KR101466143B1 - 마그네슘 합금판의 제조 방법 및 마그네슘 합금 코일재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스 가공성이 우수한 마그네슘 합금판의 제조 방법, 이 판을 권취함으로써 이루어지는 마그네슘 합금 코일재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 마그네슘 합금으로 이루어지는 소재판(1)을 280℃ 이하의 온도로 예열한 후, 이 가열한 소재판(1)에 대하여 압연롤(3)에 의해 압연을 행하고, 얻어진 긴 압연판을 권취한다. 압연롤(3)의 표면 온도를 230℃ 이상 290℃ 이하로 한다. 이 예열, 압연, 권취를 연속하여 반복적으로 행한다. 소재판(1) 및 압연롤(3)의 쌍방을 특정한 온도로 함으로써, 소재판의 압연성을 높여서 양호하게 연속적으로 압연할 수 있는데다가, 압연롤의 폭 방향의 온도의 변동을 억제할 수 있어, 균일하게 압연을 행하게 하여, 긴 마그네슘 합금판을 얻을 수 있다. 이 마그네슘 합금판은, 압연에 의한 가공 스트레인이 충분히 도입되어 있는데다가, 결정립 직경의 조대화가 억제되어 있어, 프레스 가공성이 우수하다. 또한, 권취 불균일이 생기기 어렵고, 외관이 우수한 코일재를 얻을 수 있다.

Description

마그네슘 합금판의 제조 방법 및 마그네슘 합금 코일재{METHOD FOR PRODUCING MAGNESIUM ALLOY SHEET AND MAGNESIUM ALLOY COIL STOCK}

본 발명은, 긴 마그네슘 합금판을 얻을 수 있는 마그네슘 합금판의 제조 방법과, 이 합금판을 권취하여 이루어지는 마그네슘 합금 코일재에 관한 것이다. 특히, 프레스 가공성이 우수한 긴 마그네슘 합금판을 얻을 수 있는 마그네슘 합금판의 제조 방법에 관한 것이다.

마그네슘에 여러 가지의 원소를 첨가한 마그네슘 합금은, 경량이고 질량 대비의 강도가 높으며, 우수한 충격 흡수성을 갖기 때문에, 휴대 전화나 휴대형 컴퓨터 등의 전자·전기 기기류의 케이스, 자동차용 부품 등의 각종 부재의 구성 재료로서 검토되고 있다. 마그네슘 합금은 육방정의 결정 구조(hcp 구조)를 갖기 때문에 상온에서의 소성 가공성이 부족하다. 이 때문에, 상기 케이스 등에 이용되고 있는 마그네슘 합금 제품은, 다이캐스트법이나 틱소몰드법에 의한 주조품이 주류이다. 그러나, 이들 주조 방법에서는 얇은 판재, 특히 상기 각종 부재를 대량 생산함에 있어서, 그 소재에 알맞은 긴 판재를 제조하는 것이 곤란하다.

한편, ASTM(미국 재료 시험 협회 ; American Society for Testing and Materials) 규격의 AZ31 합금은 비교적 소성 가공을 하기 쉽기 때문에, 해당 합금으로 이루어지는 주조판에 압연이나 프레스 가공과 같은 소성 가공을 하여 두께를 얇게 하는 것이 검토되고 있다. 예컨대, 특허 문헌 1에는, AZ31 합금으로 이루어지는 소재에 온간 압연을 행하고, 롤러 레벨러(변형 교정기)에 의한 전단 변형과 재결정 열처리를 조합하여 추가로 행하여, 얇은 마그네슘 합금판을 제조하는 것이 개시되어 있다.

다른 한편으로, ASTM 규격의 AZ91 합금은, 내식성이나 강도가 높기 때문에, 향후 전신재(展伸材)로서의 수요가 높아지리라 기대된다. 그러나, AZ91 합금은 AZ31 합금보다도 Al 함유량이 많고, 소성 가공성이 뒤떨어진다. 따라서 특허 문헌 2에서는, AZ91 합금으로 이루어지고, 쌍 롤 주조 등에 의해서 얻어진 마그네슘 합금 소재판에 압연을 행함에 있어서, 소재판의 온도와 압연롤의 온도를 일정한 범위(비교적 저온)로 제어하는 것을 제안하고 있다. 상기 온도 제어에 의해, 결정립의 조대화(粗大化)를 억제하고, 소재의 표면에 균열이 발생하기 어려우며, 양호하게 압연을 행할 수 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제3988888호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 공개2007-098470호 공보

프레스 가공, 드로잉 가공, 굽힘 가공 등의 소성 가공이 행해진 마그네슘 합금재는, 주조재와 비교하여 기계적 특성이 우수하기 때문에, 이러한 소성 가공재의 생산성을 높이는 것이 요구된다. 생산성을 향상시키기 위해서, 긴 소재를 준비하고, 프레스 장치와 같은 소성 가공 장치에 연속적으로 소재를 공급하고 있다. 또한, 이 소재로는, 프레스 가공성 등의 소성 가공성이 우수한 것이 요구된다. 그러나, 종래에 소성 가공성이 우수한 긴 소재, 특히, 프레스 가공재와 같은 소성 가공재의 소재로 알맞은 판재(대표적으로는 압연판)의 제조 방법에 관해서는, 충분히 검토되어 있지 않다. 특히, AZ91 합금과 같이 첨가 원소의 함유량이 많고, 강도나 내식성, 내충격성과 같은 특성이 우수한 마그네슘 합금으로 구성되고, 또한 소성 가공성이 우수한 긴 판재 개발이 요구된다.

그래서, 본 발명자들은 긴 압연판을 제조함에 있어서, 그 소재로도 긴 재료, 대표적으로는 코일형으로 권취된 코일재를 이용하고, 이 코일재를 압연롤에 삽입하기 전에 미리 가열하고, 가열한 코일재를 풀어 압연을 행하고, 얻어진 압연판을 일단 권취한다. 즉, 예열⇒ 압연⇒ 권취를 연속적으로 반복하여 복수 패스의 압연을 행하는 것을 검토했다. 보다 구체적으로는, 반전 가능한 한 쌍의 릴 사이에, 한 쌍의 대향 배치된 압연 롤을 배치하고, 한 쪽 릴에 코일재를 배치하여, 풀어낸 소재판을 다른 쪽의 릴로 권취함으로써 양쪽 릴 사이에서 소재판을 주행시키고, 주행 중, 상기 압연 롤에 의해 소재판에 압연을 행한다. 그리고, 상기 릴을 반전시킴으로써 반복 압연을 행한다, 즉, 가역 압연을 행하는 것을 검토했다.

여기서, Al 등의 첨가 원소의 함유량이 많은 마그네슘 합금은 일반적으로 소성 가공성이 뒤떨어지기 때문에, 압연과 같은 소성 가공을 행할 때에 가열하여, 소성 가공성을 높이는 것이 바람직하다. 예컨대, 특허 문헌 2에서는, 조압연(粗壓延)시의 소재판의 온도를 350℃ 정도, 압연롤의 표면 온도를 200℃ 정도로 하고, 마무리 압연시의 소재판의 온도를 210℃ 정도, 압연롤의 표면 온도를 150℃ 정도로 하고 있다. 그러나, 이와 같이 압연 공정에서 소재판의 가열 온도를 크게 다르게 한 경우, 압연 후에 권취한 코일재를 양쪽 릴로부터 제거하고, 압연 롤의 온도를 조정한 후, 재차 코일재를 양쪽 릴에 설치할 필요가 있다. 또한, 패스 수가 많아짐에 따라서 코일재의 설치·제거 공정이 많아진다. 그 결과, 연속적인 압연이 행해지기 어렵고, 압연판의 생산성의 저하, 나아가서는 상기 소성 가공재의 생산성의 저하를 초래한다.

연속적으로 압연을 행하여 양호한 생산성으로 긴 압연판을 제조함에 있어서, 소재판의 소성 가공성을 높이기 위해서 소재판의 온도를 높이는, 구체적으로는, 예컨대, 전 패스에 걸쳐서 350℃ 정도로 가열하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, 패스 수가 많아짐에 따라서 압연 중에 소재판이 어닐링되어, 해당 소재판을 구성하는 마그네슘 합금의 결정립 직경이 커지거나, 압연롤에 의해 소재에 축적된 가공 스트레인(전단대)이 해방되어, 왜곡 양이 적어지기도 하여, 얻어진 압연판은, 프레스 가공성이 떨어지는 경향이 있다.

대안으로, 소재판의 소성 가공성을 높이기 위해서, 예컨대, 압연롤의 온도를 올리는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 압연롤의 온도를 지나치게 올리면, 롤의 폭 방향(축 방향)의 온도 편차가 커지기 쉽다. 압연롤은 금속 소재로 구성되는 것을 이용하는 경우가 많고, 압연롤 자체에 온도 편차가 있으면 팽창 정도가 달라서 해당 롤이 국소적으로 변형된다. 보다 구체적으로는, 예컨대, 압연롤의 가열에 있어서, 해당 롤의 폭 방향의 중앙부에 가열 히터를 설치하는 경우, 해당 롤의 중앙부가 굵게 팽창된 형상(크라운형)으로 될 수 있다. 특히, 광폭재를 형성함에 있어서, 폭이 큰 압연롤을 이용하는 경우, 일반적으로 압연롤의 양 가장자리가 중앙부보다도 온도가 저하하기 쉽기 때문에, 이러한 온도 편차가 생기기 쉽다. 압연롤이 전술한 바와 같이 변형한 상태로 압연을 행하면, 압연 후에 얻어지는 마그네슘 합금판은, 그 폭 방향의 중앙 부분이 얇고, 또한 가장자리가 두껍게 된다. 이와 같이 폭 방향의 두께 변동에 의해, 제품 가치를 저하시킬 뿐만 아니라, 이 두께 변동에 의해 평탄도도 나빠진다. 또한, 폭 방향으로 두께의 변동이 있는 압연판을 압연 후에 권취하면, 권취 횟수(턴수)가 많아짐에 따라서 두께 변동의 영향이 커지고, 가장자리를 가지런히 하여 코일 형상으로 권취하는 것이 어렵다. 권취하더라도, 가장자리가 고르지 않게 되고, 턴면이 요철인 코일재, 즉, 권취 불균일이 크게 생긴 코일재가 될 수 있다. 게다가, 소재판의 가장자리는 중앙부에 비교하여 냉각되기 쉽기 때문에 균열이 생기기 쉬워져, 가장자리 균열이 큰 코일재가 될 수 있다. 이러한 권취 불균일이 큰 코일재나 가장자리 균열이 큰 코일재는, 상기 두께의 변동이 큰 코일재나 평탄도가 나쁜 코일재와 같이, 제품 가치가 낮고, 수율의 저하를 초래한다는 점에서, 생산성의 저하를 초래한다.

그래서, 본 발명의 목적의 하나는, 프레스 가공성이 우수한 긴 마그네슘 합금판을 생산성 좋게 제조할 수 있는 마그네슘 합금판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 권취 불균일이 작은 마그네슘 합금 코일재를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들이 여러 가지 검토한 결과, 연속적으로 압연을 행하기 위해서는, 소재판 및 압연롤 중 어느 한쪽을 고온으로 하는 것은 아니고, 쌍방을 특정한 범위로 함과 동시에, 압연롤의 사용 온도역을 비교적 좁은 범위로 하는 것이 바람직하다는 지견을 얻었다. 본 발명은 상기 지견에 기초하는 것이다.

본 발명의 마그네슘 합금판의 제조 방법은, 마그네슘 합금으로 이루어지는 소재판에 압연을 행하여, 얻어진 긴 압연판을 권취하여 코일형의 마그네슘 합금판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이하의 예열 공정, 압연 공정, 권취 공정을 포함하고, 이들 예열 공정, 압연 공정 및 권취 공정을 연속하여 복수 회 반복한다.

예열 공정 : 상기 소재판을 가열하는 공정. 상기 소재판의 가열 온도는 280℃ 이하로 한다.

압연 공정 : 가열한 상기 소재판에 압연롤에 의해 압연을 행하는 공정. 상기 압연롤의 표면 온도는 230℃ 이상 290℃ 이하로 한다.

권취 공정 : 압연된 압연판을 권취하는 공정.

상기 본 발명의 제조 방법에 의해, 예컨대 이하의 본 발명의 마그네슘 합금 코일재를 얻을 수 있다. 본 발명의 마그네슘 합금 코일재는, 마그네슘 합금으로 이루어지는 긴 판재가 권취되어 이루어지고, 권취 불균일이 5 mm 이내이다.

본 발명의 제조 방법에 따르면, 소재판 및 압연롤의 쌍방을 특정한 온도로 가열함으로써, 소재판의 소성 가공성(주로 압연성)을 높일 수 있고, 연속적으로 양호하게 압연을 행할 수 있다. 특히, 결정립 직경의 조대화나 어닐링에 의한 가공 스트레인의 해방을 억제할 수 있는 범위에서 소재판의 가열 온도를 비교적 높게 함으로써, 압연롤의 온도를 과도하게 높게 하는 일이 없고, 또한 230℃ 이상 290℃ 이하로 사용 온도역을 비교적 좁은 범위로 한다. 즉, 압연롤의 설정 온도를 230℃∼290℃라는 비교적 좁은 범위에서 선택한다. 압연롤의 설정 온도를 상기 범위로 함으로써, 연속하여 압연을 행하더라도 압연롤이 과열되기 어렵고, 압연롤의 국소적인 열팽창이나 이 열팽창에 따르는 국소적인 변형을 억제할 수 있다. 그 결과, 압연롤은 그 폭 방향에 걸쳐서 균일한 형상을 유지할 수 있고, 소재판의 폭 방향에 대하여 균일하게, 또한 연속하여 압연을 행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에 따르면, 긴 마그네슘 합금판을 얻을 수 있다. 또한, 얻어진 마그네슘 합금판은, 결정립 직경이 미세하거나, 가공 스트레인이 충분히 축적되어 있어, 프레스 가공성이 우수하다.

또한, 전술한 바와 같이 압연롤에 있어서의 폭 방향의 형상 변동이 억제됨 으로써, 얻어진 마그네슘 합금판은, 그 폭 방향의 두께 변동이 작고, 바람직하게는 전체 길이 및 전체 폭에 걸쳐서 균일한 두께이면서, 우수한 평탄도를 갖는다. 두께가 균일함으로써 이 마그네슘 합금판은, 긴 재료라도 정밀도 좋게 권취된다. 따라서, 권취된 본 발명의 코일재는, 예컨대 전술한 바와 같이 권취 불균일이 작아, 제품 가치가 높다. 또한, 전술한 바와 같이 압연롤에 있어서의 폭 방향의 형상 변동을 억제함으로써 본 발명의 제조 방법은, 가장자리 균열이 적은 마그네슘 합금판을 제조할 수 있다. 즉, 권취된 본 발명의 코일재는, 가장자리 균열이 적어, 제품 가치가 높다. 여기서, 예컨대, 알루미늄이나 그 합금, 철이나 그 합금에 압연을 행하는 경우, 압연롤의 폭 방향의 온도차가 크더라도, 소재의 폭 방향에서의 압연 정도에 차가 생기기 어렵고, 그 결과, 얻어진 압연판의 두께도 변동이 생기기 어렵다. 이에 대하여, 마그네슘 합금의 가공성은, 온도에 의한 영향을 매우 받기 쉽다. 본 발명의 제조 방법에서는, 압연롤의 사용 온도 폭을 전술한 바와 같이 비교적 좁게하고 소재판의 온도를 특정한 범위로 함으로써, 소재판의 폭 방향에 걸쳐서 균일하게 압연을 행할 수 있어, 전술한 바와 같이 균일한 금속 조직을 갖고, 두께가 균일하며, 평탄성이 우수하고, 권취 불균일이 작으며, 가장자리 균열이 작은 마그네슘 합금판을 연속하여 제조할 수 있다.

전술한 바와 같이 두께가 균일하고, 평탄성이 우수하며, 가장자리가 고르게 권취되어 있는 본 발명의 코일재는, 프레스 장치와 같은 소성 가공 장치에 설치하여 풀어냄으로써 연속적으로 소성 가공재를 제조할 수 있고, 소성 가공재의 양산에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명의 코일재를 구성하는 마그네슘 합금판을 상기 장치의 소정 위치에 정밀도 좋게 배치할 수 있기 때문에, 본 발명의 코일재를 이용함으로써, 치수 정밀도가 우수한 소성 가공재를 제조할 수 있다.

본 발명의 일형태로서, 상기 마그네슘 합금이 알루미늄을 7.0 질량% 이상12.0 질량% 이하 함유하는 형태를 들 수 있다.

첨가 원소로서 알루미늄을 함유하는 마그네슘 합금은, 알루미늄의 함유량이 많아질수록 내식성이나 강도가 높고, 내식성이나 강도가 높은 마그네슘 합금판이나 코일재, 소성 가공재를 얻을 수 있다. 보다 구체적인 조성은, ASTM 규격에 있어서의 AZ계 합금, AM계 합금, Mg-Al-RE(희토류 원소)계 합금 등을 들 수 있다. 특히, Al을 7.0 질량%∼12.0 질량%, Zn을 0.5 질량%∼3.0 질량% 함유하는 Mg-Al계 합금, 대표적으로는 AZ91 합금은, AZ31 합금 등의 다른 Mg-Al계 합금과 비교하여 내식성이나 강도, 내소성변형성과 같은 기계적 특성이 우수하다. 단, 알루미늄의 함유량이 많아질수록 마그네슘 합금이 딱딱해지고, 압연 등의 가공시에 균열 등의 결함이 생기기 쉬워, 소성 가공성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 따라서, 첨가 원소의 종류나 함유량에 따라서, 상기 특정한 범위에서 압연시의 온도(소재판 및 압연롤의 온도의 적어도 한쪽)를 조정하는(대표적으로는, 높게 하는) 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법의 일형태로서, 상기 압연롤의 표면 온도에 있어서, 이 롤의 폭 방향의 온도 편차(최고 온도와 최저 온도의 차)를 10℃ 이하로 하는 형태를 들 수 있다.

상기 형태에 따르면, 압연롤의 폭 방향의 온도 편차가 매우 작고, 소재판의 폭 방향을 따라서 보다 균일하게 압연을 행할 수 있다. 따라서, 두께의 변동이나 가장자리 균열 등이 적은 마그네슘 합금판이나 권취 불균일이 작은 코일재를 보다 양호하게 제조할 수 있다. 바람직하게는, 압연롤의 폭 방향의 영역에서, 소재판이 접촉하는 영역의 전체 영역에 걸쳐서 균일한 온도로 제어한다. 구체적으로는, 상기 압연롤의 설정 온도를 상기 범위에서 선택하고, 이 선택 온도 ±5℃ 이내가 되도록, 압연롤의 온도를 제어한다.

본 발명의 제조 방법의 일형태로서, 최종 패스까지의 각 패스의 압연에 있어서, 상기 소재판의 압연 직전의 온도를 150℃ 이상 280℃ 이하로 하는 형태를 들 수 있다.

본 발명의 제조 방법과 같이 연속적으로 압연을 행하는 경우, 소재판은 가공열에 의해 어느 정도 온도를 높일 수 있다. 따라서, 예열 공정이나 압연 공정에서 소재판의 설정 온도를 항상 일정하게 하면, 패스 수가 많아짐에 따라서, 소재판이 280℃ 이상이 될 우려가 있다. 이에 대하여, 상기 형태에서는, 소재판에 있어서 압연 직전의 온도가 상기 특정한 범위가 되도록 소재판의 온도를 관리한다. 이러한 온도 관리에 의해, 소재판이 과열되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 균일한 두께의 마그네슘 합금판이나, 권취 불균일이 작은 코일재를 생산성 좋게 제조할 수 있다. 또한, 상기 범위내에서 소재판의 온도를 제어함으로써, 소재판과 압연롤의 온도차를 작게 하기 쉬워, 프레스 가공성이 우수한 마그네슘 합금판이나 코일재를 생산성 좋게 제조할 수 있다.

본 발명의 제조 방법의 일형태로서, 상기 소재판에 있어서의 압연 직전의 온도와, 상기 압연롤의 표면 온도의 차를 30℃ 이하로 하는 형태를 들 수 있다.

전술한 바와 같이 소재판 및 압연롤을 특정한 온도로 가열하는 것에 더하여, 양자의 온도차를 작게 하면, 1000 m 이상 등의 보다 긴 압연판을 얻을 수 있다는 지견을 얻었다. 따라서, 상기 형태에 따르면, 프레스 가공성이 우수한 마그네슘 합금판의 양산에 기여할 수 있다. 상기 온도차는 작을수록 긴 소재를 얻을 수 있는 경향이 있으므로, 하한은 특별히 언급하지 않는다.

본 발명의 제조 방법의 일형태로서, 상기 소재판이, 용해된 마그네슘 합금을 쌍 롤 주조법에 의해 연속 주조하여 제조한 주조판인 형태를 들 수 있다.

쌍 롤 주조법이라는 연속 주조법은, 긴 마그네슘 합금 주조판을 용이하게 제작할 수 있다. 따라서, 상기 형태에 따르면, 1 패스 째의 압연을 행하는 소재판에 긴 소재를 이용할 수 있기 때문에, 2 패스 째 이후의 소재판(압연판)도 긴 소재가 되므로, 보다 긴 압연판을 생산성 좋게 제조할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 쌍 롤 주조법에서는, 압연성이 우수한 주조판을 제조할 수 있기 때문에, 이 점으로부터도, 보다 긴 압연판을 생산성 좋게 제조할 수 있다.

본 발명의 코일재의 일형태로서, 상기 판재의 두께가 0.8 mm 이하이며, 가장자리 균열이 8 mm 이내인 형태를 들 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제조 방법에서는, 많은 패스의 압연을 행함으로써 원하는 두께, 예컨대, 1.0 mm 이하, 더욱이 0.8 mm 이하와 같은 매우 얇은 마그네슘 합금판을 얻을 수 있다. 이러한 박판을 프레스 가공재의 소재에 이용하면, 경량이면서 박형인 프레스 가공재를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 본 발명의 제조 방법에 따르면, 압연판에 있어서 폭 방향의 가장자리에 균열이 생기기 어렵고, 이 균열의 길이를 최대의 경우라도 8 mm 정도로 할 수 있다. 따라서, 상기 형태에 따르면, 압연후, 균열 부분의 제거량을 저감할 수 있어 수율이 좋고, 이 점에서 코일재, 나아가서는 프레스 가공재 등의 소성 가공재의 생산성 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명의 마그네슘 합금판의 제조 방법은, 프레스 가공성이 우수한 긴 마그네슘 합금판을 생산성 좋게 제조할 수 있다. 본 발명의 마그네슘 합금 코일재는, 권취 불균일이 작다.

도 1의 (A)는 본 발명의 마그네슘 합금판의 제조 방법의 실시에 이용되는 압연 라인의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 도 1의 (B)는 예열 공정에 이용하는 히트 박스의 설명도이다.

이하, 도면을 적절하게 참조하여, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[제조 방법]

(조성)

본 발명의 제조 방법은, Mg을 모재로 하여(Mg : 50 질량% 이상 함유), 여러 가지의 첨가 원소를 함유하는 마그네슘기 합금(첨가 원소 이외의 잔부는 Mg 및 불가피 불순물)에 적용할 수 있다고 기대된다. 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 본 발명의 코일재도, 여러 가지 조성의 마그네슘 합금으로 구성되는 형태를 취할 수 있다. 첨가 원소에는, 알루미늄(Al), 아연(Zn), 망간(Mn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 은(Ag), 실리콘(Si), 칼슘(Ca), 베릴륨(Be), 니켈(Ni), 금(Au), 스트론튬(Sr), 세륨(Ce), 주석(Sn), 리튬(Li), RE(희토류 원소, Y 및 Ce를 제외한다) 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, ASTM 규격에 있어서의 AZ계 합금(Mg-Al-Zn계 합금, Zn : 0.2 질량%∼1.5 질량%), AM계 합금(Mg-Al-Mn계 합금, Mn : 0.15 질량%∼0.5 질량%), Mg-Al-RE(희토류 원소)계 합금 등을 들 수 있다. Al의 함유량이 7.0 질량%∼12.0 질량%로 많은 조성에서도, 본 발명의 제조 방법을 적용함으로써, 전술한 바와 같이 연속하여 압연을 양호하게 행할 수 있고, 두께의 변동이 적고, 기계적 특성도 우수한 마그네슘 합금판으로 이루어져, 권취 불균일이 작은 본 발명의 코일재를 제조할 수 있다. 기타, Y, Ce, Ca, 및 희토류 원소(Y, Ce를 제외한다)로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계 0.001 질량% 이상, 바람직하게는 합계 0.1 질량% 이상 5 질량% 이하 함유하는 마그네슘 합금은, 내열성, 난연성이 우수하다.

(주조)

소재판으로는, 주조재(주조판)를 적합하게 이용할 수 있다. 주조판은, 예컨대, 잉곳 주조법, 쌍 롤 주조법과 같은 연속 주조법에 의해서 제조한다. 특히, 쌍 롤 주조법은 급냉 응고가 가능하기 때문에 산화물이나 편석물 등의 내부 결함을 저감할 수 있고, 압연 등의 소성 가공시에 이들 내부 결함이 기점이 되어 균열 등이 생기는 것을 경감할 수 있다. 즉, 쌍 롤 주조법은 압연성이 우수한 주조판을 얻을 수 있어서 바람직하다. 특히, Al의 함유량이 많은 마그네슘 합금에서는 주조시에 정출물(晶出物)이나 편석이 발생하기 쉽고, 주조후에 압연 등의 공정을 거치더라도 내부에 정출물이나 편석물이 잔존하기 쉽지만, 쌍 롤 주조판은, 전술한 바와 같이 편석 등을 저감할 수 있기 때문에, 소재판으로 적합하게 이용할 수 있다. 주조판의 두께는 특히 한정하지 않지만, 지나치게 두꺼우면 편석이 생기기 쉽기 때문에, 10 mm 이하, 보다 바람직하게는 5 mm 이하, 특히 4 mm 이하가 바람직하다. 주조판의 폭도 특히 한정하지 않는다. 제조 설비로 제조 가능한 폭의 주조판을 이용할 수 있다. 주조한 긴 주조판을 코일 형상으로 권취하여 주조 코일재로 하고, 다음 공정에 이용한다. 권취시, 주조재에서 특히 권취하기 시작하는 부분의 온도를 100℃∼200℃ 정도로 하면, AZ91 합금과 같은 균열이 생기기 쉬운 합금종이더라도, 구부리기 쉽게 되어 권취하기 쉽다.

(용체화 처리)

상기 주조판에 압연을 행하더라도 좋지만, 압연전에 용체화 처리를 행하더라도 좋다. 용체화 처리에 의해서 주조판의 균질화가 가능해진다. 용체화 처리의 조건은 유지 온도 : 350℃ 이상, 바람직하게는 380℃∼420℃, 유지 시간 : 30분∼2400분을 들 수 있다. Al의 함유량이 높을수록 유지 시간을 길게 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유지 시간으로부터의 냉각 공정에 있어서, 수냉이나 충풍(衝風)과 같은 강제 냉각 등을 이용하여, 냉각 속도를 빠르게 하면, 조대한 석출물의 석출을 억제하여, 압연성이 우수한 판재로 할 수 있다. 용체화 처리를 긴 주조판에 행하는 경우, 상기 주조 코일재와 같이, 주조판을 코일 형상으로 권취한 상태로 행하면, 효율적으로 가열할 수 있다.

(예열)

상기 용체화 처리가 행해진 소재판이나 주조판에 압연을 행하여 원하는 두께의 마그네슘 합금판(박판)을 제조한다. 압연에 있어서, 소재판의 소성 가공성(압연성)을 높이기 위해서, 예열을 한다. 예열에는, 예컨대, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같은 히트 박스(2)와 같은 가열 수단을 이용하면, 긴 소재판을 한번에 가열할 수 있어, 작업성이 우수하다. 히트 박스(2)는, 코일형으로 권취된 소재판(1)을 수납 할 수 있는 밀폐 용기이며, 가열 기구(도시 생략)에 의해 소정 온도의 열풍이 해당 용기 내에 순환 공급되어, 해당 용기 내를 원하는 온도로 유지할 수 있는 분위기 로이다. 특히, 히트 박스(2)로부터 그대로 소재판(1)을 인출하여 압연을 행하는 것이 가능한 구성으로 하면, 가열한 소재판(1)이 압연롤(3)에 접촉할 때까지의 시간을 단축할 수 있어, 압연롤(3)에 접촉할 때까지 소재판(1)의 온도가 저하하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 구체적으로는, 히트 박스(2)는, 코일형으로 권취된 소재판(1)을 수납할 수 있고, 해당 소재판(1)을 조출(繰出) 및 권취 가능한 릴(10)을 회전 가능하게 지지하는 구성으로 하는 것을 들 수 있다. 이러한 히트 박스(2)에 소재판(1)을 수납하여, 특정한 온도로 가열하고, 가열 후, 릴(10)을 회전시켜 소재판(1)을 인출한다. 또, 도 1의 (B)는 코일형으로 권취된 소재판(1)을 히트 박스(2) 내에 수납한 상태를 도시하고 있고, 실제로는 폐쇄 상태로 이용되지만, 이해하기 쉽도록 전면을 개방한 상태를 도시한다.

예열 공정에서는, 소재판의 온도가 280℃ 이하가 되도록 가열한다. 즉, 예열공정에서는, 소재판의 최고 온도가 280℃를 넘지 않도록 가열한다. 히트 박스 등의 가열 수단의 설정 온도는, 280℃ 이하의 범위에서 선택할 수 있고, 특히, 소재판에 있어서 압연 직전의 온도가 전 패스에 걸쳐서 150℃∼280℃의 범위가 되도록, 설정온도를 조정하는 것이 바람직하다. 여기서, 소재판에 많은 패스의 압연을 행하면, 전술한 바와 같이 가공열에 의해 소재판의 온도가 상승하는 경향이 있다. 한편, 소재판이 풀려 압연롤에 접촉할 때까지 소재판의 온도가 저하하는 경우가 있다. 따라서, 압연 속도(주로 압연시 소재의 주행 속도), 상기 히트 박스로부터 압연롤까지의 거리, 압연롤의 온도, 패스 수, 소재판의 두께(열 용량) 등을 고려하여, 상기 가열 수단의 설정 온도를 조정하는 것이 바람직하다. 가열 수단의 설정 온도는, 전술한 바와 같이 150℃∼280℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 210℃ 이상, 특히 250℃∼280℃가 이용하기 쉽다. 가열 시간은, 소재판을 소정의 온도로 가열할 수 있을 때까지로 하면 좋지만, 코일형으로 권취된 소재판에서는, 코일의 내측 영역과 외측 영역 사이의 온도 편차가 생기기 쉽기 때문에, 소재판 전체가 균일한 온도가 되도록 충분한 시간을 취하는 것이 바람직하다. 예컨대, 최초의 예열 시간은, 비교적 약간 길게 하고, 적어도 1 패스의 압연이 행해지고 어느 정도 가열 상태로 있는 소재판(예열이나 압연롤과의 접촉, 가공열에 의해 가열 상태로 있는 것)의 예열 시간(패스 사이의 예열 시간)은, 해당 소재판의 온도에 따라서 비교적 짧게 할 수 있다. 패스 사이의 예열 시간의 단축에 의해, 압연판의 생산성 향상을 꾀할 수 있다. 그 외에, 가열 시간은 코일의 중량, 크기(폭, 두께), 권취수 등에 따라서 적절하게 설정하면 좋다.

(압연)

히트 박스(2)와 같은 가열 수단에 의해 가열한 소재판(1)을 히트 박스(2)로부터 꺼내고, 압연롤(3)에 공급하여 압연을 행한다. 구체적으로는, 예컨대, 도 1의 (A)에 도시한 바와 같은 압연 라인을 구축하는 것을 들 수 있다. 이 압연 라인은, 반전 가능한 한 쌍의 릴(10a, 10b)과, 이격되어 배치되는 이들 한 쌍의 릴(10a, 10b) 사이에 배치되고, 주행하는 소재판(1)을 협지하도록 대향 배치되는 한 쌍의 압연롤(3)을 구비한다. 한쪽 릴(10a)에 코일형의 소재판(1)을 설치하여 풀어내고, 소재판(1)의 일단을 다른 쪽 릴(10b)에서 권취함으로써, 소재판(1)은 양 릴 사이(10a, 10b)에서 주행한다. 이러한 주행 중, 압연롤(3)에 끼워짐으로써 소재판(1)을 압연할 수 있다. 도 1의 (A)에 도시하는 예에서는, 각 릴(10a, 10b)은 각각 히트 박스(2a, 2b)에 수납되고, 각 릴(10a, 10b)에 권취된 소재판(1)은 각 히트 박스(2a, 2b)에 의해 가열 가능하다. 그리고, 가열된 소재판(1)은 한쪽 릴로부터 풀리고, 한쪽 히트 박스로부터 배출되어, 다른 쪽 히트 박스를 향하여 주행하며, 다른 쪽 릴에 권취된다.

여기서는, 소재판(1)의 양끝을 각각, 각 릴(10a, 10b)에 권취하고, 릴(10a, 10b)에 권취된 양단측 영역을 제외한 중간 영역을 압연롤(3)에 도입하여, 복수 패스의 압연을 행한다. 각 패스의 압연은, 1 패스마다 릴(10a, 10b)의 회전 방향을 역회전하여 행한다. 즉, 가역 압연을 행한다. 따라서, 최종 패스까지 소재판(1)을 릴(10a, 10b)로부터 제거하지 않는다.

또, 도 1에 있어서 압연롤(3)의 수는 예시이며, 소재판(1)의 주행 방향으로 여러 쌍의 압연롤을 배치시킨 구성으로 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 제조 방법에서는, 압연롤도 특정한 온도, 구체적으로는 230℃∼290℃의 범위로 가열한다. 230℃ 이상으로 함으로써 소재판을 충분히 가열 상태로 유지할 수 있기 때문에, 소재판을 소성 가공성이 우수한 상태로 할 수 있고, 압연을 양호하게 행할 수 있다. 290℃ 이하로 함으로써 소재판의 결정립 직경의 조대화나 압연에 의해 도입되는 가공 스트레인의 해방을 억제하여, 프레스 가공성이 우수한 압연판을 제조할 수 있다. 또한, 압연롤의 설정 온도의 선택 범위를 상기 60℃ 이내라는 좁은 범위로 함으로써 압연롤의 과열을 억제하고, 압연판의 두께의 변동이나, 이 두께의 변동에 따르는 권취 불균일의 발생을 효과적으로 저감할 수 있다. 특히, 압연롤에 공급되기 직전의 소재판의 온도를 온도 센서(4)로 적절하게 확인하여, 측정한 온도에 기초하여, 압연롤의 온도를 변경하는 등의 온도 제어를 하면, 상기 설정 온도를 확실하게 유지하기 쉽다. 압연롤의 온도도 온도 센서(4)에 의해, 확인할 수 있도록 해 두어도 좋다. 또한, 압연롤의 폭 방향의 온도 편차가 상기 설정 온도 ±5℃가 되도록, 즉, 해당 온도 편차가 10℃ 이내가 되도록 압연롤의 온도 관리를 함으로써, 상기 두께의 변동이나 권취 불균일을 보다 효과적으로 저감할 수 있다. 예컨대, 압연롤의 폭 방향의 복수 지점의 온도를 측정할 수 있도록, 압연롤의 폭 방향을 따라서, 복수의 온도 센서를 배치해 두고, 측정한 온도에 기초하여, 압연롤의 온도를 조정하면 좋다. 기타, 소재판과 압연롤의 온도차가 작아지도록(예컨대, 30℃ 이하, 바람직하게는 10℃ 이하로 하도록) 압연롤이나 소재판의 온도 제어를 하면, 보다 긴 압연판을 제조할 수 있다.

히트 박스(2)로부터 빼내지면, 소재판(1)의 표면 온도는, 전술한 바와 같이 압연롤(3)에 접촉하기 전에 약간 저하한다. 여기서, 히트 박스(2)와 같은 가열 수단이 릴(10a, 10b)을 구비하고 있지 않는 형태에서는, 가열 수단으로 가열한 소재판(1)을 가열 수단으로부터 빼내서, 서플라이 장치에 설치해야 한다. 이 설치까지의 온도 저하를 극력 적게 하기 위해서 반송 상태를 고안하거나(예컨대, 보온재로 덮는 등), 설치 시간을 짧게 하거나 함으로써, 반송 작업이나 설치 작업에 따르는 소재판의 온도 저하를 억제할 수 있다. 또한, 코일형으로 권취된 소재판(1)의 전체는, 풀려 내어진 일부분에 비교하여 열 용량이 크기 때문에, 상기 반송시나 설치시는 비교적 온도가 저하하기 어렵다고 생각된다. 이에 대하여, 릴(10)이나 서플라이 장치로부터 조출한 후, 압연롤(3)에 접촉할 때까지의 온도 저하는, 비교적 커질 우려가 있다. 그 이유로서, 전술한 바와 같이 소재판의 일부분으로, 열 용량이 작은 것이나, 마그네슘 합금이 열전도성이 우수한 금속이기 때문에, 냉각되기 쉬운 것을 생각할 수 있다. 압연롤(3)에 접속할 때까지의 소재판(1)의 온도의 저하 정도는, 소재판(1)의 두께나 소재판(1)의 주행 속도 등에 영향을 받아, 판 두께가 얇을수록, 또한, 압연 속도가 느릴수록 해당 온도가 저하하기 쉽다. 예컨대, 다른 조건에도 따르지만 250℃ 전후로 가열한 두께 1.0 mm의 소재판을 5m/분의 속도로 주행시켜 압연롤에 공급하는 경우, 압연롤에 들어가기 직전의 소재판의 온도는, 170℃ 전후, 15m/분의 속도로 주행시킨 경우, 190℃ 전후가 된다. 또한, 본 발명자들은 소재판의 온도 : 170℃, 압연롤의 온도 : 240℃로 하는 것으로(두께 1.0 mm, 5m/분), 300 m 이상의 연속 압연이 가능한 것을 확인하고 있다. 따라서, 소재판의 두께 등에도 의하지만, 소재판(1)의 표면 온도가 150℃ 보다도 낮아지기 전, 바람직하게는 170℃ 이상, 더욱 180℃ 이상, 특히 210℃ 이상으로 압연롤(3)에 공급하는 것이 바람직하다. 또, 압연롤의 회전 속도(원주 속도)는, 소재판의 주행 속도에 따라서 적절하게 조정하면 좋고, 예컨대, 5m/분∼90m/분이면, 효율적으로 압연을 행할 수 있다.

압연롤(3)의 가열에는, 예컨대, 카트리지 히터와 같은 히터를 내장시키거나(히터식), 가열한 오일 등의 액체를 순환시키거나(액체 순환식), 열풍 등의 기체를 내뿜거나(열풍식), 가열한 윤활제를 도포하거나 하는 것을 들 수 있다. 특히, 압연롤(3)의 내부에 가열한 오일을 순환시켜 해당 롤을 가열하면, 압연롤에 있어서 폭 방향 및 둘레 방향에 구석구석까지 가열 액체를 충전할 수 있기 때문에, 해당 롤의 폭 방향의 온도 편차(최고 온도와 최저 온도의 차)를 억제하기 쉽다. 예컨대, 상기 온도의 변동을 10℃ 이하, 보다 바람직하게는 5℃ 이하, 특히 3℃ 이내로 할 수 있다. 순환시키는 액체의 온도는, 압연롤의 크기(폭, 직경)나 재질에도 의하지만, 압연롤의 설정 표면 온도 +10℃ 정도가 바람직하다. 상기 액체의 순환에는, 예컨대 수냉 구리 등에 이용되고 있는 액체 순환 기구를 적용할 수 있다. 기타, 압연롤(3)의 폭 방향의 온도의 변동을 작게 하기 위해서는, 히터식에서는, 복수 개의 히터를 수납하고, 압연롤의 폭 방향의 복수 지점의 온도를 측정하고, 각 측정 온도에 따라서 각 히터의 ON/OFF나 출력 등을 조정하는 것이 바람직하고, 열풍식에서는, 기체의 온도, 내뿜는 양, 분출구의 수, 분출구의 배치 위치 등을 조정하는 것을 들 수 있다.

각 패스의 압연에 있어서 1 패스당의 압하율은 적절하게 선택할 수 있다. 1 패스당의 압하율은 10% 이상 40% 이하, 총압하율은 75% 이상 85% 이하가 바람직하다. 이러한 압하율로 복수 회(많은 패스)의 롤 압연을 소재판에 행함으로써 원하는 판 두께로 하거나, 평균 결정립 직경을 작게 하거나, 프레스 가공성을 높이거나 할 수 있는데다가, 표면 균열과 같은 결함의 발생을 억제할 수 있다.

압연에 있어서, 윤활제를 이용하면, 압연롤과 소재판의 마찰을 저감하여, 양호하게 압연을 행할 수 있어 바람직하다. 윤활제는, 압연롤에 적절하게 도포하면 좋다. 단지, 윤활제의 종류에 따라서는, 소재판에 잔존하여 변질하는 것이 있다는 지견을 얻었다. 또한, 자세한 메카니즘은 분명하지 않지만, 소재판의 폭 방향의 중앙부보다도 양가장자리측에 윤활제가 잔존하기 쉽고, 이 윤활제의 국소적인 잔존에 의해, 권취 불균일이 생기기 쉬운 경향이 있다는 지견을 얻었다. 그리고, 이러한 권취 불균일을 억제하기 위해서는, 압연롤의 가열 온도의 최대치 : 290℃, 여유를 고려하여, 300℃ 정도에서 변질되기 어려운 윤활제를 이용하는 것이 바람직하다는 지견을 얻었다. 따라서, 압연롤의 설정 온도에 따라서, 적절한 윤활제를 선택하는 것이 바람직하다. 게다가, 상기 윤활제의 국소적인 잔존을 방지하기 위해서, 압연롤에 소재판을 공급하기 직전에 있어서, 소재판 표면의 윤활제를 고르게 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 압연롤의 상류측에, 솔이나 와이퍼 등의 고르게 하는 수단을 배치해 두고, 소재판 표면의 윤활제의 얼룩을 균일화하는 것을 들 수 있다.

압연시에 소재판(1)에 가해지는 장력을 조정하기 위해서, 압연롤의 전후에 핀치롤(도시 생략)을 배치할 수 있다. 핀치롤과의 접촉에 의한 소재판의 온도 저하를 막기 위해서, 핀치롤은 200℃∼250℃ 정도로 가열하는 것이 바람직하다.

기타, 릴(10)이나 서플라이 장치로부터 조출된 소재판(1)에 있어서 압연롤(3)에 접촉할 때까지의 온도 저하를 방지하기 위해서, 릴(10) 등으로부터 압연롤(3)까지의 영역에, 소재판(1)을 덮도록 단열 재료로 이루어지는 보온 커버(5)를 배치하거나, 해당 소재판(1)을 가열하는 발열 램프와 같은 보조 가열 수단(도시 생략) 등을 배치할 수 있다.

(권취)

상기 압연을 행함으로써 얻어진 압연판을 코일형으로 권취한다. 상기 예열 공정, 압연 공정, 이 권취 공정 등의 일련의 공정을 연속하여 반복적으로 행하고, 원하는 횟수(패스 수)의 롤 압연을 행한 후, 얻어진 압연판(마그네슘 합금판)을 최종적으로 코일 형상으로 권취한다. 얻어진 본 발명의 코일재를 구성하는 마그네슘 합금판은, 압연에 의해 도입된 가공 스트레인(전단대)이 존재하는 조직을 갖는다. 이러한 조직을 가짐으로써, 상기 마그네슘 합금판은, 프레스 가공과 같은 소성 가공시에 동적 재결정화를 생기게 하여, 소성 가공성이 우수하다. 특히, 최종 패스의 압연에 있어서, 권취 직전의 압연판의 온도를 재결정하지 않는 온도, 구체적으로는 250℃ 이하로 하여 권취하면, 평탄도가 우수한 마그네슘 합금판을 얻을 수 있는 데다가, 상기 가공 스트레인이 충분히 잔존하는 조직으로 할 수 있다. 권취 직전의 압연판을 재결정하지 않는 온도로 하기 위해서는, 소재판의 주행 속도를 조정하여도 좋지만, 충풍(衝風) 등의 강제 냉각에 의해 압연판을 냉각하면 단시간에 소정의 온도로 할 수 있어, 작업성이 우수하다.

(교정 공정)

상기 권취된 본 발명의 코일재는, 그대로 제품(대표적으로는 소성 가공재와 같은 마그네슘 합금재의 소재)으로서 사용할 수 있다. 게다가, 이 코일재를 풀어내어, 압연판에 소정의 굽힘을 부여하고, 압연에 의해 도입된 가공 스트레인 양의 조정(교정)을 행할 수 있다. 교정에는 롤러 레벨러(roller leveller)를 적합하게 이용할 수 있다. 롤러 레벨러는 적어도 한 쌍의 대향 배치된 롤러를 구비하고, 이 롤러 사이에 소재를 삽입 관통시키는 것으로 굽힘을 부여하는 것이다. 특히 복수의 롤러가 지그재그형으로 배치되고, 이들 롤러 사이에 압연판을 통과시켜서, 압연판에 반복 굽힘을 부여할 수 있는 것을 적합하게 이용할 수 있다. 이러한 교정을 함으로써 평탄도가 더욱 우수한 마그네슘 합금판으로 할 수 있는데다가, 상기 가공 스트레인이 충분히 존재함으로써, 프레스 가공성과 같은 소성 가공성이 우수하다. 상기 롤러에 가열 수단, 예컨대 히터를 구비하여, 가열한 롤러에 의해 압연판에 굽힘을 부여하는 온간 교정으로 하면, 균열 등이 생기기 어렵다. 상기 롤러 온도는 100℃ 이상 300℃ 이하가 바람직하다. 교정에 의해 부여하는 굽힘 양의 조정은, 롤러의 크기, 수, 대향 배치되는 롤러 사이의 간격(갭), 소재의 진행 방향에 인접하는 롤러 사이의 간격 등을 조정하는 것으로 행할 수 있다. 교정을 하기 전에 소재가 되는 마그네슘 합금판(압연판)을 미리 가열하여도 좋다. 구체적인 가열 온도는 100℃ 이상 250℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이상을 들 수 있다. 소재도 가열함으로써, 균열 등을 생기게 하는 일없이, 양호하게 교정을 할 수 있다.

교정 공정을 거친 마그네슘 합금판은 그대로 제품(대표적으로는 소성 가공재와 같은 마그네슘 합금재의 소재)으로서 사용할 수 있다. 또한 표면 상태를 양호하게 하기 위해서, 연마 벨트 등을 이용하여 표면 연마를 하더라도 좋다.

[코일재]

상기 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 본 발명의 코일재는, 전술한 바와 같이 권취 불균일이 작으므로, 제품의 출하 등에 있어서, 권취 수정이 불필요하다. 또한, 본 발명의 코일재는, 가장자리 균열이 작으므로, 가장자리 균열 부분을 제거하기 위한 공정이 불필요하거나, 제거량의 저감을 꾀할 수 있다. 이 점에서 생산성의 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명의 코일재를 구성하는 마그네슘 합금판의 대표적인 형태는, 전술한 바와 같이 압연판을 들 수 있다. 그 외에, 전술한 바와 같이 압연판에 교정이나 연마가 행해진 교정판이나 연마판을 들 수 있다. 이 마그네슘 합금판의 두께, 폭, 길이는, 소재에 이용한 주조판의 사양이나 압연 조건에 의해 여러 가지의 값을 취할 수 있다. 본 발명의 코일재를 프레스 가공재와 같은 소성 가공재의 소재에 이용하는 경우, 두께는, 3.0 mm 이하, 보다 바람직하게는 1.5 mm 이하, 특히 0.1 mm 이상 1 mm 이하, 특히 0.6 mm∼0.8 mm 정도이면, 경량이면서 박형인 소성 가공재를 얻을 수 있어서 바람직하다. 폭은, 50 mm 이상, 보다 바람직하게는 100 mm 이상, 특히 200 mm 이상이 이용하기 쉽다고 생각된다. 길이는, 50 m 이상, 보다 바람직하게는 100 m 이상, 특히 200 m 이상이면, 프레스 장치와 같은 소성 가공 장치에 한 번에 공급 가능한 소재의 양이 많아, 소성 가공재의 생산성의 향상에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명의 코일재를 구성하는 마그네슘 합금판은, 전술한 바와 같이 가장자리 균열이 적은데다가, 폭 방향에 걸쳐서 두께의 변동이 작고 균일하다. 또한, 평탄도도 우수하다. 아울러, 균일하게 압연이 행해져 있기 때문에, 상기 마그네슘 합금판은, 폭 방향에 걸쳐서 균일한 금속 조직을 갖는데다가, 길이 방향으로도(예컨대, 10 m 이상, 게다가 100 m 이상에 걸쳐서) 평탄하고, 균일한 조직을 갖는다.

실시예 1

도 1의 (A)에 도시하는 압연 라인(릴을 내장하는 한 쌍의 히트 박스와, 한 쌍의 대향 배치된 압연롤을 일단(一段)으로 구비하는 것)을 구축하여, 이하의 압연 소재에 예열⇒ 압연⇒ 권취를 연속하여 복수 회 반복하여 행하고, 긴 압연판을 제작했다. 압연은, 이하의 조건으로 행했다. 또한, 소재판(주조 코일재를 구성하는 주조판, 및 압연 도중의 압연판)의 예열 온도와 압연롤의 가열 온도(설정 온도)를 표 1, 2에 도시하는 조건으로 함과 함께, 압연롤에 있어서의 폭 방향의 온도 분포가 다른 두 가지의 조건(3℃, 20℃)으로 준비하여, 복수의 샘플을 제작했다.

(압연 소재)

· AZ91 합금, 쌍 롤 주조 코일재

· 판 두께 : 4.1 mm, 판 폭 : 265 mm, 길이 : 50 m

· 용체화 처리 : 400℃×20시간

(압연 조건)

· 복수 패스 압연 압하율 : 20%/패스∼25%/패스

· 최종 두께 : 0.8 mm까지 압연(길이 150 m) 총압하율 : 80%

· 소재판의 예열(히트 박스 내, 가열 시간(주조 코일재) : 3 시간)

· 압연롤의 가열 방법 : 롤 내부에서 가열

압연롤에 있어서의 폭 방향의 온도 분포(롤 표면의 온도 편차)가 3℃인 것은, 롤 내부에 가열한 오일을 순환시킨 형태이고, 상기 온도 분포가 20℃인 것은, 롤 내부에 히터를 복수 개 내장한 형태(각 히터의 설정 온도 : 일정)이다. 상기 온도 편차는, 소재판을 압연롤에 통과시키기 전으로서 롤 온도가 안정된 상태에서 압연롤 표면의 온도를 이하와 같이 측정하여 구했다. 압연롤의 표면에 있어서 소재판이 접촉하는 영역 내에서, 해당 롤의 폭 방향(축 방향과 평행한 방향)을 따라서 임의의 직선을 취하여, 이 직선상에서 복수 점의 온도를 측정하고, 이들 복수 점의 온도 중, 최고 온도와 최저 온도의 차를 온도 편차로 한다. 여기서는, 압연롤의 표면에서 상기 임의의 직선을 취하여, 이 직선상에 등간격으로 10점을 취하고, 각 점의 온도를 측정하여, 10점의 온도 중, 최고 온도와 최저 온도의 차를 상기 온도 편차로 했다.

(압연재의 평가 항목과 판정 기준)

압연후에 얻어진 마그네슘 합금판의 두께의 변동(판 두께 분포), 평탄도, 표면 상태, 프레스 성형성을 평가했다. 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다. 각 평가는, 압연후에 권취한 코일재를 풀어내고, 300 mm 길이로 잘라내어 샘플판을 제작하고, 이들 샘플판을 이용하여 행했다.

· 판 두께 분포 : 샘플판의 폭 방향을 따라서 임의로 10점 선택하여, 각 점의 두께를 마이크로미터로 측정하고, 10점의 두께 중, 최대치와 최소치의 차를 측정하고, 이 차가 30 ㎛ 이내를 합격(○), 30 ㎛ 이상을 불합격(×)으로 평가했다.

· 평탄도 : 샘플판을 정반상에 두고, 해당 판과 정반 사이의 간극을 간극 게이지로 측정하고, 간극의 최대치가 2 mm 이하를 합격(○), 2 mm 이상을 불합격(×)으로 했다. 또한, 샘플판을 눈으로 확인했을 때, 그 폭 방향의 중앙부가 만곡하여 움푹패어 있고, 샘플판의 폭 방향의 양가장자리를 잇는 직선으로부터 해당 함몰 부분의 최대 깊이를 측정하고, 최대 깊이가 1 mm 이상인 상태를 중앙 휘어짐으로 평가하고, 표 1, 표 2에「중앙 휘어짐」으로 기재하고 있다.

· 표면 상태 : 눈으로 확인 관찰하여, 샘플판 전체에 걸쳐서 균열이 없는 것을 합격(○), 균열이 생긴 것을 불합격(×)으로 했다. 또한, 눌어붙음이 보인 것은, 표 1에 「눌어붙음」이라고 기재하고 있다.

· 프레스 성형성 : 샘플판에, 원통 디프드로잉, 직경 : 30 mm, 코너 R : 2 mm의 프레스 가공을 하고, 성형후, 균열이 없는 것을 합격(○), 코너각 R부에 균열 등이 있는 것을 불합격(×), 평가하지 않음을 (-)로 했다. 여기서는, 프레스 가공전에 각 샘플판을 250℃ 예열하고 나서, 상기 프레스 가공을 했다.

표 1, 표 2에 표시한 바와 같이, 소재판의 온도를 280℃ 이하로 가열하고, 압연롤의 온도를 230℃∼290℃로 하며, 예열→ 압연→ 권취를 연속하여 복수 회 반복적으로 행한 시료 No.1∼3은 모든 평가 항목이 합격이며, 종합 판정을 합격(○)으로 했다. 한편, 상기 특정한 조건으로 예열이나 압연을 행하지 않은 시료 No.101∼104는, 평가 항목 중 어느 한 항목에 대해서 불합격이며 종합 판정을 불합격(×)으로 했다. 이 결과로부터, 소재판의 예열 온도, 압연롤의 가열 온도가 압연 후의 마그네슘 합금판의 특성에 영향을 주는 것을 알 수 있다. 특히, 연속하여 압연을 행함에 있어서, 소재판 및 압연롤의 쌍방의 온도를 상기 특정한 범위로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 그리고, 이러한 특정한 압연 조건으로 함으로써 얻어진 마그네슘 합금판은 프레스 가공성이 우수한 것을 알 수 있다. 아울러, 상기 특정한 압연 조건으로 함으로써 이러한 프레스 가공성이 우수한 마그네슘 합금판을 연속하여 제조할 수 있는 것을 알 수 있다.

아울러, 압연롤의 온도 편차가 크면, 압연롤이 열팽창에 의해 국소적으로 변형되는 등에 의해, 얻어진 압연판(마그네슘 합금판) 두께의 변동이 커지거나, 평탄도가 나빠지거나, 균열 등이 생기기 쉬워지거나 하는 것을 알 수 있다. 따라서, 소재판 및 압연롤 쌍방의 온도를 특정한 범위로 하고, 압연롤의 폭 방향의 온도 편차가 작아지도록 온도 제어를 함으로써 보다 양호하게 압연을 행할 수 있는 것을 알 수 있다.

상기 시료 No.1∼3의 제작에 있어서, 최종 패스까지의 각 패스의 압연에 있어서, 소재판의 압연 직전의 온도가 150℃∼280℃가 되도록 소재판의 온도를 제어하거나, 소재판에 있어서의 압연 직전의 온도와, 압연롤의 표면 온도의 차가 30℃ 이하가 되도록 소재판이나 압연롤의 온도, 소재판의 주행 속도 등을 제어함으로써, 프레스 가공성이 우수한 긴 압연판을 보다 안정적으로 얻을 수 있었다.

실시예 2

실시예 1과 같이, 도 1의 (A)에 도시하는 압연 라인을 구축하여, 예열⇒ 압연⇒ 권취를 연속하여 복수 회 반복적으로 행하여, 긴 압연판을 제작했다. 압연 소재 및 압연 조건을 이하에 나타낸다. 또, 시료 No.4, No.108의 제조 조건은, 윤활제를 제외하고 동일하다.

(압연 소재)

· AZ91 합금, 쌍 롤 주조 코일재

· 판 두께 : 4.0 mm, 판 폭 : 265 mm, 길이 : 200 m

· 용체화 처리 : 400℃×20시간

(압연 조건)

· 8 패스 압연 압하율 : 20%/패스∼25%/패스

· 최종 두께 : 0.6 mm까지 압연(길이 900 m) 총압하율 : 85%

· 소재판의 예열(히트 박스 내, 250℃, 가열 시간(주조 코일재) : 5시간)

· 압연롤의 가열 방법 : 롤 내에 가열한 오일을 순환(표면 온도 : 270℃)

· 윤활제 사용(시판품, 시료 No.4 : 300℃에서 변질되지 않는 것, 시료 No.108 : 250℃에서 변질되는 것)

얻어진 시료 No.4, No.108에 대해서, 권취 불균일, 및 가장자리 균열을 이하와 같이 측정했다. 권취 불균일은, 압연 후에 얻어진 압연판을 권취한 각 시료의 코일재에 있어서, 각 코일재를 형성하는 턴의 한쪽측의 가장자리 중, 가장 돌출되어 있는 가장자리로부터, 해당 코일의 축 방향을 따라서 가장 움푹 패여 있는 가장자리까지의 사이의 거리를 측정하여, 그 거리로 한다. 가장자리 균열은, 상기 각 시료의 코일재를 풀어내어, 300 mm 길이로 잘라내서 샘플판으로 하고, 샘플판의 가장자리에 존재하는 각 균열에 대하여, 해당 판의 폭 방향을 따라서 길이를 측정하고, 그 길이를 가장자리 균열의 길이로 했다. 또한, 제작한 각 샘플판에 실시예 1과 같은 조건으로 프레스 가공을 하여, 프레스 가공성을 평가했다.

그 결과, 소재판의 온도를 280℃ 이하로 가열하고, 압연롤의 온도를 230℃∼290℃로 하여, 예열→ 압연→ 권취를 연속하여 복수 회 반복적으로 행한 시료 No.4는, 실시예 1의 시료 No.1∼3과 마찬가지로 프레스 가공성이 우수했다. 또한, 특정한 윤활제를 이용한 시료 No.4는, 권취 불균일이 5 mm 이하로 작은데다가, 가장자리 균열의 길이가 5 mm∼7 mm로 짧았다. 이에 대하여, 시료 No.108은, 권취 불균일이 10 mm∼20 mm로 큰데다가, 가장자리 균열의 길이가 10 mm∼20 mm로 길었다.

또, 실시예 1의 시료 No.1∼3에 대해서도, 시료 No.4와 같은 윤활제를 이용하여 압연을 행한 바, 권취 불균일이 5 mm 이하, 가장자리 균열의 길이가 8 mm 이하였다.

이와 같이, 사용하는 윤활제도 적절한 것을 이용함으로써, 프레스 성형성이 우수한데다가, 외관이나 표면 성형이 우수한 마그네슘 합금 코일재를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

또, 본 발명의 범위는, 상기한 예시에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구의 범위에 의해서 표시되고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도된다. 예컨대, 마그네슘 합금의 조성, 소재판의 두께나 폭, 길이 등을 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에서는, 코일 형상으로 권취된 긴 소재의 제조에 적합하게 이용할 수 있지만, 권취되지 않은 채로의 긴 소재의 제조나, 권취된 긴 소재를 풀어내고, 원하는 길이로 절단한 짧은 소재의 제조에도 이용할 수 있다.

본 발명의 마그네슘 합금판의 제조 방법은, 긴 압연판이 코일형으로 권취됨으로써 이루어지는 압연 코일재의 제조에 적합하게 이용할 수 있다. 본 발명의 마그네슘 합금 코일재는, 각종의 전자·전기 기기류의 구성 부재, 특히, 휴대용이나 소형의 전자·전기 기기류의 케이스, 고강도인 것이 요구되는 여러 분야의 부재, 예컨대, 자동차나 항공기와 같은 수송 기기의 구성 부재의 소재에 적합하게 이용할 수 있다.

1 : 소재판
2, 2a, 2b : 히트 박스
3 : 압연롤
4 : 온도 센서
5 : 보호 커버
10, 10a, 10b : 릴

Claims (9)

1. 마그네슘 합금으로 이루어지는 소재판에 압연을 행하고, 얻어진 긴 압연판을 권취하여 코일형의 마그네슘 합금판을 제조하는 마그네슘 합금판의 제조 방법으로서,
   상기 소재판을 가열하는 예열 공정과,
   가열한 상기 소재판에 압연롤에 의해 압연을 행하는 압연 공정과,
   압연된 압연판을 권취하는 권취 공정
   을 포함하고,
   상기 예열 공정에서의 상기 소재판의 가열 온도를 280℃ 이하로 하고,
   상기 압연 공정에서의 상기 압연롤의 표면 온도를 230℃ 이상 290℃ 이하로 하며,
   상기 예열 공정, 압연 공정, 및 권취 공정을 연속하여 복수 회 반복하고,
   상기 압연롤의 표면 온도에 있어서, 이 롤의 폭 방향의 온도 편차(최고 온도와 최저 온도의 차)를 10℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금판의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 마그네슘 합금은, 알루미늄을 7.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금판의 제조 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 최종 패스까지의 각 패스의 압연에 있어서 상기 소재판의 압연 직전의 온도를 150℃ 이상 280℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금판의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 소재판에 있어서의 압연 직전의 온도와, 상기 압연롤의 표면 온도의 차를 30℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금판의 제조 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 소재판은, 용해한 마그네슘 합금을 쌍 롤 주조법에 의해 연속 주조하여 제조한 주조판인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금판의 제조 방법.
7. 제1항에 기재된 마그네슘 합금판의 제조 방법에 의해 제조된 마그네슘 합금으로 이루어지는 긴 판재가 권취되어 이루어지고,
   권취 불균일이 5 mm 이내인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 코일재.
8. 제7항에 있어서, 상기 판재의 두께가 0.8 mm 이하이며,
   가장자리 균열의 길이가 8 mm 이내인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 코일재.
9. 제7항에 있어서, 상기 마그네슘 합금은, 알루미늄을 7.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 코일재.

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