JPH05320715A

JPH05320715A - マグネシウム合金製部材の製造方法

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Publication number: JPH05320715A
Application number: JP16041492A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujita; 誠藤田; Shoji Hirahara; 庄司平原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1993-12-03
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: JP3221064B2

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｍｇ合金製部材の切削加工時に排出される切
粉やスクラップ、使用済み廃棄物等を押し出し材として
再利用する。【構成】塑性加工歴のあるＭｇ合金材を切削加工し
て切粉を採取し、得られた切粉をホットプレスにより
圧縮成形体とし、これを押し出し成形することにより
Ｍｇ合金製部材とする。ここで、塑性加工歴のあるＭｇ
合金材とは、破線で囲んだ工程（ａ）で示すように、切
粉等のＭｇ合金粒子をホットプレスし、それを押し
出し成形したもの、あるいは工程（ｂ）で示すように鋳
造材に対し押し出し成形あるいは鍛造等の塑性加工を
施したものが含まれる。【効果】結晶粒が微細化されるとともに、Ｍｇ合金が
Ａｌを含有するときは析出した金属間化合物も微細化さ
れ且つ母材中に均一に分布し、機械的性質、特に引張強
度や伸びの優れたＭｇ合金製部材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマグネシウム（以下、Ｍ
ｇとする。）合金製部材の製造方法に関わり、特に、部
材の切削加工時に排出されるＭｇ合金切粉等を、押し出
し材として再利用する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｍｇ合金は、実用化されている構造用金
属中もっとも軽量であり、比強度（耐力／比重）が高い
という特性を有していることから、自動車、航空・宇宙
機器、その他の機械類の部品等に広く利用されている。
一方、このようにＭｇ合金製部材が部品として様々な分
野に多量に使用されるようになった結果、切削あるいは
研削作業による切粉が多量に排出されるようになり、同
時に、Ｍｇ合金スクラップや使用済み廃棄物等も多量に
排出されるようになった。

【０００３】これらの切粉等は、焼却処分するか、土中
に埋めて廃棄するか、あるいは集めて再溶融することが
多いが、資源及びエネルギーの浪費であるばかりでな
く、危険でもあるので、これを有効に再利用するための
手段が種々検討された。たとえば、特開昭５５ー３８
９６３号公報の記載にならい、ホットプレスを利用して
焼結部品を製造する、特開平２ー１８２８０６号公報
の記載にならい、ホットプレスしたのち押し出し成形す
ること等が試みられた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】その結果、上記の方
法では、成形できる部品形状が制限されるほか、Ｍｇ合
金切粉の場合、機械部品としての使用に耐えるほど十分
に固化し得ないという欠点があった。

【０００５】一方、上記の方法を、アルミニウム（以
下、Ａｌとする。）含有量の少ない、あるいは含有しな
いＭｇ合金切粉に適用した場合、引張強度及び耐力は鍛
造品レベルのものが得られ、伸びは鍛造品に比べ非常に
大きくなるなど、相当の効果が認められた。Ｍｇ合金切
粉を押し出し成形したものが、鍛造品に比べこのように
大きい伸びを示すのは、切粉自体、切削工程を経て結晶
粒が小さくカットされているうえ、押し出し成形により
さらに結晶粒が微細化されたためと考えられた。

【０００６】また、上記の方法をＡｌ含有量の多いＭ
ｇ合金切粉に適用した場合は、引張強度及び耐力につい
ては、鋳造品を押し出し成形したものを超えるレベルの
ものが得られ、やはり相当の効果が認められた。しか
し、伸びについては、Ａｌ含有量の少ない、あるいは含
有しないＭｇ合金切粉でみられたような顕著な効果が現
れず、鋳造品を押し出し成形したものと同等のレベルに
留まった。これは、Ａｌ含有量の多いＭｇ合金ではＭｇ
₁₇Ａｌ₁₂（金属間化合物）生成量が多いため、Ａｌ含有
量の少ない、あるいは含有しないＭｇ合金に比べ、十分
な伸びが得られないものと考えられた。

【０００７】ところで、機械の部品等には、高い機械的
強度に加えて相当の伸びが必要とされるものが多い。た
とえば、自動車のドア内部にはインパクトバーといわれ
る部材が設置され、側面からの衝撃から乗員を保護する
ようになっている。このインパクトバーが吸収できる衝
撃エネルギーは、図６に示す引っ張り強度−伸び曲線で
囲まれる面積に相当し、強度が高く伸びが大きいほど吸
収できるエネルギーが大きくなり効果的ということがで
きる。このインパクトバーの素材としては軽量でかつ比
強度の高いものがよく、Ａｌを含有するＭｇ合金が現在
注目されているが、Ａｌ含有量の高いＭｇ合金は、さき
に述べたように、多量のＭｇ₁₇Ａｌ₁₂が生成するため伸
びが十分でないという欠点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に関わるＭｇ合金
製部材の製造方法は、このような従来の問題点を解決す
るためなされたもので、塑性加工歴のあるＭｇ合金材を
切削し、得られたＭｇ合金切粉を圧粉成形したのち、こ
れを押し出し成形することを特徴とするものである。本
発明に特に適するＭｇ合金はいわゆるＭｇ合金展伸材と
称するもので、強度を向上させるためＡｌを３〜１１％
含有する。

【０００９】本発明をより具体的に説明するため、図１
を参照すると、本発明でいう塑性加工歴のあるＭｇ合金
材とは、次のようなものである。つまり、図１に破線で
囲んだ工程（ａ）で示すように、切粉等のＭｇ合金粒子
をホットプレスし、それを押し出し成形したもの、
あるいは、工程（ｂ）で示すように、鋳造材に対し、
押し出し成形あるいは鍛造等の塑性加工を施したものが
含まれる。いずれにしても工程及びは再結晶温度以
下で行われるものでなくてはならない。なお、上記
（ａ）については、押し出し成形後、さらに鍛造成形等
を加えたものでもよい。

【００１０】このような塑性加工歴のあるＭｇ合金材
は、次に図１に破線で囲んだ工程（ｃ）に従い処理され
る。まず、切削加工等により切粉とされるが、本発明
でいう切粉は、切削加工や研削加工で得られる切粉のみ
ならず、たとえばクラッシャー等によりチップ状の細片
としたものでもよい。得られた切粉は、ホットプレス
により圧縮成形体とされ、押し出し成形によりＭｇ合
金製部材とされる。なお、押し出し成形後、さらに鍛造
成形等を加えることもできる。そして、本発明において
は、さらに切削加工、ホットプレス、及び押し出
し成形を１回又は２回以上繰り返すこともできる。

【００１１】本発明におけるホットプレス（図１の工程
又は）は、温度範囲２００℃〜４５０℃、加圧力７
８ＭＰａ（８．０Ｋｇ／ｍｍ²）以上でおこなうのが好
ましく、その条件であれば大気中で行うことができる。
２００℃以下では切粉の密着が悪くなり、４５０℃以上
となると酸化防止の観点から、たとえば真空下でおこな
う必要がある。切粉はチップ形状をしているため金型内
で層状になりやすく、金型中での一方向加圧により容易
に固化されるが、上記工程において粉末等他の粒子を
使用するときは静水圧状態での加圧が必要となる。ま
た、ホットプレスの前に、冷間で予備圧縮成形してもよ
い。

【００１２】押し出し成形（図１の工程又は）は、
温度範囲についてはホットプレスと同様であり、押し出
し比は４以上が選ばれる。これ以下では、切粉の密着が
不十分となり部材として利用することができなくなるか
らである。

【００１３】

【作用】本発明においては、塑性加工歴のあるＭｇ合金
材を使用し、これを切削して得られた切粉を圧粉成形し
たのち、押し出し成形して部品を製造する。使用するＭ
ｇ合金材が塑性加工歴を有するため、元々結晶粒が微細
化されていることに加え、切削工程（図１の工程）に
よりその結晶粒が小さくカットされ、押し出し成形（同
）によりさらに結晶粒が微細化されることになり、良
好な機械的性質、特に高い伸びが得られるのである。

【００１４】特に、Ａｌを含有するＭｇ合金の場合、結
晶粒の微細化に並行して、析出している金属間化合物Ｍ
ｇ₁₇Ａｌ₁₂も微細化するとともに均一に母材中に分散す
るものと考えられる。したがって、Ａｌ含有量が多いＭ
ｇ合金であっても、従来では得られなかった高い伸びを
持つＭｇ合金製部材を得ることができる。

【００１５】本発明によれば、たとえば切削加工や研削
加工で出てくる切粉を上記（ａ）及び（ｃ）の工程に従
い処理し、スクラップや使用済み廃棄物等を上記（ｂ）
及び（ｃ）の工程に従い処理し、Ｍｇ合金製部材として
再度有効活用することができる。スクラップや使用済み
廃棄物等がすでに塑性加工歴を持つものであれば、改め
て塑性加工等を施すことなくそのまま上記工程（ｃ）に
従い処理することができる。なお、上記（ａ）工程後の
押し出し部材又はそれを鍛造成形した部材自体も、従来
同様に製品として使用できることはいうまでもなく、本
発明はこのような製品類のリサイクル手段として好適な
ものである。

【００１６】

【実施例】図２に示す工程及び条件に従って試験片を得
た。すなわち、（１）Ａｌを全く含有しないＭｇ合金と
してＺＫ６０（ＡＳＴＭ規格、表１参照）、Ａｌを小量
含有するＭｇ合金としてＡＺ３１（同）、Ａｌを多量に
含有するＭｇ合金としてＡＺ８０（同）を選び、それぞ
れ鋳造材を用意。（２）切削により切粉を採取。（３）
得られた切粉を図３（ａ）に示すようにヒータ１０によ
り加熱した金型１１内に収容し、パンチ１２によりホッ
トプレスし成形体１３を得る。加圧条件は大気中、３５
０℃、２０Ｋｇｆ／ｍｍ²。（４）続いて図３（ｂ）に
示すように押し出し用のダイス１４に取り替え、ステム
１５により金型１１内に押し込み、押し出し部材１６を
得、これを比較例１、２、及び３とした。押し出し条件
は大気中、３５０℃、押し出し比８。（５）この押し出
し材（ＡＺ８０）を再び切削し切粉を採取。（６）工程
３と同条件でホットプレス。（７）工程４と同条件で押
し出し成形。これを実施例１とした。

【００１７】

【表１】

【００１８】比較例及び実施例とも、押し出し方向に測
定して得られた機械的性質のデータを表２に示す。な
お、表２には比較例４〜７として通常の鍛造材及び押し
出し材（いずれも鋳造材をそのまま鍛造又は押し出しし
たもの）のデータを併記した。

【００１９】

【表２】

【００２０】表２に示されるように、強度及び耐力に関
しては、Ａｌ含有量がゼロか小量の比較例１及び２では
鍛造品（比較例４及び５）レベルのものが得られ、Ａｌ
含有量の多い比較例３では押し出し材レベルのものが得
られた。一方、伸びに関しては、比較例１及び２では鍛
造品に比べ顕著に大きくなっているものの、比較例３で
は押し出し材と同等のレベルに留まり、比較例１及び２
でみられたような顕著な効果が認められなかった。しか
し、２度の切削−ホットプレス−押し出し成形履歴を持
つ実施例では伸びも顕著に改善され、高い強度と大きい
伸びを必要とするインパクトバー等に好適な機械的性質
が得られた。

【００２１】次に、図４に示す工程及び条件に従って試
験片を得た。すなわち、（１）直径２５０ｍｍ、高さ２
００ｍｍの円柱状ＡＺ８０合金鋳造材１７を用意（図５
参照）。（２）これを３８０℃に加熱し、上下ダイ１
８、１９間で高さ５０ｍｍに据込み成形（据込み率７５
％）。（３）これを切削し切粉を採取。（４）得られた
切粉を実施例１のものと同条件でホットプレス。（５）
次に実施例１のものと同条件で押し出し成形。これを実
施例２とした。

【００２２】実施例２の試験片に対し押し出し方向に測
定して得られた機械的性質のデータを表２に併せて示
す。ここに示すように、実施例２でも実施例１とほぼ同
程度の機械的性質が得られた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によるときは
塑性加工歴を有するＭｇ合金材から優れた機械的性質、
特に高い引張強度や伸びを有するＭｇ合金製部材を製造
することができる。また、本発明によれば切削加工や研
削加工で出てくる切粉や、スクラップ、使用済み廃棄物
等をＭｇ合金製部材として再度有効利用することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための工程フロー図である。

【図２】本発明の実施例の工程を示すフロー図である。

【図３】実施例のホットプレス工程（ａ）及び押し出し
工程（ｂ）を説明する図である。

【図４】本発明の別の実施例の工程を示すフロー図であ
る。

【図５】実施例の据え込み成形工程を説明する図であ
る。

【図６】部材が破断するまでの吸収エネルギーを説明す
るための引張強度ー伸び線図である。

【符号の説明】

１３圧粉成形体１６押し出し成形体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塑性加工歴のあるマグネシウム合金材を
切削し、得られたマグネシウム合金切粉を圧粉成形した
のち、これを押し出し成形することを特徴とするマグネ
シウム合金製部材の製造方法。
【請求項２】マグネシウム合金がアルミニウムを含有
することを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム合
金製部材の製造方法。
【請求項３】マグネシウム合金材が、粒子を圧粉成形
し、それを押し出し成形したものであることを特徴とす
る請求項１又は２に記載のマグネシウム合金製部材の製
造方法。
【請求項４】粒子がマグネシウム合金切粉であること
を特徴とする請求項３に記載のマグネシウム合金製部材
の製造方法。
【請求項５】マグネシウム合金材が、鋳造材を塑性加
工したものであることを特徴とする請求項１又は２に記
載のマグネシウム合金製部材の製造方法。
【請求項６】さらに切削、圧粉成形、及び押し出し成
形を、１回又は２回以上繰り返すことを特徴とする請求
項１ないし５のいずれかに記載のマグネシウム合金製部
材の製造方法。