JP5137049B2 - マグネシウム合金チップ及びそれを用いた成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形用マグネシウム合金チップ及びそれを用いた成形品の製造方法に関する。

マグネシウム合金は実用金属中で最も軽いために比強度が高く、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。このため、マグネシウム合金からなる成形品は、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。

射出成形は、マグネシウム合金の一般的な成形方法の一つである。通常、マグネシウム合金の射出成形は、マグネシウム合金からなるチップをシリンダ中で加熱して溶融又は半溶融（固相と液相が共存した状態）させた後に、溶融又は半溶融したマグネシウム合金を金型内に射出することにより行われる。このとき、比較的高い圧力でマグネシウム合金が金型内に射出されるので、射出成形は、電気機器の筺体などの薄肉品の成形などに適している。なかでも、半溶融させた後に金型内に射出する成形方法である、いわゆるチクソモールディング法は、マグネシウム合金の代表的な射出成形方法であり、様々な成形品の製造に用いられている。

射出成形に用いられるマグネシウム合金としては、従来、機械的特性に優れるＭｇ−Ａｌ系合金、なかでも機械的特性と加工性とのバランスに優れ、耐食性にも優れるＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金が広く用いられてきた。近年、マグネシウム合金からなる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。

アルミニウムを含有するマグネシウム合金からなる成形品の機械的特性を向上させる手段として、合金中に炭素を添加する方法が知られている。マグネシウム合金が炭素を含有することにより、結晶が微細化し、それにより機械的特性が向上する。このときの結晶の微細化は、マグネシウム合金に添加された炭素とアルミニウムが反応することにより生成するＡｌ_４Ｃ_３によって引き起こされると考えられている。従来、マグネシウム合金中に炭素を添加する方法としては、マグネシウム合金の溶湯にＣ_２Ｃｌ_６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Ｃ_２Ｃｌ_６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。

アルミニウムを含有するマグネシウム合金中に炭素を添加する別の方法として、炭素粉末を添加する方法（例えば、特許文献１及び２など）が知られている。しかしながら、マグネシウム合金の溶湯中に炭素粉末を直接添加した場合には、炭素粉末が凝集しやすいため、得られる成形品の機械的特性が向上しなかったり、ばらついたりする場合があった。

特許文献３には、マグネシウム合金１００質量部に対し５〜３０質量部のカーボン粉末、カーボンナノファイバーおよびカーボンナノチューブのいずれか少なくとも一種類を混合してマスターバッチを調製後、質量比で３〜２０倍量のマグネシウム合金と混合するカーボン含有マグネシウム合金の製造方法が記載されている。実施例には、マグネシウム合金の粉末とカーボン粉末をボールミルで処理して得られた混合粉末を焼結することによりマスターバッチを得た後に、当該マスターバッチを溶湯に投入し、溶湯を撹拌して均一化させることにより作製したマグネシウム合金が記載されている。こうして得られたマグネシウム合金は、炭素が均一に分散しており、なおかつ、引張強度及びヤング率が優れていたと記載されている。しかしながら、当該方法は操作が煩雑であり、コスト面で問題があった。

平６−７３４８５号公報 ２００４−１５６０６７号公報 ２００７−２９１４３８号公報

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、曲げ特性及び引張強度に優れ、なおかつ、それらのばらつきが小さいマグネシウム合金からなる成形品を得ることができる射出成形用チップを提供することを目的とするものである。また、このような射出成形用チップを用いたマグネシウム合金からなる成形品の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題は、アルミニウムを含有するマグネシウム合金からなるチップの表面に炭素粉末がコーティングされた射出成形用チップを提供することによって解決される。

このとき、前記炭素粉末の含有量が０．０１〜３重量％であることが好適である。前記炭素粉末がカーボンブラックであることも好適である。このとき、カーボンブラックの、平均一次粒子径が５〜１００ｎｍであり、かつＤＢＰ吸収量が４０〜２００ｍＬ／１００ｇであることがより好適である。

上記課題は、アルミニウムを含有するマグネシウム合金からなるチップと前記炭素粉末とを混合する上記射出成形用チップの製造方法を提供することによっても解決される。

前記射出成形用チップを射出成形機に導入し、射出成形するマグネシウム合金からなる成形品の製造方法が本発明の好適な実施態様である。

このとき、前記成形品において、マグネシウムのマトリックス中にアルミニウムと炭素の複合体が分散していることが好適である。

前記射出成形用チップを射出成形した際に発生したスクラップを、フラックスの存在下で加熱溶融してから冷却する、マグネシウム合金からなるインゴットの製造方法もまた本発明の好適な実施態様である。このとき、前記スクラップ中における炭素の含有量Ｃ_１（重量％）に対する前記インゴット中における炭素の含有量Ｃ_２（重量％）の比（Ｃ_２／Ｃ_１）が０．１以下であることが好適である。

本発明の射出成形用チップを射出成形して得られる成形品は、曲げ特性及び引張強度に優れ、なおかつ、それらのばらつきが小さい。また、本発明のマグネシウム合金からなる成形品の製造方法によれば、曲げ特性及び引張強度に優れ、なおかつ、それらのばらつきが小さいマグネシウム合金からなる成形品を簡便に製造できる。したがって、成形品の薄肉化や歩留まりの向上が可能となる。さらに、本発明の射出成形用チップを射出成形した際に発生するスクラップは、リサイクル性に優れる。

引張試験における、試験片の外観写真及び試験片をセッティングした際の試験機の外観写真である。 曲げ試験における、試験片をセッティングした際の試験機の外観写真である。 実施例１及び比較例１において、成形品を溶湯の流れ方向に対して垂直に切断して得た断面の顕微鏡写真である。 実施例１及び比較例１における、引張試験により得られた、試験片が破断した際の変位と荷重の関係を示す図である。 実施例１及び比較例１における、曲げ試験により得られた、試験片が破断したときの変位と荷重の関係を示す図である。 実施例１における、成形品表面のアルミニウムと炭素の複合体を含んだ部分の元素マップである。 実施例１及び比較例１における、成形品中のアルミニウムと亜鉛の各含有量の分布を測定した際の測定位置を示す図である。 実施例１及び比較例１における、成形品中のアルミニウム含有量の分布を示す図である。 実施例１及び比較例１における、成形品中の亜鉛含有量の分布を示す図である。 実施例１〜３及び比較例１における成形品の、引張試験により得られた、０．２％耐力を示す図である。

本発明はアルミニウムを含有するマグネシウム合金からなるチップの表面に炭素粉末がコーティングされた射出成形用チップである。

炭素粉末のコーティングに供される前記チップは、アルミニウムを含有するマグネシウム合金からなるものである必要がある。すなわち、前記チップは、マグネシウム以外の成分として、アルミニウムを含有するマグネシウム合金からなるものである必要がある。アルミニウムは、マグネシウム合金の引張強度及び耐食性を向上させる効果を有している。また、後の実施例で示されるように、本発明の製造方法によって得られる成形品中には、アルミニウムと炭素の複合体が形成される。当該複合体が形成されることにより、優れた曲げ特性及び引張強度を有する成形品が得られると考えられる。

本発明に用いられるマグネシウム合金中のアルミニウムの含有量は、１〜１５重量％であることが好適である。アルミニウムの含有量が１重量％未満の場合には、得られる成形品の引張強度及び耐食性が低下するおそれがある。また、得られる成形品中においてアルミニウムと炭素の複合体が形成されにくく、曲げ特性及び引張強度が向上しないおそれがある。一方、アルミニウムの含有量が１５重量％を超える場合には、脆性割れが発生するおそれがある。

前記マグネシウム合金は、亜鉛を含有してもよく、その場合の亜鉛の含有量は３重量％以下である。亜鉛を含有する場合には、マグネシウム合金の靭性や成形時の湯流れ性がさらに向上する。亜鉛の含有量は、０．１〜３重量％であることが好適である。亜鉛の含有量が０．１重量％未満の場合には、得られる成形品の靭性や成形時の湯流れ性が低下するおそれがある。一方、亜鉛の含有量が３重量％を超える場合には、熱間割れが発生するおそれがある。

前記マグネシウム合金は、マンガンを含有してもよく、その場合のマンガンの含有量は１重量％以下である。マンガンを含有する場合には、マグネシウム合金の耐食性がさらに向上する。マンガンの含有量は、０．０５〜１重量％であることが好適である。マンガンの含有量が０．０５重量％未満の場合には、得られる成形品の耐食性が低下するおそれがある。一方、マンガンの含有量が１重量％を超える場合には、圧縮耐力及び引張強度が低下するおそれがある。

前記マグネシウム合金は、ベリリウムを含有してもよく、その場合のベリリウムの含有量は０．００３重量％以下である。ベリリウムを含有する場合には、マグネシウム合金が溶融した際における防燃性が向上する。さらにベリリウムを含有する場合には、得られる成形品の輝度が向上する。ベリリウムの含有量は、０．０００１〜０．００３重量％であることが好適である。ベリリウムの含有量が０．０００１重量％未満の場合には、防燃性や輝度を向上させる効果が得られないおそれがある。一方、ベリリウムの含有量が０．００３重量％を超える場合には、結晶が粗大化して引張強度が低下するおそれやコスト高になるおそれがある。

前記マグネシウム合金は、カルシウムを含有してもよく、その場合のカルシウムの含有量は３重量％以下である。カルシウムを含有する場合には、マグネシウム合金の難燃性が向上する。カルシウムの含有量は、通常、０．５〜３重量％である。

前記マグネシウム合金は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば上述した元素以外の元素を含有していてもよい。このような元素は、積極的に含有させるものであってもよいし、不可避不純物であってもよい。このような元素の含有量は、通常１重量％以下である。そして、前記チップに用いられるマグネシウム合金の残部は、マグネシウムであり、マグネシウムの含有量は、通常、８０重量％以上である。

前記マグネシウム合金は、具体的には、ＡＳＴＭ規格における、ＡＺ９１、ＡＭ５０、ＡＭ６０及びＡＺ３１などのマグネシウム合金を用いることができる。なかでも、機械的特性と加工性とのバランスに優れ、耐食性にも優れるＡＺ９１が好適である。

前記チップの作製方法は特に限定されない。通常、上述したマグネシウム合金からなるインゴットを切削することにより前記チップを作製することができる。前記チップの形状及び大きさは、特に限定されず、成形品の製造に使用する射出成形機の仕様等に合わせて、適宜選択することができる。通常、長さ１〜１０ｍｍのチップが使用される。ここで、チップの長さとは、チップ中の最も距離の離れた２点間の距離である。

本発明に用いられる前記炭素粉末は特に限定されず、カーボンブラック、鱗状黒鉛などのグラファイト又はコークスなどを使用することができる。

本発明において、前記炭素粉末がカーボンブラックであることが好適である。前記炭素粉末としてカーボンブラックを用いた場合には、カーボンブラックと前記チップをミキサーなどにより混合する操作によって、前記チップの表面にカーボンブラックがコーティングされる。炭素粉末がコーティングされた射出成形用チップを用いて射出成形を行った場合には、射出成形する際に、炭素粉末がマグネシウム合金中に分散しやすいと考えられる。

前記カーボンブラックの種類は特に限定されず、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどを使用することができ、これらを混合して用いても構わない。

前記カーボンブラックの、平均一次粒子径が５〜１００ｎｍであり、かつＤＢＰ吸収量が４０〜２００ｍＬ／１００ｇであることが好適である。ＤＢＰ吸収量とは、カーボンブラックの一次粒子同士が融着してなる、いわゆる「アグリゲート」を葡萄の房に例えたときに、葡萄の房の中の空隙部分の体積に対応するパラメータである。アグリゲートが発達するほど前記空隙部分が大きくなるので、ＤＢＰ吸収量が大きくなる。アルミニウムと炭素の複合体の形成には、カーボンブラックの一次粒子径とともにアグリゲートの発達具合が影響する可能性がある。したがって、平均一次粒子径及びＤＢＰ吸収量が一定範囲内にあることが好ましい。ＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７に基づいて測定することができる。

得られる成形品の耐力が優れる観点からは、前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が４０〜２００ｍＬ／１００ｇであることが好適であり、６０〜２００ｍＬ／１００ｇであることがより好適であり、８０〜２００ｍＬ／１００ｇであることがさらに好適である。

前記カーボンブラックは、表面に官能基を有するものであっても構わない。このような官能基としては、フェノール性水酸基などの水酸基、カルボキシル基又はキノン基などが例示される。

前記チップの表面に前記炭素粉末をコーティングすることにより、前記チップの表面に前記炭素粉末がコーティングされた射出成形用チップを作製する。前記炭素粉末を前記チップの表面にコーティングする方法は特に限定されない。通常、前記チップと前記炭素粉末をミキサーなどを用いて混合することにより、前記チップの表面に前記炭素粉末がコーティングされた射出成形用チップを作製することができる。前記チップと前記炭素粉末との混合比は、得られる成形品に含有させる炭素の量に応じて適宜調整することができる。前記炭素粉末がコーティングされた射出成形用チップ中の前記炭素粉末の量は０．０１〜３重量％が好適であり、０．０１〜０．５重量％がより好適である。

前記チップの表面に前記炭素粉末がコーティングされた射出成形用チップを射出成形機に導入し、射出成形することにより成形品を得る。通常、射出成形機に投入された射出成形用チップは、シリンダ中で加熱されると同時に、シリンダ中のスクリュにより射出用ノズルまで搬送される。そして、射出用ノズルの近傍まで搬送された溶融又は半溶融（固相と液相が共存した状態）したマグネシウム合金が金型に射出されることにより成形される。通常、射出成形機におけるシリンダ温度は５３０〜７００℃であり、金型温度は１６０〜２４０℃である。

このように、チップの表面に前記炭素粉末がコーティングされた射出成形用チップを用いることにより、射出成形機中において、溶融又は半溶融したマグネシウム合金中に前記炭素粉末が均一に分散するため、アルミニウムと炭素の複合体が均一に分散した成形品が得られる。射出成形機中において、加熱されて溶融又は半溶融したマグネシウム合金はスクリュの回転によって効率的に撹拌され、前記炭素粉末が溶融又は半溶融したマグネシウム合金中に均一に分散するものと考えられる。シリンダ温度はそれほど高温でなく、なおかつ、チップがシリンダ中に入ってから射出されるまでの時間が短時間であるにも関わらず、前記炭素粉末がマグネシウム合金中に均一に分散することは驚きであった。本発明において、射出成形機に導入したチップを半溶融させた後に金型内に射出する成形方法である、いわゆるチクソモールディング法が好適である。

本発明の製造方法により得られる成形品は、マグネシウムのマトリックス中にアルミニウムと炭素の複合体が分散したものである。アルミニウムと炭素の複合体は、Ｘ線マイクロアナライザーを用いた元素マッピングなどにより観察することができる。当該複合体の部分においては、アルミニウムと炭素がともに周辺よりも高濃度で検出される。一方、マグネシウムのマトリックスとは、アルミニウムと炭素の複合体以外の部分のことであり、当該マトリックスの大部分は、主成分としてマグネシウムを含有している。

本発明において、アルミニウムと炭素の複合体は、射出成形する際に、前記炭素粉末と前記チップ中のアルミニウムとが結合することにより形成されると考えられる。本発明者らが得られた成形品を分析した結果、成形品中の炭素の大部分がアルミニウムと複合体を形成していることが確認された。当該複合体中において、Ａｌ_４Ｃ_３が形成されているかどうかは確認されていないが、このような複合体が形成されることによって、本発明の成形品は優れた曲げ特性及び引張強度を有すると考えられる。さらに本発明の製造方法によれば、前記炭素粉末をマグネシウム合金中に均一に分散させることができるため、成形品中において、前記複合体が均一に分散する。したがって、成形品の曲げ特性及び引張強度のばらつきが小さくなる。

さらに、本発明の成形品は、欠陥が少ないうえに、各成分の偏析の程度が小さい。これは、射出成形の際に、溶融又は半溶融したマグネシウム合金中に炭素粉末が分散することにより湯流れ性が向上しているためであると考えられる。形成品の欠陥が少なく、偏析の程度が小さいことも、曲げ特性及び引張強度のばらつきの低減に寄与している。

本発明の製造方法により得られる成形品中における炭素の含有量が０．０１〜３重量％であることが好適である。炭素の含有量が０．０１重量％未満の場合には、成形品の曲げ特性及び引張強度の向上や湯流れ性の向上が不十分になるおそれがある。一方、炭素の含有量が３重量％を超える場合には、炭素粉末が凝集してクラックが発生し易くなるおそれがあり、それにより引張強度にばらつきが生じるおそれがある。炭素の含有量は、０．５重量％以下であることがより好適である。

こうして得られる成形品は、曲げ特性及び引張強度に優れ、なおかつ、それらのばらつきが小さい。したがって、成形品の薄肉化や歩留まりの向上が可能となる。本発明の製造方法により製造される成形品は、携帯電話、パソコン、ビデオカメラ、光ディスクプレーヤー、ディスプレイ、プロジェクターなどの電機機器；自動車；車椅子などの福祉器具；釣り具、自転車などのレジャー用品など、様々な用途において好適に用いることができる。

また、前記チップを射出成形機に導入し、射出成形した際に得られるスクラップを、フラックスの存在下で加熱溶融してから冷却することによりマグネシウム合金からなるインゴットを製造することが好適である。このような方法により製造することで、得られるインゴット中の炭素含有量を低減することができる。

射出成形した際に得られるスクラップとしては、射出成形機内部のスプルー、ランナー、オーバーフロー部等において固化した合金や、規格から外れた成形品等が挙げられる。

前記スクラップを溶解炉に投入して溶解する。このとき、予熱した溶解炉に前記スクラップを投入することが好ましい。また、溶湯の温度が６００〜７５０℃になるように温度調整することも好ましい。

フラックスをスクラップに添加する時期は特に限定されないが、溶解炉に投入したスクラップが溶解した後、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。精錬する際の温度は６００〜７５０℃であることが好ましく、精錬時間は３〜３００分間であることが好ましい。

本発明のインゴットの製造方法において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を使用できる。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重量％以上である成分であり、好適には８０重量％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、スクラップ１００重量部に対して、０．３〜４５重量部が好適である。

精錬後の溶湯を沈静することが好ましい。沈静する際の温度は６００〜７５０℃であることが好ましく、沈静時間は３〜３００分間であることが好ましい。精錬後の溶湯の上層の清浄な部分を金型に鋳込み、冷却することによりインゴットが得られる。

前記スクラップ中における炭素の含有量Ｃ_１（重量％）に対する前記インゴット中における炭素の含有量Ｃ_２（重量％）の比（Ｃ_２／Ｃ_１）が０．１以下であることが好適であり、０．０６以下であることがより好適である。

通常、スクラップを溶融させた後に、得られた溶湯中の炭素を除去することは難しい。例えば、表面に炭化物が付着したスクラップを加熱溶融してから冷却してなるインゴットの炭素含有量は多い。そして、このようなインゴットから得られる成形品は、耐食性等の機能が不十分である。このようなインゴット中の炭素は、分散しておらず、それにより耐食性等が低下するものと考えられる。このようなことから、例えば、表面に炭化物が付着したスクラップをインゴットに再生する場合、予め炭化物を除去した後に、溶融する必要があり、コスト高になるうえに、炭化物を十分除去することも困難であった。これに対して、本発明の射出成形用チップを成形した際に得られるスクラップは、上述のような簡便な方法により、炭素含有量が少ないインゴットに再生される。このようなインゴットから製造したチップは、炭素含有量が少ないため、炭素を含有しないチップと混合して使用することができるうえに、再び炭素粉末をコーティングして使用することもでき、リサイクル性に優れている。さらに、本発明のインゴットから得られる成形品は耐食性に優れるうえに、機械的性質にも優れている。

以下、実施例を用いて本発明を説明する。

［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射出成形することにより作製した。引張試験における、試験片の外観写真及び試験片をセッティングした際の試験機の外観写真を図１に示す。引張速度は５ｍｍ／ｍｉｎにて測定を行った。

［曲げ試験］
曲げ試験には、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。曲げ試験に使用する試験片には、引張試験用の試験片作製用金型を用いて成形された成形品のつかみ部の一部分を切断して作製した、幅２０ｍｍ、長さ７０ｍｍ、厚さ２ｍｍの板状のものを用いた。曲げ試験における、試験片をセッティングした際の試験機の外観写真を図２に示す。２つの支えの距離は６０ｍｍに設定した。押し金具を５ｍｍ／ｍｉｎにて押し下げることにより試験を行った。試験は、試験片が破断したとき又は押し金具の変位が２０ｍｍになったときに終了した。

［元素マッピング］
日本電子株式会社製Ｘ線マイクロアナライザー「ＪＸＡ−８５００ＦＳ」を用いて、成形品の表面の元素マッピングを行った。加速電圧１５ｋＶ、試料照射電流１×１０^−８Ａに設定し、測定を行った。

［化学組成の測定］
島津製作所製発光分光分析装置「ＰＤＡ−７０００」を用いて、成形品の化学組成を測定した。測定スポットの直径は５ｍｍとした。ただし、炭素含有量については、下記の方法により測定した。

［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、成形品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））に基づいて行った。

［断面の顕微鏡観察］
成形品を溶湯の流れ方向に対して垂直に切断した。得られた断片を樹脂に包埋した後に、切断面を研磨した。研磨後の断面を光学顕微鏡を用いて観察した。

実施例１
ＡＺ９１Ｄ（規格値 Ａｌ：８．５〜９．５重量％、Ｚｎ：０．４５〜０．９重量％、Ｍｎ：０．１７〜０．４重量％、Ｂｅ：０．０００８〜０．００１２重量％、Ｓｉ：０．０５重量％以下、Ｆｅ：０．００４重量％以下、Ｃｕ：０．０２５重量％以下、Ｎｉ：０．００１重量％以下、残部：Ｍｇ）からなるインゴットを切削加工して、半径約０．５ｍｍ、長さ約４ｍｍの円柱状のマグネシウム合金チップを得た。得られたマグネシウム合金チップ１００ｋｇ及びカーボンブラック（三菱化学株式会社製ファーネスブラック「＃３０」、平均一次粒子径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量１１３ｍＬ／１００ｇ）１００ｇをＶ型ミキサーへそれぞれ投入し、回転数 ３０ｒ．ｐ．ｍ．にて２０分間混合することにより、マグネシウム合金チップの表面にカーボンブラックがコーティングされた射出成形用チップを得た。このとき、得られた射出成形用チップを目視により観察した結果、当該チップ表面にカーボンブラックがほぼ均一にコーティングされていた。得られた射出成形用チップをチクソモールディング用射出成形機（日本製鋼所製「ＪＳＷ ＪＬＭ２２０−ＭＧ」）に投入し、射出成形を行った。射出成形は、溶融温度を６１０℃、金型温度を２２５℃に設定して行った。金型には、引張試験に用いる試験片作製用の金型を用いた。こうして、中央の平行部が、幅２０ｍｍ、長さ６０ｍｍであり、両端につかみ部を有し、厚さが２ｍｍである板状の成形品を作製した。得られた成形品中のアルミニウムの含有量は８．９重量％であり、亜鉛の含有量は０．６８重量％であり、マンガンの含有量は０．２６重量％であり、ベリリウムの含有量は０．００１１重量％であり、鉄の含有量は０．００２重量％であり、銅の含有量は０．００３重量％であり、ニッケルの含有量は０．００１重量％であり、炭素含有量は０．０８５重量％であった。得られた成形品を溶湯の流れ方向に対して垂直に切断して得た断面の顕微鏡写真を図３に示す。図３に示されているとおり、成形品には、大きな巣が見られなかった。

得られた成形品の引張試験及び曲げ試験を行った。それぞれ複数のサンプルを用いて試験を行った。引張試験により得られた、試験片が破断した際の変位と荷重の関係を図４に示す。曲げ試験により得られた、試験片が破断したときの変位と荷重の関係を図５に示す。なお、曲げ試験において、試験終了時（変位が２０ｍｍ）において破断しなかった場合は、試験終了時における荷重を記載している。引張試験により得られた、０．２％耐力を図１０に示す。

得られた成形品の表面の元素マッピングを行った。アルミニウムと炭素の複合体を含んだ部分の元素マップを図６に示す。

成形品表面のアルミニウムと亜鉛の各含有量の分布を測定した。成形品中のアルミニウムと亜鉛の各含有量の分布を測定した際の測定位置を図７に示す。成形品中のアルミニウムの含有量の分布を図８に示し、亜鉛の含有量の分布を図９に示す。サンプル数はそれぞれ３個とした。

比較例１
カーボンブラックをコーティングしていない射出成形用チップを用いて成形品を作製した。カーボンブラックのコーティングを行わなかったこと以外は実施例１と同様にして成形品を作製した。得られた成形品中のアルミニウムの含有量は９．２重量％であり、亜鉛の含有量は０．７８重量％であり、マンガンの含有量は０．２５重量％であり、ベリリウムの含有量は０．００１０重量％であり、鉄の含有量は０．００２重量％であり、銅の含有量は０．００４重量％であり、ニッケルの含有量は０．００１重量％であった。炭素の含有量は、検出限界（０．０００１重量％）以下であった。得られた成形品を溶湯の流れ方向に対して垂直に切断して得た断面の顕微鏡写真を図３に示す。図３に示されているとおり、成形品には、比較的大きな巣が見られた。

得られた成形品の引張試験及び曲げ試験を実施例１と同様にして測定した。引張試験により得られた、試験片が破断した際の変位と荷重の関係を図４に示す。曲げ試験により得られた、試験片が破断したときの変位と荷重の関係を図５に示す。引張試験により得られた、０．２％耐力を図１０に示す。さらに、成形品表面のアルミニウムと亜鉛の各含有量の分布を実施例１と同様にして測定した。測定位置とアルミニウム含有量の関係を図８に示し、測定位置と亜鉛含有量の関係を図９に示す。

図４に示されるように、本発明の製造方法により作製された実施例１における成形品は、優れた引張強度を有していた。しかも、サンプル間における引張強度のばらつきが小さかった。一方、カーボンブラックがコーティングされていない射出成形用チップを用いて作製された比較例１における成形品は、サンプル間における引張強度のばらつきが大きかった。また、図５に示されるように、実施例１における成形品は、優れた曲げ特性を有していた。このとき、測定したサンプル（４個）は、いずれも最大変位（２０ｍｍ）において破断することがなかった。一方、比較例１における成形品は、小さい変位でも破断し、なおかつ、サンプル間における曲げ特性のばらつきも大きかった。

実施例１における成形品の元素マッピングを行った結果、図６に示されるようなアルミニウムと炭素の複合体が観察された。このような複合体は、成形品表面において、ほぼ均一に分散していた。

図８及び図９に示されるように、実施例１における成形品は、比較例１の成形品と比較して、アルミニウム（図８）及び亜鉛（図９）の偏析の程度が小さかった。

実施例２、３
異なる種類のカーボンブラックを用いたこと以外は、実施例１と同様にして成形品を作製した。実施例２においては、三菱化学株式会社製のカーボンブラック「＃４５Ｌ」（平均一次粒子径２４ｎｍ、ＤＢＰ吸収量５３ｍＬ／１００ｇ）を使用した。実施例３においては、三菱化学株式会社製のカーボンブラック「＃３０５０Ｂ」（平均一次粒子径５０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量１７５ｍＬ／１００ｇ）を使用した。得られた成形品の引張試験を実施例１と同様にして行った。引張試験により得られた、０．２％耐力を図１０に示す。

実施例４
実施例１において、チップを射出成形機に導入し、射出成形した際に発生したスクラップを用いてインゴットを作製した。射出成形を行った後、射出成形機のスプルーにおいて固化した合金（炭素含有量０．１６重量％）１００ｋｇ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。投入した合金がすべて溶解した後、フラックス（Ｄｏｗ３１０：ＭｇＣｌ_２５０重量部、ＫＣｌ_２２０重量部、ＣａＦ_２１５重量部、ＭｇＯ１５重量部）２ｋｇを溶湯に添加した。溶湯を３０分間撹拌した後、３０分間沈静した。溶湯の上層の清浄な部分を金型に鋳込んだ後、冷却してインゴットを得た。インゴット中の炭素含有量は０．００３重量％であった。当該インゴットを切削して得られたチップからなる成形品は、比較例１の成形品と同等の耐食性及び機械的性能を有していた。

Claims (9)

1. アルミニウムを含有するマグネシウム合金からなるチップの表面に炭素粉末がコーティングされたことを特徴とする、射出成形用チップ。
2. 前記炭素粉末の含有量が０．０１〜３重量％である請求項１に記載の射出成形用チップ。
3. 前記炭素粉末がカーボンブラックである請求項１又は２に記載の射出成形用チップ。
4. 前記カーボンブラックの、平均一次粒子径が５〜１００ｎｍであり、かつＤＢＰ吸収量が４０〜２００ｍＬ／１００ｇである請求項３に記載の射出成形用チップ。
5. アルミニウムを含有するマグネシウム合金からなるチップと前記炭素粉末とを混合することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形用チップの製造方法。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形用チップを射出成形機に導入し、射出成形することを特徴とするマグネシウム合金からなる成形品の製造方法。
7. 前記成形品において、マグネシウムのマトリックス中にアルミニウムと炭素の複合体が分散している請求項６に記載の成形品の製造方法。
8. 請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形用チップを射出成形した際に発生したスクラップを、フラックスの存在下で加熱溶融してから冷却する、マグネシウム合金からなるインゴットの製造方法。
9. 前記スクラップ中における炭素の含有量Ｃ_１（重量％）に対する前記インゴット中における炭素の含有量Ｃ_２（重量％）の比（Ｃ_２／Ｃ_１）が０．１以下である請求項８に記載のインゴットの製造方法。

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