JP6425919B2 - マグネシウム合金ワイヤ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、マグネシウム合金ワイヤについても利用可能性があるものと考えられる。
また、本発明の一態様は、α−Mg相の平均結晶粒径を2μm以下とすることで高強度化したマグネシウム合金ワイヤまたはその製造方法を提供することを課題とする。
(式1)5μm≦d1<0.1mm
(式2)d2≦3μm(好ましくはd2≦2μm)
(式5)d2≦2μm
(式11)0.25≦a<5.0
(式12)0.5<b<5.0
(式13)2/3a−5/6≦b
(式14)0.25≦a≦5.0
(式15)0.5≦b≦5.0
(式16)0.5a≦b
(式21)0.1≦a≦5.0
(式22)0.1≦b≦5.0
(式23)0.5a−0.5≦b
(式24)0.1≦a≦3.0
(式25)0.1≦b≦5.0
(式26)2a−3≦b
(式41)0.1≦a≦5.0
(式42)0.25≦b≦5.0
(式43)0.5a−0.5≦b
(式44)0.1≦a≦3.0
(式45)0.25≦b≦5.0
(式46)2a−3≦b
(式61)0.2≦a≦10
(式62)0.2≦b≦10
(式63)2/3a−2/3<b
(式91)0.01≦a≦2.0
(式92)0.2≦b≦5.0
前記複数回の引き抜き加工それぞれを施す際の前記マグネシウム合金母材ワイヤの温度が室温以上200℃以下で、引き抜き速度が0.5m/分以上100m/分以下であり、
前記マグネシウム合金ワイヤの線径をd1とした場合に下記の(式1)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法である。
(式1)5μm≦d1<0.1mm
(式2)d2≦3μm(好ましくはd2≦2μm)
(式5)d2≦2μm
また、本発明の一態様を適用することで、α−Mg相の平均結晶粒径を2μm以下とすることで高強度化したマグネシウム合金ワイヤまたはその製造方法を提供することができる。
<マグネシウム合金ワイヤ>
本発明の一態様は、線径が0.1mm未満に細線化したマグネシウム合金ワイヤである。詳細には、このマグネシウム合金ワイヤは、α−Mg相を有し、マグネシウム合金ワイヤの線径をd1とした場合に下記の(式1)を満たすものである。
(式1)5μm≦d1<0.1mm(好ましくは、20μm≦d1<0.1mm)
(式2)d2≦3μm(好ましくはd2≦2μm)
(式11)0.25≦a<5.0
(式12)0.5<b<5.0
(式13)2/3a−5/6≦b
(式14)0.25≦a≦5.0
(式15)0.5≦b≦5.0
(式16)0.5a≦b
(式11')0.5≦a<5.0
(式12)0.5<b<5.0
(式13)2/3a−5/6≦b
(式17)0≦c≦3.0
(式18)0.1(0.2)≦b+c≦6.0
(式19)0≦c<2.0
(式20)0.2≦b+c≦6.0
(式20)0.2≦b+c≦6.0
(式21)c/b≦1.5
(式22)0≦c≦3.0
(式23)0.1≦b+c≦6.0
(式14)0≦c≦3.0
(式15)0≦d<2.0
(式16)0.2≦b+c+d≦6.0
(式16)0.2≦b+c+d≦6.0
(式17)d/b≦1.5
(式18)0≦c≦3.0
(式19)0≦d≦3.0
(式20)0.1≦b+c+d≦6.0
(式21)0.1≦a≦5.0
(式22)0.1≦b≦5.0
(式23)0.5a−0.5≦b
(式24)0.1≦a≦3.0
(式25)0.1≦b≦5.0
(式26)2a−3≦b
(式21')0.2≦a≦5.0
(式22')0.2≦b≦5.0
(式23)0.5a−0.5≦b
(式24')0.2≦a≦3.0
(式25')0.2≦b≦5.0
(式26)2a−3≦b
(式27)0≦c≦3.0
(式28)0.1(0.2)≦b+c≦6.0
(式29)0≦c≦3.0
(式30)0.1(0.2)≦b+c≦6.0
(式31)0≦c≦3.0
(式32)0≦d≦3.0
(式33)0.1(0.2)≦b+c+d≦6.0
(式34)0≦y≦4.9
(式35)0.1≦b+y≦5.0
(式41)0.1≦a≦5.0
(式42)0.25≦b≦5.0
(式43)0.5a−0.5≦b
(式44)0.1≦a≦3.0
(式45)0.25≦b≦5.0
(式46)2a−3≦b
(式41')0.2≦a≦5.0
(式42')0.5≦b≦5.0
(式43)0.5a−0.5≦b
(式44')0.2≦a≦3.0
(式45')0.5≦b≦5.0
(式46)2a−3≦b
(式47)0≦c≦3.0
(式48)0.25(0.5)≦b+c≦6.0
(式49)0≦c≦2.0
(式50)0.25(0.5)≦b+c≦6.0
(式51)0≦c≦3.0
(式52)0≦d≦2.0
(式53)0.25(0.5)≦b+c+d≦6.0
(式61)0.2≦a≦10
(式62)0.2≦b≦10
(式63)2/3a−2/3<b
(式64)0.2<a+c≦15
(式65)c/a≦1/2
(式66)0.2<b+d≦15
(式67)d/b≦1/2
(式68)0<e≦2.5
(式69)e/(a+b+c+d)≦1/2
(式71)0.2≦a≦5.0
(式72)0.2≦b≦5.0
(式73)2a−3≦b
(式74)0.05b≦c<0.75b
(式75)0.05b≦d<0.75b
(式81)0.2≦a≦5.0
(式82)0.2≦b≦5.0
(式83)2a−3≦b
(式84)0.05b≦c<0.75b
(式91)0.01≦a≦2.0
(式92)0.2≦b≦5.0
(式101)0.2≦a≦5.0
(式102)0.2≦b≦5.0
(式103)2a−3≦b
(式104)0.05b≦c<0.75b
(式105)0≦d≦b/2
(A)質量% で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(B)質量% で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部がMgおよび不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(F)質量%で、Zr:0.4〜2.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(G)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Mn:0.1〜1.0、Cu:0.5〜
2.0%を含み、残部がMgおよび不純物
本発明の一態様に係るマグネシウム合金ワイヤの製造方法について図1を参照しつつ説明する。
(式1')20μm≦d1<0.1mm
(式2)d2≦3μm(好ましくはd2≦2μm)
図2において、横軸はマグネシウム合金母材ワイヤの線径(mm)を示し、縦軸はマグネシウム合金母材ワイヤのα−Mg相の平均結晶粒径を示す。
(式3)3%≦RA≦15%
(式3')5%≦RA≦12%
なお、本明細書において断面減少率とは、引き抜き加工前の線径をd3とし、引き抜き加工後の線径をd1とすると、(1−d1/d3)×100の値をいう。
(式4)室温≦Te≦350℃
(式6)Te−Ti≦10℃
ただし、Tiは、引き抜き加工を施す直前のマグネシウム合金母材ワイヤの温度であり、Teは、当該引き抜き加工を施した直後のマグネシウム合金母材ワイヤ(またはマグネシウム合金ワイヤ)の温度である。
つまり、線径が0.6mm以下のマグネシウム合金母材ワイヤ11にはダイヤモンドダイスによって引き抜き加工を施すことにより、引き抜き後のマグネシウム合金ワイヤ12が切れることを抑制できる。
<マグネシウム合金ワイヤ>
本発明の一態様は、α−Mg相を有するマグネシウム合金ワイヤにおいて、α−Mg相の平均結晶粒径をd2とした場合に下記の(式5)を満たすものである。なお、マグネシウム合金ワイヤの線径は0.1mm以上であってもよい。
(式5)d2≦2μm(好ましくは、d2≦1.5μm)
(式7)x1/x2>0.7
本発明の一態様に係るマグネシウム合金ワイヤの製造方法は、α−Mg相の平均結晶粒径の小さいマグネシウム合金母材ワイヤを準備し、その後の複数回の引き抜き加工を施す工程以降は実施の形態1と同様である。この製造方法により、α−Mg相の平均結晶粒径を2μm以下としたマグネシウム合金ワイヤを製造することができる。
<条件>
マグネシウム合金母材ワイヤの材質:ASTM記号AZ31合金
マグネシウム合金母材ワイヤの温度:室温
引き抜き速度:10.8m/min
熱処理(An)の温度:300℃
熱処理時間:30分
熱処理(0.211An)後のマグネシウム合金母材ワイヤの伸び:5%
熱処理(0.156An)後のマグネシウム合金母材ワイヤの伸び:7.5%
熱処理(0.116An)後のマグネシウム合金母材ワイヤの伸び:10%
熱処理(0.079An)後のマグネシウム合金母材ワイヤの伸び:8%
熱処理(0.068An)後のマグネシウム合金母材ワイヤの伸び:7.3%
熱処理(0.059An)後のマグネシウム合金母材ワイヤの伸び:7.6%
ダイスの材質:ダイヤモンド
ダイスの温度:室温
ダイスの潤滑剤:食用油
引き抜き方向:2つの方向
12…マグネシウム合金ワイヤまたはマグネシウム合金母材ワイヤ
13…ダイス
d1…マグネシウム合金ワイヤの線径
d3…マグネシウム合金母材ワイヤの線径
Claims (27)
- α−Mg相を有するマグネシウム合金ワイヤにおいて、
前記マグネシウム合金ワイヤの線径をd1とした場合に下記の(式1)を満たし、
前記α−Mg相の平均結晶粒径をd2とした場合に下記の(式2)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金ワイヤ。
(式1)5μm≦d1<0.1mm
(式2)d2≦3μm - 請求項1において、
前記マグネシウム合金ワイヤは、Znをa原子%含有し、Yをb原子%含有し、aとbは下記の(式11)〜(式13)または(式14)〜(式16)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤ。
(式11)0.25≦a<5.0
(式12)0.5<b<5.0
(式13)2/3a−5/6≦b
(式14)0.25≦a≦5.0
(式15)0.5≦b≦5.0
(式16)0.5a≦b - 請求項1において、
前記マグネシウム合金ワイヤは、Znをa原子%含有し、Dy、Ho及びErからなる群から選択される少なくとも1種の元素を合計でb原子%含有し、aとbは下記の(式21)〜(式23)または(式24)〜(式26)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤ。
(式21)0.1≦a≦5.0
(式22)0.1≦b≦5.0
(式23)0.5a−0.5≦b
(式24)0.1≦a≦3.0
(式25)0.1≦b≦5.0
(式26)2a−3≦b - 請求項1において、
前記マグネシウム合金ワイヤは、Znをa原子%含有し、Gd、Tb、Tm及びLuからなる群から選択される少なくとも1種の元素を合計でb原子%含有し、aとbは下記の(式41)〜(式43)または(式44)〜(式46)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤ。
(式41)0.1≦a≦5.0
(式42)0.25≦b≦5.0
(式43)0.5a−0.5≦b
(式44)0.1≦a≦3.0
(式45)0.25≦b≦5.0
(式46)2a−3≦b - 請求項1において、
前記マグネシウム合金ワイヤは、Cu、Ni及びCoの少なくとも1種の金属を合計でa原子%含有し、Y、Dy、Er、Ho、Gd、Tb及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素を合計でb原子%含有し、aとbは下記の(式61)〜(式63)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤ。
(式61)0.2≦a≦10
(式62)0.2≦b≦10
(式63)2/3a−2/3<b - 請求項1において、
前記マグネシウム合金ワイヤは、Alをa原子%含有し、Gdをb原子%含有し、aとbが下記の(式91)および(式92)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤ。
(式91)0.01≦a≦2.0
(式92)0.2≦b≦5.0 - 請求項1において、
前記マグネシウム合金ワイヤは、下記(A)〜(G)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤ。
(A)質量% で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(B)質量% で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部がMgおよび不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(F)質量%で、Zr:0.4〜2.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(G)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Mn:0.1〜1.0、Cu:0.5〜
2.0%を含み、残部がMgおよび不純物 - マグネシウム合金母材ワイヤに複数回の引き抜き加工を施すことにより、α−Mg相を有するマグネシウム合金ワイヤを製造する方法であって、
前記複数回の引き抜き加工それぞれを施す際の前記マグネシウム合金母材ワイヤの温度が室温以上200℃以下で、引き抜き速度が0.5m/分以上100m/分以下であり、
前記マグネシウム合金ワイヤの線径をd1とした場合に下記の(式1)を満たし、
前記マグネシウム合金ワイヤのα−Mg相の平均結晶粒径をd2とした場合に下記の(式2)を満たし、
前記複数回の引き抜き加工それぞれの引き抜き加工後のマグネシウム合金母材ワイヤの線径が0.1mm以上0.2mm以下の範囲内である場合に、前記複数回の引き抜き加工後のマグネシウム合金母材ワイヤのα−Mg相の平均結晶粒径が、前記複数回の引き抜き加工前のマグネシウム合金母材ワイヤのα−Mg相の平均結晶粒径より1μm以上小さくなった時に、前記複数回の引き抜き加工後のマグネシウム合金母材ワイヤに熱処理を施して当該マグネシウム合金母材ワイヤのα−Mg相の平均結晶粒径を0.3μm以上大きくし、
その後に前記マグネシウム合金母材ワイヤに単数回または複数回の引き抜き加工を施すことにより、前記d1の線径のマグネシウム合金ワイヤを製造することを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(式1)5μm≦d1<0.1mm
(式2)d2≦3μm - 請求項8において、
前記それぞれの引き抜き加工後のマグネシウム合金母材ワイヤの線径が0.1mm以上0.2mm以下の範囲内である場合の当該マグネシウム合金母材ワイヤのα−Mg相の平均結晶粒径は、1.5μm以上5μm以下であることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8または9において、
前記熱処理の温度は、前記熱処理の直前の引き抜き加工の直後の前記マグネシウム合金母材ワイヤの温度より50℃高い温度以上500℃以下であり、
前記熱処理の時間は10秒以上12時間であることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項10において、
前記熱処理を施した後のマグネシウム合金母材ワイヤは5%以上の伸びを有することを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至11のいずれか一項において、
前記複数回の引き抜き加工それぞれを施す際の断面減少率RAは下記(式3)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(式3)3%≦RA≦15%
である - 請求項8乃至12のいずれか一項において、
前記複数回の引き抜き加工それぞれは、引き抜き加工を施す直前のマグネシウム合金母材ワイヤの温度をTiとし、当該引き抜き加工を施した直後のマグネシウム合金母材ワイヤの温度をTeとした場合、下記(式6)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(式6)Te−Ti≦10℃ - 請求項8乃至13のいずれか一項において、
前記複数回の引き抜き加工それぞれを施す際の引き抜き速度が30m/分以上であることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至14のいずれか一項において、
前記引き抜き加工を施す際に用いられるダイスの材質は、当該引き抜き加工を施す前のマグネシウム合金母材ワイヤの線径が0.6mm以下の場合、ダイヤモンドであることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至15のいずれか一項において、
前記複数回の引き抜き加工それぞれを施す際に用いているダイスの温度を200℃以下にすることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至16のいずれか一項において、
前記複数回の引き抜き加工それぞれの引き抜き方向は2つの方向を有することを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至17のいずれか一項において、
前記複数回の引き抜き加工それぞれを施した後に前記マグネシウム合金ワイヤに熱処理を施すマグネシウム合金ワイヤの製造方法であって、
前記熱処理の温度は、当該引き抜き加工を施した直後の前記マグネシウム合金ワイヤの温度より50℃高い温度以上500℃以下であり、
前記熱処理の時間は10秒以上12時間であることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至17のいずれか一項において、
前記複数回の引き抜き加工を施した後に前記マグネシウム合金ワイヤに熱処理を施すマグネシウム合金ワイヤの製造方法であって、
前記熱処理の温度は、当該引き抜き加工を施した直後の前記マグネシウム合金ワイヤの温度より50℃高い温度以上500℃以下であり、
前記熱処理の時間は10秒以上12時間であり、
前記熱処理を施した後のマグネシウム合金ワイヤは5%以上の伸びを有することを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至19のいずれか一項において、
前記複数回の引き抜き加工それぞれを施す際に用いられるダイスに食用油を供給することを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至20のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金母材ワイヤの線径は0.1mm超3mm以下であることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。 - 請求項8乃至21のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金母材ワイヤは、Znをa原子%含有し、Yをb原子%含有し、aとbは下記の(式11)〜(式13)または(式14)〜(式16)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(式11)0.25≦a<5.0
(式12)0.5<b<5.0
(式13)2/3a−5/6≦b
(式14)0.25≦a≦5.0
(式15)0.5≦b≦5.0
(式16)0.5a≦b - 請求項8乃至21のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金母材ワイヤは、Znをa原子%含有し、Dy、Ho及びErからなる群から選択される少なくとも1種の元素を合計でb原子%含有し、aとbは下記の(式21)〜(式23)または(式24)〜(式26)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(式21)0.1≦a≦5.0
(式22)0.1≦b≦5.0
(式23)0.5a−0.5≦b
(式24)0.1≦a≦3.0
(式25)0.1≦b≦5.0
(式26)2a−3≦b - 請求項8乃至21のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金母材ワイヤは、Znをa原子%含有し、Gd、Tb、Tm及びLuからなる群から選択される少なくとも1種の元素を合計でb原子%含有し、aとbは下記の(式41)〜(式43)または(式44)〜(式46)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(式41)0.1≦a≦5.0
(式42)0.25≦b≦5.0
(式43)0.5a−0.5≦b
(式44)0.1≦a≦3.0
(式45)0.25≦b≦5.0
(式46)2a−3≦b - 請求項8乃至21のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金母材ワイヤは、Cu、Ni及びCoの少なくとも1種の金属を合計でa原子%含有し、Y、Dy、Er、Ho、Gd、Tb及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素を合計でb原子%含有し、aとbは下記の(式61)〜(式63)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(式61)0.2≦a≦10
(式62)0.2≦b≦10
(式63)2/3a−2/3<b - 請求項8乃至21のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金母材ワイヤは、Alをa原子%含有し、Gdをb原子%含有し、aとbが下記の(式91)および(式92)を満たし、長周期積層構造相を有する結晶組織を備えた合金からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(式91)0.01≦a≦2.0
(式92)0.2≦b≦5.0 - 請求項8乃至21のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金母材ワイヤは、下記(A)〜(G)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム合金ワイヤの製造方法。
(A)質量% で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(B)質量% で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部がMgおよび不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(F)質量%で、Zr:0.4〜2.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部がMgおよび不純物
(G)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Mn:0.1〜1.0、Cu:0.5〜
2.0%を含み、残部がMgおよび不純物
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