JP6916882B2 - マグネシウム合金板材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態は、マグネシウム合金板材およびその製造方法に関する。
マグネシウム合金は、高い比強度を有する軽量素材であって、自動車内外部の板材用、携帯電話、ノートパソコン、およびコンピュータなどの軽量化が要求される分野に急速に普及している。ただし、マグネシウム合金は、大気または湿気に露出した状態で急速に腐食する特徴がある。よって、前述した用途に使用するためには高価な表面処理が必要になり、このような特徴によって適用分野に限界がある。
これを根本的に解決するために、マグネシウム合金自体の耐食性を向上させるための研究も活発に進められてきた。特に、Ｓｂ、Ａｓ、またはＹの添加による、マグネシウムの耐食性を向上させるための研究が公知である。ただし、ＡｓまたはＳｂは、純マグネシウムの耐食性を向上させたりするものの、その効果がわずかであり、毒性をもっている。Ｙ元素の場合、単独添加時、耐食性の向上効果に優れている。ただし、多量を添加しなければならず、添加する量に比べて腐食速度はＭ１Ａ合金と類似し、価格競争力に劣るので、量産工程に実質的に適用するには限界がある。
マグネシウム合金板材およびその製造方法を提供する。
本発明の一実施形態のマグネシウム合金板材は、マグネシウム合金板材全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含むことができる。
前記マグネシウム合金板材は、下記の関係式（１）を満足できる。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
前記マグネシウム合金板材は、下記の関係式（２）を満足できる。
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−−関係式（２）
ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−−関係式（２）
ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
前記マグネシウム合金板材全体１００重量％に対して、Ｍｎ：０．５重量％以下（０重量％を除く）をさらに含んでもよい。
前記マグネシウム合金板材全体１００重量％に対して、Ｂｅ：０．００４〜０．０１重量％だけ含むことができる。
前記その他不可避不純物は、Ｆｅ：０．００５重量％以下、Ｓｉ：０．０１重量％以下、Ｃｕ：０．０１重量％以下、Ｎｉ：０．０１重量％以下、またはこれらの組み合わせであってもよい。
本発明の他の実施形態のマグネシウム合金板材の製造方法は、全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含む鋳造材を準備する段階；前記鋳造材を均質化熱処理する段階；および前記均質化熱処理された鋳造材を圧延してマグネシウム合金板材を製造する段階；を含むことができる。
前記全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含む鋳造材を準備する段階において、前記鋳造材は、下記の関係式（１）を満足できる。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
より具体的には、前記鋳造材は、下記の関係式（２）を満足できる。
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−−関係式（２）
ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−−関係式（２）
ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
前記鋳造材全体１００重量％に対して、Ｍｎ：０．５重量％以下（０重量％を除く）をさらに含んでもよい。
前記鋳造材を均質化熱処理する段階は、３５０〜５００℃の温度範囲で均質化熱処理してもよい。
より具体的には、４〜４８時間均質化熱処理してもよい。
前記均質化熱処理された鋳造材を圧延してマグネシウム合金板材を製造する段階は、前記均質化熱処理された鋳造材を圧延して圧延材を製造する段階；および前記圧延材を表面研磨してマグネシウム合金板材を製造する段階；を含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、マグネシウム合金板材の成分および組成を制御して耐食性を向上させることができる。
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付した図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるわけではなく、互いに異なる多様な形態で実現可能であり、単に本実施形態は本発明の開示が完全となるようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は特許請求の範囲によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指し示す。
したがって、いくつかの実施形態において、よく知られた技術は本発明があいまいに解釈されることを避けるために具体的に説明されない。別の定義がなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に共通して理解できる意味で使用できる。明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。また、単数形は、文言で特に言及しない限り、複数形も含む。
本発明の一実施形態のマグネシウム合金板材は、マグネシウム合金板材全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含むことができる。
より具体的には、前記マグネシウム合金板材は、全体１００重量％に対して、Ｍｎ：０．５重量％以下（０重量％を除く）をさらに含んでもよい。
以下、マグネシウム合金板材の成分および組成を限定する理由は、下記の通りである。
Ａｌは、一般に、Ｍｇ合金の強度を増加させ、鋳造性を改善させる役割を果たす。腐食の側面からは、Ａｌの含有量が増加するほど、Ｍｇ合金表面に高濃度のＡｌ酸化層を形成して耐食性を向上させる役割を果たす。
よって、アルミニウムが１．０重量％未満の場合、強度および耐食性の向上効果がなく、１０．５重量％以上の場合、工程相のＭｇ１７Ａｌ１２相が大きく増加して引張特性を低下するので、効果が誘発されかねない。よって、アルミニウムは、前記範囲だけ含むことができる。
Ｚｎは、Ｍｇ合金に固溶強化効果で強度を増加させ、結晶粒界に偏析して腐食が進行する時、結晶粒界で障壁の役割を果たす。
よって、亜鉛が０．１重量％未満の場合、強度および耐食性の向上効果がなく、２．０重量％超過の場合、粗大な工程相が機械的特性を低減するだけでなく、耐食性を阻害する効果が誘発されかねない。よって、亜鉛は、前記範囲だけ含むことができる。
Ｃａは、Ｍｇ合金の粒界に偏析して、溶質牽引効果（ｓｏｌｕｔｅｄ ｒａｇｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）で成形性を向上させる役割を果たす。
よって、カルシウムが０．１重量％未満の場合、溶質牽引効果がわずかであり、２．０重量％超過の場合、溶湯の鋳造性が低下して熱間割れ（ｈｏｔ ｃｒａｃｋｉｎｇ）が発生することがある。また、金型との粘着性（ｄｉｅ ｓｔｉｃｋｉｎｇ）が増加して延伸率が大きく低下するなどの効果が誘発されかねない。よって、カルシウムは、前記範囲だけ含むことができる。
Ｙは、Ｆｅと同様に、マグネシウム合金の耐食性を低下させる不純物を制御する役割を果たす。より具体的には、局部的なガルバニック腐食を抑制する役割を果たす。
したがって、イットリウムが０．０３重量％未満の場合、耐食性の向上効果がわずかでありうる。反面、イットリウムが１．０重量％超過の場合、過度の金属間析出物を形成して、耐食性、圧延性、成形性をすべて阻害する効果が誘発されかねない。よって、イットリウムは、前記範囲だけ含むことができる。
Ｂｅは、水素結合を抑制してマグネシウム合金の耐食性を向上させる役割を果たす。０．００２〜０．０２重量％だけ含むことができる。より具体的には、前記Ｂｅは、０．００４〜０．０１重量％だけ含むことができる。
さらにより具体的には、ベリリウムが０．００２重量％未満の場合、耐食性の向上効果がわずかでありうる。反面、０．０２重量％超過の場合、Ｍｇ合金の延伸率が大きく低下する現象が引き起こされる。よって、ベリリウムは、前記範囲だけ含むことができる。
Ｍｎは、Ｍｇ合金において耐食性を低下させるＦｅ不純物と結合して、金属間化合物を形成してマイクロガルバニック腐食を抑制する役割を果たす。
したがって、マンガンが０．５重量％以下（０重量％を除く）で含まれる場合、前記のような役割または効果を期待できる。
前記マグネシウム合金板材は、下記の関係式（１）を満足できる。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
より具体的には、前記関係式（１）のようにカルシウムとイットリウムの組成を制御することによって、工程上、粗大なＣａ含有分率が減少してマイクロガルバニック腐食を制御する効果を期待できる。これから、マグネシウム合金板材の腐食速度を低くすることができる。
前記マグネシウム合金板材は、下記の式（２）を満足できる。
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−−関係式（２）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−−関係式（２）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
より具体的には、前記関係式（２）のようにカルシウムとイットリウムの組成を制御することによって、析出相の過剰形成を防止して耐食性と延性が減少するのを防止することができる。
前記その他不可避不純物は、Ｆｅ：０．００５重量％以下、Ｓｉ：０．０１重量％以下、Ｃｕ：０．０１重量％以下、Ｎｉ：０．０１重量％以下、またはこれらの組み合わせであってもよい。ただし、これに限るものではない。
本発明の他の実施形態のマグネシウム合金の製造方法は、全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含む鋳造材を準備する段階；前記鋳造材を均質化熱処理する段階；および前記均質化熱処理された鋳造材を圧延してマグネシウム合金板材を製造する段階；を含むことができる。
まず、全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含む鋳造材を準備する段階を行うことができる。より具体的には、前記段階は、前記鋳造材全体１００重量％に対して、Ｍｎ：０．５重量％以下（０重量％を除く）をさらに含んでもよい。
より具体的には、Ｂｅ：０．００４〜０．０１重量％だけ含むことができる。
前記その他不可避不純物は、Ｆｅ：０．００５重量％以下、Ｓｉ：０．０１重量％以下、Ｃｕ：０．０１重量％以下、Ｎｉ：０．０１重量％以下、またはこれらの組み合わせであってもよい。
前記段階における成分および組成を限定した理由は、先にマグネシウム合金板材の成分および組成を限定した理由と同一であるので、省略する。
前記鋳造材は、下記の式（１）を満足できる。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−式（１）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−式（１）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
前記鋳造材は、下記の式（２）を満足できる。
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−−式（２）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−−式（２）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
また、前記全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含む鋳造材を準備する段階は、
Ａｌ、Ｚｎ、残部Ｍｇおよびその他不可避不純物を含む合金溶湯を形成する段階；前記合金溶湯にＣａ、Ｙ、Ｂｅの原料物質またはＣａ、Ｙ、Ｂｅの母合金を添加する段階；および前記Ｃａ、Ｙ、Ｂｅの原料物質またはＣａ、Ｙ、Ｂｅの母合金を含む合金溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階；を含むことができる。
Ａｌ、Ｚｎ、残部Ｍｇおよびその他不可避不純物を含む合金溶湯を形成する段階；前記合金溶湯にＣａ、Ｙ、Ｂｅの原料物質またはＣａ、Ｙ、Ｂｅの母合金を添加する段階；および前記Ｃａ、Ｙ、Ｂｅの原料物質またはＣａ、Ｙ、Ｂｅの母合金を含む合金溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階；を含むことができる。
より具体的には、Ａｌ、Ｚｎ、残部Ｍｇおよびその他不可避不純物を含む合金溶湯を形成する段階は、黒鉛ルツボを用いて溶湯を形成することができる。
前記合金溶湯にＣａ、Ｙ、Ｂｅの原料物質またはＣａ、Ｙ、Ｂｅの母合金を添加する段階によって、前述した成分および組成の鋳造材およびマグネシウム合金板材を得ることができる。
より具体的には、前記Ｃａ、Ｙ、Ｂｅの原料物質またはＣａ、Ｙ、Ｂｅの母合金を含む合金溶湯に、ＳＦ６およびＮ２混合ガスを前記溶湯の上部に塗布することができる。
さらにより具体的には、前記混合ガスを前記溶湯の上部に塗布することによって、溶湯の酸化を防止することができる。これから、前記合金溶湯と大気が接触するのを遮断することができる。
この後、前記Ｃａ、Ｙ、Ｂｅの原料物質またはＣａ、Ｙ、Ｂｅの母合金を含む合金溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階を行うことができる。
より具体的には、鉄系金型（ｓｔｅｅｌ ｍｏｌｄ）を用いて鋳造することができる。さらにより具体的には、保護ガスを使用せず、金型鋳造により鋳造材を製造することができる。
ただし、これに限るものではなく、砂型鋳造、重力鋳造、加圧鋳造、連続鋳造、薄板鋳造、ダイカスト、精密鋳造、噴霧鋳造、または半凝固鋳造などのマグネシウム合金板材を製造できる鋳造方法であればすべて可能である。
この後、前記鋳造材を均質化熱処理する段階を行うことができる。
より具体的には、前記鋳造材を３５０〜５００℃の温度範囲で均質化熱処理してもよい。
さらにより具体的には、４〜４８時間均質化熱処理してもよい。
さらにより具体的には、前記温度および時間範囲で均質化熱処理することによって、鋳造時に発生した欠陥を解消することができる。
この後、前記均質化熱処理された鋳造材を圧延してマグネシウム合金板材を製造する段階を行うことができる。
より具体的には、前記均質化熱処理された鋳造材を圧延してマグネシウム合金板材を製造する段階は、前記均質化熱処理された鋳造材を圧延して圧延材を製造する段階；および前記圧延材を表面研磨してマグネシウム合金板材を製造する段階；を含むことができる。
より具体的には、前記均質化熱処理された鋳造材を圧延して圧延材を製造する段階の前に、前記均質化熱処理された鋳造材を面削り加工することができる。
この後、前記面削り加工された鋳造材を圧延して圧延材を製造することができる。
より具体的には、前記鋳造材を１００〜３００℃の温度範囲で圧延することができる。前記鋳造材を１〜２００ｍｐｍの速度で圧延することができる。
圧延１回あたりの圧下率が１０〜３０％／ｐａｓｓであってもよい。
前記条件で圧延時、目的の厚さの板材を得ることができる。
また、本明細書において、圧下率とは、圧延時、圧延ロールを通過する前の材料の厚さと圧延ロールを通過した後の材料の厚さとの差を、圧延ロールを通過する前の材料の厚さで割った後、１００を乗じたものを意味する。
最後に、前記圧延材を表面研磨してマグネシウム合金板材を製造する段階を行うことができる。
より具体的には、シリカロールを用いて前記圧延材を表面研磨することができる。この時、４００番目〜１２００番目のシリカロールを用いることができる。
さらにより具体的には、前記シリカロールは、シリカの大きさが大きく、粗さが粗いほど、小さい番号でありうる。これにより、前記シリカロールは、４００番目、８００番目、１２００番目の順に用いて表面研磨することができる。
以下、実施例により詳しく説明する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例
まず、ＡＺ３１インゴットを溶解した後、Ｍｇ−Ｃａ母合金、Ｍｇ−Ｙ母合金、Ａｌ−Ｂｅ母合金、またはこれらの組み合わせを前記溶解したインゴットに添加して合金溶湯を準備した。この時、前記母合金は、下記表１の成分および組成を満足するように添加した。より具体的には、前記インゴットは、黒鉛ルツボ（ｇｒａｐｈｉｔｅ ｃｒｕｃｉｂｌｅ）を用いて溶解した。さらにより具体的には、前記合金溶湯の上部にＳＦ６およびＮ２混合ガスを塗布した。
まず、ＡＺ３１インゴットを溶解した後、Ｍｇ−Ｃａ母合金、Ｍｇ−Ｙ母合金、Ａｌ−Ｂｅ母合金、またはこれらの組み合わせを前記溶解したインゴットに添加して合金溶湯を準備した。この時、前記母合金は、下記表１の成分および組成を満足するように添加した。より具体的には、前記インゴットは、黒鉛ルツボ（ｇｒａｐｈｉｔｅ ｃｒｕｃｉｂｌｅ）を用いて溶解した。さらにより具体的には、前記合金溶湯の上部にＳＦ６およびＮ２混合ガスを塗布した。
この後、前記合金溶湯を鉄系金型（ｓｔｅｅｌ ｍｏｌｄ）を用いて鋳造した。より具体的には、保護ガスを用いず金型鋳造により鋳造材を準備した。この時、製造された前記鋳造材の大きさおよび形態は、幅１４０ｍｍ、長さ２２０ｍｍ、および厚さ１０ｍｍの板状形態であった。
この後、前記鋳造材を４００℃で４時間均質化熱処理した。
この後、前記均質化熱処理された鋳造材を、厚さ方向に各２ｍｍずつ、両面４ｍｍを面削り加工した。
この後、前記加工された板材を、圧延ロールの温度２００℃、ロール速度５ｍｐｍ、圧延１回あたりの圧下率１５％／ｐａｓｓの条件で圧延して、最終厚さ１．２ｍｍの圧延材を製造した。
最後に、前記圧延材の両面をシリカロールで表面研磨（バフ研磨、ｂｕｆｆｉｎｇ）した。この時、前記シリカロールは４００番目、８００番目、１２００番目の順に用いた。
比較例
比較例は、ＡＺ３１インゴットを溶解した後、Ｍｇ−Ｃａ母合金、Ｍｇ−Ｙ母合金、Ａｌ−Ｂｅ母合金、またはこれらの組み合わせを前記溶解したインゴットに添加して合金溶湯を準備した。この時、前記母合金は、下記表１の成分および組成を満足するように添加した。ただし、比較例１は、純マグネシウム（９９．５重量％Ｍｇ）で準備した。
比較例は、ＡＺ３１インゴットを溶解した後、Ｍｇ−Ｃａ母合金、Ｍｇ−Ｙ母合金、Ａｌ−Ｂｅ母合金、またはこれらの組み合わせを前記溶解したインゴットに添加して合金溶湯を準備した。この時、前記母合金は、下記表１の成分および組成を満足するように添加した。ただし、比較例１は、純マグネシウム（９９．５重量％Ｍｇ）で準備した。
この後、前述した実施例と同一の条件および方法でマグネシウム合金板材を製造した。
実験例
マグネシウム合金板材の耐食性比較実験
前述した実施例および比較例で製造されたマグネシウム合金板材の耐食性を測定して、下記表１に開示した。これによる耐食性の測定方法は、下記の通りである。
マグネシウム合金板材の耐食性比較実験
前述した実施例および比較例で製造されたマグネシウム合金板材の耐食性を測定して、下記表１に開示した。これによる耐食性の測定方法は、下記の通りである。
前述したマグネシウム合金板材を長さ９５ｍｍ、幅７０ｍｍに切断した。この後、常温で２０時間、１ｌの３．５ｗｔ％ＮａＣｌ溶液に前記板材を浸漬して、板材表面に酸化物を形成した。
この後、前記酸化物が形成された板材を下記溶液に１分間浸漬した。より具体的には、９０℃、１ｌの蒸留水に１００ｇの無水クロム酸と１０ｇのクロム酸銀とを含む溶液に、前記酸化物が形成された板材を塩水浸漬した。これによって、前記板材表面の酸化物を除去した。
その結果、酸化物形成前の板材の重量と酸化物除去後の板材の重量とにより腐食速度を導出した。より具体的には、前記腐食速度は、酸化物除去後の板材の重量減少量を試験片の面積と密度、塩水浸漬時間で割って計算した。
腐食速度＝（試験片の初期重量−酸化物除去後の重量）／（試験片の面積×密度×塩水浸漬時間）
マグネシウム合金板材の成分および組成に応じた腐食速度は、前記表１に開示された通りであり、これは、本願の図面を通しても確認できる。
図１は、比較例１および比較例２の耐食性比較実験後の合金表面を観察したものである。
より具体的には、前記比較例１は、純マグネシウム（９９．５重量％Ｍｇ）であり、前記比較例２は、従来のマグネシウム合金であるＡＺ３１合金である。さらにより具体的には、図１に開示されているように、前記比較例１および２は、耐食性比較実験後、表面に腐食酸化物が全面発生した。これによって、板材表面が濃厚な色に変化したことを肉眼で確認できた。
反面、本発明の一実施形態による組成範囲をすべて満足する実施例１〜３の場合、比較例に比べて腐食速度が顕著に低いことが分かる。これは、Ｃａ、Ｙ、Ｂｅ元素の添加によることを導出できる。
これは、本願の図２を通しても確認できる。
図２は、実施例１〜３の耐食性比較実験後の合金表面を観察したものである。
前記図２に開示されているように、実施例１〜３は、前述した比較例１および２とは異なり、腐食速度が減少して表面の腐食酸化物の生成が減少したことを確認できた。その結果、マグネシウム金属表面の色を肉眼で確認できた。
より具体的には、比較例３は、実施例１と比較して、ＹおよびＢｅを含まなかった。比較例４の場合、実施例１と比較して、ＣａおよびＢｅを含まなかった。比較例５は、実施例１と比較して、Ｙを含まなかった。比較例６の場合、実施例１と比較して、Ｃａを添加しなかった。
つまり、比較例３〜６の場合、Ｃａ、Ｙ、およびＢｅのうちの１種または２種のみを含めてマグネシウム合金板材を製造した。
その結果、比較例３〜６とも、実施例１に比べて、腐食速度が低いことを確認できた。
特に、Ｙを含まない比較例５の腐食速度が最も劣り、ＹとＢｅを含まない比較例３の腐食速度が次に劣っていた。
これから、Ｙが添加される場合、最も効果的に耐食性が向上することが分かる。ただし、Ｃａ、Ｙ、およびＢｅをすべて添加する実施例１〜３に比べては腐食速度および表面腐食程度がはるかに劣ることが分かる。
また、ＡｌまたはＺｎのうちの１種のみを含む比較例７および８の場合にも、前記成分をすべて含む実施例１〜３に比べて腐食速度が速いことが分かる。
これは、本願の図３を通しても分かる。
図３は、比較例７および８の耐食性比較実験後の合金表面を観察したものである。
図３に開示されているように、前記比較例７および８は、前述した比較例１および２のように表面酸化層が多量形成されたことを確認できた。これによって、合金板材表面が濃厚な色に変化したことを肉眼で確認できた。
また、本願の実施例１〜３は、下記の関係式（１）をすべて満足することが分かる。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
この時、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。
ただし、比較例９〜１１のように、上記式（１）を満足する場合にも、腐食速度が本願の実施例１〜３に比べて速いことを確認できる。
図４は、比較例２と実施例１のＡｌ−Ｍｎ相の電圧電位（ｖｏｌｔａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を測定して示したものである。
前記図４に開示されているように、比較例２で形成されるＡｌ−Ｍｎ相に比べて、Ｙの添加時に形成されるＡｌ−Ｍｎ−Ｙ相の基地相対比、電圧電位差が相対的に低いことを確認できた。これは、Ａｌ−Ｍｎ二次相とＭｇ基地相との間の電位差によって発生するマイクロガルバニック腐食（ｍｉｃｒｏ−ｇａｌｖａｎｉｃ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）をＹの添加によって低下させられることを意味する。
よって、本願の実施例は、Ｙ元素の添加によってマイクロガルバニック腐食を抑制できる。
以上、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的な思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施できることを理解するであろう。
そのため、以上に述べた実施例はあらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導出されるあらゆる変更または変更された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
Claims (6)
- マグネシウム合金板材全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．１５〜０．５重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物からなり、
前記その他不可避不純物は、Ｆｅ：０．００５重量％以下、Ｓｉ：０．０１重量％以下、Ｃｕ：０．０１重量％以下、Ｎｉ：０．０１重量％以下、またはこれらの組み合わせであり、
下記の関係式（１）および（２）を満足するものである、マグネシウム合金板材。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
（ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。）
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−関係式（２）
（ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。） - 前記マグネシウム合金板材全体１００重量％に対して、Ｂｅ：０．００４〜０．０１重量％だけ含むものである、請求項１に記載のマグネシウム合金板材。
- 全体１００重量％に対して、Ａｌ：１．０〜１０．５重量％、Ｚｎ：０．１〜２．０重量％、Ｃａ：０．１〜２．０重量％、Ｙ：０．０３〜１．０重量％、Ｂｅ：０．００２〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．１５〜０．５重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物からなり、前記その他不可避不純物は、Ｆｅ：０．００５重量％以下、Ｓｉ：０．０１重量％以下、Ｃｕ：０．０１重量％以下、Ｎｉ：０．０１重量％以下、またはこれらの組み合わせである鋳造材を準備する段階；
前記鋳造材を均質化熱処理する段階；および
前記均質化熱処理された鋳造材を圧延してマグネシウム合金板材を製造する段階を含み、
前記鋳造材を準備する段階において、
前記鋳造材は、下記の関係式（１）および（２）を満足するものである、
マグネシウム合金板材の製造方法。
２［Ｙ］≦［Ｃａ］−−−−−−−−−−関係式（１）
（ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。）
［Ｃａ］＋［Ｙ］≦２．５重量％−−−−−−−−−−関係式（２）
（ただし、前記［Ｙ］、［Ｃａ］は、それぞれの成分の重量％を意味する。） - 前記鋳造材を均質化熱処理する段階は、
３５０〜５００℃の温度範囲で均質化熱処理するものである、請求項３に記載のマグネシウム合金板材の製造方法。 - 前記鋳造材を均質化熱処理する段階は、
４〜４８時間均質化熱処理するものである、請求項４に記載のマグネシウム合金板材の製造方法。 - 前記均質化熱処理された鋳造材を圧延してマグネシウム合金板材を製造する段階は、
前記均質化熱処理された鋳造材を圧延して圧延材を製造する段階；および
前記圧延材を表面研磨してマグネシウム合金板材を製造する段階を含むものである、
請求項３〜５のいずれか一項に記載のマグネシウム合金板材の製造方法。
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