JP7323616B2

JP7323616B2 - Magnesium alloy material and its manufacturing method

Info

Publication number: JP7323616B2
Application number: JP2021529823A
Authority: JP
Inventors: スン・ソ・パク; ソ－ミン・ベク
Original assignee: ユニスト（ウルサンナショナルインスティテュートオブサイエンスアンドテクノロジー）
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2023-08-08
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: CN112789360A; JP2022513645A; US20210115538A1; WO2020122472A2; KR20200073472A; DE112019006206T5; WO2020122472A3; KR102210236B1

Description

本発明の一具現例はマグネシウム合金材およびその製造方法に関するものである。 One embodiment of the present invention relates to a magnesium alloy material and a manufacturing method thereof.

マグネシウム合金は、実用構造用金属材料のうち、最も低い比重、優れた比強度および比剛性を有しており、最近軽量化が必要とされている自動車および電子製品における需要が増加している。また、医療用生体分解型インプラントへの可能性が示され、現在、外科骨折用インプラントおよび血管・消火器ステント用マグネシウム素材の研究開発が活発に行われている。 Magnesium alloys have the lowest specific gravity, excellent specific strength and specific rigidity among practical structural metal materials, and have recently been increasing in demand in automobiles and electronic products that require weight reduction. In addition, the potential for biodegradable implants for medical use has been shown, and research and development of magnesium materials for implants for surgical fractures and stents for blood vessels and fire extinguishers are being actively carried out.

従来のマグネシウム合金に関する研究は、マグネシウムの優れた鋳造性をもとに自動車エンジンやギア部品などに適用するための鋳造用マグネシウム合金に重点を置いていたが、最近になって軽量化が求められるところにさらに多様に適用できる押出材または、板材形態の加工用マグネシウム合金に関する研究がより活発に行われている。 Conventional research on magnesium alloys has focused on casting magnesium alloys for use in automobile engines and gear parts, based on magnesium's excellent castability. However, more extensive research is being conducted on magnesium alloys for processing in the form of extruded materials or plate materials that can be applied in various ways.

しかし、マグネシウム合金として開発されているマグネシウム－アルミニウム系、マグネシウム－亜鉛系、マグネシウム－スズ系など、多くのマグネシウム合金は、高温で容易に発火する特性を持っているだけではなく、競争金属であるアルミニウム合金に比べて非常に高い腐食速度を示している。これは構造用および医療用素材としてのマグネシウム合金の商用化の障害となっている。 However, many magnesium alloys, such as magnesium-aluminum, magnesium-zinc, and magnesium-tin, which have been developed as magnesium alloys, not only have the property of being easily ignited at high temperatures, but are also competitive metals. It shows a very high corrosion rate compared to aluminum alloys. This is an obstacle to the commercialization of magnesium alloys as structural and medical materials.

マグネシウム合金材およびその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnesium alloy material and a manufacturing method thereof.

本発明の一具現例では、マグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ａｌ：０．０３ないし１６．０重量％、Ｍｎ：０．０１５ないし１．０重量％、Ｓｃ：０．０２ないし０．５重量％、ランタノイド希土類元素（ＲＥ）：０．０３ないし２．０重量％、および残部Ｍｇおよび不可避不純物を含み、上記の希土類元素（ＲＥ）は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはこれらの組み合わせを含むマグネシウム合金材を提供する。 In an embodiment of the present invention, Al: 0.03 to 16.0 wt%, Mn: 0.015 to 1.0 wt%, Sc: 0.02 to 1.0 wt%, based on 100 wt% of the magnesium alloy material. 0.5% by weight, lanthanoid rare earth elements (RE): 0.03 to 2.0% by weight, and the balance containing Mg and unavoidable impurities, the rare earth elements (RE) being La, Ce, Pr, Nd, Pm , Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or combinations thereof.

上記の希土類元素（ＲＥ）は、０．１ないし１．０重量％で含むことができる。 The rare earth element (RE) may be included in an amount of 0.1 to 1.0 wt%.

上記のマグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｚｎ：５．０重量％未満をさらに含むことができる。 Zn: less than 5.0% by weight may be further included with respect to 100% by weight of the magnesium alloy material.

上記のマグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｚｎ：０．１ないし４．５重量％をさらに含むことができる。 Zn: 0.1 to 4.5 wt% may be further included with respect to 100 wt% of the magnesium alloy material.

上記のマグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｃａ：２．０重量％以下をさらに含むことができる。より具体的に０．５ないし２．０重量％を含むことができる。 Ca: 2.0% by weight or less may be further included with respect to 100% by weight of the magnesium alloy material. More specifically, it may contain 0.5 to 2.0% by weight.

上記のマグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｙ：０．５重量％以下をさらに含むことができる。より具体的に０超過および０．３重量％以下を含むことができる。 Y: 0.5% by weight or less may be further included with respect to 100% by weight of the magnesium alloy material. More specifically, more than 0 and less than or equal to 0.3% by weight can be included.

本発明の他の一具現例では、全体１００重量％に対して、Ａｌ：０．０３ないし１６．０重量％、Ｍｎ：０．０１５ないし１．０重量％、Ｓｃ：０．０２ないし０．５重量％、ランタノイド希土類元素（ＲＥ）：０．０３ないし２．０重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含む溶湯を準備する段階；および上記の溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階；を含むが、上記の希土類元素（ＲＥ）は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはこれらの組み合わせを含むマグネシウム合金材の製造方法を提供する。 In another embodiment of the present invention, Al: 0.03 to 16.0 wt%, Mn: 0.015 to 1.0 wt%, Sc: 0.02 to 0.0 wt%, based on 100 wt% of the total. Preparing a molten metal containing 5 wt%, lanthanoid rare earth element (RE): 0.03 to 2.0 wt%, the balance being Mg and unavoidable impurities; and casting the molten metal to produce a cast material; but the above rare earth elements (RE) may be La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or a combination thereof in magnesium alloy materials. A manufacturing method is provided.

上記の溶湯は、上記の希土類元素（ＲＥ）を０．１ないし１．０重量％で含むことができる。 The molten metal may contain 0.1 to 1.0% by weight of the rare earth element (RE).

上記の溶湯の全体１００重量％に対して、Ｚｎ：５．０重量％未満をさらに含むことができる。 Zn: less than 5.0% by weight may be further included with respect to 100% by weight of the molten metal.

上記の溶湯の全体１００重量％に対して、Ｃａ：２．０重量％以下をさらに含むことができる。より具体的に０．５ないし２．０重量％を含むことができる。 Ca: 2.0% by weight or less may be further included with respect to 100% by weight of the entire molten metal. More specifically, it may contain 0.5 to 2.0% by weight.

上記の溶湯の全体１００重量％に対して、Ｙ：０．５重量％以下をさらに含むことができる。 Y: 0.5% by weight or less may be further included with respect to 100% by weight of the molten metal.

上記の溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階の後、上記の鋳造材を圧延、押出、引抜、鍛造、またはこれらの組み合わせをさらに含むことができる。 After casting the molten metal to produce the cast material, the cast material may further include rolling, extrusion, drawing, forging, or a combination thereof.

上記の溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階；は、６００℃ないし８００℃の温度範囲で実施できる。 The step of casting the molten metal to produce a cast material can be performed at a temperature range of 600°C to 800°C.

本発明の一具現例によると、耐食性が優れたマグネシウム合金材を提供することができる。このようなマグネシウム合金は、優れた耐腐食性が求められる産業などに実際的適用が可能な鋳造材、圧延材、押出材、引抜材、鍛造材などとして多様に活用できる。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a magnesium alloy material with excellent corrosion resistance. Such magnesium alloys can be used in a variety of ways, such as casting, rolling, extrusion, drawing, and forging, which are practically applicable to industries that require excellent corrosion resistance.

図１は、Ｍｇ－３Ａｌ－０．３Ｍｎ－０．１Ｓｃ－１Ｚｎ合金圧延材の内部に形成された二次相粒子を示す走査型電子顕微鏡の写真である。FIG. 1 is a scanning electron microscope photograph showing secondary phase particles formed inside a rolled Mg-3Al-0.3Mn-0.1Sc-1Zn alloy. 図２は、Ｍｇ－３Ａｌ－０．３Ｍｎ－０．１Ｓｃ－１Ｚｎ－０．３Ｇｄ合金圧延材の内部に形成された二次相粒子を示す走査型電子顕微鏡の写真である。FIG. 2 is a scanning electron microscope photograph showing secondary phase grains formed inside the Mg-3Al-0.3Mn-0.1Sc-1Zn-0.3Gd alloy rolled material.

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例を参照すると、明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現でき、単に本実施例は本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に、発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるのみである。明細書全体にわたる同一の参照符号は、同一構成要素を示す。 Advantages and features of the present invention, as well as the manner in which they are achieved, will become apparent with reference to the following detailed examples taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention, however, should not be construed as limited to the embodiments disclosed below, which may be embodied in many different forms and merely these embodiments are provided for a complete and complete disclosure of the invention. It is provided to fully convey the scope of the invention to those of ordinary skill in the art, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

したがって、いくつかの実施例において、よく知られている技術は、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、本発明が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されることができる。明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」というのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また、単数形は、文章において特に言及しない限り複数形も含む。 Therefore, in some embodiments, well-known techniques are not specifically described to avoid vague interpretation of the present invention. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the meaning commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. can be As used throughout the specification, a part "including" an element means that it can also include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary. do. Also, singular forms also include plural forms unless otherwise stated in the text.

本発明の一具現例であるマグネシウム合金材は、全体１００重量％に対して、Ａｌ：０．０３ないし１６．０重量％、Ｍｎ：０．０１５ないし１．０重量％、Ｓｃ：０．０２ないし０．５重量％、希土類元素（ＲＥ）：０．０３ないし２．０重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含むマグネシウム合金材を提供することができる。 The magnesium alloy material, which is an embodiment of the present invention, has Al: 0.03 to 16.0 wt%, Mn: 0.015 to 1.0 wt%, and Sc: 0.02 with respect to 100 wt% of the whole. to 0.5% by weight, a rare earth element (RE): 0.03 to 2.0% by weight, and the balance being Mg and unavoidable impurities.

具体的に、上記の希土類元素（ＲＥ）は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはこれらの組み合わせを含むことができる。 Specifically, the rare earth elements (RE) can include La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or combinations thereof. .

上記のマグネシウム合金材の成分および組成を限定した理由は、下記の通りである。 The reasons for limiting the components and composition of the above magnesium alloy material are as follows.

まず、アルミニウムは固溶強化および析出強化を通じて、合金の強度増加に寄与し、腐食時に酸化皮膜の安定性を向上させ、耐腐食性を向上させる役割を果たす。そのため、アルミニウムの含量が少なすぎると、強度増加効果および耐腐食性向上効果が期待できなくなる可能性がある。一方、アルミニウムの含量が多すぎると、アルミニウムが含まれた脆性粒子の分率が過度で合金の延性が脆弱化する問題が生じる可能性がある。 First, aluminum contributes to increasing the strength of the alloy through solid-solution strengthening and precipitation strengthening, improves the stability of the oxide film during corrosion, and plays a role in improving corrosion resistance. Therefore, if the aluminum content is too low, there is a possibility that the effect of increasing the strength and the effect of improving the corrosion resistance cannot be expected. On the other hand, if the content of aluminum is too high, the fraction of brittle particles containing aluminum is excessive, which may cause a problem of weakening the ductility of the alloy.

マンガンは、固溶強化などで合金の強度増加に寄与する。それだけではなく、合金内の不純物を吸収する化合物粒子を形成し、マグネシウム合金の耐腐食性を向上させる役割を果たす。 Manganese contributes to increasing the strength of the alloy through solid-solution strengthening and the like. In addition, it forms compound particles that absorb impurities in the alloy and plays a role in improving the corrosion resistance of the magnesium alloy.

そのため、マンガンの含量が少なすぎると強度増加および耐腐食性向上効果が薄くなる可能性がある。スカンジウムを含むマグネシウム合金材においても、マンガンの上記の耐食性向上効果がある可能性がある。但し、スカンジウムを含むマグネシウム合金材でマンガンを添加しすぎると、むしろマンガンを含む粒子の分率が過度でマイクロガルバニックの腐食がかえって促進され、耐食性が低下する可能性がある。そのため、マンガンの上限値を本発明の一具現例のように限定することができる。 Therefore, if the manganese content is too low, the effect of increasing strength and improving corrosion resistance may be reduced. Magnesium alloy materials containing scandium may also have the effect of improving the corrosion resistance of manganese. However, if too much manganese is added to a magnesium alloy material containing scandium, the fraction of particles containing manganese is rather excessive, and microgalvanic corrosion is rather accelerated, which may reduce corrosion resistance. Therefore, the upper limit of manganese can be limited as in one embodiment of the present invention.

したがって、上記マグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、０．０１５ないし１．０重量％のＭｎを含むことができる。具体的に、０．０１５ないし０．６重量％であり得る。 Therefore, 0.015 to 1.0 wt% of Mn may be included with respect to 100 wt% of the magnesium alloy material. Specifically, it may be from 0.015 to 0.6% by weight.

さらに具体的に、マンガンの含量が１．０重量％を超過すると、前述のように腐食速度が上昇し、希土類元素の添加による耐食性向上効果があまり期待できない可能性がある。 More specifically, when the content of manganese exceeds 1.0% by weight, the corrosion rate increases as described above, and the addition of rare earth elements may not be expected to improve corrosion resistance.

スカンジウムは、二次相粒子の電気化学的特性変化に関与し、マグネシウム合金材の耐食性を向上させる役割を果たす。 Scandium participates in changes in the electrochemical properties of secondary phase particles and plays a role in improving the corrosion resistance of magnesium alloy materials.

そのため、スカンジウムの含量が少なすぎると、スカンジウムが含まれた二次相粒子の分率が少なく、耐腐食性向上に対するスカンジウムの添加効果が期待できない可能性がある。一方、スカンジウムの含量が多すぎると、スカンジウムが含まれた粒子の分率が過度でマイクロガルバニックの腐食が促進される問題および合金材の価格上昇問題が生じる可能性がある。 Therefore, if the scandium content is too low, the fraction of scandium-containing secondary phase particles is small, and the effect of adding scandium for improving corrosion resistance may not be expected. On the other hand, if the content of scandium is too high, the fraction of scandium-containing particles is excessive, which may cause problems such as acceleration of microgalvanic corrosion and increased prices of alloy materials.

希土類元素は、二次相粒子の電気化学的特性変化に関与し、耐食性を向上させられる。具体的に本発明の一具現例における上記の希土類元素（ＲＥ）は、ランタノイド希土類元素として、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはこれらの組み合わせを含むことができる。希土類元素の中でも上記の元素を添加すると、優れた耐食性向上効果が期待できる。 Rare earth elements are involved in electrochemical property changes of secondary phase particles and can improve corrosion resistance. Specifically, the rare earth elements (RE) in one embodiment of the present invention include La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or combinations thereof. Among the rare earth elements, when the above elements are added, an excellent effect of improving corrosion resistance can be expected.

より具体的に本発明の一具現例では、スカンジウムとスカンジウムを除いた上記のランタノイド希土類元素を前述の含量範囲に制御し、共に添加することでさらに耐食性向上効果が期待できる。 More specifically, in an embodiment of the present invention, by controlling the content of scandium and the lanthanoid rare earth elements excluding scandium within the above-described range and adding them together, it is possible to further improve corrosion resistance.

具体的に希土類元素の含量が少なすぎる場合は、耐食性向上効果があまり期待できない可能性があり、含量が多すぎる場合は、合金の製造費用が過度に増加する可能性がある。 Specifically, if the content of the rare earth element is too low, the effect of improving corrosion resistance may not be expected, and if the content is too high, the manufacturing cost of the alloy may be excessively increased.

そのため、希土類元素の重量範囲は０．０３ないし２．０重量％であり得る。具体的には、０．１ないし２．０重量％であり得る。より具体的には、０．１ないし０．９重量％であり得る。 As such, the weight range of rare earth elements can be from 0.03 to 2.0 weight percent. Specifically, it may be 0.1 to 2.0% by weight. More specifically, it may be 0.1 to 0.9% by weight.

亜鉛は、アルミニウムと同様に固溶強化および析出強化を通じて、合金の強度増加に寄与する役割を果たす。 Zinc, like aluminum, plays a role in increasing the strength of the alloy through solid solution strengthening and precipitation strengthening.

そのため、亜鉛の含量が少なすぎると、強度増加効果が期待できず、構造用素材としての使用は困難と思われる。一方、亜鉛の含量が多すぎると、亜鉛が含まれた粒子の分率が過度で、マイクロガルバニックの腐食を促進される可能性がある。よって、亜鉛の上限値を本発明の一具現例のように限定することができる。 Therefore, if the content of zinc is too low, the effect of increasing the strength cannot be expected, and it seems difficult to use it as a structural material. On the other hand, if the zinc content is too high, the fraction of zinc-laden particles is too high, which can accelerate microgalvanic corrosion. Therefore, the upper limit of zinc can be limited as in an embodiment of the present invention.

したがって、上記マグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｚｎは５重量％未満で含むことができる。より具体的には、４．５重量％以下であり得る。さらにより具体的には、０．１ないし４．５重量％であり得る。 Therefore, Zn can be included in less than 5% by weight with respect to 100% by weight of the magnesium alloy. More specifically, it may be 4.5% by weight or less. Even more specifically, it may be from 0.1 to 4.5% by weight.

カルシウムは、合金の耐発火温度を上昇させる役割を果たす。 Calcium plays a role in increasing the ignition resistance temperature of the alloy.

そのため、カルシウムの含量が少なすぎると合金の耐発火温度が低く、発火抑制のための高価な保護ガスが必要となる可能性があり、それによって合金の製造費用が上昇する可能性がある。一方、カルシウムの含量が多すぎると、カルシウムが含まれた粒子の分率が過度で合金の塑性加工時に粒子周囲における応力集中により、クラックが発生する可能性がある。また、カルシウムが含まれた粒子の分率は過度でマイクロガルバニックの腐食が促進される可能性がある。よって、カルシウムの上限値を本発明の一具現例のように限定することができる。 Therefore, if the calcium content is too low, the alloy may have a low ignition temperature and may require an expensive protective gas to suppress ignition, which may increase the production cost of the alloy. On the other hand, if the content of calcium is too high, cracks may occur due to stress concentration around the particles during plastic working of the alloy due to an excessive fraction of particles containing calcium. Also, the fraction of particles containing calcium can be excessive and accelerate microgalvanic corrosion. Therefore, the upper limit of calcium can be limited as in one embodiment of the present invention.

したがって、上記のマグネシウム合金材全体１００重量％に対して、Ｃａは２．０重量％以下で含むことができる。より具体的には、０．５ないし２．０重量％範囲であり得る。 Therefore, Ca can be contained at 2.0% by weight or less with respect to 100% by weight of the magnesium alloy as a whole. More specifically, it may range from 0.5 to 2.0% by weight.

前述のように、成分の組成範囲を限定することによって、耐食性が優れたマグネシウム合金材を提供することができる。 As described above, by limiting the composition range of the components, it is possible to provide a magnesium alloy material with excellent corrosion resistance.

イットリウムは、カルシウムと同様にマグネシウム合金の耐発火温度を上昇させる役割を果たす。 Yttrium, like calcium, plays a role in raising the ignition resistance temperature of magnesium alloys.

そのため、イットリウムの含量が少なすぎると、発火温度が低く耐発火性向上効果があまり期待できない可能性がある。一方、イットリウムの含量が多すぎると、イットリウムが含まれた粒子の分率が過度でマイクロガルバニックの腐食が促進される問題および合金材の価格上昇問題をもたらす可能性がある。 Therefore, if the yttrium content is too low, the ignition temperature is low, and there is a possibility that the effect of improving the ignition resistance cannot be expected so much. On the other hand, if the yttrium content is too high, the fraction of yttrium-containing particles is excessive, which may lead to the problem of accelerated microgalvanic corrosion and the increase in the price of alloy materials.

本発明の他の一具現例であるマグネシウム合金材の製造方法は、マグネシウム合金材全体１００重量％に対して、Ａｌ：０．０３ないし１６．０重量％、Ｍｎ：０．０１５ないし１．０重量％、Ｓｃ：０．０２ないし０．５重量％、希土類元素（ＲＥ）：０．０３ないし２．０重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物を含む溶湯を準備する段階；および上記溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階；を含むものであるマグネシウム合金材の製造方法を提供することができる。 According to another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a magnesium alloy material comprises Al: 0.03 to 16.0% by weight and Mn: 0.015 to 1.0% with respect to 100% by weight of the entire magnesium alloy material. % by weight, Sc: 0.02 to 0.5% by weight, rare earth element (RE): 0.03 to 2.0% by weight, the balance being Mg and unavoidable impurities; a step of producing a cast material by using a method for producing a magnesium alloy material.

この時、上記の希土類元素（ＲＥ）は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはこれらの組み合わせを含むことができる。 At this time, the rare earth element (RE) may include La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or a combination thereof.

上記の溶湯は、全体１００重量％に対して、Ｚｎ：５．０重量％未満をさらに含むことができる。具体的に、Ｚｎ：０．１ないし４．５重量％をさらに含むことができる。 The molten metal may further contain less than 5.0% by weight of Zn with respect to 100% by weight of the whole. Specifically, Zn: 0.1 to 4.5 wt% may be further included.

上記の溶湯は、全体１００重量％に対して、Ｃａ：２．０重量％以下をさらに含むことができる。具体的に、Ｃａ：０．５ないし２．０重量％をさらに含むことができる。 The above molten metal may further contain Ca: 2.0% by weight or less with respect to 100% by weight of the whole. Specifically, Ca: 0.5 to 2.0 wt% may be further included.

上記の溶湯は、全体１００重量％に対して、Ｙ：０．５重量％以下をさらに含むことができる。具体的に、Ｙ：０．３重量％以下をさらに含むことができる。 The above molten metal may further contain Y: 0.5% by weight or less with respect to 100% by weight of the whole. Specifically, Y: 0.3% by weight or less may be further included.

上記の溶湯の成分および組成を限定した理由は、前述のマグネシウム合金材の成分および組成を限定した理由と同じであるため省略する。 The reasons for limiting the components and composition of the molten metal described above are the same as the reasons for limiting the components and composition of the magnesium alloy material, so a description thereof will be omitted.

上記の溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階；は、６００℃ないし８００℃の温度範囲で実施することができる。 The step of casting the molten metal to produce a cast material can be carried out at a temperature in the range of 600°C to 800°C.

より具体的に、砂型鋳物、重力鋳造、加圧鋳造、低圧鋳造、ロストワックス鋳造、薄板鋳造、ストリップキャスティング、単ロール鋳造、連続鋳造、電磁鋳造、電磁連続鋳造、ダイカスト、精密鋳造、凍結鋳造、噴霧鋳造、遠心鋳物、半凝固鋳造、急冷鋳造、側方押出鋳造、シングルベルト鋳造、ツインベルト鋳造、シェルモールド鋳造、無鋳型鋳造、３Ｄプリンティング、またはこれらの組み合わせで鋳造材を製造できる。但し、これに限られるものではない。 More specifically, sand casting, gravity casting, pressure casting, low pressure casting, lost wax casting, sheet casting, strip casting, single roll casting, continuous casting, electromagnetic casting, electromagnetic continuous casting, die casting, precision casting, freeze casting, Castings can be produced by spray casting, centrifugal casting, semi-solid casting, quench casting, lateral extrusion casting, single belt casting, twin belt casting, shell mold casting, moldless casting, 3D printing, or combinations thereof. However, it is not limited to this.

上記の溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階の後、上記の鋳造材に対する圧延、押出、引抜、鍛造、またはこれらの組み合わせで構成された加工工程がさらに含められる。 After the step of casting the molten metal to produce the cast material, a working process consisting of rolling, extrusion, drawing, forging, or a combination thereof on the cast material is further included.

これは、上記で製造した鋳造材は、後で加工工程をさらに実施することができることを意味する。これで、上記の鋳造材は圧延材、押出材、引抜材、鍛造材、または製品の形状で提供できる。この時、圧延、押出、引抜、鍛造、またはこれらの組み合わせを含む加工工程を具体的に制限するものではなく、鋳造材を利用して、必要な場合、適切な熱処理を行った後、加工する方法であればすべて可能である。 This means that the castings produced above can be subjected to further processing steps at a later time. The above castings can then be provided in the form of rolled, extruded, drawn, forged or manufactured products. At this time, the processing process including rolling, extrusion, drawing, forging, or a combination of these is not specifically limited, and cast material is used, and if necessary, it is processed after performing appropriate heat treatment. Any method is possible.

以下の実施例を通じて詳細を説明する。但し、下記の実施例は本発明を例示するだけであり、本発明の概要は下記の実施例によって限られるものではない。 Details are explained through the following examples. However, the following examples merely illustrate the present invention, and the outline of the present invention is not limited by the following examples.

［実施例］
本願の実施例と比較例は、下記の表１ないし表６に開示された成分および組成を含むマグネシウム鋳造材および表７に開示された成分および組成を含むマグネシウム圧延材を用意した。 [Example]
In the examples and comparative examples of the present application, cast magnesium materials containing the components and compositions disclosed in Tables 1 to 6 below and rolled magnesium materials containing the components and compositions disclosed in Table 7 were prepared.

より具体的に、下記の表１ないし表６に開示された成分および組成を含み、残部はＭｇと不可避不純物を含むマグネシウム溶湯を鋳造して鋳造材を製造した。 More specifically, casting materials were manufactured by casting molten magnesium containing components and compositions disclosed in Tables 1 to 6 below, with the balance being Mg and inevitable impurities.

また、下記の表７に開示された成分および組成を含み、残部はＭｇと不可避不純物を含むマグネシウム鋳造材を利用して、圧延材を製造した。 In addition, a rolled material was manufactured using a cast magnesium material containing components and compositions disclosed in Table 7 below, with the remainder containing Mg and unavoidable impurities.

したがって、実施例と比較例の合金成分および組成による腐食速度を測定し、下記の表１ないし表７に示した。 Therefore, the corrosion rates according to the alloy components and compositions of Examples and Comparative Examples were measured and shown in Tables 1 to 7 below.

＜鋳造材の製造方法＞
純Ｍｇ（９９．９％）、純Ａｌ（９９．９％）、純Ｍｎ（９９．９％）、純Ｓｃ（９９．９％）、純ＲＥ（９９．９％）、純Ｚｎ（９９．９％）、純Ｃａ（９９．９％）、純Ｙ（９９．９％）を使用した。これらを下記の表１ないし表７の組成を持つようにし、Ｍｇ合金を高周波誘導溶解炉を利用して、黒鉛るつぼ（ｇｒａｐｈｉｔｅｃｒｕｃｉｂｌｅ）内で溶解した。 <Manufacturing method of casting material>
Pure Mg (99.9%), pure Al (99.9%), pure Mn (99.9%), pure Sc (99.9%), pure RE (99.9%), pure Zn (99.9%) 9%), pure Ca (99.9%) and pure Y (99.9%) were used. These were made to have the compositions shown in Tables 1 to 7 below, and the Mg alloy was melted in a graphite crucible using a high frequency induction melting furnace.

この時、溶湯の酸化を防止するため、ＳＦ_６とＣＯ_２混合ガスを溶湯の上部に塗布して大気と接触することを遮断した。溶解後、溶湯を７５０℃で１０分間維持したあと、合金成分によって６５０～７５０℃の範囲内となる溶湯温度で２００℃に予熱したスチールモールドに上記溶湯を注ぎ、高さ８０ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの鋳造材を製造した。 At this time, in order to prevent oxidation of the molten metal, a mixed gas of _SF6 and _CO2 was applied to the upper part of the molten metal to block contact with the atmosphere. After melting, the molten metal is maintained at 750 ° C. for 10 minutes, and then the molten metal is poured into a steel mold preheated to 200 ° C. at a temperature within the range of 650 to 750 ° C. depending on the alloy composition. A casting with a thickness of 12 mm was produced.

＜圧延材の製造方法＞
製造した鋳造材に対して、４２０℃で１時間均質化熱処理を施し、その後、厚さ８．５ｍｍに表面加工した。圧延の過程で試片の温度は、各圧延パスにおいて３５０℃に維持され、圧延ロールの温度が２００℃に設定された等速圧延機を利用して、パスあたり２０％の圧下率で、最終試片の厚さが１ｍｍに到達するまで、圧延工程を行った。製造された圧延材に対して、３４５℃で１時間アーニーリング処理を行った。 <Manufacturing method of rolled material>
The cast material thus produced was subjected to a homogenization heat treatment at 420° C. for 1 hour, and then surface-processed to a thickness of 8.5 mm. During the rolling, the temperature of the specimen was maintained at 350°C in each rolling pass, using a constant velocity rolling mill with the temperature of the rolls set at 200°C, with a reduction rate of 20% per pass, and the final The rolling process was performed until the thickness of the specimen reached 1 mm. The produced rolled material was subjected to an annealing treatment at 345° C. for 1 hour.

＜腐食速度の測定方法＞
実施例と比較例の海水による腐食特性を下記の表に評価した。 <Method for measuring corrosion rate>
The seawater corrosion properties of the examples and comparative examples are evaluated in the table below.

実施例と比較例によって鋳造されたマグネシウム合金材の表面をＰ１２００研磨材段階まで研磨したあと、海水のＮａＣｌ濃度と同じ３．５重量％ＮａＣｌ溶液に上記のマグネシウム合金材を浸漬した。この時、浸漬試験は２５℃（常温）で行った。 After the surfaces of the magnesium alloys cast according to the examples and comparative examples were polished to the level of P1200 abrasive, the magnesium alloys were immersed in a 3.5% by weight NaCl solution having the same NaCl concentration as that of seawater. At this time, the immersion test was performed at 25° C. (normal temperature).

より具体的に、上記のマグネシウム合金材を常温の３．５重量％ＮａＣｌ溶液で７２時間浸漬し、２００ｇ／Ｌ濃度のクロム酸（ＣｒＯ_３）溶液を利用して、浸漬時に生成された表面酸化層を除去した。その結果、浸漬前後の重量の変化を測定し、下記の数式１を通じて、マグネシウム合金材の腐食速度（単位：ｍｍｐｙ）を測定した。 More specifically, the magnesium alloy material was immersed in a 3.5 wt% NaCl solution at room temperature for 72 hours, and a chromic acid (CrO ₃ ) solution with a concentration of 200 g/L was used to remove the surface oxidation generated during the immersion. layer was removed. As a result, the change in weight before and after the immersion was measured, and the corrosion rate (unit: mmpy) of the magnesium alloy material was measured through Equation 1 below.

［数式１］
腐食速度ｍｍ／ｙｅａｒ（ｍｍｐｙ）＝８７６０（ｈ／ｙｅａｒ）ｘ１０（ｍｍ／ｃｍ）ｘ重量減少量（ｇ）／（試片の密度（ｇ／ｃｍ^３）ｘ浸漬時間（ｈ）ｘ露出面積（ｃｍ^２）） [Formula 1]
Corrosion rate mm/year (mmpy) = 8760 (h/year) x 10 (mm/cm) x weight loss (g) / (specimen density (g/ ^cm3 ) x immersion time (h) x exposed area ( ^cm2 ))

上記の表から分かるように、アルミニウム、マンガン、およびスカンジウムの組成範囲は実施例と同一であるが、希土類元素を添加しない場合、希土類元素を添加する場合と比べて腐食速度の速いことが確認できる。 As can be seen from the above table, the composition range of aluminum, manganese, and scandium is the same as in the examples, but it can be confirmed that the corrosion rate is faster when the rare earth element is not added than when the rare earth element is added. .

但し、希土類元素を添加する場合であっても、０．０３重量％未満のＲＥが含まれる比較例の場合は、腐食速度向上に大きな効果はないことが確認できる。 However, even in the case of adding a rare earth element, in the case of the comparative example containing less than 0.03% by weight of RE, it can be confirmed that there is no significant effect in improving the corrosion rate.

それだけではなく、マンガンとスカンジウムを含まない場合も、腐食速度が実施例に比べて速いことが確認できる。 In addition, it can be confirmed that the corrosion rate is faster than that of the examples even when manganese and scandium are not included.

上記のそれぞれのＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、またはこれらの組み合わせの希土類元素の種類によって、耐食性がどれほど向上するかを評価することができた。 It was possible to evaluate how much the corrosion resistance is improved by the type of rare earth element of each of the above Ce, Pr, Nd, Gd, La, Sm, Ho, Er, Yb, or combinations thereof.

上記の表では、Ｚｎをさらに含む合金材に関する結果も確認できる。機械的特性改善のためのＺｎを含む合金でもＳｃおよびＲＥ元素の使用によって、耐食性が向上することを確認した。 In the table above, we can also see the results for alloy materials that additionally contain Zn. It was confirmed that corrosion resistance is improved by using Sc and RE elements even in alloys containing Zn for improving mechanical properties.

上記の表では、Ｃａをさらに含む合金材に関する結果も確認できる。耐発火特性向上のためのＣａを含む合金でもＳｃおよびＲＥ元素の使用によって、向上された耐食性が維持され、むしろ耐食性が小幅向上されることを確認した。しかし、カルシウムの含量が過度な場合、カルシウムを含む粒子の分率が過度で、塑性加工時にクラックが発生するため、Ｃａ添加量を２．０重量％以下に制限した。 In the table above, the results for alloy materials that additionally contain Ca can also be seen. It was confirmed that the use of Sc and RE elements in an alloy containing Ca for improving anti-ignition properties maintains the improved corrosion resistance, or even slightly improves the corrosion resistance. However, if the content of calcium is excessive, the fraction of particles containing calcium is excessive and cracks occur during plastic working.

上記の表では、Ｙをさらに含む合金材に関する結果も確認できる。耐発火特性向上のためのＹを含む合金でもＳｃおよびＲＥ元素の使用によって、向上された耐食性が維持され、むしろ耐食性が小幅向上されることを確認した。しかし、イットリウムの含量が過度な場合、イットリウムを含む粒子の分率が過度で、微小ガルバニックの腐食が促進され、合金の価格上昇問題をもたらす可能性があり、Ｙ添加量を０．３重量％以下に制限した。 In the table above, the results for alloy materials that further contain Y can also be seen. It was confirmed that the use of Sc and RE elements in an alloy containing Y for improving anti-ignition properties maintains the improved corrosion resistance, or even slightly improves the corrosion resistance. However, if the content of yttrium is excessive, the fraction of particles containing yttrium is excessive, which may promote microgalvanic corrosion and raise the price of the alloy. Limited to:

下記の表７は、実施例および比較例の成分で製造されたマグネシウム合金の圧延材の評価結果である。 Table 7 below shows the evaluation results of the rolled magnesium alloys produced with the compositions of the examples and comparative examples.

本発明の一実施例によるＡｌ、Ｍｎ、およびＳｃを含むと同時に、希土類の一つであるＣｅを含む試片の場合、非常に優れた腐食速度を示すことを確認した。 It was confirmed that a specimen containing Ce, which is one of the rare earth elements, along with Al, Mn, and Sc according to an embodiment of the present invention exhibits a very good corrosion rate.

また、ＳＥＭ写真を通じて、本発明の合金の特性を確認した。 Also, the characteristics of the alloy of the present invention were confirmed through SEM photographs.

図１は、Ｍｇ－３Ａｌ－０．３Ｍｎ－０．１Ｓｃ－１Ｚｎ合金圧延材の内部に形成された二次相粒子を示す走査型電子顕微鏡の写真である。このような微細組織分析を通じて、上記の圧延材の内部に不純物Ｆｅを含むＡｌ－Ｍｎ－Ｆｅ系粒子およびＡｌ－Ｍｎ－Ｓｃ粒子が形成されていることを確認できる。 FIG. 1 is a scanning electron microscope photograph showing secondary phase particles formed inside a rolled Mg-3Al-0.3Mn-0.1Sc-1Zn alloy. Through such a microstructure analysis, it can be confirmed that Al--Mn--Fe particles and Al--Mn--Sc particles containing impurity Fe are formed inside the rolled material.

図２は、Ｍｇ－３Ａｌ－０．３Ｍｎ－０．１Ｓｃ－１Ｚｎ－０．３Ｇｄ合金圧延材の内部に形成された二次相粒子を示す走査型電子顕微鏡の写真である。このような微細組織分析を通じて、Ｍｇ－３Ａｌ－０．３Ｍｎ－０．１Ｓｃ－１Ｚｎ合金にＧｄのような希土類元素が添加されると、不純物Ｆｅを含む粒子が中心に位置し、Ａｌ－Ｍｎ－ＲＥ粒子が外部に位置するコアシェル（ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ）形態の二重粒子が形成されることが確認できる。一般的にＦｅを含む粒子は電気化学的電位が高く、マグネシウム合金における微小ガルバニックの腐食を活性化すると知られているが、上記のように二重粒子のコアに存在する粒子では、腐食環境で水素還元反応が発生できないため、この粒子は微小ガルバニック腐食の活性化ができなくなり、これによって、合金の耐食性が向上することができる。 FIG. 2 is a scanning electron microscope photograph showing secondary phase grains formed inside the Mg-3Al-0.3Mn-0.1Sc-1Zn-0.3Gd alloy rolled material. Through such a microstructural analysis, when a rare earth element such as Gd is added to the Mg-3Al-0.3Mn-0.1Sc-1Zn alloy, grains containing impurity Fe are located at the center and Al-Mn- It can be seen that a core-shell type double particle with an RE particle on the outside is formed. Particles containing Fe generally have a high electrochemical potential and are known to activate microgalvanic corrosion in magnesium alloys. Since the hydrogen reduction reaction cannot occur, the particles cannot activate the microgalvanic corrosion, which can improve the corrosion resistance of the alloy.

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、本発明が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が理解できると思われる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention can be implemented without changing its technical idea or essential features. can be embodied in other specific forms.

そのため、以上で記述した実施例はあらゆる面における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、上記の詳細説明よりは後述の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は、本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。 As such, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and any change or modification deriving from the meaning and scope of the claims and their equivalents is should be construed as included within the scope of the invention.

Claims

マグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ａｌ：０．０３ないし１６．０重量％、Ｍｎ：０．０１５ないし１．０重量％、Ｓｃ：０．０２ないし０．５重量％、ランタノイド希土類元素（ＲＥ）：０．０３ないし２．０重量％、および残部Ｍｇおよび不可避不純物からなり、
上記の希土類元素（ＲＥ）は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはこれらの組み合わせを含むマグネシウム合金材。 Al: 0.03 to 16.0% by weight, Mn: 0.015 to 1.0% by weight, Sc: 0.02 to 0.5% by weight, and lanthanoid rare earths relative to 100% by weight of the magnesium alloy material as a whole Element (RE): 0.03 to 2.0% by weight, with the remainder consisting of Mg and unavoidable impurities,
The rare earth element (RE) is La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or a magnesium alloy material containing a combination thereof.

請求項１において、
上記の希土類元素（ＲＥ）は、０．１ないし１．０重量％で含むマグネシウム合金材。 In claim 1,
A magnesium alloy material containing 0.1 to 1.0% by weight of the rare earth element (RE).

請求項１において、
上記のマグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｚｎ：５．０重量％未満をさらに含むマグネシウム合金材。 In claim 1,
A magnesium alloy material further containing less than 5.0% by weight of Zn with respect to 100% by weight of the magnesium alloy material.

請求項３において、
上記のマグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｚｎ：０．１ないし４．５重量％をさらに含むものである、マグネシウム合金材。 In claim 3,
A magnesium alloy material further containing 0.1 to 4.5% by weight of Zn with respect to 100% by weight of the magnesium alloy material.

請求項４において、
上記のマグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｃａ：２．０重量％以下をさらに含むものである、マグネシウム合金材。 In claim 4,
A magnesium alloy material further containing 2.0% by weight or less of Ca with respect to 100% by weight of the magnesium alloy material as a whole.

請求項１において、
上記のマグネシウム合金材の全体１００重量％に対して、Ｙ：０．５重量％以下をさらに含むものである、マグネシウム合金材。 In claim 1,
A magnesium alloy material which further contains Y: 0.5% by weight or less with respect to 100% by weight of the magnesium alloy material as a whole.

全体１００重量％に対して、Ａｌ：０．０３ないし１６．０重量％、Ｍｎ：０．０１５ないし１．０重量％、Ｓｃ：０．０２ないし０．５重量％、ランタノイド希土類元素（ＲＥ）：０．０３ないし２．０重量％、残部Ｍｇおよび不可避不純物からなる溶湯を準備する段階；および
上記の溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階；を含むが、
上記の希土類元素（ＲＥ）は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはこれらの組み合わせを含むマグネシウム合金材の製造方法。 Based on 100% by weight of the total, Al: 0.03 to 16.0% by weight, Mn: 0.015 to 1.0% by weight, Sc: 0.02 to 0.5% by weight, lanthanoid rare earth element (RE) : preparing a molten metal consisting of 0.03 to 2.0% by weight, the balance being Mg and unavoidable impurities; and casting the molten metal to produce a cast material;
The method for producing a magnesium alloy material, wherein the rare earth element (RE) includes La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or a combination thereof.

請求項７において、
上記の溶湯は上記の希土類元素（ＲＥ）を０．１ないし１．０重量％で含むマグネシウム合金材の製造方法。 In claim 7,
A method for producing a magnesium alloy material, wherein the molten metal contains 0.1 to 1.0% by weight of the rare earth element (RE).

請求項７において、
上記の溶湯の全体１００重量％に対して、Ｚｎ：５．０重量％未満をさらに含むマグネシウム合金材の製造方法。 In claim 7,
A method for producing a magnesium alloy material further containing less than 5.0% by weight of Zn with respect to 100% by weight of the entire molten metal.

請求項９において、
上記の溶湯の全体１００重量％に対して、Ｃａ：２．０重量％以下をさらに含むマグネシウム合金材の製造方法。 In claim 9 ,
A method for producing a magnesium alloy material further containing Ca: 2.0% by weight or less with respect to 100% by weight of the entire molten metal.

請求項７において、
上記の溶湯の全体１００重量％に対して、Ｙ：０．５重量％以下をさらに含むマグネシウム合金材の製造方法。 In claim 7,
A method for producing a magnesium alloy material further containing Y: 0.5% by weight or less with respect to 100% by weight of the entire molten metal.

請求項７において、
上記の溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階の後、
上記の鋳造材に対して、圧延、押出、引抜、鍛造、またはこれらの組み合わせをさらに含むマグネシウム合金材の製造方法。 In claim 7,
After the step of casting the molten metal to produce the cast material,
A method for producing a magnesium alloy material further including rolling, extrusion, drawing, forging, or a combination thereof for the cast material.

請求項７において、
上記の溶湯を鋳造して鋳造材を製造する段階；は、
６００℃ないし８００℃の温度範囲で実施するものである、マグネシウム合金材の製造方法。 In claim 7,
The step of casting the molten metal to produce a cast material;
A method for producing a magnesium alloy material, which is carried out at a temperature range of 600°C to 800°C.