JP2001107171A - Magnesium alloy and magnesium alloy heat resistant member excellent in heat resistance and castability - Google Patents
Magnesium alloy and magnesium alloy heat resistant member excellent in heat resistance and castabilityInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、優れたクリープ抵
抗性とともに良好な鋳造性を有するマグネシウム合金お
よび該合金を原料として金属射出成形やダイカスト、ス
クイーズキャストなどの各種高圧鋳造法により作製され
るマグネシウム合金耐熱部材に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a magnesium alloy having excellent creep resistance and good castability, and magnesium produced from the alloy by various high-pressure casting methods such as metal injection molding, die casting and squeeze casting. It relates to an alloy heat-resistant member.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、クリープ抵抗性等に優れたマグネ
シウム合金として、ＡＳ系合金（ＡＳ４１、ＡＳ２１
等）やＡＥ系合金（ＡＥ４２等）が知られている。上記
ＡＳ系合金は、Ｍｇ２Ｓｉを生成させるために珪素を添
加したものであり、ＡＳ４１はＡｌを４％、Ｓｉを１％
含有するものであり、ＡＳ２１はＡｌを２％、Ｓｉを１
％含有するものである。また、ＡＥ系合金は、耐熱性を
向上させるために希土類元素を添加したものであり、Ａ
Ｅ４２は、Ａｌを４％、ミッシュメタルを２％含有する
ものである。2. Description of the Related Art Conventionally, AS-based alloys (AS41, AS21) have been used as magnesium alloys having excellent creep resistance and the like.
And AE-based alloys (such as AE42) are known. The AS-based alloy is obtained by adding silicon to generate Mg 2 Si, and AS41 contains 4% of Al and 1% of Si.
AS21 contains 2% Al and 1% Si.
%. The AE-based alloy contains a rare earth element added to improve heat resistance.
E42 contains 4% of Al and 2% of misch metal.
【０００３】さらに、下記に示すように、各種添加元素
を添加することによってクリープ特性等の特性の向上を
図ったマグネシウム合金も提案されている。 （１）特公平３−１７８９０号、特開平９−１０４９４
２号 これら文献には、アルミニウムとカルシウムと珪素を添
加することによって引張強度およびクリープ強度を増加
させたマグネシウム合金が開示されている。ＡｌはＭｇ
母相に固溶し、時効硬化性を示して合金の引張強さを高
める作用を有し、Ｃａは引張強さとクリープ抵抗性を高
め、ＳｉはＭｇとの間で金属間化合物（Ｍｇ２Ｓｉ）を
形成し、引張強さとクリープ抵抗性を高める。また、Ｚ
ｎは耐食性を向上させる作用を有している。以下に、上
記文献に開示されたマグネシウム合金の成分を示す。 Ａｌ：１〜６％、Ｃａ：０．５〜４％、Ｍｎ：０．１５
〜０．５％、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｚｎ：０．１〜
０．３％、残：Ｍｇ（特公平３−１７８９０号） Ａｌ：５〜１０％、Ｃａ：０．０５〜０．５％、Ｓｉ：
０．２〜１．０％、残：Ｍｇ（特開平９−１０４９４２
号）Further, as described below, a magnesium alloy has been proposed in which characteristics such as creep characteristics are improved by adding various additional elements. (1) JP-B-3-17890, JP-A-9-10494
No. 2 These documents disclose magnesium alloys having increased tensile strength and creep strength by adding aluminum, calcium and silicon. Al is Mg
It has a function of increasing the tensile strength of the alloy by forming a solid solution in the matrix and showing age hardening properties, Ca increases the tensile strength and creep resistance, and Si is an intermetallic compound (Mg 2 Si) between Mg and Mg. ) To increase tensile strength and creep resistance. Also, Z
n has the effect of improving corrosion resistance. Hereinafter, the components of the magnesium alloy disclosed in the above literature are shown. Al: 1 to 6%, Ca: 0.5 to 4%, Mn: 0.15
~ 0.5%, Si: 0.5 ~ 1.5%, Zn: 0.1 ~
0.3%, balance: Mg (JP-B-3-17890) Al: 5-10%, Ca: 0.05-0.5%, Si:
0.2-1.0%, balance: Mg (JP-A-9-104942)
issue)
【０００４】（２）特開平６−２５７９０号 この文献には、アルミニウムとカルシウムとを所定の比
率で添加することによって室温及び高温での強度を向上
させたマグネシウム合金が開示されている。以下に、上
記文献に開示されたマグネシウム合金の成分を示す。 Ａｌ：２〜１０％、Ｃａ：１．４〜１０％（但し、Ｃａ
／Ａｌ≧０．７）、所望によりＳｉ：２％以下、Ｚｎ：
２％以下、希土類元素：４％以下、残：Ｍｇ なお、希土類元素はクリープ抵抗性を向上させる作用が
ある。(2) JP-A-6-25790 This document discloses a magnesium alloy whose strength at room temperature and high temperature is improved by adding aluminum and calcium at a predetermined ratio. Hereinafter, the components of the magnesium alloy disclosed in the above literature are shown. Al: 2 to 10%, Ca: 1.4 to 10% (however, Ca
/Al≧0.7), if desired, Si: 2% or less, Zn:
2% or less, rare earth element: 4% or less, remaining: Mg The rare earth element has an effect of improving creep resistance.
【０００５】（３）特開平９−２７２９４５号 この文献には、アルミニウムとカルシウムとを所定の比
率で添加することによって室温及び高温での強度を向上
させるとともに、成形性、伸び性に配慮したマグネシウ
ム合金が開示されている。以下に、上記文献に開示され
たマグネシウム合金の成分を示す。 Ａｌ：２〜６％、Ｃａ：０．５〜４％（Ｃａ／Ａｌ≦
０．８）、残：Ｍｇ(3) Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-272945 This document discloses that magnesium and magnesium are added at a predetermined ratio by adding aluminum and calcium to improve strength at room temperature and high temperature, and take formability and elongation into consideration. An alloy is disclosed. Hereinafter, the components of the magnesium alloy disclosed in the above literature are shown. Al: 2 to 6%, Ca: 0.5 to 4% (Ca / Al ≦
0.8), remaining: Mg
【０００６】（４）特開平９−２７１９１９号 この文献には、アルミニウム、カルシウムに加えて、所
望によりＺｎ、Ｍｎ、希土類元素等を添加して室温強度
および高温強度を向上させたマグネシウム合金が開示さ
れている。以下に、上記文献に開示されたマグネシウム
合金の成分を示す。 Ａｌ：２〜１０％、Ｃａ：１．０〜１０％、所望によ
り、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｚｒの少なくとも一種：２％以
下、希土類元素：４％以下、残：Ｍｇ(4) Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-271919 This document discloses a magnesium alloy in which the strength at room temperature and high temperature is improved by adding Zn, Mn, a rare earth element or the like as required in addition to aluminum and calcium. Have been. Hereinafter, the components of the magnesium alloy disclosed in the above literature are shown. Al: 2 to 10%, Ca: 1.0 to 10%, if desired, at least one of Si, Mn, Zn, and Zr: 2% or less, rare earth element: 4% or less, balance: Mg
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した添
加元素を含むマグネシウム合金は一般に高融点となると
ため、合金を溶解して部材等を製造する際には、合金を
高温に加熱して溶解温度を高くする必要がある。しか
し、マグネシウム合金は高温に加熱すると溶湯が空気と
接触して激しく酸化し燃焼するという現象があり、溶解
作業では細心の注意が必要で取り扱いが面倒であるとい
う問題がある。この対策としては、合金の融点を下げる
作用があるＡｌを多く添加して合金の融点を下げ、よっ
て溶解に必要な加熱温度を下げることによってマグネシ
ウム合金溶湯の燃焼の発生を防止する方法が考えられ
る。しかし、Ａｌの多量添加は、低融点の金属間化合物
であるＭｇ１７Ａｌ１２を増加させてクリープ抵抗性を
低下させるので、Ａｌの多量添加は現実的ではない。ま
た、Ａｌを十分に含有させるとともに、Ａｌの多量添加
によって低下するクリープ抵抗性をＣａやＳｉ、希土類
元素を十分に含有させることによって補完することも考
えられる。しかし、Ｃａの多量添加は靱性を低下させる
上、鋳造割れ感受性が高くする。ＳｉはＣａとの間で化
合物を形成しやすく、溶解途中で多量に晶出してＣａの
溶解歩留まりが低下する。さらに希土類元素は材料コス
ト高を招く上、酸化し易いため金型に焼き付きやすくな
るという問題がある。したがって、従来は、クリープ特
性の低下を招くことなく溶湯の燃焼を有効に防止したマ
グネシウム合金は得られておらず、合金の溶解作業で取
り扱いに過大な注意を払う必要があった。Since magnesium alloys containing the above-mentioned additional elements generally have a high melting point, when the alloy is melted to produce a member or the like, the alloy is heated to a high temperature to obtain a melting temperature. Need to be higher. However, when heated to a high temperature, the magnesium alloy has a phenomenon in which the molten metal comes into contact with air and violently oxidizes and burns, and there is a problem that the melting operation requires careful attention and is difficult to handle. As a countermeasure, a method of adding a large amount of Al having an effect of lowering the melting point of the alloy to lower the melting point of the alloy and thereby lowering the heating temperature necessary for melting to prevent the occurrence of combustion of the magnesium alloy melt can be considered. . However, addition of a large amount of Al increases Mg 17 Al 12, which is a low-melting intermetallic compound, and lowers creep resistance. Therefore, addition of a large amount of Al is not practical. It is also conceivable that the Al content is sufficiently contained, and the creep resistance, which is reduced by adding a large amount of Al, is sufficiently supplemented with Ca, Si and rare earth elements. However, the addition of a large amount of Ca lowers the toughness and increases the casting crack sensitivity. Si easily forms a compound with Ca, and crystallizes in a large amount during dissolution, and the dissolution yield of Ca decreases. Further, there is a problem that the rare earth element causes a high material cost and is easily oxidized, so that the rare earth element is easily burned to a mold. Therefore, conventionally, a magnesium alloy in which combustion of a molten metal is effectively prevented without causing a decrease in creep characteristics has not been obtained, and it has been necessary to pay excessive attention to handling in melting operation of the alloy.
【０００８】本発明は上記事情を背景としてなされたも
のであり、溶解時の燃焼が有効に防止されるとともに健
全な鋳造性を確保でき、さらに高温における優れたクリ
ープ抵抗性を有するマグネシウム合金と、それを用いて
製造される耐熱部材を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a magnesium alloy that can effectively prevent combustion during melting, can ensure sound castability, and has excellent creep resistance at high temperatures. An object is to provide a heat-resistant member manufactured using the same.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、マグネシ
ウム合金における添加元素としてＡｌ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｂ
ａ、Ｓｉ、Ｚｎに着目し、各種調査結果をもとに燃焼
性、鋳造性、耐熱性の全てにおいて良好な特性を得るべ
く成分の最適化を行い、本発明を完成するに至ったもの
である。すなわち、上記課題を解決するため本発明の耐
熱性と鋳造性に優れたマグネシウム合金のうち第１の発
明は、重量比で、Ａｌ：４．５〜７．４％、Ｃａ：１．
５〜４．４％、Ｍｎ：０．２〜１．０％、Ｂａ：１０〜
１０００ｐｐｍを含有し、残部がＭｇおよび不可避不純
物からなることを特徴とする。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed Al, Ca, Mn, and B as additive elements in a magnesium alloy.
Focusing on a, Si, and Zn, the components were optimized to obtain good characteristics in all of the flammability, castability, and heat resistance based on the results of various investigations, and the present invention was completed. is there. That is, among the magnesium alloys of the present invention which are excellent in heat resistance and castability in order to solve the above problems, the first invention has a weight ratio of Al: 4.5 to 7.4% and Ca: 1.
5 to 4.4%, Mn: 0.2 to 1.0%, Ba: 10 to 10%
It is characterized by containing 1000 ppm, with the balance being Mg and unavoidable impurities.
【００１０】第２の発明の耐熱性と鋳造性に優れたマグ
ネシウム合金は、重量比で、Ａｌ：４．５〜７．４％、
Ｃａ：１．５〜４．４％、Ｍｎ：０．２〜１．０％、Ｂ
ａ：１０〜１０００ｐｐｍ、Ｓｉ：０．５％未満、Ｚ
ｎ：０．５％未満を含有し、残部がＭｇおよび不可避不
純物からなることを特徴とする。The magnesium alloy having excellent heat resistance and castability according to the second invention has a weight ratio of Al: 4.5 to 7.4%,
Ca: 1.5-4.4%, Mn: 0.2-1.0%, B
a: 10 to 1000 ppm, Si: less than 0.5%, Z
n: less than 0.5%, with the balance being Mg and unavoidable impurities.
【００１１】第３の発明の耐熱性と鋳造性に優れたマグ
ネシウム合金は、重量比で、Ａｌ：５．５〜６．５％、
Ｃａ：２．５〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｂ
ａ：１０〜５００ｐｐｍを含有し、残部がＭｇおよび不
可避不純物からなることを特徴とする。The magnesium alloy having excellent heat resistance and castability according to the third invention has a weight ratio of Al: 5.5-6.5%,
Ca: 2.5-3.5%, Mn: 0.2-0.9%, B
a: It is characterized by containing 10 to 500 ppm, with the balance being Mg and unavoidable impurities.
【００１２】第４の発明の耐熱性と鋳造性に優れたマグ
ネシウム合金は、重量比で、Ａｌ：５．５〜６．５％、
Ｃａ：２．５〜３．５％、Ｍｎ：０．９〜０．９％、Ｂ
ａ：１０〜５００ｐｐｍ、Ｓｉ：０．１〜０．４％、Ｚ
ｎ：０．１〜０．４％を含有し、残部がＭｇおよび不可
避不純物からなることを特徴とする。The magnesium alloy having excellent heat resistance and castability according to a fourth aspect of the present invention has a weight ratio of Al: 5.5 to 6.5%,
Ca: 2.5-3.5%, Mn: 0.9-0.9%, B
a: 10 to 500 ppm, Si: 0.1 to 0.4%, Z
n: 0.1 to 0.4%, with the balance being Mg and unavoidable impurities.
【００１３】また、本発明のマグネシウム合金耐熱部材
のうち第１の発明は、上記第１〜４のいずれかの発明に
記載のマグネシウム合金を溶解し高圧鋳造して得られる
ことを特徴とする。A first aspect of the magnesium alloy heat-resistant member of the present invention is characterized by being obtained by melting the magnesium alloy according to any one of the first to fourth aspects and casting it under high pressure.
【００１４】第２の発明の本発明のマグネシウム合金耐
熱部材は、上記第１〜４のいずれかの発明に記載のマグ
ネシウム合金を固相率５０％以下の半溶融状態で金型内
に射出する射出成形によって得られることを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnesium alloy heat-resistant member in which the magnesium alloy according to any one of the first to fourth aspects is injected into a mold in a semi-molten state having a solid fraction of 50% or less. It is characterized by being obtained by injection molding.
【００１５】次に、本発明合金における添加元素の作用
について説明する。 Ａｌ：４．５〜７．４％ 本発明合金の主要添加元素であるＡｌはＭｇ母相にはほ
とんど固溶せず、Ｍｇ初晶の凝固前面に濃縮される結
果、ＭｇおよびＣａとの共晶化合物が形成されるまで、
良好な流動性が得られる。このとき、Ａｌが４．５％未
満では合金の融点が高くなるため、合金溶製時や鋳造時
の溶解温度を高くする必要があり溶湯の燃焼防止策等の
ために作業性が低下するので、Ａｌの含有量を４．５％
以上とする。また、７．４％を越えると低融点の金属間
化合物であるＭｇ１７Ａｌ１２が増加してクリープ抵抗
性が低下するので、Ａｌ含有量の上限を７．４％とす
る。なお、上記理由をより顕著にするため、さらに下限
を５．５％、上限を６．５％とするのが望ましい。Next, the function of the additional element in the alloy of the present invention will be described. Al: 4.5 to 7.4% Al, which is a main additive element of the alloy of the present invention, hardly forms a solid solution in the Mg parent phase, and is concentrated on the solidification front surface of the Mg primary crystal. Until a crystalline compound is formed
Good fluidity is obtained. At this time, if the Al content is less than 4.5%, the melting point of the alloy becomes high, so that the melting temperature at the time of alloy melting or casting must be increased, and workability is reduced due to measures to prevent molten metal combustion. , Al content 4.5%
Above. On the other hand, if it exceeds 7.4%, Mg 17 Al 12 which is an intermetallic compound having a low melting point increases and the creep resistance decreases, so the upper limit of the Al content is made 7.4%. In order to make the above-mentioned reason more conspicuous, it is desirable to set the lower limit to 5.5% and the upper limit to 6.5%.
【００１６】Ｃａ：１．５〜４．４％ ＣａはＭｇおよびＡｌとの間で金属間化合物を形成し、
主として結晶粒界にネットワーク状に晶出する。この晶
出物が転位の上昇運動に対する障害物として作用してク
リープ変形の抵抗性を高める。このとき、Ｃａの含有量
が１．５％未満であると上記効果は充分ではなく、一
方、４．４％を越えると製造時に鋳造割れが発生しやす
くなるので、Ｃａの含有量範囲を１．５〜４．４％の範
囲内に定める。なお、上記理由をより顕著にするため、
さらに下限を２．５％、上限を３．５％とするのが望ま
しい。Ca: 1.5-4.4% Ca forms an intermetallic compound with Mg and Al,
It is mainly crystallized at the grain boundaries in a network. This crystallized substance acts as an obstacle to the upward movement of the dislocation, and increases the resistance to creep deformation. At this time, if the content of Ca is less than 1.5%, the above effect is not sufficient. On the other hand, if the content of Ca exceeds 4.4%, casting cracks are liable to occur at the time of production. Determine within the range of 0.5 to 4.4%. In order to make the above reason more prominent,
Further, it is desirable to set the lower limit to 2.5% and the upper limit to 3.5%.
【００１７】Ｍｎ：０．２〜１．０％ ＭｎはＡｌと化合して金属間化合物を形成し、不純物元
素であるＦｅを固溶することにより、耐食性の劣化を抑
制する。このとき、０．２％未満の含有では効果が充分
ではなく、一方、１％を越えるとＭｎの溶解歩留まりが
低下するのでＭｎ含有量を０．２〜１．０％の範囲内に
定める。なお、上記理由をより顕著にするため、さらに
下限を０．２％、上限を０．９％とするのが望ましい。Mn: 0.2 to 1.0% Mn combines with Al to form an intermetallic compound, and suppresses deterioration of corrosion resistance by forming a solid solution of Fe which is an impurity element. At this time, if the content is less than 0.2%, the effect is not sufficient, while if it exceeds 1%, the dissolution yield of Mn decreases, so the Mn content is set in the range of 0.2 to 1.0%. In order to make the above-mentioned reason more conspicuous, it is desirable to set the lower limit to 0.2% and the upper limit to 0.9%.
【００１８】Ｂａ：１０〜１０００ｐｐｍ 微量添加されるＢａは、材料のクリープ特性を向上させ
るとともに、溶湯の酸化を抑制する作用を有し、高いク
リープ抵抗性を保持したままで合金溶湯の燃焼防止に役
立つ。このとき、Ｂａが１０ｐｐｍ未満では燃焼防止効
果が充分ではなく、１０００ｐｐｍを越えると鋳造時に
割れが発生しやすくなるのでＢａ含有量を１０〜１００
０ｐｐｍの範囲内に定める。なお、クリープ特性の向上
効果を十分に得るためには上記範囲内においてさらにＢ
ａを１０ｐｐｍ以上含有するのが望ましく、また、上記
理由をより顕著にするため、上限を５００ｐｐｍとする
のが望ましく、さらには上限を１００ｐｐｍとするのが
一層望ましい。Ba: 10 to 1000 ppm Ba, which is added in a small amount, has the effect of improving the creep characteristics of the material and inhibiting the oxidation of the molten metal, and prevents Ba from burning the molten alloy while maintaining high creep resistance. Useful. At this time, if Ba is less than 10 ppm, the effect of preventing combustion is not sufficient, and if it exceeds 1000 ppm, cracks are likely to occur during casting.
Determine within the range of 0 ppm. In addition, in order to sufficiently obtain the effect of improving the creep characteristics, B is further set within the above range.
a is desirably contained at 10 ppm or more, and in order to make the above-mentioned reason more conspicuous, the upper limit is desirably set to 500 ppm, and further desirably the upper limit is set to 100 ppm.
【００１９】Ｓｉ：０．５％未満、Ｚｎ：０．５％未満 ＳｉとＺｎは、いずれも融点を低下させるので、所望に
より含有させることができるが、それぞれ０．５％以上
含有すると、クリープ抵抗性に対する悪影響が顕著にな
って該抵抗性を低下させるので、それぞれ含有量を０．
５％未満とする。なお、同様の理由でそれぞれ上限を
０．４％とするのが望ましい。Si: less than 0.5%, Zn: less than 0.5% Since both Si and Zn lower the melting point, they can be contained as desired. Since the adverse effect on the resistance becomes remarkable and lowers the resistance, the content of each is set to 0.
It shall be less than 5%. For the same reason, it is desirable to set the upper limit to 0.4%.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】本発明のマグネシウム合金は、上
記成分範囲を目標値として溶製される。この溶製方法は
本発明としては特に限定されるものではなく、一般に用
いられている方法を採用することができる。溶製された
マグネシウム合金は、溶湯のまま、または一旦スラブと
した後、後工程である鋳造工程に供することができる。
鋳造工程における鋳造方法としては、一般に知られてい
る各種方法を採用することができるが、本発明のマグネ
シウム合金は優れた鋳造性を有しているので、高品質材
を得ることができるものの材料には高い鋳造性が要求さ
れるダイキャスト、スクイーズキャスト、射出成形法な
どの高圧鋳造法に好適な材料である。なお、本発明のマ
グネシウム合金は、燃焼防止効果が高いので、上記鋳造
に際し、溶湯の燃焼が効果的に防止されており取り扱い
が容易になる。これら鋳造法での条件は本発明としては
特に限定されるものではないが、半溶融射出成形では、
溶融金属の固相率を５０％以下とするのが望ましい。こ
れは、固相率が５０％を越えると鋳造性が良好な本発明
の合金によっても溶湯の流動性が低くなって良好な射出
成形が困難になるためである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The magnesium alloy of the present invention is produced by setting the above component range as a target value. The smelting method is not particularly limited as the present invention, and a generally used method can be employed. The molten magnesium alloy can be used as a molten metal or once as a slab, and then subjected to a casting process as a subsequent process.
As the casting method in the casting step, various generally known methods can be adopted. However, since the magnesium alloy of the present invention has excellent castability, it is possible to obtain a high quality material. Is a material suitable for high-pressure casting methods such as die casting, squeeze casting, and injection molding, which require high castability. In addition, since the magnesium alloy of the present invention has a high combustion prevention effect, in the above-mentioned casting, the combustion of the molten metal is effectively prevented and the handling becomes easy. The conditions in these casting methods are not particularly limited as the present invention, but in semi-solid injection molding,
It is desirable that the solid phase ratio of the molten metal be 50% or less. This is because if the solid phase ratio exceeds 50%, even with the alloy of the present invention having good castability, the fluidity of the molten metal becomes low, and good injection molding becomes difficult.
【００２１】上記の各種鋳造法によって得られた部材
は、必要に応じて適宜の機械加工等を施して耐熱性を有
する製品として使用することができる。得られた部材
は、優れたクリープ抵抗性を有しており、各種用途にお
いて耐熱性部材として使用することができる。例えば、
自動車分野で実用化が期待されているトランスミッショ
ンケースやオイルパンなどの耐熱性部材に使用すること
ができる。この結果、車体の軽量化が達成され、燃費の
向上による地球温暖化の抑制に貢献できる。また、家電
分野においては内部に光源を有する液晶プロジェクタな
どの筐体として使用することができ、高強度のポータブ
ル機器の拡大に貢献できる。その他、電動工具やレジャ
ー用品などの耐熱性を必要とする軽量部材に広く使用す
ることができる。The members obtained by the above various casting methods can be used as a product having heat resistance by subjecting them to appropriate machining or the like as necessary. The obtained member has excellent creep resistance, and can be used as a heat-resistant member in various applications. For example,
It can be used for heat-resistant members such as transmission cases and oil pans that are expected to be put to practical use in the automotive field. As a result, the weight of the vehicle body is reduced, which contributes to suppressing global warming by improving fuel efficiency. Further, in the field of home appliances, it can be used as a housing of a liquid crystal projector or the like having a light source inside, which can contribute to the expansion of high-strength portable devices. In addition, it can be widely used for lightweight members requiring heat resistance, such as electric tools and leisure goods.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
１に示す成分で、本発明範囲内のマグネシウム合金と本
発明範囲外のマグネシウム合金および従来合金（ＡＥ４
２）をそれぞれ溶製し、得られたインゴットを切削して
チップ（おおよその大きさ２ｍｍ）を得た。このチップ
を原料として高圧鋳造法の一つである金属射出成形法
（型締め力４５０ｔ）を採用して、図１に示す形状（全
長８０ｍｍ、平行部直径６ｍｍ）の丸棒状引張試験片１
を製造した。このとき、それぞれ最適な成形条件で射出
成形した際の鋳造性を評価した。鋳造性の「良好」、
「難」は目視による金型への充填性に基づいて評価し
た。なお、この際には、成形条件のうち金型温度（１７
０℃）、射出速度（１．７ｍ／ｓ）を一定にしてシリン
ダ温度のみを変化させた試験を行った（５８０〜６３０
℃）。図２は、シリンダ温度とミクロ組織観察の画像処
理結果から算出した合金溶湯の固相率の関係を示すグラ
フであり、該関係におけるＡｌ添加量の影響が理解され
る。すなわち、この図から、Ａｌ量が増加するにつれて
固相率が低下して成形が容易になることが分かる。これ
はＡｌの含有によって融点が下がることに依る。ただ
し、Ａｌ含有が４．５％未満（ＡＣａＢ４３０１０）で
は６００℃で５０％近い固相が存在することになり、鋳
造が困難になることが明らかである。したがってＡｌ含
有量は５．５％以上にすることが必要である。Embodiments of the present invention will be described below. With the components shown in Table 1, the magnesium alloy within the scope of the present invention, the magnesium alloy outside the scope of the present invention, and the conventional alloy (AE4
2) was melted, and the obtained ingot was cut to obtain chips (approximately 2 mm in size). Using this chip as a raw material, a metal injection molding method (a clamping force of 450 t), which is one of high-pressure casting methods, is used to obtain a round bar-shaped tensile test piece 1 having a shape (total length 80 mm, parallel portion diameter 6 mm) shown in FIG.
Was manufactured. At this time, castability at the time of injection molding under optimum molding conditions was evaluated. "Good" castability,
"Difficulty" was evaluated based on the visual filling of the mold. In this case, the mold temperature (17
0 ° C.) and a constant injection speed (1.7 m / s) while varying only the cylinder temperature (580-630).
° C). FIG. 2 is a graph showing the relationship between the cylinder temperature and the solid phase ratio of the molten alloy calculated from the image processing result of microstructure observation, and the effect of the amount of Al added on the relationship is understood. That is, from this figure, it can be seen that as the Al content increases, the solid phase ratio decreases and molding becomes easier. This is because the melting point is lowered by the inclusion of Al. However, when the Al content is less than 4.5% (ACaB43010), almost 50% of the solid phase exists at 600 ° C., and it is clear that casting becomes difficult. Therefore, the Al content needs to be 5.5% or more.
【００２３】また、固相率がほぼ同じ（約０％）になる
ように上記成形条件を調整して得られた各試験片につい
てクリープ試験を行った。試験片の一部について、２０
０℃（４７３Ｋ）、５０Ｍｐａで１００時間まで一定荷
重を付加して、各試験片のクリープひずみの変化を測定
し、その結果を図３に示した。この試験から一定荷重引
張クリープ特性におよぼすＡｌ添加量の影響が理解され
る。すなわち、Ａｌ量が増加するにつれてクリープ特性
（ひずみ量が小さい）が向上しているが、７．４％を越
えると逆に低下することがわかる。したがってＡｌ含有
量は７．４％以下にすることが必要である。Further, a creep test was performed on each test piece obtained by adjusting the above molding conditions so that the solid fraction was almost the same (about 0%). For some of the test pieces, 20
A change in creep strain of each test piece was measured by applying a constant load at 0 ° C. (473 K) and 50 MPa to 100 hours, and the results are shown in FIG. From this test, it is understood that the influence of the amount of Al added on the constant load tensile creep characteristics. That is, it can be seen that the creep characteristic (small amount of strain) is improved as the Al amount is increased, but is decreased when the Al amount exceeds 7.4%. Therefore, the Al content needs to be 7.4% or less.
【００２４】さらに、試験片の一部について、１５０℃
（４２３Ｋ）で付加荷重を変えてクリープ歪みを測定
し、荷重応力とクリープ曲線から算出した最小クリープ
ひずみ速度との関係を図４に示した。この図から最小ク
リープひずむ速度に対するＣａ添加量の影響が理解され
る。Ｃａ量が１．５％以上の試験片では、７０ＭＰａを
越える高応力側で最小クリープ速度がＡＥ４２よりも小
さくなっており、従来、最もクリープ特性が優れている
とされるＡＥ４２を上回るクリープ特性を示している。
しかしＣａ量が４．４％を越えると表１に示すように鋳
造割れがおこり、試験片を採取することが困難であっ
た。Further, a part of the test piece was heated at 150 ° C.
The creep strain was measured by changing the applied load at (423K), and the relationship between the applied stress and the minimum creep strain rate calculated from the creep curve was shown in FIG. From this figure, it is understood that the amount of Ca added affects the minimum creep strain rate. In a test piece having a Ca content of 1.5% or more, the minimum creep rate is lower than that of AE42 on the high stress side exceeding 70 MPa, and the creep property exceeds that of AE42, which is conventionally considered to be the most excellent in creep property. Is shown.
However, when the Ca amount exceeded 4.4%, casting cracks occurred as shown in Table 1, and it was difficult to collect test pieces.
【００２５】図５は１５０℃（４２３Ｋ）、１１０ＭＰ
ａの負荷において、時間とともに変化するクリープ歪み
を示すものであり、Ｂａ添加量の影響が理解される。す
なわち、Ｂａを含有しないもの（ＡＣａＢ６３０００）
対し、Ｂａの微量添加によリクリープ特性が向上してお
り、１０ｐｐｍ以上の含有によって顕著な効果がある。
一方、防燃効果については、８０ｋｇ溶解炉を用い、大
気中７００℃において３０分間保持した状態での溶解表
面の燃焼の有無において確認した。すなわち、Ｂａを添
加しない合金では、大気中で瞬時に燃焼が起こるが、１
０ｐｐｍ以上のＢａ添加は、燃焼抑制に有効であった。
しかし、１０００ｐｐｍを越えるＢａの添加は、鋳造割
れを促進することが明らかになった。したがって、Ｂａ
添加量は１０００ｐｐｍ以下とする必要がある。FIG. 5 shows 150 ° C. (423 K), 110MP
It shows a creep strain that changes with time under the load of a, and the effect of the amount of Ba added is understood. That is, those containing no Ba (ACaB63000)
On the other hand, the re-creep characteristics are improved by adding a small amount of Ba, and a remarkable effect is obtained by containing 10 ppm or more.
On the other hand, the flameproofing effect was confirmed by the presence or absence of burning of the melting surface in a state where the melting surface was maintained at 700 ° C. for 30 minutes in the atmosphere using an 80 kg melting furnace. That is, in the alloy to which Ba is not added, combustion occurs instantaneously in the atmosphere, but 1
Addition of Ba at 0 ppm or more was effective in suppressing combustion.
However, it was found that the addition of Ba exceeding 1000 ppm promotes casting cracks. Therefore, Ba
It is necessary that the addition amount be 1000 ppm or less.
【００２６】図６、７は１５０℃（４２３Ｋ）における
荷重応力と最小クリープひずみ速度との関係を示すもの
であり、図からは、これら関係に対するＳｉ、Ｚｎ添加
量の影響が理解される。すなわち、これらの図からは、
０．５％以上のＳｉ、Ｚｎ添加はクリープ抵抗性を大き
く低下させることが分かる。したがって、Ｓｉ、Ｚｎの
添加量は０．５％未満にする必要がある。なお、実施例
には金属射出成形法に関するデータを示したが、その他
の高圧鋳造法であるダイカストやスクウィーズなどにも
発明合金が適用可能であることは詳述するまでもない。FIGS. 6 and 7 show the relationship between the applied stress at 150 ° C. (423 K) and the minimum creep strain rate. From the figures, it is understood that the influence of the amounts of Si and Zn added to these relationships. That is, from these figures,
It can be seen that the addition of 0.5% or more of Si and Zn significantly reduces creep resistance. Therefore, the addition amount of Si and Zn needs to be less than 0.5%. Although the examples show data on the metal injection molding method, it goes without saying that the invention alloy can be applied to other high-pressure casting methods such as die casting and squeeze.
【００２７】[0027]
【表１】 [Table 1]
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上のように、本発明のマグネシウム合
金によれば、重量比で、Ａｌ：４．５〜７．４％、Ｃ
ａ：１．５〜４．４％、Ｍｎ：０．２〜１．０％、Ｂ
ａ：１０〜１０００ｐｐｍを含有し、残部がＭｇおよび
不可避不純物からなるので、製造時の溶湯の燃焼が効果
的に防止されるとともに鋳造性にも優れた特性を有して
いる。そして、該合金により得られた耐熱部材は、優れ
たクリープ抵抗性を有しており、各種耐熱用途に使用す
ることができる。As described above, according to the magnesium alloy of the present invention, Al: 4.5 to 7.4% by weight, C:
a: 1.5 to 4.4%, Mn: 0.2 to 1.0%, B
a: It contains 10 to 1000 ppm and the balance is made of Mg and unavoidable impurities, so that combustion of the molten metal at the time of production is effectively prevented, and it has excellent castability. The heat-resistant member obtained from the alloy has excellent creep resistance, and can be used for various heat-resistant applications.
【図１】 図１は、実施例に用いた試験片を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating a test piece used in an example.
【図２】 図２は、シリンダ温度と溶湯の固相率の関係
を示すグラフであり、さらにこれら関係におけるＡｌ含
有量の影響を示している。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the cylinder temperature and the solid fraction of the molten metal, and further shows the influence of the Al content on these relationships.
【図３】 図３は、一定荷重下でのクリープひずみの時
間変化を示すグラフであり、さらにこれら関係における
Ａｌ含有量の影響を示している。FIG. 3 is a graph showing the time change of creep strain under a constant load, and further shows the influence of the Al content on these relationships.
【図４】 図４は、負荷応力と最小クリープひずみ速度
との関係を示すグラフであり、さらにこれら関係におけ
るＣａ含有量の影響を示している。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the applied stress and the minimum creep strain rate, and further shows the influence of the Ca content on these relationships.
【図５】 図５は、一定荷重下でのクリープひずみの時
間変化を示すグラフであり、さらにこれら関係における
Ｂａ含有量の影響を示している。FIG. 5 is a graph showing the time change of creep strain under a constant load, and further shows the influence of the Ba content on these relationships.
【図６】 図６は、負荷応力と最小クリープひずみ速度
との関係を示すグラフであり、さらにこれら関係におけ
るＳｉ含有量の影響を示している。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the applied stress and the minimum creep strain rate, and further shows the influence of the Si content on these relationships.
【図７】 図７は、負荷応力と最小クリープひずみ速度
との関係を示すグラフであり、さらにこれら関係におけ
るＺｎ含有量の影響を示している。FIG. 7 is a graph showing the relationship between applied stress and minimum creep strain rate, and further shows the effect of Zn content on these relationships.
１ 引張試験片 1 Tensile test specimen
Claims (6)
ａ：１．５〜４．４％、Ｍｎ：０．２〜１．０％、Ｂ
ａ：１０〜１０００ｐｐｍを含有し、残部がＭｇおよび
不可避不純物からなることを特徴とする耐熱性と鋳造性
に優れたマグネシウム合金1. Al: 4.5-7.4% by weight, C:
a: 1.5 to 4.4%, Mn: 0.2 to 1.0%, B
a: Magnesium alloy containing 10 to 1000 ppm, the balance being Mg and unavoidable impurities, characterized by excellent heat resistance and castability
ａ：１．５〜４．４％、Ｍｎ：０．２〜１．０％、Ｂ
ａ：１０〜１０００ｐｐｍ、Ｓｉ：０．５％未満、Ｚ
ｎ：０．５％未満を含有し、残部がＭｇおよび不可避不
純物からなることを特徴とする耐熱性と鋳造性に優れた
マグネシウム合金2. Al: 4.5 to 7.4% by weight, C:
a: 1.5 to 4.4%, Mn: 0.2 to 1.0%, B
a: 10 to 1000 ppm, Si: less than 0.5%, Z
n: a magnesium alloy containing less than 0.5%, the balance being Mg and unavoidable impurities, and having excellent heat resistance and castability
ａ：２．５〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｂ
ａ：１０〜５００ｐｐｍを含有し、残部がＭｇおよび不
可避不純物からなることを特徴とする耐熱性と鋳造性に
優れたマグネシウム合金3. Al: 5.5 to 6.5% by weight, C:
a: 2.5 to 3.5%, Mn: 0.2 to 0.9%, B
a: Magnesium alloy containing 10 to 500 ppm, the balance being Mg and unavoidable impurities, and having excellent heat resistance and castability.
ａ：２．５〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｂ
ａ：１０〜５００ｐｐｍ、Ｓｉ：０．１〜０．４％、Ｚ
ｎ：０．１〜０．４％を含有し、残部がＭｇおよび不可
避不純物からなることを特徴とする耐熱性と鋳造性に優
れたマグネシウム合金4. Al: 5.5 to 6.5% by weight, C:
a: 2.5 to 3.5%, Mn: 0.2 to 0.9%, B
a: 10 to 500 ppm, Si: 0.1 to 0.4%, Z
n: a magnesium alloy containing 0.1 to 0.4%, with the balance being Mg and unavoidable impurities, and having excellent heat resistance and castability.
溶解し高圧鋳造して得られることを特徴とするマグネシ
ウム合金耐熱部材5. A magnesium alloy heat-resistant member obtained by melting the alloy according to claim 1 and casting it under high pressure.
固相率５０％以下の半溶融状態で金型内に射出する射出
成形によって得られることを特徴とするマグネシウム合
金耐熱部材6. A magnesium alloy heat-resistant member obtained by injection molding of injecting the alloy according to claim 1 into a mold in a semi-molten state having a solid fraction of 50% or less.
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