JP2001107171A - 耐熱性と鋳造性に優れたマグネシウム合金およびマグネシウム合金耐熱部材 - Google Patents
耐熱性と鋳造性に優れたマグネシウム合金およびマグネシウム合金耐熱部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶湯状態での燃焼防止効果が高く、さら
に耐熱性、鋳造性に優れたマグネシウム合金を得る。 【解決手段】 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、さらに所望により
Ｓｉ：０．５％未満、Ｚｎ：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マグネシウム合
金。 【効果】 良好なクリープ抵抗性、鋳造性を確保し
た上で、溶湯状態での燃焼防止効果に優れている。
に耐熱性、鋳造性に優れたマグネシウム合金を得る。 【解決手段】 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、さらに所望により
Ｓｉ：０．５％未満、Ｚｎ：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マグネシウム合
金。 【効果】 良好なクリープ抵抗性、鋳造性を確保し
た上で、溶湯状態での燃焼防止効果に優れている。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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）
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）
【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。
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。
【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
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
【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
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
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
（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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２７】
【表１】
【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。
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。
【図１】 図１は、実施例に用いた試験片を示す図であ
る。
る。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
１ 引張試験片
Claims (6)
- 【請求項１】 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 - 【請求項２】 重量比で、Ａｌ：４．５〜７．４％、Ｃ
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 - 【請求項３】 重量比で、Ａｌ：５．５〜６．５％、Ｃ
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 - 【請求項４】 重量比で、Ａｌ：５．５〜６．５％、Ｃ
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 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の合金を
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 - 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかに記載の合金を
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マグネシウム合
金耐熱部材
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28317199A JP3611759B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 耐熱性と鋳造性に優れたマグネシウム合金およびマグネシウム合金耐熱部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28317199A JP3611759B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 耐熱性と鋳造性に優れたマグネシウム合金およびマグネシウム合金耐熱部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001107171A true JP2001107171A (ja) | 2001-04-17 |
| JP3611759B2 JP3611759B2 (ja) | 2005-01-19 |
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ID=17662099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28317199A Expired - Fee Related JP3611759B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 耐熱性と鋳造性に優れたマグネシウム合金およびマグネシウム合金耐熱部材 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3611759B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1418248A1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-05-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Heat resistant magnesiun alloy |
| WO2004042099A1 (ja) * | 2002-11-06 | 2004-05-21 | Mitsubishi Steel Mfg. Co., Ltd. | 耐食性に優れた室温成形可能なマグネシウム合金 |
| EP2135965A1 (en) * | 2007-04-03 | 2009-12-23 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Heat-resistant magnesium alloy |
| EP2159293A3 (de) * | 2008-08-26 | 2012-05-30 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Kriechbeständige Magnesiumlegierung |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5522544B1 (ja) * | 1970-03-07 | 1980-06-17 | ||
| JPH0649552A (ja) * | 1992-07-29 | 1994-02-22 | Agency Of Ind Science & Technol | 難燃性マグネシウムリターン材の溶解方法 |
| JPH09272945A (ja) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Mazda Motor Corp | 耐熱マグネシウム合金成形部材、その成形に用いる耐熱マグネシウム合金および該成形方法 |
| JPH09271919A (ja) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 耐熱マグネシウム合金部材の製造方法およびそれに用いるマグネシウム合金、並びにマグネシウム合金成形部材 |
-
1999
- 1999-10-04 JP JP28317199A patent/JP3611759B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5522544B1 (ja) * | 1970-03-07 | 1980-06-17 | ||
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| JPH09271919A (ja) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 耐熱マグネシウム合金部材の製造方法およびそれに用いるマグネシウム合金、並びにマグネシウム合金成形部材 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004042099A1 (ja) * | 2002-11-06 | 2004-05-21 | Mitsubishi Steel Mfg. Co., Ltd. | 耐食性に優れた室温成形可能なマグネシウム合金 |
| JP2004156089A (ja) * | 2002-11-06 | 2004-06-03 | Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd | 耐食性に優れた室温成形可能なマグネシウム合金 |
| US6838049B2 (en) | 2002-11-06 | 2005-01-04 | Mitsubishi Steel Mfg. Co., Ltd. | Room-temperature-formable magnesium alloy with excellent corrosion resistance |
| EP1418248A1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-05-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Heat resistant magnesiun alloy |
| EP2135965A1 (en) * | 2007-04-03 | 2009-12-23 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Heat-resistant magnesium alloy |
| EP2135965A4 (en) * | 2007-04-03 | 2010-03-31 | Toyota Jidoshokki Kk | HEAT RESISTANT MAGNESIUM ALLOY |
| EP2159293A3 (de) * | 2008-08-26 | 2012-05-30 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Kriechbeständige Magnesiumlegierung |
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|---|---|
| JP3611759B2 (ja) | 2005-01-19 |
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