JPH0310041A

JPH0310041A - 高力マグネシウム基合金

Info

Publication number: JPH0310041A
Application number: JP1177974A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Masumoto; 健増本; Akihisa Inoue; 明久井上; Katsumasa Odera; 大寺　克昌
Original assignee: YKK Corp; Yoshida Kogyo KK
Current assignee: YKK Corp
Priority date: 1988-09-05
Filing date: 1989-07-12
Publication date: 1991-01-17
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPH07116546B2; KR900004953A; KR930000846B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野〕本発明は、硬度および強度に優れ、かつ、耐食性に優れ
たマグネシウム基合金に関する。

［従来の技術］従来のマグネシウム基合金には、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍ　ｇ
　−Ａ　Ｉ　−Ｚ　ｎ系、Ｍｇ−Ｔｈ−Ｚｒ系、Ｍｇ−
Ｔｈ−Ｚｎ−Ｚｒ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系、Ｍｇ−Ｚｎ
−Ｚｒ−ＲＥ　（希土類元素）系等の成分系の合金が知
られており、その材料特性に応じて、例えば、航空機、
車輌等の軽量構造部材として、あるいは電池用材料、犠
牲電極等として広範囲の用途に供されている。

［発明が解決しようとする課題］従来のマグネシウム基合金は、一般に硬度及び強度が低
く、耐食性も悪いのが現状である。

本発明は上記に鑑み、高硬度および高強度、高耐食性を
有し、かつ押出し加工やプレス加工等が可能であり、ま
た大きな曲げ加工にも耐える高力かつ耐食性に優れた新
規なマグネシウム基合金を比較的安価に提供するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は一般式：　Ｍ　ｇ　、　Ｘ　ｂ［但し、Ｘ：Ｃ
ｕ５ＮｉＳＳｎ、Ｚｎから選ばれる２種以上の元素、ａ、ｂは原子パーセントで４０≦ａ≦９０１０≦ｂ≦６０］で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積比）の
非晶質からなる高力マグネシウム基合金。

または一般式：Ｍｇ、Ｘ−Ｍｍ［但し、Ｘ：Ｃｕ、Ｎｉ５Ｓｎ、Ｚｎから選ばれる１種
または２種以上の元素、Ｍ：Ａ１゜５ｉＳＣａから選ば
れる１種または２種以上の元素、ａＳｃ、ｄは原子パーセントで４０≦　ａ　≦９０４≦　Ｃ≦３５２≦ｄ≦２５］で示される組成を有し、少くとも５０％（体積比）の非
晶質からなる高力マグネシウム基合金。

または一般式：Ｍｇ、Ｘｓ　Ｌｎ＊〔但し、Ｘ　：　Ｃｕ　％Ｎ　ｉ　１Ｓ　ｎ　ｓ　Ｚ　
ｎから選ばれる１種または２種以上の元素、Ｌｎ：Ｙｌ
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍから選ばれる１種または２種以
上の元素、または希土類元素の集合体であるミツシュメ
タル（Ｍｍ）、ａＳｃ、ｅは原子パーセントで４０≦ａ≦９０４≦ｃ≦３５４≦ｅ≦２５］で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積比）の
非晶質からなる高力マグネシウム基合金。

さらには一般式：　Ｍ　ｇ　ａ　Ｘ　ｔ　Ｍ　、Ｌ　ｎ
　ａ［但し、）（：（ｕ％Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎから選ばれ
る１種または２種以上の元素、Ｍ：Ａｌ。

Ｓｉ％Ｃａから選ばれる１種または２種以上の元素、Ｌ
ｎ　：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍから選ばれるＩＮま
たは２種以上の元素または希土類元素の集合体であるミ
ツシュメタル（Ｍ　ｍ　）、４０≦８≦９０４≦ｃ≦３５２≦ｄ≦２５４≦ｅ≦２５］で示される組成を有し、少くとも５０％（体積比）の非
晶質からなる高力マグネシウム基合金である。

なお、上記のＭｍはＣｅ４０〜５０％、Ｌａ２０〜２５
％、残部は他の希土類元素からなり、許容範囲の不純物
（Ｍｇ、Ａｌ５Ｓｉ、Ｆｅ等）を含む複合体である。Ｍ
ｍはアモルファス形成能上は他のＬｎ元素の一元素とほ
ぼ１対１（原子％）の割合で置き換えることができると
ともに、安価であり実際の合金元素Ｌｎの供給源として
経済的効果が大きい。

本発明のマグネシウム基合金は、上記組成を有する合金
の溶湯を液体急冷法で急冷凝固することにより得ること
ができる。この液体急冷法とは、溶融した合金を急速に
冷却させる方法をいい、例えば単ロール法、双ロール法
、回転液中紡糸法などが特に有効であり、これらの方法
では１０４〜１０’　Ｋ／ｓｅｃ程度の冷却速度が得ら
れる。この単ロール法、双ロール法等により薄帯材料を
製造するには、ノズル孔を通して約３００〜１１０００
０ｒｐの範囲の一定速度で回転している直径３０〜３０
００ｍｍの例えば銅あるいは鋼製のロールに溶湯を噴出
する。これにより幅が約１〜３００■で厚さが約５〜５
００μｌの各種薄帯材料を容易に得ることができる。ま
た、回転液中紡糸法により細線材料を製造するには、ノ
ズル孔を通じ、アルゴンガス背圧にて、約５０〜５００
ｒｐｍで回転するドラム内に遠心力により保持された深
さ約１−１０ｃｍの溶液冷媒層中に溶湯を噴出して、細
線材料を容品に得ることができる。この際のノズルから
の噴出溶湯と溶液冷媒面とのなす角度は、約６０〜９０
度、噴出溶湯と溶液冷媒面の相対速度比は約０．７〜０
．９であることが好ましい。

なお、上記方法によらずスパッタリング法によって薄膜
を、また高圧ガス噴霧法などの各種アトマイズ法やスプ
レー法により急冷粉末を得ることができる。

得られた急冷マグネシウム基合金が非晶質であるかどう
かは通常のＸ線回折法によって知ることができる。すな
わち非晶質の場合は非晶質特有のハローパターンを示す
。この非晶質体は、前述の単ロール法、双ロール法、回
転液中紡糸法、スパッタリング、各種アトマイズ法、ス
プレー法、−メカニカルアロイ法等により得ることがで
きる。更に、この非晶質組織は加熱すると特定の温度以
上で結晶に分解する（この温度を結晶化温度Ｔｘと呼ぶ
）。

上記請求項（１）の一般式で示される本発明のマグネシ
ウム基合金において、原子パーセントでａを４０〜９０
％の範囲に、また、ｂを１０〜６０％の範囲にそれぞれ
限定したのは、その範囲から外れると非晶質化しにくく
なったり脆くなり、前記液体急冷等を利用した工業的な
急冷手段では本発明の特性をもった非晶質の合金を得る
ことができなくなるからである。

上記請求項（２）の一般式で示される本発明のマグネシ
ウム基合金において、原子％でａを４０〜９０％の範囲
に、また、Ｃを４〜３５％、ｄを２〜２５％の範囲にそ
れぞれ限定したのは、その範囲から外れると非晶質化し
難くなったり、脆くなり、前記液体急冷等を利用した工
業的な急冷手段では、本発明の特性を持った非晶質の合
金を得ることができなくなるからである。

また、上記請求項（３）の一般式で示される本発明のマ
グネシウム基合金において、原子％でａを４０〜９０％
、Ｃを４〜３５％、ｅを４〜２５％の範囲にそれぞれ限
定したのは、その範囲から外れると非晶質化し難くなっ
たり、脆くなり、前記液体急冷などを利用した工業的な
急冷手段では、本発明の特性を持った非晶質の合金を得
ることができなくなるからである。

また、上記請求項（４）の一般式で示される本発明のマ
グネシウム基合金において、原子％でａを４０〜９０％
、Ｃを４〜３５％、ｄを２〜２５％、ｅを４〜２５％の
範囲にそれぞれ限定したのは、その範囲から外れると非
晶質化し難くなったり、脆くなり、前記液体急冷などを
利用した工業的な急冷手段では、本発明の特性を持った
非晶質の合金を得ることができなくなるからである。

Ｘ元素はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎより選ばれる元素であ
り、より優れた非晶質形成能を向上させる効果と共に展
延性を保ったまま強度を向上させる効果を併せ持つ。

また、Ｍ元素は、Ａ１、Ｓ　Ｉ　ＳＣａから選ばれる元
素であり、展延性を保ったまま強度を向上させる効果を
持ち、上記元素のうちＡＩ。

Ｃａ元素は耐食性を向上させる効果を持ち、またＳｆ元
素においては結晶化温度Ｔｘを向上させ、比較的高温に
おける非晶質の安定性を付与するとともに、合金溶湯の
湯流れ性を向上させる効果を持つ。

Ｌｎ元素はＹ　ｓ　Ｌ　ａ　ｓ　Ｃｅ　ｓ　Ｎ　ｄ　ｓ
　Ｓ　ｍから選ばれる元素又は希土類元素の集合体であ
るＭｍであり、非晶質形成能を向上させる効果を持つが
、前記Ｘ元素と共存させることにより、より優れた非晶
質形成能を向上させる効果を発揮する。

本発明のマグネシウム基合金は、結晶化温度近傍（Ｔｘ
±１００℃）において、超塑性現象を示すので、容易に
押出し加工やプレス加工、熱間鍛造等の加工を行うこと
ができる。したがって、薄帯、線、板状あるいは粉末状
の形態で得られた本発明のマグネシウム基合金をＴｘ±
　１００℃の温度範囲で押出し加工、プレス加工、熱間
鍛造等に付することにより、バルク材を製造することが
できる。さらに、本発明のマグネシウム基合金は高度の
粘さを有し、１８０°密着曲げ可能なものもある。

［実施例］高周波溶解炉により所定の成分組成を有する溶融合金３
をつくり、これを第１図に示す先端に小孔５（孔径：　
０．５ｍｍ）を有する石英管ｌに装入し、加熱溶解した
後、その石英管ｌを銅製ロール２の直上に設置し、回転
数５００Ｏｒｐｍの高速回転下、石英管１内の溶融合金
３をアルゴンガスの加圧下（０，７ｋｇ／ｅｓ２）によ
り石英管ｌの小孔５から噴射し、銅製ロール２の表面と
接触させることにより急冷凝固させて合金薄帯４を得る
。

上記製造条件により表に示す組成（原子％）を有する７
１種の合金薄帯（幅：　１ｍｍ　、厚さ：２０μｍ）を
得て、それぞれＸ線回折に付した結果、表に示すように
非晶質が得られていることが確認された。

又、各供試薄帯につき、結晶化温度（Ｔｘ）、硬度（Ｈ
ｖ　）を測定し、表の右欄に示す結果を得た。硬度（Ｈ
ｖ　）は、２５ｇ荷重の微小ビッカース硬度計による測
定値（Ｄ　Ｐ　Ｎ）であり、結晶化温度（Ｔｘ）は、４
０に／ｓＩｎで加熱した走査示差熱曲線における最初の
発熱ピーク開始温度（Ｋ）である。なお、表中の“Ａ、
。は非晶質であることを示し、“Ａ、。＋Ｃｔ、”は非
晶質と結晶質の複合体であることを示す。又、“ＢＩ。

は脆性を示し、“Ｄ　ｍｅ　　は展延性を示す。

表に示す通り、いずれの試料も結晶化温度Ｔ、が４２Ｏ
Ｋ以上と高く、特に、硬度Ｈｖ　　（ＤＰＮ）はいずれ
の試料も１６０以上を示し、従来のマグネシウム基合金
の硬度Ｈｖ　　（ＤＰＮ）８０〜９０の２〜３倍である
ことが判る。また、Ｍｇ−Ｎ１−Ｌｎ系、及びＭ　ｇ　
−Ｃｕ　−Ｌ　ｎ系の３元系にＳｔ元素を添加すること
により結晶化温度Ｔｘが上昇し非晶質の安定性が改善さ
れることが判る。

表上記の例は非晶質構造のものの例を示したが、例えばＭ
　ｇ　７ＯＮ　ｉ　＋ｏＣｅ　２０、Ｍｇ９ｏＮ　ｉ　
＜　Ｃｅ５　ＳＭｇｂｓＮ　ｉ　３０Ｃｅｓ　５Ｍｇ７
５Ｎ　Ｌ　５　Ｃｅ２ｏｓ　ＭｇｂｏＣｕ２ｏｃ　ｅ２
ｏ、Ｍｇ　　９ｏＮｉ、　　　Ｌａｓ　　。

Ｍ　ｇ　ｓｏＣｕ　２ｏＳ　ｉ　ｓ　Ｃｅ　２２等に５
０％以上の非晶質を有するものもある。

次に上記試料Ｎｏ、４の耐食性試験を行った。

供試薄帯を常温のＯ，ＯＩＮ　　ＨＣ１水溶液、及び０
．２５Ｎ　　Ｎ　ａ　ＯＨ水溶液に浸漬し、溶解減量よ
り腐食速度を求めた結果、それぞれ８９．２ａ＋ｓ／ｙ
ｅａｒ、及び０．４５ｍａ＋／　ｙｅａｒであった。こ
れより、ＭＣＩ水溶液には全く抵抗を示さないが、Ｎａ
ＯＨ水溶液には高い耐食性を示すことが判る。かかる高
い耐食性は他の試料についても同様であった。

［発明の効果］本発明のマグネシウム基合金は、高硬度材料、高強度材
料、高耐食性材料として有用である。

さらに押出し加工やプレス加工等の加工ができ、又大き
な曲げ加工にも耐える高力かつ耐食性に優れた材料とし
て種々の用途に供することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明合金を急冷凝固して薄帯を作る時に使用
した単ロール装置の説明図である。１・・・石英管、２・・・銅製ロール、３・・・溶融合
金、４・・・急冷薄帯、５・・・小孔。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式：Ｍｇ＿ａＸ＿ｂ［但し、Ｘ：Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎから選ばれる２種
以上の元素、ａ、ｂは原子パーセントで４０≦ａ≦９０１０≦ｂ≦６０］で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積比）の
非晶質からなる高力マグネシウム基合金。
（２）一般式：Ｍｇ＿ａＸ＿ｃＭ＿ｄ［但し、Ｘ：Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎから選ばれる１種
または２種以上の元素、Ｍ：Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａから選ば
れる１種または２種以上の元素、ａ、ｃ、ｄは原子パーセントで４０≦ａ≦９０４≦ｃ≦３５２≦ｄ≦２５］で示される組成を有し、少くとも５０％（体積比）の非
晶質からなる高力マグネシウム基合金。
（３）一般式：Ｍｇ＿ａＸ＿ｃＬｎ＿ｅ［但し、Ｘ：Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎから選ばれる１種
または２種以上の元素、Ｌｎ：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、
Ｓｍから選ばれる１種または２種以上の元素、または希
土類元素の集合体であるミッシュメタル（Ｍｍ）、ａ、ｃ、ｅは原子パーセントで４０≦ａ≦９０４≦ｃ≦３５４≦ｅ≦２５］で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積比）の
非晶質からなる高力マグネシウム基合金。
（４）一般式：Ｍｇ＿ａＸ＿ｃＭ＿ｄＬｎ＿ｅ［但し、
Ｘ：Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎから選ばれる１種または２
種以上の元素、Ｍ：Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａから選ばれる１種
または２種以上の元素、Ｌｎ：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、
Ｓｍから選ばれる１種または２種以上の元素または希土
類元素の集合体であるミッシュメタル（Ｍｍ）、４０≦ａ≦９０４≦ｃ≦３５２≦ｄ≦２５４≦ｅ≦２５］で示される組成を有し、少くとも５０％（体積比）の非
晶質からなる高力マグネシウム基合金。