JP5201570B2 - 高強度難燃性マグネシウム合金 - Google Patents
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Description
本発明1の高強度難燃性マグネシウム合金は、
AM60系又はAZ91系マグネシウム合金に0.5〜5.0質量%のカルシウム(Ca)が添加された難燃性マグネシウム合金に、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、アルミナ(Al2O3)、珪化マグネシウム(Mg2Si)、及び炭化珪素(SiC)から選択される1種以上の追加添加物を添加して得られた高強度難燃性マグネシウム合金であって、
前記高強度難燃性マグネシウム合金は、前記追加添加物を添加した後、塑性加工により製造された合金であり、
前記追加添加物のモリブデン(Mo)の量は、1.0〜12.0質量%で、
前記追加添加物のニオブ(Nb)の量は、0.5〜5.0質量%で、
前記追加添加物のタングステン(W)の量は、5.0〜40.0質量%で、
前記追加添加物のアルミナ(Al 2 O 3 )の量は、1.0〜5.0質量%で、
前記追加添加物の珪化マグネシウム(Mg 2 Si)の量は、2.0〜6.0質量%で、
前記追加添加物の炭化珪素(SiC)の量は、0.7〜20.0質量%で、
あることを特徴とする。
本発明4の高強度難燃性マグネシウム合金は、本発明1において、前記塑性加工は、押し出し加工、引き抜き加工、回転鍛造加工及び圧延加工から選択される1種、若しくは2種以上の組み合わせであることを特徴とする。
以下、本発明の難燃性マグネシウム合金の実施の形態について詳細に説明する。先ず、本発明の理解を容易にするため、マグネシウム合金について説明する。マグネシウム合金については、米国材料試験協会(以下、「ASTM」と称す。)あるいは日本工業規格(以下、「JIS」と称す。)等により規格化されている。マグネシウム合金は大別して、鋳造用マグネシウム合金と展伸用マグネシウム合金がある。各々について、ASTM及びJISで規格化されている機械的特性の最小値から最大値の範囲は以下のとおりである。これら規格化された合金の化学成分の組成は、規格化され、かつ公知技術であるのでその説明は省略する。
次に本発明の高強度難燃性マグネシウム合金の製造方法について説明する。ベースとなるマグネシウム合金は、本実施の形態では2質量%のCaが添加された難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca合金」を用いた。AM60Bは本来鋳造用(ダイカスト)のマグネシウム合金であるが、熱間においては押し出し等の塑性加工を可能とするものである。このAM60Bに2質量%のCaを添加することにより、この難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca合金」の発火温度を200〜300℃上昇させることができる。
次に、このように微細均質な組織になった粉砕物の難燃性マグネシウム合金を成形及び焼結する。この成形は、冷間成形あるいは熱間成形のいずれも可能であるが、工程の短縮化を考慮すると、焼結も同時に行える熱間成形が好ましい。熱間成形にはパルス通電焼結法が適する。パルス通電焼結法は、黒鉛モールドに対象となる試料を充填し、加圧しながらパルス状に通電を行って焼結する公知の処理方法である。本例においては、この試料は前述した難燃性マグネシウム合金製の粉砕物となる。この処理方法は粉砕物を効率よく加熱し、短時間で焼結できる利点がある。
ちなみに、各図において、添加量が0%における値は比較例1の結果を示している。
(比較例1)
この比較例1は、実施例1と同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca」の鋳造材からの旋削による切削屑を、ボールミルによって粉砕物とした後、実施例1と全く同じ条件の下で、パルス通電焼結法によりこの粉砕物を成形及び焼結した。これをビレットとして実施例1と同じ条件の下で、押し出し比R=110、押し出し温度T=480℃で熱間押し出し加工し、得られた押し出し材の長手方向に室温にて引張強度試験を行った。その引張強度試験の結果は、
引張強さ=415MPa、耐力=364MPa、破断伸び=23%であった。
これらの値は、実施例1における結果を示した図1〜図8において、各添加物の量が0%である左端に図示されている。
この比較例2は、実施例1と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca」の鋳造材を、実施例1と同じ条件の下で、押し出し比R=110、押し出し温度T=480℃で押し出し加工し、押し出し材の長手方向に室温にて引張強度試験を行った。その引張強度試験の結果は、
引張強さ=305MPa、耐力=242MPa、破断伸び=18%であった。
この比較例3は、実施例1と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca」の鋳造材を、熱間にて押し出し加工後、次いで熱間にて引き抜き加工を施して作製した引き抜き材をその長手方向に室温にて引張強度試験を行った。その引張強度試験の結果は、
引張強さ=286MPa、耐力=198MPa、破断伸び=16%であった。
この比較例4は、実施例2と同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AZ91D+2Ca」の鋳造材からの旋削による切削屑を、ボールミルによって粉砕物とした後、実施例2と全く同じ条件の下で、パルス通電焼結法によりこの粉砕物を成形及び焼結した。これをビレットとして実施例2と同じ条件の下で、押し出し比R=110、押し出し温度T=400℃で熱間押し出し加工し、得られた押し出し材の長手方向に室温にて引張強度試験を行った。その引張強度試験の結果は、引張強さ=461MPa、耐力=451MPa、破断伸び=8%であった。これらの値は、実施例2における結果を示した図9〜図14において、各添加物の量が0%である左端に図示されている。
この比較例5は、実施例2と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AZ91D+2Ca」の鋳造材を、実施例2と同じ条件の下で、押し出し比R=110、押し出し温度T=400℃で押し出し加工し、押し出し材の長手方向に室温にて引張強度試験を行った。その引張強度試験の結果は、引張強さ=360MPa、耐力=260MPa、破断伸び=10%であった。
Claims (4)
- AM60系又はAZ91系マグネシウム合金に0.5〜5.0質量%のカルシウム(Ca)を添加した難燃性マグネシウム合金をベースとして、これに、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、アルミナ(Al2O3)、珪化マグネシウム(Mg2Si)、及び炭化珪素(SiC)から選択される1種以上の追加添加物を添加して構成される高強度難燃性マグネシウム合金であって、
前記高強度難燃性マグネシウム合金は、前記追加添加物を添加した後、外力を加えて永久変形を起こさせる塑性加工により製造された合金であり、
前記追加添加物のモリブデン(Mo)の量は、1.0〜12.0質量%で、
前記追加添加物のニオブ(Nb)の量は、0.5〜5.0質量%で、
前記追加添加物のタングステン(W)の量は、5.0〜40.0質量%で、
前記追加添加物のアルミナ(Al 2 O 3 )の量は、1.0〜5.0質量%で、
前記追加添加物の珪化マグネシウム(Mg 2 Si)の量は、2.0〜6.0質量%で、
前記追加添加物の炭化珪素(SiC)の量は、0.7〜20.0質量%で、
あることを特徴とする高強度難燃性マグネシウム合金。 - 請求項1に記載された高強度難燃性マグネシウム合金において、
前記難燃性マグネシウム合金は、該難燃性マグネシウム合金素材から得られる粉砕物からなることを特徴とする高強度難燃性マグネシウム合金。 - 請求項2に記載された高強度難燃性マグネシウム合金において、
前記粉砕物は、切削加工で得られる切削屑又はその粉末体であることを特徴とする高強度難燃性マグネシウム合金。 - 請求項1に記載された高強度難燃性マグネシウム合金において、
前記塑性加工は、押し出し加工、引き抜き加工、回転鍛造加工及び圧延加工から選択される1種、若しくは2種以上の組み合わせであることを特徴とする高強度難燃性マグネシウム合金。
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