果から計算して求めた。なお、表１において、ＲＤ平行は、圧延方向に対して平行方向に引張を行った試験結果であり、ＲＤ直角は圧延方向に対して直角に引張を行った試験結果を示す。
【００２８】
［張出し高さの評価］
張出し高さは、エリクセン試験機によりマグネシウム合金薄板を張出しを行い、破断する前の最大張出し高さを求めた。
【００２９】
［Ｘ線強度比の評価］
管球としてＣｕを用い、電圧５０ｋＶ、電流１９０ｍＡの条件で、Ｘ線強度を測定し、Ｘ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）０）面のＸ線強度］を求めた。
【００３０】
評価結果を表１に示す。表１に示すように、本発明の展伸用マグネシウム合金薄板は従来のマグネシウム合金板（製造工程：スラブの押出し→温間圧延→熱処理→冷間圧延）と比べて張出し加工性に優れている。これは、従来法では、圧延による板厚減少率が高いため、板面に平行な底面の割合の高い圧延集合組織が発達するが、押し出し加工度を高め、圧延条件、圧延加工度を低減するなどにより板面に平行な底板面比の少ない集合組織が得られる。
【００３１】
このことは、Ｘ線回折結果から推察され、表１に示すような値を示す。集合組織の違いが、（Ｙ１／Ｔ１）比等に現れるものと推察されるが、その値が加工性を改善していくものと考えられる。
【００３２】
すなわち、Ｘ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）０）面のＸ線強度］が１８以下では、圧延方向に対して平行方向あるいは直角方向のいずれかの降伏比が０．７以下となる傾向を有し、張出し加工性に優れているものと考えられる。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【発明の効果】
本発明の展伸用マグネシウム合金薄板およびその製造方法は、スラブの押出し、温間圧延、熱処理、冷間圧延の行程を通って製造される従来材に比べて特に張り出し加工性が優れるものである。

Claims

Ａｌを１〜３．８重量％、Ｚｎを１〜６重量％、Ｍｎを０．１〜２重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延し、圧延後の板厚が０．２〜２ｍｍであり、圧延方向に対して平行方向の降伏強度をＹ１、引張強度をＴ１、圧延方向に対して直角方向の降伏強度をＹ２、引張強度をＴ２とした時、Ｔ１およびＴ２が２００〜３５０ＭＰａであり、（Ｙ１／Ｔ１）値あるいは、（Ｙ２／Ｔ２）値の少なくとも１つの値が０．７以下であり、Ｘ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）０）面のＸ線強度］が１８以下であり、平均結晶粒径が３〜１００μｍであることを特徴とする成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板。
Ａｌを１〜３．８重量％、Ｚｎを１〜６重量％、Ｍｎを０．１〜２重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率が０．５〜３０％の冷間圧延によって圧延し、圧延後の板厚が０．２〜２ｍｍであり、圧延方向に対して平行方向の降伏強度をＹ１、引張強度をＴ１、圧延方向に対して直角方向の降伏強度をＹ２、引張強度をＴ２とした時、Ｔ１およびＴ２が２００〜３５０ＭＰａであり、（Ｙ１／Ｔ１）値あるいは、（Ｙ２／Ｔ２）値の少なくとも１つの値が０．７以下であり、平均結晶粒径が３〜１００μｍであることを特徴とする成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板の製造方法。
前記Ｍｇ合金板は、冷間圧延後、２５０〜３００℃の温度範囲で熱処理をすることを特徴とする請求項２に記載の成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板の製造方法。
Ａｌを１〜３．８重量％、Ｚｎを１〜６重量％、Ｍｎを０．１〜２重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を温度２００〜３００℃の範囲で圧延率が０．５〜４０％の温間圧延によって圧延し、圧延後の板厚が０．２〜２ｍｍであり、圧延方向に対して平行方向の降伏強度をＹ１、引張強度をＴ１、圧延方向に対して直角方向の降伏強度をＹ２、引張強度をＴ２とした時、Ｔ１およびＴ２が２００〜３５０ＭＰａであり、（Ｙ１／Ｔ１）値あるいは、（Ｙ２／Ｔ２）値の少なくとも１つの値が０．７以下であり、平均結晶粒径が３〜１００μｍであることを特徴とする成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板の製造方法。