JP5696208B2 - 重希土類元素含有マグネシウム合金 - Google Patents
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Description
Y: 2.0〜6.0質量%、
Nd: 0.05〜4.0質量%、
Gd: 0〜5.5質量%、
Dy: 0〜5.5質量%、
Er: 0〜5.5質量%、
Zr: 0.05〜1.0質量%、
Zn+Mn: 0.11質量%未満、
Yb: 0〜0.02質量%、
Sm: 0〜0.04質量%
任意にY,Nd,Gd,Dy,Er,Yb及びSm以外の希土類元素及び重希土類元素:合計で0.5質量%以下並びに
残部がマグネシウム及び合計で0.3質量%以下の不可避的不純物からなり、
ここでGd,Dy及びErの含有量の合計が0.3〜12質量%の範囲であり、
前記合金が、ASTM B117に従い測定して30Mpy未満の腐食度を示す。
Y: 2.0〜6.0質量%、
Nd: 0.05〜4.0質量%、
Gd: 0〜5.5質量%、
Dy: 0〜5.5質量%、
Er: 0〜5.5質量%、
Zr: 0.05〜1.0質量%、
Zn+Mn: 0.11質量%未満
任意にY,Nd,Gd,Dy及びEr以外の希土類元素及び重希土類元素:合計で20質量%以下並びに
残部がマグネシウム及び合計で0.3質量%以下の不可避的不純物からなり、
ここでGd,Dy及びErの含有量の合計が0.3〜12質量%の範囲であり、
前記合金がT4又はT6の条件である場合、平均粒径が1〜15μmである任意の析出粒子の面積率が3%未満である。
Y: 0〜10質量%
Nd: 0〜5質量%
ただしY+Ndの合計が少なくとも0.05質量%であり、
Ho,Lu,Tm及びTbから選択した1つ以上の重希土類元素:合計で0.5質量%超5.5質量%以下を含み、
前記合金は任意に下記の1つ以上を含み、
Dy: 0〜8質量%、
Gd: 0〜7質量%、
Zr: 0〜1.2質量%、
Al: 0〜7.5質量%、
Zn及び/又はMn: 合計で0〜2質量%、
Sc: 0〜15質量%、
In: 0〜15質量%、
Ca: 0〜3質量%及び
Er: 5.5質量%以下
ただしEr,Ho,Lu,Tm及びTbの合計が5.5質量%以下であり、
Y,Nd,Ho,Lu,Tm,Dy,Gd及びEr以外の1つ以上の希土類元素及び重希土類元素が合計で0.5質量%以下であり、
残部がマグネシウム及び合計で0.3質量%以下の不可避的不純物である。
Al: 0〜7.5質量%、
Sc: 0〜15質量%
Ca: 0〜3質量%
機械特性を決定するため、各回の融成物の数個の試料を用いてバルク材料の標準化引張試験を行い、分析を行った。0.2%降伏引張強さ(YTS)、最大引張強さ(UTS)及び破断時伸び(A)を特性データとして求めた。材料の降伏強さYSは、材料のひずみが弾性変形から塑性変形に変って永久に変形をもたらす応力として定義する。最大引張強さUTSは、材料が破壊前に耐え得る最大応力として定義する。
表2は、マグネシウム合金の成分組成、機械特性(引張試験)及び腐食特性(NaClの塩水噴霧及びSBF中での浸漬)をまとめて示す。表2のデータからわかるように、合金における組成の独創的な変化により、強度と延性に関して参考例と同様の引張特性が得られる。
図1〜3は、押出し加工後の典型的な試料(図1:MI101/図2:MI102/図3:MI103)のミクロ組織を示す。これらは、いくつかの合金例における強度及び延性に対する合金組成の効果に関する洞察を提供する。粗大な粒子及びクラスターがないミクロ組織(“クリーンなミクロ組織”)は、クラスター/粒子がもろい場合に延性に優れるとの利点を提供することができる。
選択した合金系の腐食挙動を3つの標準化試験に基づいてより詳しく調査した。これらの試験結果を表2に要約する。
まず、合金の工業有用性を評価する標準化試験を、ASTM B117により5%NaCl含有スプレー霧を用いて行った。試料を試験条件に必要日数間曝露し、次いで腐食生成物を10%三酸化クロム溶液中で煮沸することにより取り除いた。試料の質量損を求め、国際的慣行で通例となっているMpy(1年当たりのミル侵食度)で表した。
耐食性は腐食媒質にも依存する。それ故、合金の特別な使用を考慮して追加の試験法を用いて生理学的条件における腐食挙動を求めた。
試験した本発明の合金は、3つとも全て塩水噴霧試験において良好な性能を示した。加えて、驚くべきことに、Hoを含む合金MI101及びMI102は特に良好で、それぞれ11Mpy及び10Mpyの値を有することがわかった。
本発明合金のSBF中での浸漬試験は、驚くべきことに、参考のWE43型合金と比較した場合、顕著な性能改善を示す。このSBFでの顕著な改善は、塩水噴霧試験結果から明らかとなるものではない。この改善の中で重ねて驚くべきことに、Hoを含む合金MI101及びMI102が特に良好であり、両方とも参考合金の40%の値を有することがわかった。
Claims (24)
- Y: 0.05〜10質量%、
Nd: 0〜5質量%、
Y+Ndの合計が少なくとも0.05質量%、
Ho,Lu,Tm及びTbから選択した1つ以上の重希土類元素が合計で0.5質量%超5.5質量%以下、
Gd: 0〜2質量%、
Sm: 0〜0.2質量%を含み、
さらに、任意に下記の成分の1つ以上:
Dy: 0〜0.6質量%、
Zr: 0〜1.2質量%、
Al: 0〜1質量%、
Er: 5.5質量%以下、ただしEr,Ho,Lu,Tm及びTbの合計が5.5質量%以下と、
Y,Nd,Ho,Lu,Tm,Tb,Dy,Gd及びEr以外の1つ以上の希土類元素及び重希土類元素が合計で0.5質量%以下とを含み、
残部がマグネシウム及び合計で0.3質量%以下の不可避的不純物であるマグネシウム合金。 - Yの含有量が0.05〜5質量%である請求項1に記載の合金。
- Yの含有量が3.7〜4.2質量%である請求項2に記載の合金。
- Ndの含有量が0.05〜2.5質量%である請求項1〜3のいずれかに記載の合金。
- 選択した重希土類元素Ho,Lu,Tm,Tb及びErの合計量が4質量%以下である請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- 選択した重希土類元素がLu又はTmである請求項1〜5のいずれかに記載の合金。
- Gdの含有量が0〜1質量%未満である請求項1〜6のいずれかに記載の合金。
- Gdの含有量が0〜0.5質量%未満である請求項7に記載の合金。
- Zrの含有量が0.1〜0.8質量%である請求項1〜8のいずれかに記載の合金。
- Ho,Lu,Tm,Tb,Er,Dy及びGdの合計含有量が0.2〜9質量%である請求項1〜9のいずれかに記載の合金。
- Ho,Lu,Tm,Tb,Er,Dy及びGdの合計含有量が2〜6質量%である請求項10に記載の合金。
- Ho,Lu,Tm,Tb,Er,Nd,Dy及びGdの合計含有量が5〜9質量%である請求項1〜11のいずれかに記載の合金。
- Ybが0〜0.02質量%の量で存在する請求項1〜12のいずれかに記載の合金。
- Ybの含有量が0.01質量%未満である請求項13に記載の合金。
- Smが0〜0.04質量%の量で存在する請求項1〜14のいずれかに記載の合金。
- Smの含有量が0.02質量%以下である請求項15に記載の合金。
- 少なくとも85質量%のマグネシウムを含有する請求項1〜16のいずれかに記載の合金。
- 前記合金が、ASTM B117に従い測定して40Mpy未満の腐食度を示す請求項1〜17のいずれかに記載の合金。
- 前記合金の加工中に形成した平均粒径が1〜20μmであるあらゆる析出粒子の面積率が5%未満である請求項1〜18のいずれかに記載の合金。
- 前記合金がT4又はT6の条件である場合、平均粒径が1〜15μmであるあらゆる析出粒子の面積率が3%未満である請求項1〜19のいずれかに記載の合金。
- Gd,Dy,Ho,Lu,Tm及びTb以外の希土類元素(Y及びNdを除く)の合計含有量が、Gd,Dy,Ho,Lu及びTmの合計質量の13%未満である請求項1〜20のいずれかに記載の合金。
- 前記粒子中における任意の他の元素の百分率組成よりも大きなNdの百分率組成を有するように、前記粒子がNdを多く含む請求項19又は20に記載の合金。
- 鍛造することにより得た請求項1〜22のいずれかに記載の合金。
- 請求項1〜23のいずれかに記載の合金を含む医療用インプラント。
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