JPH04297542A

JPH04297542A - 耐腐食性及び加工性に優れた高靱性Ｍｇ基複合軽量合金及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04297542A
Application number: JP6008491A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Uchida; 内田　省寿; Moritaka Hida; 飛田　守孝; Yoshitoshi Takemoto; 竹本　嘉利; Toshiaki Miyazaki; 利明宮崎
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1992-10-21

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐腐食性及び塑性加工性
に優れた高靱性Ｍｇ基複合軽量合金及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属に特性改善のための繊維等を
配合した金属基複合材としては、主に、Ａｌをベースと
するものについての開発、研究が進められてきた。しか
しながら、従来において、複合される繊維には、ベース
となるＡｌと反応する金属繊維を用いる場合が多く、複
合による効果は強度の向上のみにとどまり、複合繊維の
変質のために、十分な靱性が確保できないといった欠点
があった。Ａｌと反応しない金属繊維として、ＭｏやＷ
繊維があるが、これらの重金属繊維は、一般にＡｌとの
接合性が悪く、また、得られる複合材の著しい重量増加
をもたらすという欠点があった。また、Ａｌへの複合繊
維として、ＳｉＣ等のセラミック繊維を利用するものも
あるが、これらの繊維は、複合則より低い強度しか得ら
れず、十分な複合効果は得られない。しかも、複合によ
り靱性は著しく低下し、塑性加工が実用上不可能となる
ため、焼結により製品化する必要があり、加工コストが
高騰するという欠点もある。

【０００３】一方、Ｍｇは海洋資源である点から見れば
、日本にとっては無尽蔵に供給され得る非常に有利な元
素である。しかも、Ｍｇは各種構成材料の主流である鉄
との反応もなく、また、毒性なく、安全性の高い材料で
ある点からも、Ｍｇの実用化は工業上極めて有益な技術
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｍｇは
腐食性が高い、Ｍｇ蒸気圧が高く化学反応が著しく生起
し易い、発火性があるなど、利用面での欠点を有するこ
とから、素形化に対する検討は、粉末治金的反応も含め
て、殆どなされていないのが現状である。

【０００５】本発明は上記従来の実情に鑑みて、Ｍｇを
ベースとする複合材であって、耐腐食性及び加工性に優
れた高靱性Ｍｇ基複合軽量合金及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の耐腐食性及び
加工性に優れた高靱性Ｍｇ基複合軽量合金は、Ｍｇに対
する溶解度の低い金属の繊維又は粒子を含有するＭｇ又
はＭｇ基合金の表面に、Ｍｇの融点よりも高いか或いは
同程度の融点を有し、かつ、耐腐食性及びＭｇとの接合
性に優れた金属被膜が形成されてなることを特徴とする
。

【０００７】請求項２の耐腐食性及び加工性に優れた高
靱性Ｍｇ基複合軽量合金は、請求項１に記載のＭｇ基複
合軽量合金において、Ｍｇに対する溶解度の低い金属が
Ｔｉ，Ｂｅ，Ｚｒ及びＶよりなる群から選ばれる１種又
は２種以上である請求項１に記載のＭｇ基複合軽量合金
を特徴とする。

【０００８】請求項３の耐腐食性及び加工性に優れた高
靱性Ｍｇ基複合軽量合金は、請求項１又は２に記載のＭ
ｇ基複合軽量合金において、金属被膜がＡｌ又はＴｉの
被膜である請求項１又は２に記載のＭｇ基複合軽量合金
を特徴とする。

【０００９】請求項４の耐腐食性及び加工性に優れた高
靱性Ｍｇ基複合軽量合金は、請求項１ないし３のＭｇ基
複合軽量合金において、Ｍｇ基合金が、Ｂｅ，Ｂ及び希
土類金属よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含
有する請求項１項ないし３項のいずれか１項に記載のＭ
ｇ基複合軽量合金を特徴とする。

【００１０】請求項５の耐腐食性及び加工性に優れた高
靱性Ｍｇ基複合軽量合金の製造方法は、請求項１のＭｇ
基複合軽量合金を製造する方法であって、Ｍｇ又はＭｇ
基合金を、Ｍｇの融点よりも高いか或いは同程度の融点
を有し、かつ、耐腐食性及びＭｇとの接合性に優れた金
属よりなる坩堝を用いて、Ｍｇ保護雰囲気にて溶解し、
得られた溶湯に、Ｍｇに対する溶解度の低い金属の繊維
又は粒子を存在させることを特徴とする。

【００１１】請求項６の耐腐食性及び加工性に優れた高
靱性Ｍｇ基複合軽量合金の製造方法は、請求項５の方法
において、溶湯中に、Ｌｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｂ及び希土類
金属よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を存在さ
せる請求項５に記載のＭｇ基複合軽量合金の製造方法を
特徴とする。

【００１２】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて、Ｍｇに配合する金属繊維又は金属粒子としては
、Ｍｇと良好な濡れ性を示すが、Ｍｇとの反応により脆
弱な金属間化合物を形成しないものが好ましく、例えば
、Ｔｉ（比重＝４．５）、Ｂｅ（比重＝１．８）、Ｚｒ
（比重＝６．５）、Ｖ（比重＝６．０）等の繊維又は粒
子が挙げられる。配合する金属繊維としては平均直径１
０〜３００μｍで、平均長さ０．３〜１００ｍｍ程度の
ものが好ましい。また、金属粒子としては平均直径０．
１〜５０μｍ程度のものが好ましい。これらの金属繊維
又は金属粒子の配合量は少な過ぎると十分な効果が得ら
れず、多過ぎると特性を損なう原因となる。従って、配
合量は、強度及び靭性を効かせる場合には複合合金中に
２．０〜１５体積％となるよう、また強度のみを効かせ
る場合には１５〜６０体積％にするのが好ましい。

【００１３】また、被膜を形成する金属としては、具体
的にはＡｌ，Ｔｉ等が挙げられる。このような金属被膜
は通常の場合、厚さ１００μｍ以上とするのが好ましい
。

【００１４】本発明においては、Ｍｇに更にＢｅ，Ｂ及
び希土類金属を微量添加することにより、耐食性、耐熱
性及び鋳造性の向上を図ることができる。これらの金属
中、Ｂｅ及びＢの添加量は他の特性を損なうことなく、
良好な耐食性向上効果を得るために、０．１〜１．０重
量％程度が好ましく、また希土類金属の添加量は１．０
〜１０重量％程度とするのが好ましい。尚、Ｂｅの蒸気
は毒性があるので取扱いに注意を要する。

【００１５】また、本発明のＢは、合金化元素として、
Ｍｇに比較的容易に固溶するＬｉ（比重＝０．５）、Ａ
ｌ（比重＝２．７）、希土類金属を配合することにより
、軽量化を図ると共に、固溶硬化や時効硬化等の効果を
発揮させることもできる。このような硬化処理により、
降伏強度を２倍以上上昇させることができる。

【００１６】このような本発明のＭｇ基複合軽量合金は
、Ｍｇ又はＭｇ基合金を、Ｆｅ坩堝内でＭｇ保護雰囲気
、例えばアルゴン雰囲気にて７００〜７５０℃程度で溶
解し、Ｔｉ等の金属短繊維又は粒子を鋳込み時に加えた
あと、引続きＴｉ，Ａｌ等の被膜形成金属製鋳型内に流
し込み、そのまま凝固させることにより容易に製造する
ことができる。尚、長繊維を用いる場合は、被膜形成金
属製鋳型内に予め繊維を配列しておく。

【００１７】このようにして得られるＭｇ基複合軽量合
金は、坩堝のクラッド材効果で、著しく高い耐食性と加
工性を有するものである。このため、別途表面処理を行
なう必要がなくなり、また、塑性加工による成形性も著
しく良好なものとなる。この場合、加工法としては、ス
エージング法、押し出し法、圧延加工法等が有効である
。また、これらの処理により、表面のＡｌ，Ｔｉ等の金
属被膜を１００μｍ程度の薄膜とすることができ、極め
て有利である。

【００１８】なお、溶製に際して、溶湯中に前述のＢ，
Ｂｅ，Ｃａ希土類金属を存在させることにより、耐食性
、耐熱性の向上効果のみならず溶湯流動性の向上効果が
得られ、また、Ａｌ，Ｌｉ，希土類金属を存在させるこ
とにより、軽量化、固溶硬化、時効硬化が図れる。

【００１９】このようなＭｇ複合材にＭｇの融点よりも
高いか或いは同程度の融点を有し、かつ、耐腐食性及び
Ｍｇとの接合性に優れた金属被膜を形成することにより
、耐食性、加工性が著しく高められ、粉末治金によるこ
となく、塑性加工により容易に所望の素形材を成形する
ことが可能とされる。請求項４のＭｇ基複合軽量合金に
よれば、耐食性はより一層高められる。

【００２０】このようなＭｇ基複合軽量合金は、請求項
５、６の方法により、坩堝のクラッド活用で容易に製造
することが可能とされる。

【００２１】なお、Ｍｇは蒸気圧の高い金属であるが、
このような蒸気圧の高いＭｇは、Ｍｇ基複合軽量合金の
スクラップ再利用に際し、極めて効率的に分溜精製する
ことができ、リサイクル性、環境保全面で極めて有利で
ある。

【００２２】

【作用】Ｍｇ（比重＝１．７４）は、工業金属材料の中
で、最も比重の小さいものであり、材料の軽量化に有効
である。このようなＭｇに、Ｍｇと溶解度の低い金属の
繊維又は粒子を配合することにより、著しく優れた強度
向上、靱性向上効果が得られる。しかして、複合により
得られる高靱性により、塑性加工による成形が可能とさ
れ、粉末治金に頼ることなく、容易に素形材に仕上げる
ことが可能とされる。また、加工硬化、Ｍｇ結晶粒微細
化処理により、強度や加工性をより一層向上させること
もできる。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００２４】実施例１Ｍｇに、Ｔｉ長繊維（平均直径２００μｍ、平均長さ５
００ｍｍ）を、その配合率が４体積％となるように添加
して得られたＭｇ−Ｔｉ繊維複合材について、その引張
強度及び均一伸び歪特性を調べ、Ｔｉ繊維を配合する前
のＭｇと比較した。その結果、Ｍｇ−Ｔｉ繊維複合材は
、Ｍｇに比べて、引張強度は約３倍に、また、均一伸び
歪は約４倍に達し、ＭｇとＴｉの強力な接合力により、
Ｔｉ繊維による高い強度向上効果及び靱性向上効果が得
られたことが確認された。本実施例の複合材では、複合
則よりも高い強度が得られた。

【００２５】また、本実施例のＭｇ−Ｔｉ繊維複合材に
ついて、下記条件にて結晶粒微細化処理したものについ
て、ランクフォード値（γ値）を調べた。結晶粒微細化処理条件Ｚｒを０．１重量％添加した。その結果、低炭素鋼とほ
ぼ同等の良好な値（γ＞１）が得られた。この結果から
、Ｍｇ−Ｔｉ繊維複合材は深絞り加工も可能であること
が明らかである。

【００２６】実施例２Ｍｇを内張りしたＡｌ製坩堝に、Ｍｇをアルゴン雰囲気
にて７００℃で鋳造し、得られた溶湯にＴｉ繊維（平均
直径２００μｍ、平均長さ５００ｍｍ）を、４体積％と
なるように添加し、更にＣｅを２．０重量％となるよう
に添加して溶製した後、冷却し、表面に厚さ２．０ｍｍ
のＡｌ被膜が形成されたＭｇ基複合合金塊を得た。

【００２７】得られた合金は、著しく加工性が良好であ
り、スエージング加工により、容易に厚さ５００μｍの
Ａｌ被膜を有する柱状部材とすることができた。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１〜３の耐腐
食性及び加工性に優れた高靱性Ｍｇ基複合軽量合金によ
れば、特に、高強度で靱性が著しく高く、各種塑性加工
による成形が可能なＭｇ基複合軽量合金が提供される。請求項５の耐腐食性及び加工性に優れた高靱性Ｍｇ基複
合軽量合金によれば、このようなＭｇ基複合軽量合金を
容易かつ効率的に製造することができる。請求項４、６
の耐腐食性及び加工性に優れた高靱性Ｍｇ基複合軽量合
金によれば、Ｍｇ基複合軽量合金の耐腐食性はより一層
高められる。本発明によれば、Ｍｇの利用分野が著しく
拡大され、その工業的有用性は極めて大である。特に、
本発明の耐腐食性及び加工性に優れた高靱性Ｍｇ基複合
軽量合金は、自動車の軽量化に極めて有効であり、その
防振、防音効果と相俟って、将来的に極めて有望な材料
であり、リサイクル性、環境保全性等の面からも今後、
様々な用途が期待される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　Ｍｇに対する溶解度の低い金属の繊維
又は粒子を含有するＭｇ又はＭｇ基合金の表面に、Ｍｇ
の融点よりも高いか或いは同程度の融点を有し、かつ、
耐腐食性及びＭｇとの接合性に優れた金属被膜が形成さ
れてなることを特徴とする耐腐食性及び加工性に優れた
高靱性Ｍｇ基複合軽量合金。
【請求項２】　　Ｍｇに対する溶解度の低い金属がＴｉ
，Ｂｅ，Ｚｒ及びＶよりなる群から選ばれる１種又は２
種以上である請求項１に記載のＭｇ基複合軽量合金。
【請求項３】　　金属被膜がＡｌ又はＴｉの被膜である
請求項１又は２に記載のＭｇ基複合軽量合金。
【請求項４】　　Ｍｇ基合金が、Ｂｅ，Ｂ及び希土類金
属よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有する
請求項１項ないし３項のいずれか１項に記載のＭｇ基複
合軽量合金。
【請求項５】　　Ｍｇ又はＭｇ基合金を、Ｍｇの融点よ
りも高いか或いは同程度の融点を有し、かつ、耐腐食性
及びＭｇとの接合性に優れた金属よりなる坩堝を用いて
、Ｍｇ保護雰囲気にて溶解し、得られた溶湯に、Ｍｇに
対する溶解度の低い金属の繊維又は粒子を存在させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の耐腐食性及び加工性に
優れた高靱性Ｍｇ基複合軽量合金の製造方法。
【請求項６】　　溶湯中に、Ｌｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｂｅ，
Ｂ及び希土類金属よりなる群から選ばれる１種又は２種
以上を存在させる請求項５に記載のＭｇ基複合軽量合金
の製造方法。