JPH0387339A - マグネシウム基合金箔又はマグネシウム基合金細線及びその製造方法 - Google Patents

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］ 本発明は強度及び耐食性に優れ、表面が平滑で、しかも
肉厚又は線径分布が均一な合金箔又は合金細線およびそ
の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 本発明者等は既に新規なアモルファス合金として、Ｍｇ
をベースにした幅広い組成範囲の合金を発明し、特許出
願を行った。（特願平参照）この合金は優れた比強度（
強度／合金密度）、耐食性、高温安定性および加工性を
示す材料として、車輌用構造部材、化学機器用耐食材料
、耐食あるいは耐摩耗性コーティング材料等幅広い分野
への応用研究が進められている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のアモルファス合金は、肢体急冷法、液中紡糸法、
ガスアトマイズ法、物理的又は化学的気相蒸着法等によ
って、リボン、ワイヤー粉末、コーテイング膜として得
られる。特に液体急冷法、液中紡糸法によってはアモル
ファスリボンは肉厚が１０μｍ以下のものを得ること及
びアモルワイヤーは線径が５０μｍ以下のものを得るこ
とは困難である。加えて、これらの素材は肉厚分布また
は線径が不均一で表面粗度も粗く、極薄または極細で、
しかも平滑な表面及び肉厚分布または線径の均一性を必
要とする応用分野にはそのままでは利用できない。しか
も、これらの素材は硬度及び強度が高く、上記欠点を改
善するための通常の圧延または線引きなどの加工が容易
でないのが現状である。

本発明は上記に鑑み、アモルファス合金リボン又はワイ
ヤーの特性を実質的に維持したまま、又は強度を維持し
たまま表面が平滑でしかも肉厚分布または線径が均一な
マグネシウム基アモルファス合金箔または合金細線を提
供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は急冷凝固法によって得られる 一般式：　Ｍ　ｇ　−Ｍ　ｂ　Ｘ　＝ ［ただし、Ｍ：Ａ１、Ｓ　ｔＳ　Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ５Ｓ
ｎ、Ｚｎから選ばれる一種もしくは二種以上の元素、 Ｘ　　：　　Ｙ、　　　Ｌａ、　　　Ｃｅ　　Ｓ　　Ｓ
ｍ、　　　Ｎｄ　　Ｓ　　Ｍｍ　　　（ミ　・ンシュメ
タル）から選ばれる一種もしくは二種以上の元素、 ａＳｂＳｃは原子パーセントで、 ４０≦　ａ　≦９０ ４≦　ｂ　≦３５ ４≦　Ｃ≦２５］ で示される組成を有する材料から得られ、表面が平滑で
、しかも肉厚又は線径が小さくてそれらの分布が均一で
あり、少なくとも体積率で５０％のアモルファス相を含
む強度、耐食性に優れたマグネシウム基合金箔又はマグ
ネシウム基合金細線および上記一般式で示される組成を
有するアモルファス合金を、アモルファス合金に特有の
ガラス遷移温度領域、過冷却液体領域又は結晶化開始温
度±１００’にの温度領域において圧延又は線引き加工
することを特徴とする前記マグネシウム基合金箔又はマ
グネシウム基合金細線の製造方法である。

急冷凝固性によって、例えば特願平 号に示されたＭｇ−Ｎｉ−Ｃｅ系に代表される各種マグ
ネシウム合金の幅ｌ〜３００＋ａ＋ａ　ｓ厚さ　５〜５
００μ国のアモルファス合金リボンまたは直径０．０１
〜ｌ＋ｌＬ１のアモルファス合金ワイヤーを得ることが
できる。しかしながら、肉厚が１０μｍ以下又は線径が
５０μα以下の高品質の合金箔又は合金細線を製造する
ことは困難であり、このような材料を製造しようとする
と、部分的に肉厚または線径が不均一であったり、時に
は孔などの欠陥が生じたりして、高品質のリボン又はワ
イヤーを安定的にしかも連続して製造することは困難で
ある。高品質のリボン又はワイヤーを安定的にしかも連
続して製造するには、リボンでは肉厚１５〜１００μｍ
１ワイヤーでは直径８０〜１５０μｍの範囲が望ましい
。

これらのアモルファス合金は、前記一般式の範囲内の合
金組成によって種々のガラス遷移温度（Ｔｇ）　、結晶
化温度（Ｔｘ）を示し、Ｔｘ−Ｔｇの温度域では同相で
ありながら過冷却液体としての特性を示し、低応力下で
容易に大きな塑性変形を示し、大きなものでは単純引張
り（単軸応力負荷）で５００％に達するものもある。

又、結晶化温度近傍（ＴＸ＋ｌＯＯ°Ｋ）では超塑性的
現象を示し、やはり低応力下で大きな塑性変形を示す。

これらの特性を利用することによって、すなわち圧延ま
たは線引きの加工温度をガラス遷移温度領域、過冷却液
体領域又は結晶化温度近傍に選ぶことによって、容易に
圧延または線引き加工が可能であり、少なくとも体積率
で５０％のアモルファス相を含む、肉厚が１０μｍ以下
又は線径が５０μｍ以下のマグネシウム基合金箔又はマ
グネシウム基合金細線を得ることができる。ここでいう
結晶化温度（Ｔｘ）とは、常圧下でアモルファス材料を
昇温速度４０’に／分で加熱した示差走査熱曲線におけ
る最初の発熱ピークの開始温度（′Ｋ）であり、ガラス
遷移温度（Ｔｇ）とは、結晶化温度（Ｔｘ）の低温側近
傍で生じる吸熱ピークの開始温度（°Ｋ）である。

一般にアモルファス合金は多軸応力下で常温でも大きな
塑性変形を示すことが知られているが、本発明の方法の
利点は、低応力下でしかも５０％以上の高い圧下率（断
面減少率）で加工ができ、さらに、常温では圧延又は線
引き加工が困難な比較的脆い材料も容易に加工が可能と
いう点にある。すなわち、通常の液体急冷法によって得
られる上記範囲の合金組成からなる肉厚１５〜１００μ
曙程度のリボン、線径８０〜（５０μ店程度のワイヤー
を１段または２段の圧延又は線引き加工することによっ
て、肉厚が１０μｍ以下又は線径が５０μ曙以下の連続
した箔又は細線を容易に得ることができる。

かかる製造法によって得られる箔又は細線は、表面が滑
らかで肉厚又は線径が均一であるばかりでなく、被加工
材のアモルファス特性をそのまま維持し、優れた強度及
び耐食性を示すことである。さらに合金組成によっては
ｌ０〜２０％の強度向上、５〜２０％の延性向上を示す
ものもある。

アモルファス材料の結晶化過程は、材料温度とその保持
時間の兼ね合いによって進行し、材料温度が結晶化温度
（Ｔｘ）より低温側にある場合は、結晶化温度（Ｔｘ）
に近いほど短時間で結晶化し、結晶化温度（Ｔｘ）より
高温側にある場合は、結晶化温度（Ｔｘ）から遠いほど
短時間で結晶化する。本発明における前記合金組成を有
するアモルファスリボン又はワイヤーを圧延又は線引き
加工することによって、少なくとも５０％（体積率）の
アモルファス相からなる合金箔又は合金細線を得るため
には、加工温度を結晶化温度（Ｔｘ）±ｌｏｏ゛に、好
ましくは結晶化温度（Ｔｘ）±３０’に、更に好ましく
は結晶化温度（Ｔｘ）−３０’にとし、昇温、加工、冷
却の全工程を含めて１５０ｓｃｃ以内に加工を完了する
ことか好ましい。

しかしながら、本発明の請求項に示す一般式の組成を有
するアモルファス材料は、その大部分が幅広い過冷却液
体領域（Ｔｘ−Ｔｇ）を示し、この領域内においては結
晶化時間は大きく遅延され、加工温度および加工時間の
許容範囲を広く採ることができる。

すなわち、本発明の合金組成を有するＭｇ基アモルファ
ス材料は２０〜５０°にの範囲の過冷却液体領域（Ｔｘ
−Ｔｇ）を示し、圧延又は線引き加工温度をこの温度領
域とし、加工時間を６００ｓｅｃ以内にすることによっ
ても、少なくとも５０％（体積率）のアモルファス相か
らなる合金箔又は合金細線が得られる。この加工時間は
必ずしも一義的なものではなく、加工温度の採り方によ
って定まり、本発明範囲内のより低い加工温度を採るこ
とにより、さらに延長することが可能である。

前述の如く、アモルファス相からなる合金箔又は合金細
線を得るためには、昇温、加工、冷却の全加工工程を１
５０ｓｅｃ又は８００ｓｅｃの時間内に完了することが
望ましい。このためには、圧延又は線引き加工の直前に
加工温度まで短時間で加熱し、加工の直後にアモルファ
ス相が結晶相に分解しない温度（Ｔ　ｘ　−２００°に
以下が望ましい）迄冷却することが不可欠である。

実際の加工は次に述べる方法によって行われる。第１図
の模式図に示す圧延機のワークロール１の直前に、電熱
又はその他の熱源によって加熱され、温度制御可能な複
数のロールを備えた加熱装置３を配し、巻出し装置５か
ら供給されるアモルファスリボン７と連続的に接触させ
ることにより、所定の加工温度まで加熱し、直ちにワー
クロールｌによって所定の肉厚まで圧延加工する。その
後直ちにアモルファス合金箔を、水又はその他の冷却媒
体によって冷却される複数のロールからなる冷却装置４
と連続的に接触させることにより、所定の温度まで冷却
し、巻取装置６によって巻取り、所定のアモルファス合
金箔８とする。加熱又は冷却をロールに接触させて行う
ことは、被加工材を急速に加熱又は冷却するために有効
である。又、電熱ヒーター又は高温気体の対流する加熱
箱を用い、その輻射による加熱、高速の高温気体を被加
工材に接触させることによる加熱、あるいは水又は高速
の低温気体を加工材に接触させることによる冷却によっ
ても可能である。又、加工速度を低速にする場合は特に
加熱装置を設けず、ワークロールに加熱装置を内蔵させ
ることにより、被加工材を加熱すると同時に圧延するこ
とも可能である。なお、第１図中２はバックアップロー
ルである。

第２図は細線の製造を示す模式図で、図中９は線引きダ
イス、ＩＯはアモルファスワイヤー１１はアモルファス
合金細線であり、線引きダイスに加熱手段を内蔵させる
こともでき、他は第１図と同じである。

なお、上記の加熱装置及び冷却装置内の複数のロールは
被加工材の移動速度と同調して回転するロールとし、こ
の回転ロールと被加工材を連続的に接触させることによ
り加熱冷却する。

［実施例〕 次に実施例によって本発明を詳述する。

第１図の模式図に示す圧延機に表１に示す４種類の合金
組成からなるコイル状に巻かれたアモルファスリボン（
肉厚２０μｍ１幅約２０■）を巻出し装置５にセットし
、このコイルから巻出されるアモルファスリボン７を、
その速度と同調して回転する圧延機のワークロール１（
ロール径２０■）の直前３０ＣＩ１１に配した電熱によ
って温度制御可能な直径６０■のロール４本を備えた加
熱装置３と連続的に接触させることにより加工温度まで
加熱し、毎分２０ｍの速度で圧延を行った。その際の加
工温度は各アモルファス材料の［結晶化温度（Ｔｘ）−
３０］±５゛に又は過冷却液体領域の中央の温度±５゛
にとし、ワークロール１の温度はバックアップロール２
を加熱することにより加工温度付近まで加熱し、アモル
ファスリボン７にかかる後方張力は２０ｋｇｆとした。

また、ワークロールｌの直後３０ｃｍには直径６０ｍｍ
の水冷ロール４本を備えた冷却装置４を配し、アモルフ
ァス合金箔８と連続的に接触させることにより、室温ま
で冷却し、巻取り装置６に巻取り、肉厚的７μｍ１幅約
２０ｍｌ１１の連続した箔を得た。得られた箔は、表面
が美麗で、幅方向、長さ方向共に±０，１μｍ以下の安
定した肉厚分布をもっていた。又、この箔のＸ線回折に
よるアモルファス性の判定結果と機械的強度のδＩＩＩ
定結果を表１に示す。その結果、全ての合金組成でアモ
ルファス相を示し、引張り強度は６００ＭＰａ以上であ
り、機械的性質に非常に優れた材料であることが判る。

表１ 丈施例２ 第２図の模式図に示す線引き装置を表２に示す２種類の
合金組成からなるコイル状に巻かれたアモルファスワイ
ヤー１０（線径的１００μｍ）を巻出し装置５にセット
し、このコイルから巻出されるアモルファスワイヤー１
０を線引き装置の線引きダイス　９の直前３０ｃ＋＋に
配した電熱によって温度制御可能な直径６０■のロール
４本を備えた加熱装置３と連続的に接触させることによ
り加工温度まで加熱し、毎分５＋ａの速度で線引き加工
を行った。その際の加温温度は各アモルファス材の［結
晶化温度（Ｔｘ）−３０］±５　’Ｋ又は過冷却液体領
域中央の温度±５にとし、線引きダイス９の温度は電熱
により加工温度付近まで加熱した。又、線引きダイス９
の直後３０ｃ１１には直径６０ｍｍの水冷ロール４本を
備えた冷却装置４を配し、アモルファス合金細線（ｌと
連続的に接触させることにより、室温まで冷却し、巻取
装置６に巻取り、直径的２０μｍのアモルファス合金細
線とした。得られた合金細線は表面が美麗で、長さ方向
に±０．１μｍ以内の線径分布を持っていた。この細線
のＸ線回折によるアモルファス性の判定結果と機械的強
度の測定結果を表２に示す。その結果、いずれのものも
アモルファス材を示し、引張り強度は８００Ｍ　Ｐ　ａ
以上と機械的性質に優れた材料であることが判る。

表２ ［発明の効果］ 本発明のアモルファス合金箔は非常に薄く、表面が美麗
で肉厚の均一な強度、硬度及び耐食性に優れた合金箔で
あり、食品、化学分野の耐食特性を要するラミネート材
として、あるいは磁気記録用のメタルテープ基材として
、あるいは精密機器用のろう接材等として有用である。

又、本発明のアモルファス合金細線は強度、耐食性に優
れた極細の合金細線であり、コンクリート、金属、樹脂
などの複合材料のフィラー素材として有用である。

そして、本発明の製造方法によれば、かかる優れた材料
を均一に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるアモルファス合金箔製造の模式
図、第２図は同じくアモルファス合金細線製造の模式図
を示す。 ｌ・・・ワークロール、２・・・バックアップロール、
３・・・加熱装置、４・・・冷却装置、５・・・巻出し
装置、６・・・巻取り装置、７・・・アモルファスリボ
ン、８・・・アモルファス合金箔、９・・・線引きダイ
ス、１０・・・アモルファスワイヤー １１・・・アモルファス合金細線。 第 図 ？ 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）急冷凝固法によって得られる 一般式：Ｍｇ＿ａＭ＿ｂＸ＿ｃ ［ただし、Ｍ：Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｃｕ、 Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎから選ばれる一種もしくは二種以上の
   元素、 Ｘ：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｍｍ（ミッシュメタ
   ル）から選ばれる一種もしくは二種以上の元素、 ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで、 ４０≦ａ≦９０ ４≦ｂ≦３５ ４≦ｃ≦２５］ で示される組成を有する材料から得られ、表面が平滑で
   、しかも肉厚又は線径が小さくてそれらの分布が均一で
   あり、少なくとも体積率で５０％のアモルファス相を含
   む強度、耐食性に優れたマグネシウム基合金箔又はマグ
   ネシウム基合金細線。
2. （２）急冷凝固法によって得られる 一般式：Ｍｇ＿ａＭ＿ｂＸ＿ｃ ［ただし、Ｍ：Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｃｕ、 Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎから選ばれる一種もしくは二種以上の
   元素、 Ｘ：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｍｍ（ミッシュメタ
   ル）から選ばれる一種もしくは二種以上の元素、 ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで、 ４０≦ａ≦９０ ４≦ｂ≦３５ ４≦ｃ≦２５］ で示される組成を有するアモルファス素材をアモルファ
   ス合金に特有のガラス遷移温度 領域、過冷却液体領域又は結晶化開始温度 ±１００゜Ｋの温度領域において圧延又は線引き加工す
   ることを特徴とする請求項（１）記載のマグネシウム基
   合金箔又はマグネシウム基合金細線の製造方法。