JP5300116B2 - 展伸用マグネシウム薄板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形性に優れた展伸用マグネシウム薄板の製造方法に関するものである。

この種の展伸用マグネシウム薄板は、一般にマグネシウム合金を鋳造スラブや押し出しにより板厚数ｍｍ〜数十ｍｍの厚板に成形し、これを繰り返しの熱処理や圧延処理により薄板に成形して成るものである（例えば特開２００５−２８１８４８号公報，特開平６−５２７８８号公報など）。

ところで、マグネシウム（Ｍｇ）は、アルミニウム（Ａｌ）よりも比重が小さく（構造用金属材料の中では最も軽く）軽量化が容易で、また比剛性が高く、更に天然資源が豊富でリサイクル性にも富むなどの利点を有することから、このマグネシウムを主成分とした成形性（圧延性）に優れる展伸用マグネシウム薄板の開発が強く望まれている。

しかしながら、前述のような繰り返しの熱処理と圧延処理とにより製造されるこの種の展伸用マグネシウム合金は、押し伸ばしや曲げなどのプレス加工に代表される成形加工に積極的に使用されるが、十分満足のいく成形性（プレス成形性）はまだまだ実現されていないのが現状であり、従ってこの種の展伸用マグネシウム薄板の更なる実用上の改良が要望されている。

特開２００５−２８１８４８号公報 特開平６−５２７８８号公報

本発明は、上記要望を達成するもので、従来から提案されているこの種の展伸用マグネシウム薄板についての更なる研究開発の結果完成した成形性及び実用性に優れた画期的な展伸用マグネシウム薄板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の要旨を説明する。

１．０〜６．０重量％の亜鉛（Ｚｎ）と、０．２〜２．０重量％の軽希土類とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、４５０℃〜３５０℃の温度範囲で粗圧延を行い、この粗圧延より低く且つ３００℃を越える温度範囲で中間圧延を行い、この中間圧延より低く且つ３００℃以下の温度範囲で仕上げ圧延及び２段ロール矯正を最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の均一微細粒子からなる薄板状に成形することを特徴とする展伸用マグネシウム薄板の製造方法に係るものである。

また、前記軽希土類に、セリウム（Ｃｅ）やランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）のいずれかを採用することを特徴とする請求項１記載の展伸用マグネシウム薄板の製造方法に係るものである。

上記の説明のように、１．０〜６．０重量％の亜鉛（Ｚｎ）と、０．２〜２．０重量％の希土類（ＲＥ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形して成る展伸用マグネシウム薄板は、高温域（１５０℃〜２５０℃程度の温間温度域）において高い破断伸び特性を有するものとなる。

よって本発明は、圧延性の向上を確実に図り得、例えばプレス加工などの圧延加工に使用する展伸材料として極めて好適な画期的で実用性に優れた展伸用マグネシウム薄板の製造方法となる。

好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、本発明の作用を示して簡単に説明する。

本発明に係る展伸用マグネシウム薄板は、１．０〜６．０重量％の亜鉛（Ｚｎ）と、０．２〜２．０重量％の希土類（ＲＥ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い成形する。

具体的には、例えば、３００℃を越える温度範囲から３００℃以下の温度範囲となるまで段階的に温度を下げて複数回の圧延処理を最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで行う。即ち、３００℃を越える温度範囲から、徐々に温度を下げながら圧延を繰り返し行い、最終的には圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行う。

このようにして前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形して、展伸用マグネシウム薄板とする。

尚、前記希土類（ＲＥ）は、セリウム（Ｃｅ）やランタン（Ｌａ）などの軽希土類を採用、若しくはセリウム（Ｃｅ）やランタン（Ｒａ）などの軽希土類を主体としたものを採用する。これは、希土類の中でも、特に軽希土類はマグネシウムと熱的に安定な化合物を形成し、圧延加工時にはその化合物の周囲が動的再結晶の核生成サイトになり、微細結晶粒形成（結晶粒子の微細化）に有効に働くことから、本発明の含有物として好適である為である。

上記のようにして得られた展伸用マグネシウム薄板は、強度や伸びなどの特性を向上する亜鉛（Ｚｎ）や希土類（ＲＥ）を含有することにより強度や伸びなどの特性が図れるだけでなく、例えば３００℃を越える温度範囲から３００℃以下の温度範囲まで段階的に徐々に温度を下げながら繰り返しの圧延処理（所謂、降温圧延）を行うことで、前記圧延処理時に生ずる動的再結晶の作用により結晶粒子が均一化及び微細化され、この均一な微細粒が粒界すべりを促進し、破断伸びの向上を更に助長すると共に、粒界すべりの寄与による板厚変形量の増大によって、塑性異方性の低下（等方的変形性の向上）などが生ずることを本出願人らは繰り返しの実験により確認している。

これにより、高強度，高延性で且つ高い成形性を有する優れた展伸用マグネシウム薄板が得られることとなる。

本発明の具体的な実施例について説明する。

本実施例は、１．０〜６．０重量％の亜鉛（Ｚｎ）と、０．２〜２．０重量％の希土類（ＲＥ）とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、圧延率が３５％を越える範囲で且つ３００℃以下の温度範囲で圧延処理を行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形した展伸用マグネシウム薄板である。

マグネシウム合金を薄板状とする前記の圧延処理は、３００℃を越える温度範囲から、３００℃以下の温度範囲となるまで段階的に（徐々に）温度を下げながら、最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで複数回に分けて繰り返し圧延処理（所謂、降温圧延）を行う。具体的には、４５０℃〜３５０℃の温度範囲で粗圧延を行い、この粗圧延より低く且つ３００℃を越える温度範囲で中間圧延を行い、この中間圧延より低く且つ３００℃以下の温度範囲で仕上げ圧延を行い、最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで前記マグネシウム合金を降温圧延して、板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の薄板状に成形する。

また、本実施例では、希土類（ＲＥ）として、ランタン（Ｌａ）のみからなるものを採用する。

尚、本実施例のものに限らず、例えば５０重量％のセリウム（Ｃｅ）を主体とし、更に２５重量％のランタン（Ｌａ）と、２０重量％のネオジム（Ｎｄ）と、５重量％のプラセオジム（Ｐｒ）と、その余の混合希土とを含有してなるもの、あるいはランタン（Ｌａ）などのその他の軽希土類を主体としたものを採用しても良く、また、例えばセリウム（Ｃｅ）やプラセオジム（Ｐｒ）などの軽希土類のみから成るものを採用しても良い。

また、これは、希土類の中でも、特に軽希土類はマグネシウムと熱的に安定な化合物を形成し、圧延加工時にはその化合物の周囲が動的再結晶の核生成サイトになり、微細結晶粒形成（結晶粒子の微細化）に有効に働くことから、本実施例の含有物として好適である為である。

本実施例では、前述したランタン（Ｌａ）を１重量％含有し、更に亜鉛（Ｚｎ）を２〜３重量％含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物から成るマグネシウム合金を、先ず４００℃で粗圧延し、次いで３５０℃で中間圧延し、次いで３００℃で仕上げ圧延し、更に２８０℃で２段ロール矯正（圧延）して約０．９ｍｍの薄板状とし、これにレベラー矯正や磨き加工を施し最終板厚を約０．８４ｍｍに成形して展伸用マグネシウム薄板（以下、本実施例試料と呼ぶ）を製造し、これを深絞り試験により評価した結果を下記の表１に示す。尚、亜鉛（Ｚｎ）を２重量％含有したものを試料１とし、３重量％含有したものを試料２，４重量％含有したものを試料３としている。

尚、表１中の○印，×印は、各試料１〜３を、表中に示した条件（深絞り試験温度１７５℃，２００℃，２２５℃でパンチ温度は５０℃）で、表中に示した各絞り比（ＤＲ）で深絞り試験を行った場合に破断することなく塑性変形したか否かを示すものであり、各条件下で三度の深絞り試験を行い、二度成功（破断すること無く塑性変形）した場合には○印を付け、二度失敗した場合には×印をつけ、実施していないものには横線を付したものである。

表１から分かるように、本実施例の試料１〜３はいずれも、高温域（温間温度域）において良好な深絞り性（破断伸び特性）が得られるものである。

この優れた深絞り性は、強度や伸びを向上するＺｎやＲＥをマグネシウム合金に含有しただけでなく、更にこのマグネシウム合金を、上述の通り温度を徐々に下げながらの繰り返しの圧延（所謂、降温圧延）によって薄板状に圧延成形した為に得られたものである。

即ち、ＺｎやＲＥを含有したことに加え、降温圧延による圧延変形の際に、動的再結晶により結晶粒子が微細化及び均一化され、結晶が均一微細粒子となることで、粒界すべりが促進されて深絞り性（破断伸び）の向上が一層助長され、これにより高強度，高延性で且つ非常に高い深絞り性を有する展伸用マグネシウム薄板が得られるものと推察される。

以上、本実施例によれば、軽量で比剛性が高く、しかも高強度，高延性で且つ高い圧延性を有し、成形性（圧延加工性）に優れたこの種の圧延加工用の材料として極めて好適な画期的で実用性に優れた展伸用マグネシウム薄板が得られる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

Claims (2)

1. １．０〜６．０重量％の亜鉛（Ｚｎ）と、０．２〜２．０重量％の軽希土類とを含有し、残部がマグネシウム（Ｍｇ）及び不可避不純物からなるマグネシウム合金に、４５０℃〜３５０℃の温度範囲で粗圧延を行い、この粗圧延より低く且つ３００℃を越える温度範囲で中間圧延を行い、この中間圧延より低く且つ３００℃以下の温度範囲で仕上げ圧延及び２段ロール矯正を最終的に圧延率が３５％を越える範囲となるまで行い、前記マグネシウム合金を板厚が３ｍｍ以下，結晶粒径が１０μｍ以下の均一微細粒子からなる薄板状に成形することを特徴とする展伸用マグネシウム薄板の製造方法。
2. 前記軽希土類に、セリウム（Ｃｅ）やランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）のいずれかを採用することを特徴とする請求項１記載の展伸用マグネシウム薄板の製造方法。