JP5956806B2 - マグネシウム合金押出材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マグネシウム合金押出材の製造方法に関する。

マグネシウム合金の押出材は、軽量で強度も高いため、輸送機器や福祉機器などの様々な産業分野での利用の拡大が期待されている。従来の押出方法では、押出材の表面が酸化によって黒色化し、見た目が悪い、外観検査しづらい等の問題があった。押出速度を遅くすると比較的きれいな表面を得ることができるが、それでは生産性が悪い。

本発明は以上に述べた実情に鑑み、表面の酸化を抑制し、銀白色の押出材を得ることができ、尚且つ生産性も向上させられるマグネシウム合金押出材の製造方法の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明によるマグネシウム合金押出材の製造方法は、マグネシウム合金を金型から押出す際に、押出直後に金型出口側のプラテン内でフッ化ガスを吹き付けることを特徴とする。フッ化ガスとは、フッ素を含むガスのことをいい、例えばＨＦＣ−１３４ａ、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、Ｎｏｖｅｃ６１２、ＯＨＦＣ−１２３４ｚｅ、ヨウ化トリフルオロメタン（ＣＦ_３Ｉ）等があげられる。

請求項１記載の発明によるマグネシウム合金押出材の製造方法は、押出直後にフッ化ガスを吹き付けることにより、押出材の表面にフッ化マグネシウムの膜が形成され、これにより表面の酸化が抑制され、表面が銀白色のマグネシウム合金押出材を得ることができる。本発明の方法によれば、押出速度を遅くすることなく表面の酸化を抑制でき、生産性と表面のきれいさを両立させることができる。

本発明のマグネシウム合金押出材の製造方法を実施する押出機の概略図である。 実施例の押出材（押出形材）の断面図である。 実施例１、比較例１及び２の押出形材の外観写真であって、（ａ）は各押出形材の頭部、（ｂ）は各押出形材の中央部、（ｃ）は各押出形材の尾部を示す。 実施例１、比較例１及び２の押出形材の明度Ｌ＊を測定した結果を示すグラフである。 本発明の方法により得られるマグネシウム合金押出形材の断面を模式的に示す図である。 実施例１、２及び３の押出形材の外観写真である。 比較例１、３及び４の押出形材の外観写真である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のマグネシウム合金押出材の製造方法を実施する押出機の概要を示している。押出機は、マグネシウム合金のビレット１を装填するコンテナ２と、ビレット１の前方に配置された金型（押出ダイス）３と、金型３を支持するプラテン４とを備え、ビレット１と金型３は高温に加熱され、ビレット１を図示しないステムによって金型３に押し付けると、金型３に形成された孔よりマグネシウム合金が押し出されて所定の断面形状の押出形材５が製造されるものである。

プラテン４は、押出形材５の長手方向に沿って空洞部６を有し、空洞部６は出口側のみ開放されており、金型３側は閉鎖されている。プラテン４の空洞部６には、出口側より金型３の近傍に向けて複数の銅パイプ７が挿入されており、銅パイプ７はゴムホース８及び流量計９を介してフッ化ガスを詰めたガスボンベ１０に連結されている。そして、銅パイプ７の先端より金型３から押し出された直後の押出形材５にフッ化ガス１１を吹き付け、フッ化ガス１１の雰囲気中でマグネシウム合金を押し出すようにしている。これにより、押出形材５の表面の酸化が抑制され、押出条件に関わらず表面が銀白色のマグネシウム合金押出材を得ることができる。
フッ化ガスとは、フッ素を含むガスのことをいい、例えばＨＦＣ−１３４ａ、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、Ｎｏｖｅｃ６１２、ＯＨＦＣ−１２３４ｚｅ、ヨウ化トリフルオロメタン（ＣＦ_３Ｉ）等があげられる。
なお、プラテン４の空洞部６に注入するガスは、フッ化ガスだけであってもよいが、ＣＯ_２や不活性ガスをキャリアガスとしてフッ化ガスと共に供給することで、プラテン４の空洞部６内を効率良くこれらのガスで置換し、酸素を遮断できる。

以上に説明した押出機を用い、下記の表１に示す条件で実際にマグネシウム合金の押出形材５を製造し、その外観を観察した。マグネシウム合金は、ＡＺ３１Ｂを使用した。図２は押出形材５の断面形状を示す。
実施例１〜３は、プラテン４内にフッ化ガスとしてＨＦＣ−１３４ａを、キャリアガスとしてＣＯ_２を供給した場合で、実施例１〜３の順に供給するガスの量を少なくしている。
比較例１は押出速度を実施例１〜３と同じ５ｍ／ｍｉｎとし、プラテン４内にフッ化ガスを供給しない場合であり、比較例２は押出速度を実施例１〜３より遅い３ｍ／ｍｉｎとし、プラテン内にフッ化ガスを供給しない場合であり、比較例３は押出速度を実施例１〜３と同じ５ｍ／ｍｉｎとし、プラテン内に不活性ガスであるＡｒを供給した場合であり、比較例４は押出速度を実施例１〜３と同じ５ｍ／ｍｉｎとし、プラテン内にＣＯ_２を供給した場合である。

図３は、実施例１と比較例１及び２の押出形材の頭部と中央部と尾部の外観写真であり、図４はこれらの押出形材の明度を測定した結果を示している。図３より明らかなように、フッ化ガスを供給しない比較例１は表面が酸化して茶褐色になっているのに対して、フッ化ガスを供給した実施例１は、表面の酸化が抑制されて銀白色のきれいな表面になった。フッ化ガスを供給しないで押出速度を遅くした比較例２も表面は比較的きれいであるが、実施例１はそれを上回るきれいさであった。また図４より明らかなように、比較例１，２は押出形材の頭部と中央部と尾部で明度にバラツキがあるのに対して、実施例１は頭部と中央部と尾部で明度にバラツキがほとんどなく、何れも高い値であった。
図６は実施例１，２，３の外観を比較したものであり、ＨＦＣ−１３４ａの流量を３Ｌ／ｍｉｎ、１Ｌ／ｍｉｎと少なくした場合でも、実施例１と変わらない銀白色のきれいな表面が得られることが分る。ＨＦＣ−１３４ａの流量をどこまで少なくできるかは、プラテン４の容積にもよるが、実験に用いた６吋の押出機では０．８Ｌ／ｍｉｎまで少なくしても表面の酸化を抑制する効果が得られることを確認した。
図７は比較例１，３，４の外観を比較したものであり、比較例３も比較例４も比較例１と同じように表面が酸化して茶褐色となっており、不活性ガスだけやＣＯ_２だけを供給しても表面の酸化を抑制する効果がないことが分る。

このように押出直後にフッ化ガスを吹き付けることできれいな表面が得られるのは、図５に示すように、押出形材５の表面にフッ化マグネシウムＭｇＦ_２の緻密な極薄膜１２が優先的に形成され、この膜１２が酸素との接触を妨げることで表面の酸化が抑制されたものと推察される。

以上に述べたように本発明の製造方法は、押出直後にフッ化ガス１１を吹き付けることにより、押出材の表面にフッ化マグネシウムの膜１２が形成され、これにより表面の酸化が抑制され、表面が銀白色のマグネシウム合金押出押出形材５を得ることができる。本発明の方法によれば、押出速度を遅くすることなく表面の酸化を抑制でき、生産性と表面のきれいさを両立させることができる。
プラテン４の空洞部６は、出口側のみ開放されており、金型３側は閉鎖されていることから、フッ化ガス１１をプラテン４の空洞部６の金型３近傍から供給することで、プラテン４内を効率よく空気からフッ化ガスに置換できる。
また本発明の製造方法は、押出工程の全てをフッ化ガス雰囲気にする必要はなく、プラテン４内のみで十分効果がある。よって、既存の設備に、ガスとガス供給用のパイプ７やゴムホース８のみを追加するだけで実施可能であり、大幅な設備更新の必要がなく、低コストで実施できる。
フッ化ガスと共にＣＯ_２や不活性ガスをキャリアガスとして供給することで、プラテン４内を効率よくこれらのガスで置換し、酸素を遮断することができる。フッ化ガスは少ない量でもよく、フッ化ガスの量を少なくすることでコストアップを抑えられる。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。マグネシウム合金は、ＡＺ３１Ｂに限らず、他のあらゆるマグネシウム合金であってもよい。押出材の断面形状は任意であり、棒状や中空状等であってもよい。フッ化ガスは、フッ素を含むガスであればよく、ＨＦＣ−１３４ａの他、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、Ｎｏｖｅｃ６１２、ＯＨＦＣ−１２３４ｚｅ、ヨウ化トリフルオロメタン（ＣＦ_３Ｉ）等とすることができる。ＣＯ_２や不活性ガスの使用は任意であり、フッ化ガス単独で使用しても効果がある。

１ ビレット
２ コンテナ
３ 金型
４ プラテン
５ 押出形材（押出材）
１１ フッ化ガス

Claims (1)

1. マグネシウム合金を金型から押出す際に、押出直後に金型出口側のプラテン内でフッ化ガスを吹き付けることを特徴とするマグネシウム合金押出材の製造方法。