JP4174153B2 - Ｍｇ合金製押出品およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＭｇ合金製押出品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
近年、Ｍｇ合金は、自動車部品、家電部品などの軽量化が必要とされる部品や、プラスチック製品の代替品として注目され、鋳物、半溶融成形品などの使用が増えつつある。
【０００３】
ところで、Ｍｇ合金の加工は３００℃近辺での温間加工により行われているが、Ｍｇ合金はｈｃｐ構造を有する金属のため加工性が悪い。また、Ｍｇ合金はｈｃｐ構造を有する金属のため耐食性も悪く、しかも防食効果を得るための表面処理技術も十分に開発されていないのが現状である。
【０００４】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、機械的性質、耐食性および成形性に優れたＭｇ合金押出品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によるＭｇ合金押出品は、Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成されており、最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされているものである。
【０００６】
請求項１の発明において、各合金成分を含有させる理由およびその含有量の限定理由は次の通りである。
【０００７】
Ａｌ：２．０〜４．０重量％
ＡｌはＭｇ合金中に含有させることにより、Ｍｇ１７Ａｌ１２のβ相が押出品全体に分散し、これによりＭｇ合金押出品の強度を高める性質を有する。また、ＡｌはＭｇ合金中に含有させることにより、押出品を成形するためのビレットを鋳造するさいの流動性を良くして鋳造性を向上させる性質を有する。これらの効果はＡｌ含有量が２．０重量％未満では小さく、Ａｌ含有量が多くなるほど増加するが、３．０重量％を越えると伸びが低下する。したがって、Ａｌの含有量は、鋳造性、強度および成形加工性のバランスを考慮して２．０〜４．０重量％の範囲内とすべきである。
【０００８】
Ｚｎ：０．５０〜２．０重量％
ＺｎはＭｇ合金中に含有させることにより、Ａｌと相俟ってＭｇ合金押出品の強度を高めるとともに、押出品を成形するためのビレットを鋳造するさいの流動性を良くして鋳造性を向上させる性質を有する。しかしながら、Ｚｎの含有量が０．５０重量％未満ではこれらの効果は小さく、Ｚｎ含有量の増加に伴い強度は向上するものの、２．０重量％を越えると伸びが低下し、成形加工性が悪くなるとともに、ビレット鋳造時に熱間割れが発生して鋳造性が低下するおそれがある。したがって、Ｚｎの含有量は、鋳造性、強度および成形加工性のバランスを考慮し、０．５０〜２．０重量％の範囲内とすべきである。
【０００９】
Ｍｎ：０．１０〜１．０重量％
ＭｎはＭｇ合金中に含有させることにより、その耐食性を改善させる性質を有する。Ｍｇ合金中に不純物としてのＦｅが少量でも存在すると耐食性が劣化することは知られているが、Ｆｅ含有量とＭｎ含有量との比は耐食性と相関関係を有しており、この比を小さくすることによって耐食性を向上させることができる。しかしながら、Ｍｎ含有量が０．１０重量％未満ではこの効果は小さく、１．０重量％を越えてもこの効果はそれ以上大きくならない。したがって、Ｍｎの含有量は０．１０〜１．０重量％の範囲内とすべきである。
【００１０】
また、請求項１の発明において、最大結晶粒径を１５０μｍ以下、平均結晶粒径を３０μｍ以下に限定した理由は、引張強さ、耐力、伸びなどの機械的性質を向上させるためである。
【００１１】
なお、請求項１の発明によるＭｇ合金押出品は、最終製品の場合もあるし、あるいはこれに切削、鍛造、転造等の加工を施すためのワークの場合もある。
【００１２】
そして、請求項１の発明のＭｇ合金押出品によれば、機械的性質、耐食性および成形性を向上させることができ、しかも押出品を成形するための押出ビレットの鋳造性を向上させることができる。
【００１３】
請求項２の発明によるＭｇ合金押出品は、請求項１の発明において、不可避不純物を含んでおり、不可避不純物の含有量が合計で０．３重量％以下であるものである。
【００１４】
請求項３の発明によるＭｇ合金製押出品は、請求項１または２の発明において、丸棒からなるものである。
【００１５】
請求項４の発明によるＭｇ合金製押出品は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、表層部および中心部において、それぞれ最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされているものである。
【００１６】
請求項５の発明によるＭｇ合金押出品の製造方法は、請求項１の発明のＭｇ合金押出品を製造する方法であって、Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成された押出ビレットを、２００〜５００℃に加熱し、製品速度を最大２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５の発明において、熱間押出のさいの押出ビレットの加熱温度を２００〜５００℃に限定したのは、この加熱温度が２００℃未満であると上記合金組成の押出ビレットの変形抵抗が大きくなって押出成形が困難になり、５００℃を越えると押出ビレットの酸化や製品温度の上昇による表面欠陥が発生したり、結晶粒が粗大化して最大結晶粒径を１５０μｍ以下、平均結晶粒径を３０μｍ以下にすることができなかったりするからである。なお、上記温度に加熱した後、直ちに加熱を終了してもよいし、あるいは最長２時間まで加熱を続けてもよい。
【００１８】
請求項５の発明において、熱間押出のさいの製品速度を最大２０ｍ／ｍｉｎに限定したのは、この製品速度を越えると得られた押出品の表面にクラック等の欠陥が発生するおそれがあるからである。なお、この製品速度の下限は０．６５ｍ／ｍｉｎ程度とするのがよい。
【００１９】
そして、請求項５の発明のＭｇ合金押出品の製造方法によれば、請求項１の発明によるＭｇ合金押出品を、表面に欠陥が発生することなく、かつ生産性良く製造することができる。
【００２０】
請求項６の発明によるＭｇ合金押出品の製造方法は、請求項５の発明において、加熱時間を２時間以下とするものである。
【００２１】
請求項７の発明によるＭｇ合金製押出品の製造方法は、請求項５または６の発明において、製品速度０．６５〜２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出するものである。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下、この発明の具体的実施例について説明する。
【００２３】
実施例１〜７
Ａｌ２．７９重量％、Ｚｎ０．８８重量％およびＭｎ０．５９重量％を含み、残部ＭｇよりなるＭｇ合金から直径７２ｍｍの押出ビレットを作製し、この押出ビレットを用いて種々の条件で丸棒を押出成形した。そして、押出ビレットおよび丸棒の中心部と表層部の結晶状態を観察した。その結果、押出ビレットにおいては、小さな再結晶粒とその長さ方向に伸びた数百μｍの粗大な結晶粒が存在していた。また、丸棒においては、全部あるいは大部分が等軸の再結晶組織となっていた。実施例１〜７の押出条件と結晶粒との関係を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＭｇ合金製押出品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
近年、Ｍｇ合金は、自動車部品、家電部品などの軽量化が必要とされる部品や、プラスチック製品の代替品として注目され、鋳物、半溶融成形品などの使用が増えつつある。
【０００３】
ところで、Ｍｇ合金の加工は３００℃近辺での温間加工により行われているが、Ｍｇ合金はｈｃｐ構造を有する金属のため加工性が悪い。また、Ｍｇ合金はｈｃｐ構造を有する金属のため耐食性も悪く、しかも防食効果を得るための表面処理技術も十分に開発されていないのが現状である。
【０００４】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、機械的性質、耐食性および成形性に優れたＭｇ合金押出品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によるＭｇ合金押出品は、Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成されており、最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされているものである。
【０００６】
請求項１の発明において、各合金成分を含有させる理由およびその含有量の限定理由は次の通りである。
【０００７】
Ａｌ：２．０〜４．０重量％
ＡｌはＭｇ合金中に含有させることにより、Ｍｇ１７Ａｌ１２のβ相が押出品全体に分散し、これによりＭｇ合金押出品の強度を高める性質を有する。また、ＡｌはＭｇ合金中に含有させることにより、押出品を成形するためのビレットを鋳造するさいの流動性を良くして鋳造性を向上させる性質を有する。これらの効果はＡｌ含有量が２．０重量％未満では小さく、Ａｌ含有量が多くなるほど増加するが、３．０重量％を越えると伸びが低下する。したがって、Ａｌの含有量は、鋳造性、強度および成形加工性のバランスを考慮して２．０〜４．０重量％の範囲内とすべきである。
【０００８】
Ｚｎ：０．５０〜２．０重量％
ＺｎはＭｇ合金中に含有させることにより、Ａｌと相俟ってＭｇ合金押出品の強度を高めるとともに、押出品を成形するためのビレットを鋳造するさいの流動性を良くして鋳造性を向上させる性質を有する。しかしながら、Ｚｎの含有量が０．５０重量％未満ではこれらの効果は小さく、Ｚｎ含有量の増加に伴い強度は向上するものの、２．０重量％を越えると伸びが低下し、成形加工性が悪くなるとともに、ビレット鋳造時に熱間割れが発生して鋳造性が低下するおそれがある。したがって、Ｚｎの含有量は、鋳造性、強度および成形加工性のバランスを考慮し、０．５０〜２．０重量％の範囲内とすべきである。
【０００９】
Ｍｎ：０．１０〜１．０重量％
ＭｎはＭｇ合金中に含有させることにより、その耐食性を改善させる性質を有する。Ｍｇ合金中に不純物としてのＦｅが少量でも存在すると耐食性が劣化することは知られているが、Ｆｅ含有量とＭｎ含有量との比は耐食性と相関関係を有しており、この比を小さくすることによって耐食性を向上させることができる。しかしながら、Ｍｎ含有量が０．１０重量％未満ではこの効果は小さく、１．０重量％を越えてもこの効果はそれ以上大きくならない。したがって、Ｍｎの含有量は０．１０〜１．０重量％の範囲内とすべきである。
【００１０】
また、請求項１の発明において、最大結晶粒径を１５０μｍ以下、平均結晶粒径を３０μｍ以下に限定した理由は、引張強さ、耐力、伸びなどの機械的性質を向上させるためである。
【００１１】
なお、請求項１の発明によるＭｇ合金押出品は、最終製品の場合もあるし、あるいはこれに切削、鍛造、転造等の加工を施すためのワークの場合もある。
【００１２】
そして、請求項１の発明のＭｇ合金押出品によれば、機械的性質、耐食性および成形性を向上させることができ、しかも押出品を成形するための押出ビレットの鋳造性を向上させることができる。
【００１３】
請求項２の発明によるＭｇ合金押出品は、請求項１の発明において、不可避不純物を含んでおり、不可避不純物の含有量が合計で０．３重量％以下であるものである。
【００１４】
請求項３の発明によるＭｇ合金製押出品は、請求項１または２の発明において、丸棒からなるものである。
【００１５】
請求項４の発明によるＭｇ合金製押出品は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、表層部および中心部において、それぞれ最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされているものである。
【００１６】
請求項５の発明によるＭｇ合金押出品の製造方法は、請求項１の発明のＭｇ合金押出品を製造する方法であって、Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成された押出ビレットを、２００〜５００℃に加熱し、製品速度を最大２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５の発明において、熱間押出のさいの押出ビレットの加熱温度を２００〜５００℃に限定したのは、この加熱温度が２００℃未満であると上記合金組成の押出ビレットの変形抵抗が大きくなって押出成形が困難になり、５００℃を越えると押出ビレットの酸化や製品温度の上昇による表面欠陥が発生したり、結晶粒が粗大化して最大結晶粒径を１５０μｍ以下、平均結晶粒径を３０μｍ以下にすることができなかったりするからである。なお、上記温度に加熱した後、直ちに加熱を終了してもよいし、あるいは最長２時間まで加熱を続けてもよい。
【００１８】
請求項５の発明において、熱間押出のさいの製品速度を最大２０ｍ／ｍｉｎに限定したのは、この製品速度を越えると得られた押出品の表面にクラック等の欠陥が発生するおそれがあるからである。なお、この製品速度の下限は０．６５ｍ／ｍｉｎ程度とするのがよい。
【００１９】
そして、請求項５の発明のＭｇ合金押出品の製造方法によれば、請求項１の発明によるＭｇ合金押出品を、表面に欠陥が発生することなく、かつ生産性良く製造することができる。
【００２０】
請求項６の発明によるＭｇ合金押出品の製造方法は、請求項５の発明において、加熱時間を２時間以下とするものである。
【００２１】
請求項７の発明によるＭｇ合金製押出品の製造方法は、請求項５または６の発明において、製品速度０．６５〜２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出するものである。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下、この発明の具体的実施例について説明する。
【００２３】
実施例１〜７
Ａｌ２．７９重量％、Ｚｎ０．８８重量％およびＭｎ０．５９重量％を含み、残部ＭｇよりなるＭｇ合金から直径７２ｍｍの押出ビレットを作製し、この押出ビレットを用いて種々の条件で丸棒を押出成形した。そして、押出ビレットおよび丸棒の中心部と表層部の結晶状態を観察した。その結果、押出ビレットにおいては、小さな再結晶粒とその長さ方向に伸びた数百μｍの粗大な結晶粒が存在していた。また、丸棒においては、全部あるいは大部分が等軸の再結晶組織となっていた。実施例１〜７の押出条件と結晶粒との関係を表１に示す。
【００２４】
【表１】
Claims (7)
- Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成されており、最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされているＭｇ合金製押出品。
- 不可避不純物を含んでおり、不可避不純物の含有量が合計で０．３重量％以下である請求項１記載のＭｇ合金製押出品。
- 丸棒からなる請求項１または２記載のＭｇ合金製押出品。
- 表層部および中心部において、それぞれ最大結晶粒径が１５０μｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下となされている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のＭｇ合金製押出品。
- 請求項１記載のＭｇ合金押出品を製造する方法であって、Ａｌ２．０〜４．０重量％、Ｚｎ０．５０〜２．０重量％およびＭｎ０．１０〜１．０重量％を含み、残部ＭｇからなるＭｇ合金により形成された押出ビレットを、２００〜５００℃に加熱し、製品速度最大２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出することを特徴とするＭｇ合金製押出品の製造方法。
- 加熱時間を２時間以下とする請求項５記載のＭｇ合金製押出品の製造方法。
- 製品速度０．６５〜２０ｍ／ｍｉｎで熱間押出する請求項５または６記載のＭｇ合金製押出品の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP36255899A JP4174153B2 (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | Ｍｇ合金製押出品およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36255899A JP4174153B2 (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | Ｍｇ合金製押出品およびその製造方法 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP36255899A Expired - Lifetime JP4174153B2 (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | Ｍｇ合金製押出品およびその製造方法 |
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| JP5333886B2 (ja) * | 2005-11-16 | 2013-11-06 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | マグネシウム系生分解性金属材料 |
| JPWO2007108450A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2009-08-06 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 医療用生分解性デバイスの分解時間制御方法 |
| EP2224032A1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-09-01 | Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Process for manufacturing magnesium alloy based products |
| CN107299304B (zh) * | 2017-06-23 | 2019-09-13 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种细化热挤压镁合金显微组织的方法 |
| CN112210735B (zh) * | 2020-10-22 | 2021-12-28 | 重庆科技学院 | 一种具有梯度结构镁合金板材的制备方法 |
-
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- 1999-12-21 JP JP36255899A patent/JP4174153B2/ja not_active Expired - Lifetime
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