JP6048217B2 - Magnesium-based alloy powder and magnesium-based alloy compact - Google Patents

Magnesium-based alloy powder and magnesium-based alloy compact Download PDF

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Description

本発明は、マグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体に関するものである。   The present invention relates to a magnesium-based alloy powder and a magnesium-based alloy molded body.

マグネシウムは、そのクラーク数(地表付近に存在する元素の割合)がニッケルや銅の100倍以上であり、資源的には豊富に存在している。また、マグネシウムの比重はアルミニウムの約3分の2、鉄の約4分の1であるため、マグネシウムを用いて各種構造体を製造した場合、構造体の大幅な軽量化を図ることができる。このような背景から、自動車、航空機、携帯電話、ノートパソコンといった製品分野にマグネシウム合金製の部品が使用され始めている。   Magnesium has a Clark number (ratio of elements present near the ground surface) that is more than 100 times that of nickel and copper, and is abundant in terms of resources. Moreover, since the specific gravity of magnesium is about two-thirds that of aluminum and about one-fourth that of iron, when various structures are manufactured using magnesium, the structure can be significantly reduced in weight. Against this background, parts made of magnesium alloys are beginning to be used in product fields such as automobiles, aircraft, mobile phones, and notebook computers.

さらにマグネシウムは、電磁波シールド性、振動の減衰能、切削性、生体安全性がそれぞれ良好であるという性質も有している。
マグネシウム製の構造体を製造する際には、重力鋳造やダイカスト鋳造といった鋳造法、ビレットの熱間押出、冷間押出、圧延、鍛造といった塑性加工法、粉末のホットプレスや熱間押出による成形といった粉末冶金法等が用いられる。このうち、粉末冶金法によれば、局所的な組成変動が抑えられるため、より均質な構造体を製造することができる。
Magnesium also has properties such as electromagnetic shielding properties, vibration damping capability, machinability, and biosafety.
When manufacturing a magnesium structure, casting methods such as gravity casting and die casting, plastic processing methods such as hot extrusion of billets, cold extrusion, rolling and forging, molding by powder hot pressing and hot extrusion, etc. Powder metallurgy is used. Among these, according to the powder metallurgy method, since a local composition fluctuation | variation is suppressed, a more homogeneous structure can be manufactured.

一方、マグネシウムは大気中で燃え易いという課題を抱えている。特にマグネシウム粉末は、空気中を浮遊する等して、いわゆる粉じん爆発を引き起こす危険性がある。このため、一般の金属材料や金属粉末をマグネシウムで単純に代替させることは不可能であり、これが構造体用材料としてのマグネシウムの普及を阻んでいた。
このような課題に鑑み、マグネシウムの難燃性に関する研究が進められている。そして、カルシウムを添加することによってマグネシウムに難燃性が付与されることが見出された。例えば特許文献1には、4〜8質量%のカルシウムを含有するMg合金押出材が開示されている。このような難燃性マグネシウムでは、従来に比べて発火温度が200℃以上高いため、構造体自体の難燃性が向上するのはもちろん、構造体を製造する際の安全性も向上する。このため、この難燃性マグネシウムを用いることにより、今後、マグネシウム製の構造体の普及が進むものと思われる。
ところが、難燃性マグネシウムは機械的強度が低いという課題を抱えている。このため、より機械的特性に優れた難燃性マグネシウム基金属成形体を製造し得る材料を開発する必要性が高まっている。
On the other hand, magnesium has a problem that it easily burns in the atmosphere. In particular, magnesium powder has a risk of causing a so-called dust explosion by floating in the air. For this reason, it is impossible to simply replace a general metal material or metal powder with magnesium, which has prevented the spread of magnesium as a structural material.
In view of such a problem, research on the flame retardancy of magnesium is underway. And it was discovered that flame retardancy is imparted to magnesium by adding calcium. For example, Patent Document 1 discloses an Mg alloy extruded material containing 4 to 8% by mass of calcium. In such flame-retardant magnesium, the ignition temperature is higher by 200 ° C. or more than conventional, so that not only the flame retardance of the structure itself is improved, but also the safety when producing the structure is improved. For this reason, it seems that the use of this flame-retardant magnesium will promote the spread of magnesium-made structures.
However, flame retardant magnesium has a problem of low mechanical strength. For this reason, there is an increasing need to develop a material capable of producing a flame-retardant magnesium-based metal molded body having more excellent mechanical properties.

特開2010−82693号公報JP 2010-82693 A

本発明の目的は、成形時の圧密性に優れ、機械的特性の高い成形体を製造可能なマグネシウム基合金粉末、およびこのマグネシウム基合金粉末を用いて製造された機械的特性の高いマグネシウム基合金成形体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a magnesium-based alloy powder that is excellent in compaction at the time of molding and can produce a compact having high mechanical properties, and a magnesium-based alloy with high mechanical properties that is manufactured using this magnesium-based alloy powder. The object is to provide a molded body.

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のマグネシウム基合金粉末は、0.2質量%以上5質量%以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、
平均粒径が100μm以上1500μm以下であり、
粒子断面の10か所で測定されたマイクロビッカース硬度の最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である硬度ばらつき指標の平均値が0.3以下であり、
粒子表面が酸化カルシウムを含む被覆層で覆われていることを特徴とする。
これにより、優れた難燃性を維持しつつ、成形時の圧密性に優れた粉末となるため、機械的特性の高い成形体を製造可能なマグネシウム基合金粉末が得られる。
The above object is achieved by the present invention described below.
The magnesium-based alloy powder of the present invention is composed of a magnesium-based alloy containing 0.2 mass% or more and 5 mass% or less calcium,
The average particle size is 100 μm or more and 1500 μm or less,
The average value of the hardness variation index, which is a value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value of the micro Vickers hardness measured at 10 points of the particle cross section by the maximum value, is 0.3 or less,
The particle surface is covered with a coating layer containing calcium oxide.
Thereby, since it becomes the powder excellent in the compactness at the time of shaping | molding, maintaining the outstanding flame retardance, the magnesium base alloy powder which can manufacture a molded object with a high mechanical characteristic is obtained.

本発明のマグネシウム基合金粉末は、X線回折スペクトルにおいて、カルシウムとアルミニウムとで構成される金属間化合物に由来する最も強いピークの強度が、マグネシウムに由来する最も強いピークの強度の3%以上40%以下であることが好ましい。
これにより、難燃性を維持しつつ、成形時の機械的特性をさらに高め得るマグネシウム基合金粉末が得られる。
In the magnesium-based alloy powder of the present invention, in the X-ray diffraction spectrum, the intensity of the strongest peak derived from an intermetallic compound composed of calcium and aluminum is not less than 3% of the intensity of the strongest peak derived from magnesium. % Or less is preferable.
As a result, a magnesium-based alloy powder that can further enhance the mechanical properties during molding while maintaining flame retardancy is obtained.

本発明のマグネシウム基合金粉末では、前記被覆層は、酸化カルシウムと酸化マグネシウムとの混合物を主材料とするものであることが好ましい。
これにより、酸化カルシウムによる難燃性と成形時の機械的特性との両立という効果のみでなく、酸化マグネシウムによる酸素の遮蔽性という効果が付与されることとなり、マグネシウム基合金粉末の粒子内部では、マグネシウムがより酸化し難くなる。そのため、粒子全体における酸素含有率の上昇を抑えることができ、最終的に得られる成形体の機械的特性の低下を抑制することができる。
In the magnesium-based alloy powder of the present invention, it is preferable that the coating layer is mainly composed of a mixture of calcium oxide and magnesium oxide.
As a result, not only the effect of coexistence of the flame retardancy due to calcium oxide and the mechanical properties at the time of molding, but also the effect of shielding oxygen by magnesium oxide, inside the particles of the magnesium-based alloy powder, Magnesium becomes more difficult to oxidize. Therefore, an increase in oxygen content in the entire particle can be suppressed, and a decrease in mechanical properties of the finally obtained molded body can be suppressed.

本発明のマグネシウム基合金粉末では、前記マグネシウム基合金は、さらに、2.5質量%以上12質量%以下のアルミニウムを含むことが好ましい。
これにより、カルシウムとアルミニウムの金属間化合物が析出するため、マグネシウム基合金粉末の難燃性を高めることができ、成形体の耐熱性を高めることができる。
本発明のマグネシウム基合金粉末では、結晶組織のデンドライトアームスペーシング(DAS)が0.05μm以上5μm以下であることが好ましい。
これにより、結晶組織の大きさとマグネシウム基合金が占める体積率とのバランスが最適化されるため、結晶組織内における転位移動を抑えつつ、粒界のすべりによる変形も抑えることができ、マグネシウム基合金本来の機械的特性を得ることができる。
In the magnesium-based alloy powder of the present invention, the magnesium-based alloy preferably further contains 2.5% by mass or more and 12% by mass or less of aluminum.
Thereby, since the intermetallic compound of calcium and aluminum precipitates, the flame retardance of magnesium-based alloy powder can be improved and the heat resistance of a molded object can be improved.
In the magnesium-based alloy powder of the present invention, the dendritic arm spacing (DAS) of the crystal structure is preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less.
As a result, the balance between the size of the crystal structure and the volume ratio occupied by the magnesium-based alloy is optimized, so that the dislocation movement in the crystal structure can be suppressed and the deformation due to the sliding of the grain boundary can be suppressed. The original mechanical properties can be obtained.

本発明のマグネシウム基合金粉末は、高速回転水流アトマイズ法により製造されたものであることが好ましい。
これにより、比較的粒径が大きく、かつ粒径の揃ったマグネシウム基合金粉末が得られる。
本発明のマグネシウム基合金成形体は、本発明のマグネシウム基合金粉末を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、優れた難燃性と優れた機械的特性とを備えたマグネシウム基合金成形体が得られる。
本発明のマグネシウム基合金成形体は、前記マグネシウム基合金粉末を熱間押出に供する工程を経て製造されたものであることが好ましい。
これにより、全体で結晶組織が均一かつ微細なマグネシウム基合金成形体が得られる。
The magnesium-based alloy powder of the present invention is preferably produced by a high-speed rotating water stream atomization method.
As a result, a magnesium-based alloy powder having a relatively large particle size and a uniform particle size can be obtained.
The magnesium-based alloy compact of the present invention is characterized by being manufactured using the magnesium-based alloy powder of the present invention.
Thereby, a magnesium-based alloy molded body having excellent flame retardancy and excellent mechanical properties can be obtained.
The magnesium-based alloy molded body of the present invention is preferably manufactured through a process of subjecting the magnesium-based alloy powder to hot extrusion.
Thereby, a magnesium-based alloy compact with a uniform and fine crystal structure as a whole is obtained.

高速回転水流アトマイズ法によりマグネシウム基合金粉末を製造する装置の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the apparatus which manufactures a magnesium base alloy powder by the high-speed rotation water flow atomization method.

以下、本発明のマグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
[マグネシウム基合金粉末]
本発明のマグネシウム基合金粉末は、0.2質量%以上5質量%以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、粒子表面が酸化カルシウムを含む被覆層で覆われてなるものである。また、本発明のマグネシウム基合金粉末は、粒子の平均粒径が100μm以上1500μm以下であり、粒子断面の10か所で測定されたマイクロビッカース硬度の最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である硬度ばらつき指標の平均値が0.3以下である、という条件を満足する粉末である。
このようなマグネシウム基合金粉末は、優れた難燃性を有するとともに、金属間化合物の偏析が少なく成形時の圧密性に優れたものとなる。これにより、機械的特性に優れた成形体(マグネシウム基合金成形体)が得られる。
Hereinafter, the magnesium base alloy powder and the magnesium base alloy compact of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[Magnesium-based alloy powder]
The magnesium-based alloy powder of the present invention is composed of a magnesium-based alloy containing 0.2 mass% or more and 5 mass% or less of calcium, and the particle surface is covered with a coating layer containing calcium oxide. The magnesium-based alloy powder of the present invention has an average particle size of 100 μm or more and 1500 μm or less, and the difference between the maximum value and the minimum value of micro Vickers hardness measured at 10 locations on the particle cross section is the maximum value. Is a powder that satisfies the condition that the average value of the hardness variation index, which is a value divided by 1, is 0.3 or less.
Such a magnesium-based alloy powder has excellent flame retardancy, is less segregated by intermetallic compounds, and is excellent in compaction during molding. Thereby, the molded object (magnesium base alloy molded object) excellent in the mechanical characteristic is obtained.

以下、マグネシウム基合金粉末についてさらに詳述する。
マグネシウム基合金粉末を構成するマグネシウム基合金は、マグネシウムを主成分とし、0.2質量%以上5質量%以下のカルシウムを含むものである。このような割合でカルシウムを含むマグネシウム基合金は、機械的特性を大きく低下させることなく、十分な難燃性を有するものとなる。カルシウムは、いかなる状態で存在していてもよく、例えば単体、酸化物、金属間化合物等の状態で存在し得る。また、これらは合金中に均一に分散(固溶)していたり、結晶粒界に偏析していてもよい。
Hereinafter, the magnesium-based alloy powder will be further described in detail.
The magnesium-based alloy constituting the magnesium-based alloy powder contains magnesium as a main component and contains 0.2 mass% or more and 5 mass% or less calcium. A magnesium-based alloy containing calcium at such a ratio has sufficient flame retardancy without greatly degrading mechanical properties. Calcium may be present in any state, for example, in the state of a simple substance, an oxide, an intermetallic compound, or the like. These may be uniformly dispersed (solid solution) in the alloy or segregated at the grain boundaries.

なお、カルシウムの含有率が前記下限値を下回った場合、マグネシウム基合金に十分な難燃性が付与されず、製造される成形体の難燃性が劣ることとなる。一方、カルシウムの含有率が前記上限値を上回った場合、マグネシウムに対してカルシウムの割合が大きくなり、製造される成形体の機械的特性が低下する。
また、カルシウムの含有率は、好ましくは0.5質量%以上4質量%以下程度とされ、より好ましくは0.8質量%以上3.5質量%以下程度とされる。
In addition, when the content rate of calcium is less than the said lower limit, sufficient flame retardance is not provided to a magnesium base alloy, and the flame retardance of the molded object manufactured will be inferior. On the other hand, when the content rate of calcium exceeds the said upper limit, the ratio of calcium with respect to magnesium will become large, and the mechanical characteristic of the molded object manufactured will fall.
The calcium content is preferably about 0.5% by mass to 4% by mass, and more preferably about 0.8% by mass to 3.5% by mass.

マグネシウム基合金は、マグネシウムやカルシウムの他にその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、リチウム、ベリリウム、アルミニウム、シリコン、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、銀、錫、金、希土類元素(例えばセリウム)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上が添加されていてもよい。   The magnesium-based alloy may contain other components in addition to magnesium and calcium. Examples of other components include lithium, beryllium, aluminum, silicon, manganese, iron, nickel, copper, zinc, strontium, yttrium, zirconium, silver, tin, gold, rare earth elements (for example, cerium), and the like. 1 type (s) or 2 or more types may be added.

これらの中でも、その他の成分としては特に、アルミニウム、マンガン、イットリウム、ストロンチウム、および希土類元素からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく用いられる。
その他の成分の含有率は、0.01質量%以上10質量%以下程度であるのが好ましく、0.1質量%以上5質量%以下程度であるのがより好ましい。
なお、マグネシウムは、基本的に単体の状態で存在するが、一部、酸化物や金属間化合物等の状態で存在していてもよい。
Among these, as the other component, at least one selected from the group consisting of aluminum, manganese, yttrium, strontium, and rare earth elements is particularly preferably used.
The content of other components is preferably about 0.01% by mass to 10% by mass, and more preferably about 0.1% by mass to 5% by mass.
Magnesium is basically present in a single state, but may be partially present in the form of an oxide or an intermetallic compound.

マグネシウム基合金粉末の平均粒径は、100μm以上1500μm以下とされるが、好ましくは300μm以上1300μm以下とされ、より好ましくは500μm以上1100μm以下とされる。平均粒径を前記範囲内に設定することで、微粉においてよく見られる凝集(粉末形状に起因する凝集)が抑えられ、成形時の充填性向上が図られる。また、成形体中に形成される結晶粒径の小径化を図ることができる。これは、平均粒径が前記範囲内であることにより、加熱時の粒子の温度上昇が比較的均一になり、その結果、局部的な結晶粒径の肥大化が防止されるとともに、結晶粒径の粒径分布が狭まると考えられるからである。以上により、成形時の圧密性を高めることができ、機械的特性に優れた成形体が得られる。   The average particle size of the magnesium-based alloy powder is 100 μm or more and 1500 μm or less, preferably 300 μm or more and 1300 μm or less, more preferably 500 μm or more and 1100 μm or less. By setting the average particle size within the above range, agglomeration often observed in fine powder (aggregation due to powder shape) can be suppressed, and the filling property during molding can be improved. In addition, the crystal grain size formed in the compact can be reduced. This is because when the average particle size is within the above range, the temperature rise of the particles during heating becomes relatively uniform, and as a result, enlargement of the local crystal particle size is prevented and the crystal particle size is reduced. This is because it is considered that the particle size distribution of the material becomes narrow. By the above, the compactness at the time of shaping | molding can be improved and the molded object excellent in the mechanical characteristic is obtained.

また、カルシウムを比較的均一に分散させることができ、高度な難燃性を有する成形体が得られる。これは、平均粒径を前記範囲内に設定することで、カルシウムを含む金属間化合物が析出したときでも成形体中においてその金属間化合物の分布が均一になり易く、その結果、難燃性の均一化も図られるためである。難燃性の均一化を図ることにより、局所的に難燃性の低い部位が少なくなるため、全体的な難燃性の向上が図られることとなる。また、金属間化合物の分布が均一になることで、金属間化合物の偏析に伴って局所的な機械的強度が低下することが防止されるため、やはり機械的特性に優れた成形体が得られる。   Further, calcium can be dispersed relatively uniformly, and a molded article having high flame retardancy can be obtained. This is because by setting the average particle size within the above range, even when an intermetallic compound containing calcium is precipitated, the distribution of the intermetallic compound in the molded body is likely to be uniform. This is because uniformity is also achieved. By making the flame retardance uniform, the number of parts having low flame retardancy is locally reduced, so that the overall flame retardancy is improved. In addition, since the distribution of the intermetallic compound is uniform, the local mechanical strength is prevented from being lowered due to the segregation of the intermetallic compound, and thus a molded article having excellent mechanical characteristics can be obtained. .

また、粒子の表面積が比較的小さく抑えられることから、成形体における酸化物の析出が比較的少なく抑えられる。その結果、とりわけ機械的特性に優れた成形体が得られる。
なお、マグネシウム基合金粉末の平均粒径は、光学顕微鏡や電子顕微鏡等を用いて撮像された粒子像について、その面積(粒子の投影面積)と同じ面積を持つ円の直径の平均値であり、平均値の算出には無作為に選択した100個以上の粒子が用いられる。
In addition, since the surface area of the particles can be kept relatively small, the precipitation of oxides in the molded body can be kept relatively small. As a result, a molded body having particularly excellent mechanical properties can be obtained.
In addition, the average particle diameter of the magnesium-based alloy powder is an average value of the diameters of circles having the same area as the area (projected area of the particles) of the particle image captured using an optical microscope or an electron microscope, For the calculation of the average value, 100 or more randomly selected particles are used.

また、平均粒径が前記下限値を下回った場合、マグネシウム基合金粉末の凝集性が高くなり、成形時の圧密性が低くなる。一方、平均粒径が前記上限値を上回った場合、粉末の充填性が低下し、成形時の圧密性が低くなる。
また、マグネシウム基合金粉末の最大粒径は、4000μm以下であるのが好ましく、3000μm以下であるのがより好ましい。最大粒径を前記範囲内に設定することで、粒度分布の適正化が図られ、成形時の充填性の向上が図られる。すなわち、最大粒径を前記範囲内に設定することにより、加熱時の粒子の温度上昇がより均一になり、その結果、局部的な結晶粒径の肥大化が防止されるとともに、結晶粒径の粒径分布をより狭めることができる。
Moreover, when an average particle diameter is less than the said lower limit, the cohesiveness of magnesium base alloy powder becomes high, and the compaction property at the time of shaping | molding becomes low. On the other hand, when the average particle size exceeds the upper limit, the powder filling property is lowered, and the compaction property at the time of molding is lowered.
Further, the maximum particle size of the magnesium-based alloy powder is preferably 4000 μm or less, and more preferably 3000 μm or less. By setting the maximum particle size within the above range, the particle size distribution can be optimized and the filling property during molding can be improved. That is, by setting the maximum particle size within the above range, the temperature rise of the particles during heating becomes more uniform, and as a result, local crystal particle size enlargement is prevented and the crystal particle size is increased. The particle size distribution can be further narrowed.

なお、上記最大粒径とは、無作為に選択した100個以上の粒子の粒径のうち、最大の粒径のことをいう。
さらに、平均粒径は、最大粒径の0.1倍以上0.7倍以下であるのが好ましく、0.15倍以上0.6倍以下であるのがより好ましく、0.2倍以上0.5倍以下であるのがさらに好ましい。平均粒径と最大粒径との間でこのような関係を満足させることにより、成形時の圧密性を特に高めることができ、特に機械的特性に優れた成形体が得られる。
In addition, the said largest particle size means the largest particle size among the particle sizes of 100 or more particles selected at random.
Further, the average particle size is preferably 0.1 to 0.7 times the maximum particle size, more preferably 0.15 to 0.6 times, and more preferably 0.2 to 0 times. More preferably, it is 5 times or less. By satisfying such a relationship between the average particle size and the maximum particle size, the compactness at the time of molding can be particularly improved, and a molded product having particularly excellent mechanical properties can be obtained.

また、マグネシウム基合金粉末の平均円形度は、0.5以上1以下であるのが好ましく、0.6以上1以下であるのがより好ましい。このような平均円形度を有するマグネシウム基合金粉末は、流動性に優れるとともに、成形時の充填性向上の高いものとなる。その結果、成形時の圧密性を高めることができ、機械的特性に優れた成形体が得られる。
なお、マグネシウム基合金粉末の平均円形度は、光学顕微鏡や電子顕微鏡等を用いて撮像された粒子像において、(粒子の投影面積と同一面積を有する円の円周)/(粒子像の輪郭の長さ)により算出される円形度の平均値であり、平均値の算出には無作為に選択した100個以上の粒子が用いられる。
The average circularity of the magnesium-based alloy powder is preferably 0.5 or more and 1 or less, and more preferably 0.6 or more and 1 or less. The magnesium-based alloy powder having such an average circularity is excellent in fluidity and high in filling property at the time of molding. As a result, the compactness at the time of molding can be improved, and a molded body having excellent mechanical properties can be obtained.
In addition, the average circularity of the magnesium-based alloy powder is determined by (circumference of a circle having the same area as the projected area of the particle) / (contour of the particle image) in a particle image captured using an optical microscope or an electron microscope. The average value of circularity calculated by (length), and 100 or more particles selected at random are used for calculating the average value.

また、マグネシウム基合金粉末の平均アスペクト比は、0.5以上1以下であるのが好ましく、0.6以上0.9以下であるのがより好ましい。このような平均アスペクト比を有するマグネシウム基合金粉末は、やはり流動性に優れるとともに、成形時の充填性向上の高いものとなる。その結果、成形時の圧密性を高めることができ、機械的特性に優れた成形体が得られる。   The average aspect ratio of the magnesium-based alloy powder is preferably 0.5 or more and 1 or less, and more preferably 0.6 or more and 0.9 or less. The magnesium-based alloy powder having such an average aspect ratio is also excellent in fluidity and high in filling property at the time of molding. As a result, the compactness at the time of molding can be improved, and a molded body having excellent mechanical properties can be obtained.

なお、マグネシウム基合金粉末の平均アスペクト比は、光学顕微鏡や電子顕微鏡等を用いて撮像された粒子像において、短径/長径により算出されるアスペクト比の平均値であり、平均値の算出には無作為に選択した100個以上の粒子が用いられる。また、長径とは、粒子像においてとり得る最大長さであり、短径とは、その最大長さに直交する方向の最大長さである。   The average aspect ratio of the magnesium-based alloy powder is an average value of the aspect ratio calculated by the minor axis / major axis in a particle image captured using an optical microscope, an electron microscope, or the like. More than 100 randomly selected particles are used. The major axis is the maximum length that can be taken in the particle image, and the minor axis is the maximum length in the direction orthogonal to the maximum length.

また、平均アスペクト比が前記上限値を上回った場合、粉末の充填性が低下し、成形時の圧密性が低くなる。一方、平均アスペクト比が前記下限値を下回った場合、成形時の保形性が低下し、成形体の寸法精度が低下することとなる。
また、マグネシウム基合金粉末の見かけ密度は、0.2g/cm以上1.2g/cm以下であるのが好ましく、0.3g/cm以上0.8g/cm以下であるのがより好ましい。見かけ密度を前記範囲内に設定することで、成形時の圧密性が特に高いマグネシウム基合金粉末が得られる。
Further, when the average aspect ratio exceeds the upper limit, the powder filling property is lowered, and the compaction property at the time of molding is lowered. On the other hand, when the average aspect ratio is lower than the lower limit, the shape retention at the time of molding is lowered, and the dimensional accuracy of the molded body is lowered.
Further, the apparent density of the magnesium-based alloy powder is preferably 0.2 g / cm 3 or more and 1.2 g / cm 3 or less, more preferably 0.3 g / cm 3 or more and 0.8 g / cm 3 or less. preferable. By setting the apparent density within the above range, a magnesium-based alloy powder with particularly high compaction during molding can be obtained.

なお、見かけ密度は、かさ比重とも呼ばれ、粉末を一定容積の容器の中に一定状態で入れたときに、容器内に入る粉末の量を測定し、単位体積当たりの質量を算出することで求められる。測定方法の規格としては、例えばJIS Z 2504が用いられる。
また、見かけ密度が前記下限値を下回った場合、粉末の充填性が低下し、成形時の圧密性が低くなる。一方、見かけ密度が前記上限値を上回った場合、粉末の充填性は高くなる一方、流動性が低下する。このため、成形時にはかえって圧密性が低下する。
The apparent density is also called bulk specific gravity. Desired. For example, JIS Z 2504 is used as a standard for the measurement method.
Moreover, when an apparent density is less than the said lower limit, powder filling property will fall and the compaction property at the time of shaping | molding will become low. On the other hand, when the apparent density exceeds the upper limit, the powder filling property is increased while the fluidity is decreased. For this reason, the compactness is lowered at the time of molding.

また、本発明のマグネシウム基合金粉末は、その粒子の断面において均等に振り分けられた10か所についてマイクロビッカース硬度を測定し、10個の測定値における最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である「硬度ばらつき指標」を算出したとき、この硬度ばらつき指標の平均値が0.3以下であることを特徴の1つとするものである。このようなマグネシウム基合金粉末は、1つの粒子において結晶組織の十分な均一性が図られたものとなる。このため、成形体となったときにも、肥大した結晶組織等をほとんど含まない成形体が得られることとなり、このような成形体は機械的特性が特に高いものとなる。すなわち、部分的に硬度が低い部位を含んだ粉末は、成形体になったとき、その部位を起点とした破壊を生じる等して成形体全体の機械的特性を低下させる要因となり得るが、本発明者は、粒子の断面におけるマイクロビッカース硬度のばらつきを前記範囲内に抑えることにより、破壊の起点となり得る部位があったとしても破壊の進展を確実に抑え得ることを見出したのである。   In addition, the magnesium-based alloy powder of the present invention measures micro Vickers hardness at 10 points evenly distributed in the cross section of the particle, and determines the difference between the maximum value and the minimum value in 10 measured values. One of the characteristics is that when the “hardness variation index”, which is a value divided by ## EQU2 ## is calculated, the average value of the hardness variation index is 0.3 or less. Such a magnesium-based alloy powder has a sufficiently uniform crystal structure in one particle. For this reason, even if it becomes a molded object, the molded object which hardly contains the enlarged crystal structure etc. will be obtained, and such a molded object becomes a thing with especially high mechanical characteristics. In other words, a powder containing a part with a low hardness partially may cause a reduction in mechanical properties of the whole molded article by causing breakage starting from the part when it becomes a molded article. The inventor has found that by suppressing the variation in the micro Vickers hardness in the cross section of the particles within the above range, even if there is a site that can be a starting point of the fracture, the progress of the fracture can be reliably suppressed.

なお、上記マイクロビッカース硬度は、1つの粒子の断面について、均一に分散した10か所の硬度をそれぞれマイクロビッカース硬度計により測定した測定値である。そして、得られた10個の測定値から硬度ばらつき指標を求める。このような硬度ばらつき指標を50個以上の粒子について算出し、その平均値が0.3以下であればよい。測定の際、圧子に加える荷重は25gf(0.245N)とする。なお、この硬度ばらつき指標を求めるには、まず、粒子の断面の最大長さLを測定する。硬度ばらつき指標を求めるための50個以上の粒子は、この最大長さLが前述した平均粒径±20%の範囲に含まれている粒子の中から無作為に抽出した50個以上の粒子とする。また、1つの粒子の断面において10か所の測定点を決定する際には、粒子の断面において無作為に選択した1点目について硬度を測定した後、1点目の測定点から前記最大長さLの5%以上の距離離れた位置から2点目の測定点を選択するようにする。以後、これを繰り返しながら、10か所の測定点を決定する。例えば、最大長さLが100μmの粒子の場合、1点目の測定点と2点目の測定点との離間距離を5μm以上とし、3点目以降も1つ前の測定点から5μm以上離れた点を選択すればよい。   The micro Vickers hardness is a measurement value obtained by measuring the hardness of 10 uniformly dispersed portions with a micro Vickers hardness meter with respect to the cross section of one particle. Then, a hardness variation index is obtained from the ten measured values obtained. Such a hardness variation index is calculated for 50 or more particles, and the average value may be 0.3 or less. At the time of measurement, the load applied to the indenter is 25 gf (0.245 N). In order to obtain the hardness variation index, first, the maximum length L of the cross section of the particle is measured. The 50 or more particles for obtaining the hardness variation index include 50 or more particles randomly extracted from particles whose maximum length L is included in the range of the average particle size ± 20% described above. To do. Further, when determining 10 measurement points in the cross section of one particle, after measuring the hardness of a first point randomly selected in the cross section of the particle, the maximum length is measured from the first measurement point. The second measurement point is selected from a position separated by 5% or more of the length L. Thereafter, by repeating this, 10 measurement points are determined. For example, in the case of particles having a maximum length L of 100 μm, the separation distance between the first measurement point and the second measurement point is 5 μm or more, and the third and subsequent points are separated by 5 μm or more from the previous measurement point. What is necessary is just to select the point.

また、この硬度ばらつき指標の平均値は、0.2以下であるのが好ましく、0.15以下であるのがより好ましい。
また、本発明のマグネシウム基合金粉末は、粒子表面が酸化カルシウムを含む被覆層で覆われている。これにより、各粒子においてマグネシウムの酸化が緩和されることとなり、最終的に得られる成形体の機械的特性が低下するのを避けることができる。すなわち、粒子表面が酸化カルシウムで覆われることにより、機械的特性に優れた成形体が得られる。また、粒子表面が酸化カルシウムで覆われることにより、マグネシウム基合金粉末を成形して成形体としたとき、成形体全体においてカルシウムの分布が比較的均一になり易いため、難燃性の均一化が図られることとなる。その結果、難燃性の底上げが図られる。
In addition, the average value of the hardness variation index is preferably 0.2 or less, and more preferably 0.15 or less.
In the magnesium-based alloy powder of the present invention, the particle surface is covered with a coating layer containing calcium oxide. Thereby, oxidation of magnesium is relaxed in each particle, and it is possible to avoid deterioration of the mechanical properties of the finally obtained molded body. That is, a molded article having excellent mechanical properties can be obtained by covering the particle surface with calcium oxide. In addition, when the surface of the particles is covered with calcium oxide, when the magnesium-based alloy powder is molded into a molded body, the distribution of calcium tends to be relatively uniform throughout the molded body, so that the flame retardancy is made uniform. Will be illustrated. As a result, the flame retardancy is raised.

なお、粒子表面が上記被覆層で覆われているか否かは、電子顕微鏡による観察像における濃淡や、カルシウムの分布状態を解析することによって評価することができる。後者としては、例えば、粒子内部よりも表面におけるカルシウム濃度が高ければ、粒子表面に酸化カルシウムを含む被覆層が形成されていると評価することができる。カルシウム濃度の測定には、例えば、スパーク放電発光分析(OES)、X線光電子分光分析(XPS)、2次イオン質量分析(SIMS)、電子線マイクロ分析(EPMA)、オージェ電子分光分析(AES)、ラザフォード後方散乱分析(RBS)等が用いられる。   Whether or not the particle surface is covered with the coating layer can be evaluated by analyzing the density in an observation image obtained by an electron microscope and the distribution state of calcium. As the latter, for example, if the calcium concentration on the surface is higher than the inside of the particle, it can be evaluated that a coating layer containing calcium oxide is formed on the particle surface. For the measurement of calcium concentration, for example, spark discharge emission analysis (OES), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), secondary ion mass spectrometry (SIMS), electron beam microanalysis (EPMA), Auger electron spectroscopy (AES) Rutherford backscatter analysis (RBS) or the like is used.

具体的には、粒子表面におけるカルシウム濃度は、質量比で粒子内部のカルシウム濃度の2倍以上であるのが好ましく、3倍以上1000倍以下程度であるのがより好ましく、5倍以上800倍以下程度であるのがさらに好ましい。カルシウム濃度の差が前記範囲内であれば、優れた難燃性と成形後の優れた機械的特性とを高度に両立させることができる。
なお、粒子表面とは、粒子の表面から100nmの深さまでの領域をいう。
Specifically, the calcium concentration on the particle surface is preferably at least 2 times the calcium concentration inside the particle by mass ratio, more preferably about 3 to 1000 times, and more preferably 5 to 800 times. More preferably, it is about. When the difference in calcium concentration is within the above range, excellent flame retardancy and excellent mechanical properties after molding can be achieved at a high level.
The particle surface refers to a region from the particle surface to a depth of 100 nm.

以上のことから、0.2質量%以上5質量%以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、粒子表面が酸化カルシウムを含む被覆層で覆われてなるマグネシウム基合金粉末であって、粒子の平均粒径が100μm以上1500μm以下であり、硬度ばらつき指標の平均値が0.3以下である、という条件を満足する本発明のマグネシウム基合金粉末は、優れた難燃性を維持しつつ、成形に適した硬度分布を備えたものとなる。このため、本発明のマグネシウム基合金粉末を用いることにより、成形時の圧密性に優れ、機械的特性に優れた成形体(マグネシウム基合金成形体)を得ることができる。   From the above, it is a magnesium-based alloy powder composed of a magnesium-based alloy containing 0.2% by mass or more and 5% by mass or less of calcium, the particle surface being covered with a coating layer containing calcium oxide, The magnesium-based alloy powder of the present invention that satisfies the condition that the average particle size is 100 μm or more and 1500 μm or less and the average value of hardness variation index is 0.3 or less is formed while maintaining excellent flame retardancy. It has a hardness distribution suitable for. For this reason, by using the magnesium-based alloy powder of the present invention, it is possible to obtain a molded body (magnesium-based alloy molded body) that is excellent in compaction during molding and excellent in mechanical properties.

また、被覆層は、酸化カルシウムと酸化マグネシウムとの混合物を主材料とするものであるのが好ましい。このような被覆層が設けられることにより、酸化カルシウムによる難燃性と成形時の機械的特性との両立という効果のみでなく、酸化マグネシウムによる酸素の遮蔽性という効果が付与されることとなる。その結果、マグネシウム基合金粉末の粒子内部では、マグネシウムがより酸化し難くなる。そのため、粒子全体における酸素含有率の上昇を抑えることができ、最終的に得られる成形体の機械的特性の低下を抑制することができる。   Moreover, it is preferable that a coating layer uses a mixture of calcium oxide and magnesium oxide as a main material. By providing such a coating layer, not only the effect of achieving both the flame retardance due to calcium oxide and the mechanical properties during molding, but also the effect of shielding oxygen by magnesium oxide is imparted. As a result, magnesium is less likely to be oxidized inside the particles of the magnesium-based alloy powder. Therefore, an increase in oxygen content in the entire particle can be suppressed, and a decrease in mechanical properties of the finally obtained molded body can be suppressed.

さらに、被覆層に酸化マグネシウムが含まれていると、被覆層と粒子内部とに共通の元素が存在することになるため、粒子内部と被覆層との密着性が向上する。その結果、被覆層が剥離し難くなり、粒子内部の酸化を抑制するという効果がより安定的に保持されることとなる。
被覆層の平均厚さは、特に限定されないが、マグネシウム基合金粉末の平均粒径の1%以上20%以下程度であるのが好ましく、2%以上15%以下程度であるのがより好ましく、3%以上12%以下程度であるのがさらに好ましい。被覆層の平均厚さが前記範囲内であれば、被覆層によって難燃性と酸素の遮蔽性とを付与しつつ、粒子内部の成形時の圧密性を確保することができ、最終的に得られる成形体の機械的特性を高めることができる。
Further, when magnesium oxide is contained in the coating layer, a common element exists between the coating layer and the inside of the particle, so that the adhesion between the inside of the particle and the coating layer is improved. As a result, the coating layer becomes difficult to peel off, and the effect of suppressing the oxidation inside the particles is more stably maintained.
The average thickness of the coating layer is not particularly limited, but is preferably about 1% to 20% of the average particle diameter of the magnesium-based alloy powder, more preferably about 2% to 15%. It is more preferable that the ratio is about 12% or more and 12% or less. If the average thickness of the coating layer is within the above range, the coating layer can provide flame retardancy and oxygen shielding properties, while ensuring the compactness during molding inside the particles, and finally obtained. The mechanical properties of the molded product can be improved.

また、マグネシウム基合金粉末をX線回折による結晶構造解析に供したとき、得られるX線回折スペクトルにおいて、酸化マグネシウムに由来する最も強いピークの強度が、マグネシウム単体に由来する最も強いピークの強度の5%以上45%以下であることが好ましく、7%以上40%以下であることがより好ましい。このように酸化マグネシウムがマグネシウム単体に対して一定量含まれることにより、マグネシウム基合金粉末は、難燃性を維持しつつ、成形時の機械的特性をさらに高めることができる。このような効果が得られる理由は、酸化マグネシウムの含有量を最適化することによって、前述した粒子内部の酸化を抑制するという効果がより顕著になるためであると考えられる。また、粒子内部の成形時の圧密性をより高められるという観点からも、最終的に得られる成形体の機械的特性がより高くなる。   Further, when the magnesium-based alloy powder is subjected to crystal structure analysis by X-ray diffraction, in the obtained X-ray diffraction spectrum, the strongest peak intensity derived from magnesium oxide is the strongest peak intensity derived from magnesium alone. It is preferably 5% or more and 45% or less, and more preferably 7% or more and 40% or less. Thus, by containing a certain amount of magnesium oxide with respect to the magnesium simple substance, the magnesium-based alloy powder can further improve the mechanical properties during molding while maintaining flame retardancy. The reason why such an effect is obtained is considered to be that the above-described effect of suppressing the oxidation inside the particles becomes more remarkable by optimizing the content of magnesium oxide. In addition, the mechanical properties of the finally obtained molded body are further enhanced from the viewpoint that the compactness during molding inside the particles can be further enhanced.

また、マグネシウム基合金は、前述したようにマグネシウムやカルシウムの他にその他の成分を含んでいてもよいが、特に2.5質量%以上12質量%以下のアルミニウムを含んでいるのが好ましい。この程度のアルミニウムが添加されることにより、カルシウムとアルミニウムとが金属間化合物を析出させる。この金属間化合物は高融点であるため、マグネシウム基合金粉末の難燃性を特に高め、成形体の耐熱性を高めることができる。なお、金属間化合物は母相への固溶度が低いため、成形体の延性等の機械的特性の低下を招くおそれがある。したがって、アルミニウムを添加する場合、その添加量を上記範囲内に設定することにより、機械的特性の低下を最小限に抑えつつ、マグネシウム基合金粉末の難燃性および成形体の耐熱性を十分に確保することができる。   Further, as described above, the magnesium-based alloy may contain other components in addition to magnesium and calcium, but preferably contains 2.5% by mass or more and 12% by mass or less of aluminum. By adding this amount of aluminum, calcium and aluminum precipitate an intermetallic compound. Since this intermetallic compound has a high melting point, the flame retardancy of the magnesium-based alloy powder can be particularly enhanced, and the heat resistance of the compact can be enhanced. In addition, since the intermetallic compound has a low solid solubility in the parent phase, there is a possibility that mechanical properties such as ductility of the molded body are deteriorated. Therefore, when adding aluminum, by setting the amount of addition within the above range, the flame retardancy of the magnesium-based alloy powder and the heat resistance of the compact are sufficiently reduced while minimizing the deterioration of the mechanical properties. Can be secured.

なお、アルミニウムの含有量は3質量%以上11質量%以下であるのがより好ましく、4質量%以上10質量%以下であるのがさらに好ましい。
また、マグネシウム基合金粉末をX線回折による結晶構造解析に供したとき、得られるX線回折スペクトルにおいて、カルシウムとアルミニウムとで構成される金属間化合物に由来する最も強いピークの強度が、マグネシウム単体に由来する最も強いピークの強度の3%以上40%以下であることが好ましく、4%以上35%以下であることがより好ましく、5%以上30%以下であることがさらに好ましい。このように金属間化合物がマグネシウム単体に対して一定量含まれることにより、マグネシウム基合金粉末は、難燃性を維持しつつ、成形時の機械的特性をさらに高めることができる。このような効果が得られる理由は定かではないが、一つには、金属間化合物がピンニング効果(変形によって生じる転位の移動を抑制する効果)をもたらし、それによって機械的特性を向上させていることが挙げられる。
なお、金属間化合物としては、例えば、AlCa、AlCa等が挙げられる。
The aluminum content is more preferably 3% by mass or more and 11% by mass or less, and further preferably 4% by mass or more and 10% by mass or less.
Further, when the magnesium-based alloy powder is subjected to crystal structure analysis by X-ray diffraction, the intensity of the strongest peak derived from an intermetallic compound composed of calcium and aluminum in the obtained X-ray diffraction spectrum is magnesium alone. It is preferably 3% to 40%, more preferably 4% to 35%, and still more preferably 5% to 30% of the intensity of the strongest peak derived from. As described above, when the intermetallic compound is contained in a certain amount with respect to the magnesium simple substance, the magnesium-based alloy powder can further improve the mechanical characteristics at the time of molding while maintaining the flame retardancy. The reason why such an effect can be obtained is not clear, but one is that the intermetallic compound has a pinning effect (an effect of suppressing the movement of dislocation caused by deformation), thereby improving the mechanical properties. Can be mentioned.
Incidentally, as an intermetallic compound, for example, AlCa, Al 2 Ca, and the like.

また、金属間化合物の存在は、例えば、マグネシウム基合金粉末の粒子断面を走査型電子顕微鏡等で観察することによって確認することもできる。具体的には、金属間化合物からなる粒子がマグネシウムのマトリックス中に分散している形態が観察され、その粒子の平均粒径は50nm以上500nm以下程度であるのが好ましく、100nm以上300nm以下程度であるのがより好ましい。   The presence of the intermetallic compound can also be confirmed, for example, by observing the particle cross section of the magnesium-based alloy powder with a scanning electron microscope or the like. Specifically, it is observed that particles composed of intermetallic compounds are dispersed in a magnesium matrix, and the average particle size of the particles is preferably about 50 nm to 500 nm, preferably about 100 nm to 300 nm. More preferably.

なお、マグネシウム基合金粉末について得られるX線回折スペクトルにおいて、酸化マグネシウムに由来する最も強いピークの強度は、カルシウムとアルミニウムとで構成される金属間化合物に由来する最も強いピークの強度より小さいのが好ましい。具体的には、前者のピークの強度を1としたとき、後者のピークの強度は0.01以上0.5以下であるのが好ましく、0.02以上0.4以下であるのがより好ましい。これにより、酸化マグネシウムによる粒子内部の酸化抑制および圧密性の向上という効果と、金属間化合物によるピンニング効果とにより、成形時の機械的特性が特に高くなる。   In the X-ray diffraction spectrum obtained for the magnesium-based alloy powder, the intensity of the strongest peak derived from magnesium oxide is smaller than the intensity of the strongest peak derived from an intermetallic compound composed of calcium and aluminum. preferable. Specifically, when the intensity of the former peak is 1, the intensity of the latter peak is preferably 0.01 or more and 0.5 or less, and more preferably 0.02 or more and 0.4 or less. . Thereby, the mechanical characteristics at the time of shaping | molding become especially high with the effect of the oxidation suppression inside a particle | grains by magnesium oxide, and the improvement of compaction, and the pinning effect by an intermetallic compound.

また、マグネシウム基合金粉末の粒子における結晶組織の平均デンドライトアームスペーシング(DAS)は、好ましくは0.05μm以上5μm以下とされ、より好ましくは0.3μm以上4μm以下とされ、さらに好ましくは0.5μm以上3.5μm以下とされる。結晶組織の平均DASが前記範囲内であれば、機械的特性に特に優れた成形体が得られる。   The average dendrite arm spacing (DAS) of the crystal structure in the magnesium-based alloy powder particles is preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 4 μm or less, and even more preferably 0.5 μm. The thickness is 3.5 μm or less. When the average DAS of the crystal structure is within the above range, a molded article having particularly excellent mechanical properties can be obtained.

すなわち、結晶組織の平均DASが前記下限値を下回った場合、粒界が占める体積が多くなり過ぎるため、マグネシウム基合金が占める体積が相対的に少なくなり、マグネシウム基合金の組成によっては、マグネシウム基合金本来の機械的特性が損なわれるおそれがある。一方、結晶組織の平均DASが前記上限値を上回った場合、結晶組織内における転位移動(すべり変形)等が生じ易くなり、マグネシウム基合金の組成によっては、やはりマグネシウム基合金本来の機械的特性が損なわれるおそれがある。   That is, when the average DAS of the crystal structure is below the lower limit, the volume occupied by the grain boundary is too large, so the volume occupied by the magnesium-based alloy is relatively small, and depending on the composition of the magnesium-based alloy, The original mechanical properties of the alloy may be impaired. On the other hand, when the average DAS of the crystal structure exceeds the upper limit, dislocation movement (slip deformation) or the like is likely to occur in the crystal structure, and depending on the composition of the magnesium base alloy, the mechanical properties inherent to the magnesium base alloy may still be present. There is a risk of damage.

なお、DASの測定は、例えば「デンドライトアームスペーシング測定手順」(軽金属学会 鋳造・凝固部会)に記載の手順に準じて行うことができ、平均値の算出には無作為に選択した100個以上の粒子が用いられる。そして、粒子断面の中心部において観察されるデンドライトについてアームスペーシングを求め、これを平均したものを平均DASとする。   The DAS can be measured according to the procedure described in, for example, “Dendrite Arm Spacing Measurement Procedure” (Casting and Solidification Committee of the Light Metal Society), and 100 or more randomly selected values can be calculated for the average value. Particles are used. And arm spacing is calculated | required about the dendrite observed in the center part of a particle | grain cross section, and what averaged this is made into average DAS.

なお、これと同様に、粒子の断面の10か所についてDASを測定したとき、その最大値と最小値との差が、この最大値の30%以下であるのが好ましく、20%以下であるのがより好ましく、15%以下であるのがさらに好ましい。これにより、結晶組織が均一で機械的特性が特に高い成形体が得られる。
このような本発明のマグネシウム基合金粉末は、いかなる方法で製造されたものであってもよく、製造方法としてはアトマイズ法(例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等)、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法が挙げられる。このうち、アトマイズ法により製造されたものが好ましく、高速回転水流アトマイズ法により製造されたものがより好ましい。このようなマグネシウム基合金粉末は、他の粉末化法で製造されたものに比べて、比較的粒径が大きくなり、かつ粒径が揃い易い。このため、粉末の流動性が高くなり、成形時の充填性にも優れたものとなる。さらには、粉末全体における酸化マグネシウムの量を少なく抑えられる。また、溶融状態にある原材料を、非常に短時間で急速に冷却することができるので、各粒子中の結晶組織の微細化が顕著になる。その結果、機械的特性に優れた成形体を製造可能な粉末が得られる。
Similarly, when the DAS is measured at 10 points on the cross section of the particle, the difference between the maximum value and the minimum value is preferably 30% or less of this maximum value, and is 20% or less. Is more preferable, and it is further more preferable that it is 15% or less. Thereby, a molded body having a uniform crystal structure and particularly high mechanical properties can be obtained.
Such a magnesium-based alloy powder of the present invention may be produced by any method, and as a production method, an atomizing method (for example, a water atomizing method, a gas atomizing method, a high-speed rotating water stream atomizing method, etc.), reduction Various pulverization methods such as a method, a carbonyl method and a pulverization method can be mentioned. Among these, what was manufactured by the atomizing method is preferable, and what was manufactured by the high-speed rotation water stream atomizing method is more preferable. Such a magnesium-based alloy powder has a relatively large particle size and easily has a uniform particle size as compared with those produced by other powdering methods. For this reason, the fluidity | liquidity of powder becomes high and it becomes the thing excellent also in the fillability at the time of shaping | molding. Furthermore, the amount of magnesium oxide in the entire powder can be kept small. Further, since the raw material in a molten state can be rapidly cooled in a very short time, the refinement of the crystal structure in each particle becomes remarkable. As a result, a powder capable of producing a molded body having excellent mechanical properties can be obtained.

このうち、高速回転水流アトマイズ法では、冷却用筒体の内周面に沿って冷却液を噴出供給し、冷却用筒体内周面に沿って旋回させることにより、内周面に冷却液層を形成する。一方、マグネシウム基合金の原材料を溶融し、得られた溶融金属(溶湯)を自然落下させつつ、これに液体または気体のジェットを吹き付ける。これにより溶融金属が飛散し、冷却液層に取り込まれる。その結果、飛散して微粉化した溶融金属が急速冷却されて固化し、マグネシウム基合金粉末が得られる。   Among these, in the high-speed rotating water flow atomization method, the coolant is jetted and supplied along the inner peripheral surface of the cooling cylinder and swirled along the inner peripheral surface of the cooling cylinder, so that the cooling liquid layer is formed on the inner peripheral surface. Form. On the other hand, the raw material of the magnesium-based alloy is melted, and the obtained molten metal (molten metal) is naturally dropped, and a liquid or gas jet is sprayed on the molten metal. As a result, the molten metal is scattered and taken into the coolant layer. As a result, the molten metal that has been dispersed and pulverized is rapidly cooled and solidified to obtain a magnesium-based alloy powder.

図1は、高速回転水流アトマイズ法によりマグネシウム基合金粉末を製造する装置の一例を示す縦断面図である。
図1に示す粉末製造装置100は、内周面に冷却液層9を形成するための冷却用筒体1と、冷却液層9の内側の空間部23に溶融金属25を流下供給するための供給容器である坩堝15と、冷却用筒体1に冷却液を供給するための手段であるポンプ7と、流下した細流状の溶融金属25を液滴に分断するとともに冷却液層9に供給するための液体ジェット26を噴出するジェットノズル24と、を備えている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an apparatus for producing a magnesium-based alloy powder by a high-speed rotating water stream atomization method.
A powder production apparatus 100 shown in FIG. 1 is used to supply a molten metal 25 to a cooling cylinder 1 for forming a cooling liquid layer 9 on an inner peripheral surface and a space 23 inside the cooling liquid layer 9. The crucible 15 which is a supply container, the pump 7 which is a means for supplying the cooling liquid to the cooling cylinder 1, the trickling molten metal 25 which has flowed down is divided into droplets and supplied to the cooling liquid layer 9. And a jet nozzle 24 for ejecting a liquid jet 26 for the purpose.

冷却用筒体1は円筒状をなし、筒体軸線が鉛直方向に沿うように、または鉛直方向に対して30℃以下の角度で傾くように設置される。なお、図1は鉛直方向に対して傾いた状態を示している。冷却用筒体1の上端開口は蓋体2により閉塞されており、蓋体2には流下する溶融金属25を冷却用筒体1の空間部23に供給するための開口部3が形成されている。   The cooling cylinder 1 has a cylindrical shape, and is installed such that the cylinder axis is inclined along the vertical direction or inclined at an angle of 30 ° C. or less with respect to the vertical direction. In addition, FIG. 1 has shown the state inclined with respect to the perpendicular direction. The upper end opening of the cooling cylinder 1 is closed by the lid 2, and an opening 3 for supplying the molten metal 25 flowing down to the space 23 of the cooling cylinder 1 is formed in the lid 2. Yes.

また、冷却用筒体1の上部には、冷却用筒体1の内周面の接線方向に冷却液を噴出供給し得るよう構成された冷却液噴出管4が設けられている。そして、冷却液噴出管4の吐出口5は、冷却用筒体1の周方向に沿って等間隔に複数個設けられている。また、冷却液噴出管4の管軸方向は、冷却用筒体1の軸線に直交する平面に対して0°以上20°以下程度下方に傾くように設定される。   In addition, a cooling liquid jet pipe 4 configured so that the cooling liquid can be jetted and supplied in a tangential direction of the inner peripheral surface of the cooling cylinder 1 is provided on the upper portion of the cooling cylinder 1. A plurality of discharge ports 5 of the coolant jet pipe 4 are provided at equal intervals along the circumferential direction of the cooling cylinder 1. Further, the pipe axis direction of the coolant jet pipe 4 is set to be inclined downward by about 0 ° or more and 20 ° or less with respect to a plane orthogonal to the axis of the cooling cylinder 1.

冷却液噴出管4は、ポンプ7を介してタンク8に配管接続されており、ポンプ7で吸い上げられたタンク8内の冷却液が冷却液噴出管4を介して冷却用筒体1内に噴出供給される。これにより、冷却液が冷却用筒体1の内周面に沿って回転しながら徐々に流下し、それに伴って内周面に沿う冷却液の層(冷却液層9)が形成される。なお、タンク8内や循環流路の途中には、必要に応じて冷却器を介在させるようにしてもよい。冷却液としては水の他、油(シリコーンオイル等)が用いられ、さらに各種添加物が添加されていてもよい。また、冷却液中の溶存酸素をあらかじめ除去しておくことにより、製造される粉末の冷却に伴う酸化を抑えることができる。   The coolant jet pipe 4 is connected to a tank 8 via a pump 7, and the coolant in the tank 8 sucked up by the pump 7 is jetted into the cooling cylinder 1 via the coolant jet pipe 4. Supplied. Thereby, the cooling liquid gradually flows down while rotating along the inner peripheral surface of the cooling cylinder 1, and accordingly, a cooling liquid layer (cooling liquid layer 9) along the inner peripheral surface is formed. In addition, you may make it interpose a cooler in the tank 8 or the middle of a circulation flow path as needed. As the cooling liquid, oil (silicone oil or the like) is used in addition to water, and various additives may be further added. Moreover, the oxidation accompanying cooling of the powder to be manufactured can be suppressed by removing the dissolved oxygen in the coolant in advance.

また、冷却用筒体1の内周面下部には、冷却液層9の層厚を調整する層厚調整用リング10が着脱自在に設けられている。この層厚調整用リング10を設けることにより、冷却液の流下速度が抑えられ、冷却液層9の層厚を確保するとともに、層厚の均一化を図ることができる。
また、冷却用筒体1の下部には、円筒状の液切り用網体11が連設されており、この液切り用網体11の下側には漏斗状の粉末回収容器12が設けられている。液切り用網体11の周囲には液切り用網体11を覆うように冷却液回収カバー13が設けられ、この冷却液回収カバー13の底部に形成された排液口14は、配管を介してタンク8に接続されている。
In addition, a layer thickness adjusting ring 10 that adjusts the thickness of the coolant layer 9 is detachably provided at the lower portion of the inner peripheral surface of the cooling cylinder 1. By providing the layer thickness adjusting ring 10, the flow rate of the cooling liquid can be suppressed, the thickness of the cooling liquid layer 9 can be secured, and the layer thickness can be made uniform.
A cylindrical liquid draining net 11 is connected to the lower portion of the cooling cylinder 1, and a funnel-shaped powder recovery container 12 is provided below the liquid draining net 11. ing. A cooling liquid recovery cover 13 is provided around the liquid cutting net body 11 so as to cover the liquid cutting net body 11, and a drain port 14 formed at the bottom of the cooling liquid recovery cover 13 is connected via a pipe. Connected to the tank 8.

また、空間部23には、空気や不活性ガス等を噴出させるためのジェットノズル24が設けられている。このジェットノズル24は、蓋体2の開口部3を介して挿入されたガス供給管27の先端に取り付けられたものであり、その噴出口が、細流状の溶融金属25と冷却液層9とを指向するよう配置されている。
このような粉末製造装置100においてマグネシウム基合金粉末を製造するには、まず、ポンプ7を作動させ、冷却用筒体1の内周面に冷却液層9を形成し、次いで、坩堝15内の溶融金属25を空間部23に流下させる。この溶融金属25に液体ジェット26を吹き付けると、溶融金属25が飛散し、微粉化された溶融金属25が冷却液層9に巻き込まれる。その結果、微粉化された溶融金属25が冷却固化され、マグネシウム基合金粉末が得られる。
The space 23 is provided with a jet nozzle 24 for ejecting air, inert gas, or the like. The jet nozzle 24 is attached to the tip of a gas supply pipe 27 inserted through the opening 3 of the lid body 2, and has a jet outlet formed of a trickle-shaped molten metal 25, a coolant layer 9, and the like. It is arranged to be oriented.
In order to manufacture the magnesium-based alloy powder in such a powder manufacturing apparatus 100, first, the pump 7 is operated to form the cooling liquid layer 9 on the inner peripheral surface of the cooling cylinder 1, and then in the crucible 15 Molten metal 25 is caused to flow down into space 23. When the liquid jet 26 is sprayed on the molten metal 25, the molten metal 25 is scattered and the pulverized molten metal 25 is entrained in the coolant layer 9. As a result, the pulverized molten metal 25 is cooled and solidified to obtain a magnesium-based alloy powder.

高速回転水流アトマイズ法では、冷却液を連続供給することにより一定条件の冷却液層9を安定的に維持することができるため、製造されるマグネシウム基合金粉末の粒径やアスペクト比、結晶組織等も安定する。その結果、上述した本発明のマグネシウム基合金粉末を特に効率よく製造することができる。
なお、マグネシウム基合金粉末の粒径、アスペクト比、見かけ密度、結晶組織のDAS、マイクロビッカース硬度、円形度等は、それぞれ製造条件を調整することにより制御することができる。例えば、冷却速度を高めることにより、より大きな粒径であっても、結晶組織のDASを小さくしたりマイクロビッカース硬度を高くしたりすることができ、1つの粒子内におけるDASのばらつきやマイクロビッカース硬度のばらつきもより小さくすることができる。また、冷却液の噴出時の圧力を高めることにより、マグネシウム基合金粉末の粒径をより小さくすることができる。
In the high-speed rotating water atomization method, the coolant layer 9 under certain conditions can be stably maintained by continuously supplying the coolant, so the particle size, aspect ratio, crystal structure, etc. of the manufactured magnesium-based alloy powder Is also stable. As a result, the above-described magnesium-based alloy powder of the present invention can be produced particularly efficiently.
The particle size, aspect ratio, apparent density, DAS of crystal structure, micro Vickers hardness, circularity, etc. of the magnesium-based alloy powder can be controlled by adjusting the production conditions. For example, by increasing the cooling rate, the DAS of the crystal structure can be reduced or the micro Vickers hardness can be increased even with a larger particle size, and the dispersion of DAS in one particle or the micro Vickers hardness can be increased. The variation of can also be reduced. Moreover, the particle size of the magnesium-based alloy powder can be further reduced by increasing the pressure at the time of jetting the coolant.

より具体的には、冷却用筒体1に供給する冷却液の噴出時の圧力を50MPa以上200MPa以下程度、液温を−10℃以上40℃以下程度に設定するのが好ましい。これにより、冷却液層9の流速の最適化が図られ、微粉化された溶融金属25を適度にかつムラなく冷却することができる。すなわち、冷却液の圧力が前記下限値を下回ったり液温が前記上限値を上回ったりした場合、冷却能力が不足し、大きな粒径の粒子において結晶組織が肥大化してしまうおそれがある。一方、冷却液の圧力が前記上限値を上回った場合、微粉化された溶融金属25が冷却液の流れによって引き伸ばされ、粒子形状が異形化するおそれがある。また、液温が前記下限値を下回った場合、その液温を維持することが難しく、経時的に液温が上昇する可能性があるため、製造されるマグネシウム基合金粉末の特性がバラつくおそれがある。   More specifically, it is preferable to set the pressure at the time of ejection of the coolant supplied to the cooling cylinder 1 to about 50 MPa to 200 MPa and the liquid temperature to about −10 ° C. to 40 ° C. Thereby, the flow velocity of the coolant layer 9 is optimized, and the finely divided molten metal 25 can be cooled appropriately and evenly. That is, when the pressure of the cooling liquid is lower than the lower limit value or the liquid temperature is higher than the upper limit value, the cooling capacity is insufficient, and the crystal structure may be enlarged in particles having a large particle size. On the other hand, when the pressure of the cooling liquid exceeds the upper limit, the finely divided molten metal 25 is stretched by the flow of the cooling liquid, and the particle shape may be deformed. In addition, when the liquid temperature is lower than the lower limit, it is difficult to maintain the liquid temperature, and the liquid temperature may increase with time, so the characteristics of the manufactured magnesium-based alloy powder may vary. There is.

また、マグネシウム基合金の原材料を溶融する際、その溶融温度はマグネシウム基合金の融点Tmに対し、Tm+20℃以上Tm+200℃以下程度に設定されるのが好ましく、Tm+50℃以上Tm+150℃以下程度に設定されるのが好ましい。これにより、溶融金属25を液体ジェット26で微粉化する際、粒子間で特性のばらつきが特に小さく抑えられるとともに、粒径、アスペクト比、見かけ密度、硬度等が、前述した範囲内にある粒子が得られる。
また、ジェットノズル24から噴出する液体ジェット26の噴出圧力を調整することにより、マグネシウム基合金粉末の粒径を制御することができる。例えば、液体ジェット26の噴出圧力を高めることにより、マグネシウム基合金粉末の粒径をより小さくすることができる。
Further, when melting the raw material of the magnesium-based alloy, the melting temperature is preferably set to about Tm + 20 ° C. or more and Tm + 200 ° C. or less, and set to about Tm + 50 ° C. or more and Tm + 150 ° C. or less with respect to the melting point Tm of the magnesium-based alloy. It is preferable. Thereby, when the molten metal 25 is pulverized with the liquid jet 26, variation in characteristics among the particles is suppressed to be particularly small, and particles whose particle size, aspect ratio, apparent density, hardness, and the like are in the above-described range are reduced. can get.
In addition, the particle size of the magnesium-based alloy powder can be controlled by adjusting the ejection pressure of the liquid jet 26 ejected from the jet nozzle 24. For example, by increasing the jet pressure of the liquid jet 26, the particle size of the magnesium-based alloy powder can be further reduced.

なお、ジェットノズル24は必要に応じて設けられればよく、省略してもよい。この場合、軸線が鉛直方向に対して傾くように冷却用筒体1を設置し、細流状の溶融金属25を直接冷却液層9に流下させる。これにより、冷却液層9の流れによって溶融金属25が微粉化されるとともに冷却固化されることとなり、比較的粒径の大きなマグネシウム基合金粉末が得られる。また、この方法は、単位時間当たりの冷却幅が非常に大きくなるため、結晶組織の微細化、均一化等の観点で特に有用である。   The jet nozzle 24 may be provided if necessary and may be omitted. In this case, the cooling cylinder 1 is installed so that the axis is inclined with respect to the vertical direction, and the trickle molten metal 25 is caused to flow directly to the cooling liquid layer 9. As a result, the molten metal 25 is pulverized and cooled and solidified by the flow of the coolant layer 9, and a magnesium-based alloy powder having a relatively large particle size is obtained. In addition, this method is particularly useful in terms of making the crystal structure finer and uniform because the cooling width per unit time becomes very large.

[マグネシウム基合金成形体]
本発明のマグネシウム基合金成形体は、本発明のマグネシウム基合金粉末をホットプレス焼結法、熱間等方圧焼結法(HIP法)、パルス通電加圧焼結法、電気炉やガス炉等による常圧焼結法等の各種焼結法により成形・焼成したり、熱間押出することにより製造される。
[Magnesium-based alloy compact]
The magnesium-based alloy molded body of the present invention is obtained by subjecting the magnesium-based alloy powder of the present invention to a hot press sintering method, a hot isostatic sintering method (HIP method), a pulsed current pressure sintering method, an electric furnace or a gas furnace. It is manufactured by molding and firing by various sintering methods such as atmospheric pressure sintering method or the like, or hot extrusion.

ホットプレスでは、マグネシウム基合金粉末を成形型内に充填し、加圧しながら加熱する。これにより、マグネシウム基合金成形体(焼結体)が得られる。この際、減圧雰囲気下および不活性ガス雰囲気下で加圧、加熱を行うことにより、マグネシウム基合金の酸化を抑制し、酸化マグネシウムの含有率が低いものが得られる。減圧時の圧力は、特に限定されないが、95kPa以下程度とされ、好ましくは0.1kPa以上90kPa以下程度とされる。   In hot pressing, a magnesium-based alloy powder is filled in a mold and heated while being pressurized. Thereby, a magnesium-based alloy molded body (sintered body) is obtained. At this time, pressurization and heating in a reduced-pressure atmosphere and an inert gas atmosphere suppress the oxidation of the magnesium-based alloy, and a material having a low magnesium oxide content can be obtained. The pressure during decompression is not particularly limited, but is about 95 kPa or less, preferably about 0.1 kPa or more and 90 kPa or less.

ホットプレスにおける成形温度は、マグネシウム基合金粉末の組成や粒径、成形体の形状等に応じて適宜設定されるが、例えば100℃以上800℃以下に設定されるのが好ましく、200℃以上700℃以下に設定されるのがより好ましい。
また、ホットプレスにおける成形圧力も、マグネシウム基合金粉末の組成や粒径、成形体の形状等に応じて適宜設定されるが、例えば300MPa以上1500MPa以下に設定されるのが好ましく、400MPa以上1100MPa以下に設定されるのがより好ましい。
The molding temperature in the hot press is appropriately set according to the composition and particle size of the magnesium-based alloy powder, the shape of the molded body, etc., but is preferably set to, for example, 100 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and 200 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. It is more preferable that the temperature is set to be equal to or lower.
Also, the molding pressure in the hot press is appropriately set according to the composition and particle size of the magnesium-based alloy powder, the shape of the molded body, etc., but is preferably set to 300 MPa to 1500 MPa, for example, 400 MPa to 1100 MPa. More preferably, it is set to.

一方、熱間押出では、粉末または圧粉体(ビレット)を加熱しつつ押し出す。これにより、マグネシウム基合金成形体が得られる。このような方法で製造されたマグネシウム基合金成形体は、製造時の均一化を図り易いため、全体で均一な大きさの結晶組織が分布したものとなる。これは、熱間押出加工に伴って粉末にせん断応力が加わるため、仮に比較的大きい結晶組織が含まれている場合でも、この結晶組織をより微細化することができるからである。その結果、全体で結晶組織の大きさの均一化が図られる。また、ダイスの形状を適宜選択することのみで、複雑な形状や中空形状の成形体であっても、効率よく製造することができる点で有用である。   On the other hand, in hot extrusion, a powder or a green compact (billet) is extruded while being heated. Thereby, a magnesium base alloy compact is obtained. Since the magnesium-based alloy molded body manufactured by such a method is easy to achieve uniformity during manufacturing, a crystal structure having a uniform size is distributed as a whole. This is because a shear stress is applied to the powder along with the hot extrusion process, so that even if a relatively large crystal structure is included, the crystal structure can be further refined. As a result, the entire crystal structure can be made uniform in size. Further, it is useful in that it can be efficiently produced even if it is a complex shape or a hollow shaped body only by appropriately selecting the shape of the die.

熱間押出における押出温度は、マグネシウム基合金粉末の組成や粒径、成形体の形状等に応じて適宜設定されるが、例えば250℃以上500℃以下に設定されるのが好ましく、300℃以上450℃以下に設定されるのがより好ましい。
また、熱間押出における押出圧力も、マグネシウム基合金粉末の組成や粒径、成形体の形状等に応じて適宜設定されるが、例えば300MPa以上1000MPa以下に設定されるのが好ましく、400MPa以上800MPa以下に設定されるのがより好ましい。
The extrusion temperature in the hot extrusion is appropriately set according to the composition and particle size of the magnesium-based alloy powder, the shape of the molded body, etc., but is preferably set to, for example, 250 ° C. or more and 500 ° C. or less, and 300 ° C. or more. More preferably, it is set to 450 ° C. or lower.
Further, the extrusion pressure in the hot extrusion is appropriately set according to the composition and particle size of the magnesium-based alloy powder, the shape of the molded body, etc., but is preferably set to 300 MPa to 1000 MPa, for example, 400 MPa to 800 MPa. More preferably, it is set as follows.

このようなマグネシウム基合金成形体は、いかなる目的で用いられるものであってもよく、例えば、自動車用部品、鉄道車両用部品、船舶用部品、航空機用部品のような輸送機機器用部品の他、パソコン用部品、携帯電話端末用部品のような電子機器用部品、装飾品、人工骨、人工歯根等の各種構造体に用いられる。
以上、本発明のマグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態に係る粉末の粒子表面に任意の被膜が形成されていてもよい。
Such a magnesium-based alloy molded body may be used for any purpose. For example, in addition to parts for transport equipment such as automobile parts, railway vehicle parts, marine parts, aircraft parts, etc. It is used for various structures such as parts for electronic devices such as parts for personal computers and parts for mobile phone terminals, ornaments, artificial bones, and artificial tooth roots.
As described above, the magnesium-based alloy powder and the magnesium-based alloy compact of the present invention have been described based on preferred embodiments, but the present invention is not limited to this. For example, an arbitrary film may be formed on the particle surface of the powder according to the above-described embodiment.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.マグネシウム基合金成形体の製造
(サンプルNo.1)
[1]まず、原材料を高周波誘導炉で溶融するとともに、高速回転水流アトマイズ法により粉末化してマグネシウム基合金粉末を得た。得られたマグネシウム基合金粉末の合金組成を以下に示す。
Al:5.699質量%、Zn:0.057質量%、Mn:0.271質量%、Fe:0.002質量%、Si:0.025質量%、Cu:0.005質量%、Ni:0.002質量%、Ca:1.880質量%、Mg:残部
また、高速回転水流アトマイズ装置(粉末製造装置)の設定条件を以下に示す。
・冷却液の噴出圧力 :100MPa
・冷却液の温度 :30℃
・溶融金属の温度 :Tm+20℃
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Manufacture of magnesium-based alloy compact (Sample No. 1)
[1] First, the raw material was melted in a high-frequency induction furnace and pulverized by a high-speed rotating water stream atomization method to obtain a magnesium-based alloy powder. The alloy composition of the obtained magnesium-based alloy powder is shown below.
Al: 5.699 mass%, Zn: 0.057 mass%, Mn: 0.271 mass%, Fe: 0.002 mass%, Si: 0.025 mass%, Cu: 0.005 mass%, Ni: 0.002 mass%, Ca: 1.880 mass%, Mg: remainder The setting conditions of a high-speed rotation water flow atomizer (powder production apparatus) are shown below.
・ Coolant jet pressure: 100 MPa
Coolant temperature: 30 ° C
-Molten metal temperature: Tm + 20 ° C

[2]次に、得られたマグネシウム基合金粉末の一部を円柱状に加圧成形(ホットプレス)し、圧粉体(ビレット)を得た。この際、成形温度を300℃、成形圧力を350MPa、成形雰囲気を減圧雰囲気とした。
[3]次に、得られた圧粉体を用いて熱間押出加工を行い、マグネシウム基合金成形体を得た。この際、押出温度を300℃、押出圧力を700MPaとした。
[2] Next, a portion of the obtained magnesium-based alloy powder was pressure-formed (hot pressed) into a cylindrical shape to obtain a green compact (billet). At this time, the molding temperature was 300 ° C., the molding pressure was 350 MPa, and the molding atmosphere was a reduced pressure atmosphere.
[3] Next, hot extrusion was performed using the obtained green compact to obtain a magnesium-based alloy compact. At this time, the extrusion temperature was 300 ° C. and the extrusion pressure was 700 MPa.

[4]ここで、得られたマグネシウム基合金粉末について走査型電子顕微鏡により撮像した。そして、撮像した粒子像について、その面積と同じ面積を持つ円の直径を算出した。このようにして100個の粒子について円の直径を算出し、これを平均してマグネシウム基合金粉末の平均粒径とした。また、100個の粒径データの中の最大値を最大粒径とした。   [4] Here, the obtained magnesium-based alloy powder was imaged with a scanning electron microscope. Then, the diameter of a circle having the same area as that of the captured particle image was calculated. Thus, the diameter of the circle was calculated for 100 particles, and this was averaged to obtain the average particle size of the magnesium-based alloy powder. In addition, the maximum value among the 100 particle size data was defined as the maximum particle size.

[5]また、撮像した粒子像について、短径/長径により算出されるアスペクト比を求めた。そして、100個の粒子についてアスペクト比を算出し、これを平均してマグネシウム基合金粉末の平均アスペクト比とした。
[6]さらに、得られたマグネシウム基合金粉末についてJIS Z 2504に規定の方法に準じて見かけ密度を測定した。
[5] Further, the aspect ratio calculated by the minor axis / major axis was obtained for the captured particle image. Then, the aspect ratio was calculated for 100 particles, and this was averaged to obtain the average aspect ratio of the magnesium-based alloy powder.
[6] Further, the apparent density of the obtained magnesium-based alloy powder was measured according to the method defined in JIS Z 2504.

[7]また、得られたマグネシウム基合金粉末について、その粒子を切断し、その切断面の10か所についてマイクロビッカース硬度計による硬度測定を行った。そして、10個の測定値における最大値と最小値とを求め、その差を算出するとともに、その差の最大値に対する割合(硬度ばらつき指標)を算出した。これを100個の粒子について行い、その平均値を求めた。なお、測定の際、圧子に加える荷重は25gf(0.245N)とした。   [7] Further, the particles of the obtained magnesium-based alloy powder were cut, and the hardness was measured with a micro Vickers hardness meter at 10 points on the cut surface. Then, the maximum value and the minimum value of the ten measured values were obtained, the difference was calculated, and the ratio of the difference to the maximum value (hardness variation index) was calculated. This was performed for 100 particles, and the average value was obtained. During the measurement, the load applied to the indenter was 25 gf (0.245 N).

[8]さらに、得られたマグネシウム基合金粉末について、粒子断面を電子顕微鏡で観察し、その中心部において観察されるデンドライトのアームスペーシング(DAS)を求めた。そして、100個の粒子についてアームスペーシングを算出し、これを平均してマグネシウム基合金粉末の平均DASとした。なお、DASの測定には、「デンドライトアームスペーシング測定手順」(軽金属学会 鋳造・凝固部会)に記載の手順を準用した。
以上により測定および算出された平均粒径、平均アスペクト比、見かけ密度、硬度ばらつき指標の平均値、および平均DASを表1に示す。
[8] Further, with respect to the obtained magnesium-based alloy powder, the cross section of the particle was observed with an electron microscope, and the arm spacing (DAS) of the dendrite observed in the central portion was obtained. Then, arm spacing was calculated for 100 particles, and this was averaged to obtain the average DAS of the magnesium-based alloy powder. For the measurement of DAS, the procedure described in “Dendrite Arm Spacing Measurement Procedure” (Casting and Solidification Committee of the Light Metal Society) was applied mutatis mutandis.
Table 1 shows the average particle diameter, average aspect ratio, apparent density, average value of hardness variation index, and average DAS measured and calculated as described above.

(サンプルNo.2〜4、9〜11)
マグネシウム基合金粉末の特性を表1に示すように変更した以外は、それぞれサンプルNo.1と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
なお、高速回転水流アトマイズ装置の設定条件は以下のように変更した。そして、サンプルごとにジェットノズルから噴出する液体ジェットの噴出圧力を変更することにより、平均粒径の異なる粉末を製造するようにした。
・冷却液の噴出圧力 :150MPa
・冷却液の温度 : 10℃
・溶融金属の温度 :Tm+100℃
(Sample Nos. 2-4, 9-11)
Except for changing the characteristics of the magnesium-based alloy powder as shown in Table 1, sample No. In the same manner as in No. 1, a magnesium-based alloy compact was obtained.
In addition, the setting conditions of the high-speed rotating water stream atomizer were changed as follows. And the powder from which an average particle diameter differs was manufactured by changing the ejection pressure of the liquid jet ejected from a jet nozzle for every sample.
・ Coolant jet pressure: 150 MPa
・ Cooling liquid temperature: 10 ℃
-Temperature of molten metal: Tm + 100 ° C

(サンプルNo.5〜8)
マグネシウム基合金粉末の特性を表1に示すように変更した以外は、それぞれサンプルNo.1と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
なお、高速回転水流アトマイズ装置の設定条件は以下のように変更した。そして、サンプルごとに冷却液の噴出圧力を下記の範囲内で変更することにより、平均粒径の異なる粉末を製造するようにした。また、高速回転水流アトマイズ装置においてジェットノズルを省略した。
・冷却液の噴出圧力 :120MPa以上200MPa以下
・冷却液の温度 : 20℃
・溶融金属の温度 :Tm+150℃
(Sample No. 5-8)
Except for changing the characteristics of the magnesium-based alloy powder as shown in Table 1, sample No. In the same manner as in No. 1, a magnesium-based alloy compact was obtained.
In addition, the setting conditions of the high-speed rotating water stream atomizer were changed as follows. And the powder from which an average particle diameter differs was manufactured by changing the jet pressure of a cooling fluid within the following range for every sample. Moreover, the jet nozzle was omitted in the high-speed rotating water stream atomizer.
・ Cooling liquid jet pressure: 120 MPa to 200 MPa ・ Cooling liquid temperature: 20 ° C.
-Molten metal temperature: Tm + 150 ° C

(サンプルNo.12、13、14、15)
マグネシウム基合金の組成を以下に示すように変更した以外は、サンプルNo.1、4、5、8と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
Al:6.161質量%、Zn:0.074質量%、Mn:0.228質量%、Fe:0.006質量%、Si:0.003質量%、Cu:0.001質量%、Ni:0.002質量%、Ca:2.020質量%、Mg:残部
(Sample Nos. 12, 13, 14, 15)
Sample No. was changed except that the composition of the magnesium-based alloy was changed as shown below. Magnesium-based alloy compacts were obtained in the same manner as in 1, 4, 5, and 8.
Al: 6.161 mass%, Zn: 0.074 mass%, Mn: 0.228 mass%, Fe: 0.006 mass%, Si: 0.003 mass%, Cu: 0.001 mass%, Ni: 0.002 mass%, Ca: 2.020 mass%, Mg: balance

(サンプルNo.16、17)
マグネシウム基合金の組成を以下に示すように変更した以外は、サンプルNo.4、5と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
Al:6.810質量%、Zn:0.964質量%、Mn:0.011質量%、Fe:0.008質量%、Ca:1.031質量%、La:2.961質量%、Mg:残部
(Sample No. 16, 17)
Sample No. was changed except that the composition of the magnesium-based alloy was changed as shown below. Magnesium-based alloy compacts were obtained in the same manner as in Examples 4 and 5.
Al: 6.810 mass%, Zn: 0.964 mass%, Mn: 0.011 mass%, Fe: 0.008 mass%, Ca: 1.031 mass%, La: 2.961 mass%, Mg: The rest

(サンプルNo.18)
ホットプレスおよび熱間加工に代えて、鋳造押出法により成形体を得るようにした以外は、サンプルNo.1と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
また、表1においては、各サンプルNo.のマグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体のうち、本発明に相当するものについては「実施例」、本発明に相当しないものについては「比較例」と示す。
(Sample No. 18)
Instead of hot pressing and hot working, sample no. In the same manner as in No. 1, a magnesium-based alloy compact was obtained.
In Table 1, each sample No. Among the magnesium-based alloy powder and the magnesium-based alloy molded body, those corresponding to the present invention are shown as “Examples” and those not corresponding to the present invention are shown as “Comparative Examples”.

2.マグネシウム基合金粉末の評価
2.1 マグネシウム基合金粉末の元素分布
各サンプルNo.のマグネシウム基合金粉末の断面について、電子線マイクロ分析による元素分析を行った。その結果、各粒子の表面には、カルシウムの偏析が認められた。そこで、各粒子の表面についてX線光電子分光による化学結合状態分析を行った。その結果、表面におけるカルシウムは、そのほとんどが酸化カルシウムの状態で存在していることが認められた。また、表面には、酸化カルシウムの他に酸化マグネシウムも集積していることが認められた。
2. 2. Evaluation of magnesium-based alloy powder 2.1 Element distribution of magnesium-based alloy powder Elemental analysis was performed on the cross section of the magnesium-based alloy powder by electron microanalysis. As a result, segregation of calcium was observed on the surface of each particle. Therefore, chemical bonding state analysis was performed on the surface of each particle by X-ray photoelectron spectroscopy. As a result, it was recognized that most of the calcium on the surface was present in the form of calcium oxide. It was also observed that magnesium oxide was accumulated on the surface in addition to calcium oxide.

また、電子線マイクロ分析で測定した粒子内部のカルシウム濃度に対する粒子表面のカルシウム濃度の倍率を算出した。算出結果を表1に示す。
さらに、電子顕微鏡によるマグネシウム基合金粉末の断面の観察像およびカルシウムの分布状態に基づき、被覆層の平均厚さを算出した。そして、平均粒径に対する被覆層の平均厚さの割合を算出した。算出結果を表1に示す。
Moreover, the magnification of the calcium concentration on the particle surface with respect to the calcium concentration inside the particle measured by electron beam microanalysis was calculated. The calculation results are shown in Table 1.
Furthermore, the average thickness of the coating layer was calculated based on the observation image of the cross section of the magnesium-based alloy powder by an electron microscope and the distribution state of calcium. And the ratio of the average thickness of the coating layer with respect to an average particle diameter was computed. The calculation results are shown in Table 1.

2.2 マグネシウム基合金粉末の結晶構造解析
各サンプルNo.のマグネシウム基合金粉末について、X線回折(XRD)による結晶構造解析を行った。そして、得られたX線回折スペクトルにおいて、マグネシウム単体に由来する最も強いピークの強度に対する、酸化マグネシウム(MgO)に由来する最も強いピークの強度の割合を算出した。同様に、得られたX線回折スペクトルにおいて、マグネシウム単体に由来する最も強いピークの強度に対する、アルミニウムとカルシウムの金属間化合物に由来する最も強いピークの強度の割合を算出した。それぞれの算出結果を表1に示す。
2.2 Crystal structure analysis of magnesium-based alloy powder The magnesium-based alloy powder was analyzed for crystal structure by X-ray diffraction (XRD). In the obtained X-ray diffraction spectrum, the ratio of the intensity of the strongest peak derived from magnesium oxide (MgO) to the intensity of the strongest peak derived from magnesium alone was calculated. Similarly, in the obtained X-ray diffraction spectrum, the ratio of the intensity of the strongest peak derived from the intermetallic compound of aluminum and calcium to the intensity of the strongest peak derived from magnesium alone was calculated. Each calculation result is shown in Table 1.

3.マグネシウム基合金成形体の評価
3.1 マグネシウム基合金成形体の引張強さ
各サンプルNo.のマグネシウム基合金成形体について、JIS Z 2241に規定の方法に準じて引張強さを測定した。そして、サンプルNo.18のマグネシウム基合金成形体について測定された引張強さを1としたときの相対値を求め、表1に示す。
3. 3. Evaluation of Magnesium-Based Alloy Molded Body 3.1 Tensile strength of magnesium-based alloy molded body With respect to the magnesium-based alloy molded body, the tensile strength was measured according to the method specified in JIS Z 2241. And sample no. The relative values when the tensile strength measured for 18 magnesium-based alloy compacts is taken as 1 are shown in Table 1.

3.2 マグネシウム基合金成形体の0.2%耐力
各サンプルNo.のマグネシウム基合金成形体について、JIS Z 2241に規定の方法に準じて0.2%耐力を測定した。そして、サンプルNo.18のマグネシウム基合金成形体について測定された0.2%耐力を1としたときの相対値を求め、表1に示す。
3.2 0.2% yield strength of magnesium-based alloy compact The 0.2% proof stress was measured in accordance with the method prescribed in JIS Z 2241. And sample no. Table 1 shows the relative values when the 0.2% proof stress measured for 18 magnesium-based alloy compacts is taken as 1.

3.3 マグネシウム基合金成形体の伸び
各サンプルNo.のマグネシウム基合金成形体について、JIS Z 2241に規定の方法に準じて伸び(%)を測定した。そして、サンプルNo.18のマグネシウム基合金成形体について測定された伸び(%)を1としたときの相対値を求め、表1に示す。
以上、評価結果を表1に示す。
3.3 Elongation of magnesium-based alloy compact With respect to the magnesium-based alloy molded body, the elongation (%) was measured according to the method specified in JIS Z 2241. And sample no. The relative values when the elongation (%) measured for 18 magnesium-based alloy compacts is set to 1 are shown in Table 1.
The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0006048217
Figure 0006048217

表1から明らかなように、実施例に相当するマグネシウム基合金成形体は、引張強さ、0.2%耐力、伸びといった機械的特性のバランスに優れており、構造体として有用なものであることが認められた。
一方、比較例に相当するマグネシウム基合金成形体は、実施例に相当するものに比べて、機械的特性が特に低いことが認められた。
また、各実施例に相当するマグネシウム基合金成形体について、それぞれ難燃性を評価したところ、大気中での発火温度がいずれも600℃以上と高く、十分な難燃性を有していた。
As is apparent from Table 1, the magnesium-based alloy molded body corresponding to the examples is excellent in the balance of mechanical properties such as tensile strength, 0.2% proof stress, and elongation, and is useful as a structure. It was recognized that
On the other hand, it was confirmed that the magnesium-based alloy molded body corresponding to the comparative example has particularly low mechanical properties as compared with the one corresponding to the example.
Moreover, when the flame retardance was evaluated about the magnesium-based alloy molded body corresponding to each Example, the ignition temperature in air was as high as 600 ° C. or more, and the flame retardancy was sufficient.

1……冷却用筒体 2……蓋体 3……開口部 4……冷却液噴出管 5……吐出口 7……ポンプ 8……タンク 9……冷却液層 10……層厚調整用リング 11……液切り用網体 12……粉末回収容器 13……冷却液回収カバー 14……排液口 15……坩堝 23……空間部 24……ジェットノズル 25……溶融金属 26……液体ジェット 27……ガス供給管 100……粉末製造装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cooling cylinder 2 ... Lid 3 ... Opening 4 ... Coolant jet pipe 5 ... Discharge port 7 ... Pump 8 ... Tank 9 ... Coolant layer 10 ... Layer thickness adjustment Ring 11 ... Network for draining 12 ... Powder recovery container 13 ... Coolant recovery cover 14 ... Drain port 15 ... Crucible 23 ... Space 24 ... Jet nozzle 25 ... Molten metal 26 ... Liquid jet 27 …… Gas supply pipe 100 …… Powder production equipment

Claims (8)

0.2質量%以上5質量%以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、
平均粒径が100μm以上1500μm以下であり、
粒子断面の10か所で測定されたマイクロビッカース硬度の最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である硬度ばらつき指標の平均値が0.3以下であり、
粒子表面が酸化カルシウムを含む被覆層で覆われていることを特徴とするマグネシウム基合金粉末。
It is composed of a magnesium-based alloy containing 0.2 mass% or more and 5 mass% or less calcium,
The average particle size is 100 μm or more and 1500 μm or less,
The average value of the hardness variation index, which is a value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value of the micro Vickers hardness measured at 10 points of the particle cross section by the maximum value, is 0.3 or less,
A magnesium-based alloy powder characterized in that the particle surface is covered with a coating layer containing calcium oxide.
当該マグネシウム基合金粉末のX線回折スペクトルにおいて、カルシウムとアルミニウムとで構成される金属間化合物に由来する最も強いピークの強度が、マグネシウムに由来する最も強いピークの強度の3%以上40%以下である請求項1に記載のマグネシウム基合金粉末。   In the X-ray diffraction spectrum of the magnesium-based alloy powder, the intensity of the strongest peak derived from an intermetallic compound composed of calcium and aluminum is 3% to 40% of the intensity of the strongest peak derived from magnesium. The magnesium-based alloy powder according to claim 1. 前記被覆層は、酸化カルシウムと酸化マグネシウムとの混合物を主材料とするものである請求項1または2に記載のマグネシウム基合金粉末。   The magnesium-based alloy powder according to claim 1, wherein the coating layer is mainly composed of a mixture of calcium oxide and magnesium oxide. 前記マグネシウム基合金は、さらに、2.5質量%以上12質量%以下のアルミニウムを含む請求項1ないし3のいずれか1項に記載のマグネシウム基合金粉末。   The magnesium-based alloy powder according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnesium-based alloy further contains 2.5 mass% or more and 12 mass% or less of aluminum. 結晶組織の平均デンドライトアームスペーシング(DAS)が0.05μm以上5μm以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載のマグネシウム基合金粉末。   The magnesium-based alloy powder according to any one of claims 1 to 4, wherein an average dendrite arm spacing (DAS) of the crystal structure is 0.05 µm or more and 5 µm or less. 高速回転水流アトマイズ法により製造されたものである請求項1ないし5のいずれか1項に記載のマグネシウム基合金粉末。   The magnesium-based alloy powder according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnesium-based alloy powder is produced by a high-speed rotating water atomization method. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載のマグネシウム基合金粉末を用いて製造されたことを特徴とするマグネシウム基合金成形体。   A magnesium-based alloy formed article manufactured using the magnesium-based alloy powder according to any one of claims 1 to 6. 前記マグネシウム基合金粉末を熱間押出に供する工程を経て製造されたものである請求項7に記載のマグネシウム基合金成形体。   The magnesium-based alloy molded body according to claim 7, wherein the magnesium-based alloy powder is manufactured through a process of subjecting the magnesium-based alloy powder to hot extrusion.
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