JPH11509581A

JPH11509581A - 高圧鋳造用マグネシウム合金及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11509581A
Application number: JP9537945A
Authority: JP
Inventors: ソンジンパク; ジェジュンキム; デハンキム; チョルスウシン; ナクジュンキム
Original assignee: ヒュンダイモーターカンパニー
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1999-08-24
Also published as: WO1997040201A1; KR970070222A

Abstract

(57)【要約】〔構成〕本発明は、高圧鋳造用マグネシウム合金に関するものであり、更に詳しくは、主成分であるマグネシウムと５．３〜１０．０重量％のアルミニウム、０．７〜６．０重量％の亜鉛、０．５〜５．０重量％の硅素からなるマグネシウム合金に、０．１５〜１０．０重量％のカルシウムを添加することにより、優れた強度及び靭性を有し、高圧鋳造用として適用できるマグネシウム合金に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の名称〕高圧鋳造用マグネシウム合金及びその製造方法〔発明の詳細な説明〕〔発明の属する技術分野〕本発明は、高圧鋳造用マグネシウム合金に関するものであり、更に詳しくは、主成分であるマグネシウムとアルミニウム、亜鉛、硅素からなるマグネシウム合金にカルシウムを添加することにより、優れた強度及び靭性を有し、ダイ−カスティング（die-casting）或はスクィズ−カステイング（squeeze-castig）のような高圧鋳造用として適用できるマグネシウム合金に関するものである。

〔従来の技術〕一般に、マグネシウム合金は、高い比強度（specific strength）を有する最軽量の合金として、一般鋳造及び高圧鋳造ができるので、自動車部品或は航空機部品としてその応用範囲がかなり広い。

現在まで開発されているマグネシウム合金の組成を見ると、まず、８．３〜９．７重量％のアルミニウム、０．３５〜１．０重量％の亜鉛、０．１５重量％以下のマンガン、０．１重量％以下の硅素及び残余がマグネシウムから成る高強度用のマグネシウム合金、５．５〜６．５重量％のアルミニウム、０．２２重量％以下の亜鉛、０．１３重量％以上のマンガン、０．５重量％以下の硅素及び残余がマグネシウムから成る高延伸用のマグネシウム合金、３．５〜５．０重量％のアルミニウム、０．１２重量％以下の亜鉛、０．２〜０．５重量％のマンガン、０．５〜１．５重量％の硅素及び残余がマグネシウムから成る耐磨耗用のマグネシウム合金等がある。但し、上記合金は、０．００５重量％以下の鉄、０．０３重量％以下の銅及び０．００２重量％以下のニッケルを含有していても差し支えない。

米国特許第５，０７８，９６２には、優れた機賊的な強度及び少なくも５％の延伸率を有するマグネシウム合金と、４００MPa 或は５００MPa の迅速な凝固と強化による製造方法が開示されている。その組成は，２〜１１重量％のアルミニウム、０〜１２重量％の亜鉛，０〜１重量％のマンガン、０．１〜４重量％の稀土類元素（rare earth element）及び残余のマグネシウムである。

しかし、前記のような従来のマグネシウム合金は、延伸率がいいと強度が劣り、もしくは、強度がいいと延伸率が低下するという、同時には高引性と高強度が満足できないという問題があった。

〔発明の構成及び作用〕従って、本発明者は、高強度かつ高靭性を有するマグネシウム合金を製造するために、鋭意研究した結果、５．３〜１０．０重量％のアルミニウム、０．７〜６．０重量％の亜鉛、０．５〜５．０重量％の硅素、０．１５〜１０．０重量％のカルシウム及び残余が実質的なマグネシウムからなるダイ−カスティング（di e-casting）に対して、高強度と高靭性を有し、自動車部品或は航空機部品に使用されるマグネシウム合金の製造が出来、また、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、硅素からなるマグネシウム合金に０．５〜１０．０重量％のカルシウムを添加することにより、少量のアルミニウムによるMg₂Siの針状構造（needle haap ed structure）の形成を防ぎ、優れた強度を有するマグネシウム合金の製造が出来る本発明を完成した。

本発明は、高強性かつ高靭性であり、高圧鋳造に適しているマグネシウム合金を提供することを目的とする。

本発明は、アルミニウム、亜鉛及び硅素を含むマグネシウム合金において、成分として、５．３〜１０．０重量％のアルミニウム、０．７〜６．０重量％の亜鉛、０．５〜５．０重量％の硅素、０．１５〜１０．０重量％のカルシウム及び残余のマグネシウムを含有せしめて成ることを特徴とするマグネシウム合金に関するものである。

この発明は、カルシウムを添加することにより高強度及び高靭性を有するマグネシウム合金に開し、カルシムウは、一般的にマグネシウム合金の微細構造を調節するために使用するもので、アルミニウムの含量を調節する際、形成されるMg ₂ Siの針状構造による強度の低下を防ぐ。

その結果を図１に基づいて詳細に説明すると、一般的にアルミニウムの含量が全体合金組成に対して１１重量％である時は、図１の（ａ）のように球状の微細構造を示す。球状は、最も安定な形態として強度と延伸率は優れているが、球状が広く分布すると、強度に悪い影響を与えるおそれがある。一方、図１の（ｂ）と（ｃ）に示すように、アルミニウムの含量が少なくなるほど、特に、（ｃ）のように、４重量％程度添加した場合は、針状構造の微細構造を持つ。針状構造は延伸率が少し劣るが、微細に分布するので、カルシウムを添加することによりアルミニウムの含量が少量である場合には、形成される針状構造の短所を調節し、針状構造を微細な球状構造に変換きせ、強度がよくなる。

本発明において、カルシウムは、全体の合金組成物の含量に対して０．１５〜１０．０重量％を添加することを特徴とする。カルシウムの含量が０．１５重量％より少ないと、添加する効果が期待できないし、また，５．０重量％を超えると、合金の主分散質（dispersoid）であるMg₁₇Al₁₂を形成するアルミニウムの含量をより多くしなければならなくなり、主分散質の形成を阻み、カルシウム添加の目的に反するという問題がある。

本発明の合金は、前記のカルシウム以外に、５．３〜１０．０重量％のアルミニウム、０．７〜６．０重量％の亜鉛、０．５〜５．０重量％の硅素および残余のマグネシウムから成る。ここで、アルミニウムは、主分散貿であるMg₁₇Al₁₂を形成するので、その含量が１０．０重量％を超えると、Mg₂Siが大きな球状になる問題がある。そして、亜鉛の含量が６．０重量％を超えると、ホットクラック（hot crack）が発生する問題がある。また、硅素は、第２分散質であるMg₂Siを形成させる成分として、その含量が０．５重量％より少ないと、Mg₂Siの析出量が少なくなる問題があり、５．０重量％を超えると、耐腐食性が減退する問題がある。

上記のような組成を有する本発明のマグネシウム合金は、一般的に硅素を含む合金の如き、ダイ−カスティング（die-casting）或はスクイズ−カスティング（squeeze casting）のような高圧鋳造に適しており、本発明の合金を低圧鋳造する場合は、針状構造のMg₂Si が生成できなく、一般的な硅素の結晶が生成され、強度が劣る問題がある。

図２に示す如きスクイズ−カスティング装置を使用して本発明によって得られたマグネシウム合金を、低圧鋳造［gravity casting，図３（ａ）］及び高圧鋳造［図３（ｂ）］し、それぞれの微細組織を光学顕微鏡で観察した結果を図３（ａ）及び（ｂ）に示す。図３から分るように、低圧鋳造した微細組織［図３（ａ）］に比べ高圧鋳造した［図３（ｂ）］の方が、構造がより細かく、強度及び靭性が優れている。

従って、本究明のマグネシウム合金は、一般的な場合と同じように低圧鋳造するよりも高圧鋳造する方が好ましい。

このような本発明を次の実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

〔実施例〕実施例及び比較例１〜２次の表１に示すような組成からなるマグネシウム合金を製造し、そのマグネシウム合金に対する引張強度，降伏強度及び延伸率を測定し、その結果を表１に示す。ここで、引張強度、降伏強度及び延伸率は、ASTM規格に基づいて測定した。

上記の表１からわかるように、本発明によるカルシウムを添加して得られたマグネシウム合金は、引張強度，降伏強度及び延伸率が優れていることが確認された。

実験例：マグネシウム合金の微細構造上記実施例１によって得られたマグネシウム合金の微細組織を光学顕微鏡で観察し、その結果を図４に示す。図４からわかるように、本発明のマグネシウム合金は、球状のMg₁₇Al₁₂が微細に分布しているとともに、針状から球状に多く変形されたMg₂Siがが微細に分布している。

上記の結果から分るように、本発明のマグネシウム合金は、高強度及び高靭姓の特性を有し、その特性をより満足させるためには、本発明の合金を用いて鋳物の製造の際、ダイ−カスティング（die-casting）或はスクイズ−カスティング（squeeze-casting）のような高圧鋳造方法を使用するのが好ましい。

〔図面の簡単な説明〕

〔図１〕（ａ）は、本発明において１１重量％のアルミニウムを含むマグネシウム合金の微細構造を示す光学顕微鏡写真であり、（ｂ）は、本発明において７重量％のアルミニウムを含むマグネシウム合金の微細構造を示す光学額顕微鏡写真であり、（ｃ）は、本発明において４重量％のアルミニウムを含むマグネシウム合金の微細構造を示す光学顕微鏡写真である。

〔図２〕マグネシウム合金を鋳造するために使用するスクィズ−カスティング（squeez e-casting）装置の写真である。

〔図３〕（ａ）は、９重量％のアルミニウム、１重量％の亜鉛、０．７重量％の硅素を含むマグネシウム合金を低圧鋳造した時の光学顕微鏡写真であり、（ｂ）は、９重量％のアルミニウム、１重量％の亜鉛、０．７重量％の硅素を含むマグネシウム合金を高圧鋳造した時の光学顕微鏡写真である。

〔図４〕本発明によって得られたマグネシウム合金の微細構造を示す光学顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者キムデハン大韓民国 120―140 ソウルソデムン― クシンチュン―ドン 134 (72)発明者シンチョルスウ大韓民国 630―080 キョンサンナム―ドウルサン―シナム―クオン―ドンデソンガーデン 116―1304 (72)発明者キムナクジュン大韓民国 790―330 キョサンブク―ドポハン―シナム―クヒョザ―ドンサン 31

Claims

【特許請求の範囲】

〔請求項１〕５．３〜１０．０重量％のアルミニウム、０．７〜６．０重量％の亜鉛、０．５〜５．０重量％の硅素、０．１５〜１０．０重量％のカルシウム及び残余が実質的にマグネシウムからなることを特徴とする高強度と高延伸率を有するマグネシウム合金。
〔請求項２〕高圧鋳造法によって鋳造されていることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム合金。
〔請求項３〕前記高圧鋳造法が、ダイ−カスティング（die-casting）であることを特徴とする請求項２記載のマグネシウム合金。
〔請求項４〕前記高圧鋳造が、スクイズ−カスティング（squeeze-castin g）であることを特徴とする請求項２記載のマグネシウム合金。
〔請求項５〕アルミニウム、亜鉛、硅素、０．１５〜１０．０重量％のカルシウム及び残余が実質的にマグネシウムからなることを特徴とする高強度及び高延伸率を有するマグネシウム合金の製造方法。
〔請求項６〕５．３〜１０．０重量％のアルミニウム、０．７〜６．０重量％の亜鉛、０．５〜５．０重量％の硅素、０．１５〜１０．０重量％のカルシウム及び残余が実質的にマグネシウムからなるマグネシウム合金を用いて製造されたことを特徴とする自動車及び航空機部品。