JP4285188B2 - 鋳造用耐熱マグネシウム合金とマグネシウム合金製鋳物およびその製造方法 - Google Patents
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このような事情の下、耐熱性や鋳造性の向上を狙った種々のマグネシウム合金がこれまで開発されてきた。例えば、下記の特許文献1〜3には、耐熱性および鋳造性を両立させたマグネシウム合金が提案されている。
すなわち、本発明の鋳造用耐熱マグネシウム合金は、全体を100質量%としたときに、0.2〜3質量%のカルシウム(Ca)と、1〜4質量%の希土類元素(R.E.)と、1質量%未満の亜鉛(Zn)と、0.3〜1質量%のジルコニウム(Zr)とを含み、残部がマグネシウム(Mg)および不可避的不純物とからなり、前記Caの前記Znに対する含有量比(Ca/Zn)は0.2〜4であり、鋳造性および耐熱性に優れることを特徴とする。
また、本発明は、上記鋳造用耐熱マグネシウム合金のみならず、それを用いて鋳造したマグネシウム合金製鋳物としても把握できる。
すなわち、本発明は、全体を100質量%としたときに、0.2〜3質量%のCaと、1〜4質量%のR.E.と、 1質量%未満のZnと、0.3〜1質量%のZrとを含み、残部がMgおよび不可避的不純物とからなり、前記Caの前記Znに対する含有量比(Ca/Zn)は0.2〜4であり、耐熱性に優れると共に鋳造割れがほとんどないことを特徴とするマグネシウム合金製鋳物としても良い。
さらに、本発明は、上記マグネシウム合金製鋳物の製造方法としても把握できる。
すなわち、本発明のマグネシウム合金製鋳物の製造方法は、全体を100質量%としたときに、0.2〜3質量%のCaと、1〜4質量%のR.E.と、1質量%未満のZnと、0.3〜1質量%のZrとを含み、残部がMgおよび不可避的不純物とからなり、前記Caの前記Znに対する含有量比(Ca/Zn)は0.2〜4であるマグネシウム合金の溶湯を鋳型に注入する注入工程と、該鋳型に注入された溶湯を凝固させる凝固工程とを備え、耐熱性に優れると共に鋳造割れがほとんどないマグネシウム合金製鋳物が得られることを特徴とするマグネシウム合金製鋳物の製造方法としても良い。
本発明の鋳造用耐熱マグネシウム合金を用いて鋳造すると、鋳造割れ等が著しく少なく、高温強度や耐クリープ性等の耐熱性に優れたマグネシウム合金製鋳物が得られる。この理由は必ずしも定かではないが、現状、次のように考えられる。
本発明のマグネシウム合金は、Caを0.2〜3質量%と、R.E.を1〜4質量%と、Znを1質量%未満含有してなる。
このような観点から、前記Caの前記Znに対する含有量比(Ca/Zn)を0.2〜4とすると好ましい。Ca/Znが0.2未満では、耐熱性が劣り、Ca/Znが4を超えると鋳造性および靱性が低下するからである。このCa/Znが0.2〜2.5であるとより好ましい。
本発明のマグネシウム合金製鋳物は、その鋳造方法が特に限定されるものではないが、例えば、前述したように、上述の組成を有するマグネシウム合金の溶湯を鋳型に注入する注入工程と、この鋳型に注入された溶湯を凝固させる凝固工程とによって製造される。これにより、耐熱性に優れると共に鋳造割れ(表面割れ)がほとんどないマグネシウム合金製鋳物が得られる。ここで、マグネシウム合金製鋳物を量産する場合、ダイカスト鋳造が主となる。本発明の製造方法によってダイカスト鋳造すれば、薄肉、複雑形状等をした鋳物であっても、鋳造割れ等が少ない。
本発明のマグネシウム合金製鋳物は、鋳造後に溶体化処理や時効処理等の熱処理を施しても良いが、熱処理を施さない鋳放し状態で優れた耐熱性等を発揮する。このため、高耐熱性のマグネシウム合金製鋳物が歩留り良く低コストで得られる。特に、それがダイカスト鋳造品の場合、鋳造に要するサイクルタイムも短かく、鋳造後の加工等もほとんど不要となり、マグネシウム合金製鋳物の量産化、低コスト化を一層図れる。
(試験片の製造)
先ず、電気炉中で予熱した高クロム合金鋼(SUS430)製るつぼの内面に、塩化マグネシウム系のフラックスを塗布し、その中に純マグネシウム地金を投入して溶解した。700℃に保持した溶湯中に、Ca、Znおよびミッシュメタル(Mm)を添加した。さらに、その溶湯を780℃に昇温後、Mg−Zr合金を添加した。それらを充分に攪拌して完全に溶解させた後、その溶湯を780℃に保持した。
各試験片のリブ背面(リブ裏側の平坦面)と、リブと薄板部との付け根部分に形成された隅R部とに鋳造割れが発生した否かを調べた。すなわち、ゲートから高さ方向に50mmの位置にあるリブ背面と隅R部とについて、鋳造割れの深さを組織観察によって測定した。この結果を図2に示す。図2中、総和(△)は、リブ背面の割れ深さ(◆)と隅R部の割れ深さ(■)との算術和である。また、図2には、代表的な鋳造用耐熱マグネシウム合金であるAZ91を用いたときの割れ深さも参考に示した。図2から明らかなように、Mg−x%Zn−0.2%Ca−2%Mm−0.5%Zr(単位:質量%)の場合、Znが1質量%未満(特に、Zn:0.5質量%)のときに割れ深さが非常に小さくなることが確認された。
上記結果を踏まえて、上記の場合と同様に、Mg−0.5%Zn−x%Ca−2%Mm−0.5%Zr(単位:質量%)からなる試験片を製造して、鋳造割れとCa量との関係を調査した。この結果を図3に示す。用意した各試験片のCa量(x)は、0.2%、1%、2%、3%とした。
Claims (6)
- 全体を100質量%としたときに、
0.2〜3質量%のカルシウム(Ca)と、
1〜4質量%の希土類元素(R.E.)と、
1質量%未満の亜鉛(Zn)と、
0.3〜1質量%のジルコニウム(Zr)とを含み、
残部がマグネシウム(Mg)および不可避的不純物とからなり、
前記Caの前記Znに対する含有量比(Ca/Zn)は0.2〜4であり、
鋳造性および耐熱性に優れることを特徴とする鋳造用耐熱マグネシウム合金。 - ダイカスト鋳造に用いられるダイカスト鋳造用耐熱マグネシウム合金である請求項1に記載の鋳造用耐熱マグネシウム合金。
- 液相線温度と固相線温度との温度差は160℃以下である請求項1または2に記載の鋳造用耐熱マグネシウム合金。
- 全体を100質量%としたときに、
0.2〜3質量%のCaと、
1〜4質量%のR.E.と、
1質量%未満のZnと、
0.3〜1質量%のZrとを含み、
残部がMgおよび不可避的不純物とからなり、
前記Caの前記Znに対する含有量比(Ca/Zn)は0.2〜4であり、
耐熱性に優れると共に鋳造割れがほとんどないことを特徴とするマグネシウム合金製鋳物。 - ダイカスト鋳造されたものである請求項4に記載のマグネシウム合金製鋳物。
- 全体を100質量%としたときに、0.2〜3質量%のCaと、1〜4質量%のR.E.と、1質量%未満のZnと、0.3〜1質量%のZrとを含み、残部がMgおよび不可避的不純物とからなり、前記Caの前記Znに対する含有量比(Ca/Zn)が0.2〜4であるマグネシウム合金の溶湯を鋳型に注入する注入工程と、
該鋳型に注入された溶湯を凝固させる凝固工程とを備え、
耐熱性に優れると共に鋳造割れがほとんどないマグネシウム合金製鋳物が得られることを特徴とするマグネシウム合金製鋳物の製造方法。
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