JP4322733B2

JP4322733B2 - 成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法

Info

Publication number: JP4322733B2
Application number: JP2004147183A
Authority: JP
Inventors: 利行上田; 暢宏岩元; 健吾岩永; 浩明岡本; 慶一志水
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: JP2005281848A

Description

本発明は、８０℃以上の温間における成形性、特に１５０〜３００℃の範囲の温間でのプレス成形性に優れた安価な成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法に関する。

従来、展伸用マグネシウム合金板は、厚み数ｍｍ〜数十ｍｍの鋳造スラブ、あるいは押し出しによる厚板を繰り返し熱処理、熱間圧延、温間圧延することにより薄板とされている。このように繰り返し熱処理、熱間圧延、温間圧延等を施されて製造される薄Ｍｇ合金板は、室温〜温間域以下の温度、すなわち冷間での加工性が劣ると共に、経済性の点でも割高であり、広く使用されるに至ってない。

近年、Ｍｇ合金は、Ａｌよりも比重が小さく、非剛性が高く、また、軽量化できることから安価で、成形性に優れたＭｇ合金板の要求が高まっていて、プレス成形性に優れたマグネシウム合金として、特許文献１〜３がある。特許文献１は、２００℃で、温間でのプレス成形性を改善するための組成、圧延条件について示したものである。特許文献２〜３はマグネシウムにリチウムを添加し、ｈｃｐ構造のα相中にｂｃｃ構造のβ相を１部生成させるあるいはβ単相にすることにより冷間における延性や曲げ加工性を改善しているが、リチウムは活性な金属であるため工業的に大量に取り扱うには安全上問題があるばかりでなく、高価でマグネシウムの耐食性を著しく低下させる問題点がある。

マグネシウムの熱間加工で提案されているものがあるが、例えば特許文献４〜７においは、熱間における加工を効率的に行うことを目的としており、成形性の改善を目的としてない。特許文献６においは、結晶粒微細化を目的とし大ひずみを付与する加工法や条件を検討したものであり、かつ、結晶粒径が１μｍ以下に微細化されているが成形性の改善については言及されてない。また、形状が限定されるあるいは熱間鍛造を繰り返し行う必要があり、薄肉のマグネシウム合金板は作製できない。

本出願に関する先行技術文献情報として次のものがある。

特開平６−２９３９４４号公報特開平６−２５７８８号公報特開平９−４１０６６号公報特開平５−２９３５２９号公報特開平６−８１０８９号公報特開２０００−２７１６９３号公報特開２００１−２５２７０３号公報

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、８０℃以上の加工性、特に１５０〜３００℃の範囲の温間における張り出し加工性、曲げ性などのプレス成形性に優れ、かつ経済性の点でも安価な薄Ｍｇ合金板からなる成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、下記のマグネシウム合金が加工性に優れていることを見いだした。

請求項１に記載のＡｌを２．０〜８．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５〜２．０重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板に対して、圧延率が３５％を超え、かつ、７０％以下の範囲で、温間圧延、または、温間圧延後冷間圧延を行った後、１７０〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行い、板厚が０．０５〜２ｍｍであり、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）１）面のＸ線強度］が０．１〜５．０であり、かつ、結晶粒径が２〜７μｍとなるように形成されていることを特徴とする。

請求項に２記載の展伸用マグネシウム薄板の製造方法は、Ａｌを２．０〜８．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５〜２．０重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率が３５％を超え、かつ、７０％以下の範囲で、温間圧延、または、温間圧延後冷間圧延を行った後、１７０〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行い、板厚が０．０５〜２ｍｍであり、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）１）面のＸ線強度］が０．１〜５．０であり、かつ、結晶粒径が２〜７μｍとなるように製造することを特徴とする。

本発明の成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板およびその製造方法は、スラブあるいはピレットの押出材を、高圧下率における温間圧延、熱処理の行程で製造される市販材に比べて、８０℃以上の加工性、特に１５０〜３００℃の範囲の温間における張り出し加工性、曲げ性などのプレス成形性に著しく優れたものでとなり、かつ経済性の点でも安価に製造することができる等の優れた効果を奏するものである。

上記した本発明の成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板は、Ａｌを２．０〜８．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５〜２．０重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる鋳造ビレットを直接押し出すことにより、耳割れや破断を抑制しつつ、温間における張出し値等の加工性に優れた板を作製する。各成分の適正な濃度範囲は下記の通りである。

［Ａｌ量］
Ａｌ量は、添加量が多いほど、強度を改善する効果があり、強度の点で、２．０重量％以上添加する必要がある。８．０重量％を超えると、晶出物が溶体化せず、脆化し、押出し性に問題がある。
［Ｚｎ量］
Ｚｎ量は、添加量が多いほど、耐食性を改善する効果があり、耐食性の点で０．５重量％以上添加する必要がある。２．０重量％を超えると、晶出物を生成し、脆化するため、押出し性の点で問題がある。
［Ｍｎ量］
Ｍｎは、添加量が多いほど、耐食性、加工性を改善する効果があるが、多すぎると脆化し、押出し性で問題があるため、０．０５〜２．０重量％とする。

［Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃａ量］
押し出し性、加工性の点で、有害な成分であり、極力少ないほうが望ましい。不可避的に含まれる含有量については、Ｆｅは、０．０３５重量％未満、Ｓｉは０．１重量％未満、Ｃｕは０．１重量％未満、Ｎｂは０．００５重量％未満が望ましい。

以上の組成を持ったＭｇ合金のビレットを押し出す。押し出し条件としては、押し出し温度の範囲が３５０〜５００℃、押し出し速度が１〜１００ｍ／分、押し出し比５０以上、望ましくは１００以上、厚みが０．３〜２．５ｍｍの範囲が望ましい。

このように押し出したマグネシウム合金を圧延後の板厚が０．０５〜２ｍｍの範囲になるように、温間圧延、または、温間圧延後冷間圧延を施す。そのトータル圧延率は、３５％を超え、かつ、７０％以下の範囲が好ましく、４０〜６０％の範囲がさらに望ましい。この温間圧延、または、温間圧延後冷間圧延は、２回以上の圧延を行う。温間圧延後冷間圧延を行う場合、冷間圧延は圧延率を３０％以下にするのが望ましい。また、圧延後に熱処理をすることにより、８０℃以上の温間張り出し性は大きく向上し、張出し速度が、０．３ｍｍ／分の場合、成形の温度２５０℃において、１１ｍｍ以上の値となり、展伸性に優れる。

３５％以下、及び７０％を超えると、この後の熱処理後の８０〜３００℃における温間張出し値は良くなく、例えば、２５０℃における温間張り出し値は１０ｍｍ以下である。

２回以上の圧延を行った後、熱処理を行う。熱処理温度は、１７０〜４５０℃の範囲が好ましい。この熱処理により、ひずみの回復、再結晶が生じ、結晶配向が適切な状態となり、加工性が改善されると考えられる。この温度範囲以外においては、例えば、２５０℃における温間張り出し値は１０ｍｍ以下となり、十分な加工性は得られない。

このように作製した加工性に優れる展伸用マグネシウム合金の結晶配向、すなわちＸ線回折によるＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）１）面のＸ線強度］は０．１〜５．０の範囲となり、かつ、結晶粒径は２〜７μｍであることが適する。結晶粒径は２μｍ未満では、製造上経済的に困難であり、逆に、７μｍを超えると、例えば、２５０℃における温間張り出し値は１０ｍｍ以下となり、加工性が劣る。

本発明について、さらに、以下の実施例を参照して具体的に説明する。
（実施例１）
Ｍｇ−３．０重量％Ａｌ−０．９重量％Ｚｎ−０．１０重量％Ｍｎの組成を有するビレットを温度４００℃、押し出し速度５ｍ／分の条件で押し出しを行い、板厚を１．６０ｍｍとした。更に、３〜４回通板して温間、または、温間圧延後冷間圧延を行い、１７０〜４５０℃において、熱処理を行い、板厚０．８ｍｍの展伸用マグネシウム合金薄板を得た。

上記のように、作製したマグネシウム合金の特性を評価した。製造条件を表１に示し、評価結果を表２に示す。なお、比較例１は、ビレッドの押出し、温間圧延、または、冷間圧延、熱処理によって製造されたＭｇ合金である。評価方法は下記に示す通りである。

［温間張出し高さの評価］
張出し高さは、エリクセン試験機により、マグネシウム合金薄板を張出しを行い、２５０℃で破断する前の最大張出し高さ（ｍｍ）を求めた。

［Ｘ線強度比の評価］
管球としてＣｕを用い、電圧５０ｋＶ、電流１９０ｍＡの条件で、Ｘ線強度を測定し、Ｘ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）１）面のＸ線強度］を求めた。

評価結果を表２に示す。表２に示すように、本発明の展伸用マグネシウム合金薄板は本発明の範囲外で製造したＭｇ合金板と比べて張出し加工性に優れている。これは、トータル圧延率が３６％未満においては、結晶粒径が７μｍより大きく、また、トータル圧延率が７０％以上においては、結晶粒径は７μｍ以下と細かいものの、Ｘ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）１）面のＸ線強度］が５．０より、大きくなるが、押し出し加工度を高め、圧延条件をコントロールすること（温間と冷間圧延のトータル圧延率の制御）により、結晶粒が微細、かつ、板面に平行な底面の割合の少ない集合組織が得られる。

このことは、結晶粒径の断面観察、および、Ｘ線回折結果から推察され、表２に示すような値を示す。結晶粒径と集合組織の違いが、温間の張出し値に影響しているものと推察される。

本発明の展伸用マグネシウム合金薄板は、組成がＡｌを２．０〜８．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５〜２．０重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率が３５％を超え、かつ、７０％以下の範囲で温間、または、温間圧延後冷間圧延を行なった後、１７０〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行うことからなる。Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）１）面のＸ線強度］が０．１〜５．０、かつ、結晶粒径が２〜７μｍであることを特徴とする。この本発明の展伸用マグネシウムは、スラブあるいはピレットの押出材を、高圧下率での温間圧延、熱処理の行程で製造される市販材に比べて、張り出し加工性が著しく優れたものとなる。

Claims

Ａｌを２．０〜８．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５〜２．０重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板に対して、圧延率が３５％を超え、かつ、７０％以下の範囲で、温間圧延、または、温間圧延後冷間圧延を行った後、１７０〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行い、板厚が０．０５〜２ｍｍであり、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）１）面のＸ線強度］が０．１〜５．０であり、かつ、結晶粒径が２〜７μｍとなるように形成されていることを特徴とする成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板。
Ａｌを２．０〜８．０重量％、Ｚｎを０．５〜２．０重量％、Ｍｎを０．０５〜２．０重量％を含有し、残部がＭｇ及び不可避の不純物からなる押し出しＭｇ合金板を圧延率が３５％を超え、かつ、７０％以下の範囲で、温間圧延、または、温間圧延後冷間圧延を行った後、１７０〜４５０℃の温度範囲で熱処理を行い、板厚が０．０５〜２ｍｍであり、Ｘ線回折でのＸ線強度比［（０００２）面のＸ線強度］／［（１０１（上バー）１）面のＸ線強度］が０．１〜５．０であり、かつ、結晶粒径が２〜７μｍとなるように製造することを特徴とする成形性に優れる展伸用マグネシウム薄板の製造方法。