JPWO2006129566A1 - Magnesium alloy sheet processing method and magnesium alloy sheet - Google Patents
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Abstract
マグネシウム合金板材を１８０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で圧延することを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法。特に、マグネシウム合金板材を４５０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で圧延することを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法。加熱を行わない圧延用具を使用することを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法。圧延直前のマグネシウム合金板材の温度が、０℃から４００℃の範囲内の温度であることを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法。平均粒径４μｍ以下であり、内部に圧延方向に平行である未接合界面を含まないマグネシウム合金板材。A method for processing a magnesium alloy sheet, comprising rolling the magnesium alloy sheet at a speed of 180 m / min or more. In particular, a method for processing a magnesium alloy plate material, comprising rolling the magnesium alloy plate material at a speed of 450 m / min or more. A method for processing a magnesium alloy sheet, comprising using a rolling tool that is not heated. A method for processing a magnesium alloy sheet, wherein the temperature of the magnesium alloy sheet immediately before rolling is a temperature within a range of 0 ° C to 400 ° C. A magnesium alloy sheet having an average particle size of 4 μm or less and not including an unbonded interface parallel to the rolling direction.
Description
本発明はマグネシウム合金板材の加工方法およびマグネシウム合金板材に関し、特にマグネシウム合金板材を１８０ｍ／ｍｉｎ以上の高速で圧延する方法および機械的強度等に優れたマグネシウム合金板材に関する。 The present invention relates to a method for processing a magnesium alloy sheet and a magnesium alloy sheet, and more particularly to a method for rolling a magnesium alloy sheet at a high speed of 180 m / min or more and a magnesium alloy sheet excellent in mechanical strength.
マグネシウム合金は、比強度が大きくかつ電磁波吸収特性に優れているため、携帯電話等の携帯型電子機器類の筐体等への利用が拡大しつつある。ところで、マグネシウム合金は、結晶格子が最密六方構造であり、室温における変形機構はｃ軸と直角の方向に変形する底面すべりが主体であるため、常温で１０％以上の塑性歪（変形）を与えることは著しく困難である。このため、かかる加工、例えば圧延を施すためには、３００℃以上に加熱する必要があるだけでなく、多パス加工（圧延のためにロールによる押圧回数が多いこと。以降、ロールによる押圧の回数に「パス」をも使用する）となり、さらに各パス（圧延）間に加工性を回復させるための中間焼鈍等が必要である。また、圧延をするにしても、各パスにおける速度を低くしないと、材料に縦割れが発生する。このため、圧延に適していない材料とされている。
それらの結果、前記の用途に使われるマグネシウム合金製品の大半は、チクソモールドやダイカスト等により製造されている（非特許文献１、同２）。
As a result, most of the magnesium alloy products used in the above-mentioned applications are manufactured by thixomolds, die castings, etc. (Non-Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、近年の携帯型機器に対するユーザの軽量化、低価格化への要望は、益々厳しくなってきている。
さらに、美観への要望も強くなりつつある。
これらの強い要望に対して、前記チクソモールドやダイカストでは、もはや対応が困難になりつつある。即ち、チクソモールドは射出成形の１種であり、ダイカストは鋳造の１種であるため、薄肉化には一定の限界があり、さらにマグネシウム合金は高価である為コストダウンの面からも好ましくない。また、加工面の表面の凹凸を減少し、肌を滑らかにすることにも限界があるため、製品の外観の審美性の改善にも問題がある。However, in recent years, demands for reducing the weight and price of users for portable devices have become increasingly severe.
In addition, there is a growing demand for aesthetics.
In response to these strong demands, it is no longer possible to deal with the thixomold and die casting. That is, the thixo mold is a kind of injection molding and the die casting is a kind of casting. Therefore, there is a certain limit to the thinning, and the magnesium alloy is expensive, which is not preferable from the viewpoint of cost reduction. In addition, since there is a limit to reducing unevenness on the surface of the processed surface and smoothing the skin, there is also a problem in improving the aesthetics of the appearance of the product.
このため、従来以上に薄いマグネシウム合金板材の製造技術の開発が望まれていた。
また、従来以上に表面の仕上げが滑らかなマグネシウム合金の板材の製造技術の開発が望まれていた。
また、工程も単純であり、この面からもコストダウンを図れるマグネシウム合金板材の製造技術、特に圧延方法の開発が望まれていた。
また、強度等の機械的性質等が改善されたマグネシウム合金板材の開発が望まれていた。For this reason, development of the manufacturing technique of a magnesium alloy board material thinner than before was desired.
In addition, it has been desired to develop a manufacturing technique for a magnesium alloy plate having a smoother surface finish than before.
Also, the process is simple, and from this aspect, it has been desired to develop a magnesium alloy sheet manufacturing technique, particularly a rolling method, which can reduce the cost.
In addition, it has been desired to develop a magnesium alloy sheet having improved mechanical properties such as strength.
本願発明者は、以上の課題を解決するため鋭意研究を行った結果、従来の常識に反して、１８０ｍ／ｍｉｎ以上という、従来なされている速度よりはるかに速い速度（高速）で圧延することにより、マグネシウム合金板材の破断や割れを抑制しつつ、大きな圧下率（加工度）が得られ、結晶粒が微細化されることを見出したものである。
また、その下でさらに好ましい加工条件を見出したものである。
以下、各請求項の発明を説明する。As a result of conducting intensive research to solve the above problems, the inventor of the present application, as opposed to the conventional common sense, by rolling at a speed (high speed) of 180 m / min or more, which is much faster than the conventional speed. The present inventors have found that a large rolling reduction (working degree) can be obtained and crystal grains can be refined while suppressing breakage and cracking of the magnesium alloy sheet.
Further, further preferable processing conditions have been found under that.
The invention of each claim will be described below.
請求項１に記載の発明は、
マグネシウム合金板材を１８０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で圧延することを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法である。The invention described in claim 1
A magnesium alloy sheet material processing method comprising rolling a magnesium alloy sheet material at a speed of 180 m / min or more.
本請求項の発明においては、マグネシウム合金板材を１８０ｍ／ｍｉｎ以上、好ましくは２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で圧延する（板送りをする）ため、高速圧延の開始、さらに高速圧延の続行に伴う発熱によりマグネシウム合金板材が大きな変形（塑性歪）が可能な高温にまで上昇し（但し、発熱以外の作用も関係していることを排除するものではない）、圧下率の大きな圧延が容易に可能となり、薄いマグネシウム合金板材を容易に製造することができる。 In the invention of this claim, the magnesium alloy sheet is rolled at a high speed of 180 m / min or more, preferably 200 m / min or more (sheet feeding). Magnesium alloy sheet rises to a high temperature at which large deformation (plastic strain) is possible (however, it does not exclude that other than heat generation is also involved), and rolling with a large reduction ratio becomes possible easily. A thin magnesium alloy sheet can be easily manufactured.
そしてこのように、圧下率の大きな圧延が可能となることにより、結晶粒を微細化させることが容易に可能となる。
即ち、マグネシウム合金板材は、大きな塑性歪を与える圧延に伴う発熱、その後の圧延用のロール（自明であるため、以下、原則として「ロール」とのみ記す）や周囲等への放熱による降温にさらされ、これらに伴い生じる再結晶と回復の少なくも一方により、その結晶粒径が加工前に比べて小さくなり、引張強さ、伸び等が向上する。
また、圧延中または圧延後に放熱等により冷やされることにより、結晶粒は成長が阻止され、微細化したままとなる。Thus, rolling with a large rolling reduction becomes possible, so that the crystal grains can be easily refined.
In other words, the magnesium alloy sheet is exposed to heat generation due to rolling that gives a large plastic strain, and to subsequent temperature reduction due to heat radiation to the rolls for rolling (which will be simply described as “roll” in principle, because it is obvious). In addition, at least one of the recrystallization and recovery caused by these, the crystal grain size becomes smaller than that before processing, and the tensile strength, elongation, and the like are improved.
Further, by cooling with heat radiation or the like during or after rolling, the crystal grains are prevented from growing and remain fine.
本請求項の発明においては、従来に比べ加工速度を高速にするのみであり、従来の製造工程に何等変更をもたらす必要がない。
また、チクソモールドやダイカストの様な薄肉化に対して大きな制限もなく、大きな変形を与える加工を少ないパスの加工により実現でき、材料の軽量化、生産性の向上、低価格化、さらに審美性の改善に寄与することができる。
また、高速圧延に伴う発熱のため、従来必要とされていた多段の圧延（多パス加工）における中間の焼鈍や予めのロールの加熱も不必要になることが多い。
なお、一般的なマグネシウム合金であれば、おおよそ３００℃以上の温度（温度領域）で材料の変形能が高くなり、逆におおよそ２５０℃以下の温度（室温をも含む）では材料の変形能が低い。In the invention of this claim, it is only necessary to increase the processing speed as compared with the prior art, and it is not necessary to change anything in the conventional manufacturing process.
In addition, there are no major restrictions on thinning such as thixo molds and die casting, and processing that gives large deformation can be realized by processing with few passes, reducing material weight, improving productivity, reducing costs, and aesthetics. It can contribute to improvement.
In addition, due to heat generated by high-speed rolling, intermediate annealing and heating of a roll in advance are often unnecessary in multi-stage rolling (multi-pass processing) that has been conventionally required.
In the case of a general magnesium alloy, the deformability of the material increases at a temperature (temperature range) of approximately 300 ° C. or higher, and conversely, the deformability of the material increases at a temperature of approximately 250 ° C. or less (including room temperature). Low.
本請求項の発明は、前記の通り高速圧延による高い発熱を利用するが、「発熱」の原因としては、ロールに高速で接触し、押圧が開始されはじめた部分自身の変形抵抗、ロールとの摩擦による発熱のみならず、その部分の先端側かつ直前の部分であり、このため既に高速の圧延がなされて高温になっている部分からの伝熱の寄与も挙げられる。
圧延は、一般的には放熱によりマグネシウム合金板材の温度が、圧下率の大きな圧延が困難な温度に低下するまでに行われる。このような「放熱」には、これから（続行して）圧延される部分への伝熱、ロールへの伝熱による温度の低下、大気中への伝熱と輻射等がある。また、圧延材の温度の低下は、大きな塑性変形がかなり進行し、材料からの新たな発熱が少なくなり、放熱の方が多くなった場合に生じることとなる。The invention of this claim uses high heat generation by high-speed rolling as described above. However, the cause of "heat generation" is that the part is in contact with the roll at a high speed and the portion where the pressing has started, the deformation resistance of the part itself, In addition to heat generation due to friction, it is the front end side of the part and the part immediately before, and for this reason, the contribution of heat transfer from the part that has already been subjected to high-speed rolling and is at a high temperature can also be mentioned.
Rolling is generally performed until the temperature of the magnesium alloy sheet is reduced to a temperature at which rolling with a large rolling reduction is difficult due to heat dissipation. Such “heat radiation” includes heat transfer to a portion to be rolled (continuely), temperature decrease due to heat transfer to the roll, heat transfer to the atmosphere, radiation, and the like. In addition, a decrease in the temperature of the rolled material occurs when large plastic deformation proceeds considerably, new heat generation from the material decreases, and heat dissipation increases.
本請求項の発明においては、圧延速度の上限は、開始された高速圧延により以降の高速かつ大きな圧下率での圧延が可能である限り存在しない。しいて言えば、実際に操業可能な速度（実施の形態で使用した設備では、２８００ｍ／ｍｉｎ）までとなる。
また、「板材」とは、コイル材を含む。In the invention of this claim, there is no upper limit of the rolling speed as long as the subsequent high-speed rolling enables rolling at a high speed and a large reduction ratio thereafter. In other words, the speed is actually operable (2800 m / min for the equipment used in the embodiment).
The “plate material” includes a coil material.
請求項２に記載の発明は、前記のマグネシウム合金板材の加工方法であって、
マグネシウム合金板材を４５０ｍ／ｍｉｎ以上の速度で圧延することを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法である。Invention of Claim 2 is the processing method of the said magnesium alloy board | plate material, Comprising:
A magnesium alloy sheet material processing method comprising rolling a magnesium alloy sheet material at a speed of 450 m / min or more.
本請求項の発明においては、４５０ｍ／ｍｉｎ以上、好ましくは５００ｍ／ｍｉｎ以上の超高速で圧延するため、マグネシウム合金板材を従来なされている圧延よりはるかに大きな圧下率で圧延することが可能になる。
また、このような超高速での圧延に伴う高熱のため、薄板等を製造するための多段の圧延における中間の焼鈍も一層不必要になる。In the invention of this claim, since rolling is performed at an ultra-high speed of 450 m / min or more, preferably 500 m / min or more, the magnesium alloy sheet can be rolled at a much higher rolling reduction than conventional rolling. .
In addition, due to the high heat associated with such ultra-high speed rolling, intermediate annealing in multi-stage rolling for producing a thin plate or the like is further unnecessary.
請求項３に記載の発明は、前記のマグネシウム合金板材の加工方法であって、
加熱を行わない圧延用具を使用することを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法である。The invention according to claim 3 is a processing method of the magnesium alloy sheet,
It is a processing method of a magnesium alloy sheet characterized by using a rolling tool which does not heat.
本請求項の発明においては、加熱を行わない圧延用具を使用するため、圧延に先立って加工用具を予め加熱（昇温）しておく設備費、光熱費、作業費とも不必要になる。
なお、マグネシウム合金板材そのものを、予め多少加熱することを妨げない。In the invention of this claim, since a rolling tool that does not perform heating is used, the equipment cost, the utility cost, and the work cost for heating (heating) the processing tool in advance prior to rolling become unnecessary.
In addition, it does not prevent the magnesium alloy sheet itself from being heated to some extent in advance.
また、圧延用具は、マグネシウム合金板材の被加工面を綺麗に保持し併せて熱伝導を良好にして圧延直後の一層の急冷を図る面から、予め油脂分を拭き取っておき、潤滑油は使用しない方が好ましい。 In addition, the rolling tool should be used to keep the work surface of the magnesium alloy sheet clean and to improve heat conduction and to further quench the oil immediately after rolling. Is preferred.
請求項４に記載の発明は、前記のマグネシウム合金板材の加工方法であって、
圧延直前のマグネシウム合金板材の温度が、０℃から４００℃の範囲内の温度であることを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法である。Invention of Claim 4 is the processing method of the said magnesium alloy board | plate material, Comprising:
The magnesium alloy sheet material processing method is characterized in that the temperature of the magnesium alloy sheet material immediately before rolling is in the range of 0 ° C to 400 ° C.
本発明は、室温において実施することが可能であり、経済的に優れる。一方、圧延開始前の温度の上限が４００℃を超えると、結晶粒が粗大化して良好な機械的性質が得られなくなり、また表面に酸化膜が生じて外観を損ねるため好ましくない。
なお、圧延材料や圧延速度等の他の条件によっては、１８０℃から３５０℃、あるいはさらに２００±２０℃等の特定の温度（範囲）にしてから圧延を行ってもよい。The present invention can be carried out at room temperature and is economically superior. On the other hand, if the upper limit of the temperature before the start of rolling exceeds 400 ° C., the crystal grains are coarsened and good mechanical properties cannot be obtained, and an oxide film is formed on the surface and the appearance is impaired.
Depending on other conditions such as rolling material and rolling speed, rolling may be performed after a specific temperature (range) such as 180 ° C. to 350 ° C. or 200 ± 20 ° C.
特に、マグネシウム合金の板材を４５０ｍ／ｍｉｎ以上、例えば５００ｍ／ｍｉｎあるいは２０００ｍ／ｍｉｎ程度で圧延する場合には、圧延開始前のマグネシウム合金板材の温度範囲は２００℃程度が好ましい。即ち、この程度の温度であれば、ロールによる押圧開始時には板材は高温やそれに近い温度となっていることもあり、大きな圧下率が容易に可能であるだけでなく縁割れも全く生じない。たとえ生じても小さな縁割れであるため、製品の歩留まり等が大きく向上する。
特に、薄いマグネシウム合金板材を製造するときには、必然的に圧延回数が増加するため、縁割れが発生しない圧延であれば、製品の歩留まり率は大きく向上する。In particular, when a magnesium alloy sheet is rolled at 450 m / min or more, for example, about 500 m / min or 2000 m / min, the temperature range of the magnesium alloy sheet before the start of rolling is preferably about 200 ° C. That is, at such a temperature, the plate material may be at a high temperature or a temperature close to it at the start of pressing by the roll, so that not only a large rolling reduction can be easily made but also no edge cracking occurs at all. Even if it occurs, it is a small edge crack, so the yield of the product is greatly improved.
In particular, when a thin magnesium alloy sheet is produced, the number of rolling is inevitably increased, so that the yield rate of the product is greatly improved if rolling without edge cracking.
請求項５に記載の発明は、前記のマグネシウム合金板材の加工方法であって、
圧延直後のマグネシウム合金板材を、１０℃／秒以上の速度で冷却することを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法である。The invention according to claim 5 is a processing method of the magnesium alloy sheet,
A magnesium alloy sheet material processing method comprising cooling a magnesium alloy sheet material immediately after rolling at a rate of 10 ° C./second or more.
本請求項の発明においては、高速圧延で加熱されたマグネシウム合金板材を急冷するため、結晶粒が成長することがなく微細化したままであり、ひいては引張強さ、破断伸びとも優れたマグネシウム合金板材が得られる。
急冷の手段としては、加工用機器への伝熱、後続する材料への伝熱、シャワー等で冷水を吹き付ける等の方法がある。In the present invention, since the magnesium alloy sheet heated by high-speed rolling is rapidly cooled, the crystal grains do not grow and remain fine, and as a result, the tensile strength and elongation at break are excellent. Is obtained.
As means for rapid cooling, there are methods such as heat transfer to processing equipment, heat transfer to subsequent materials, and spraying cold water with a shower or the like.
請求項６に記載の発明は、前記のマグネシウム合金板材の加工方法であって、
前記圧延は、２５％／回以上の圧下率で行う圧延であることを特徴とするマグネシウム合金板材の加工方法である。The invention according to claim 6 is a processing method of the magnesium alloy sheet,
The rolling is a processing method of a magnesium alloy sheet material, which is rolling performed at a reduction rate of 25% / times or more.
本請求項の発明においては、圧延を２５％／回以上の圧下率で行うため、材料が良好に微細化する。特に、圧下率は４０％／回以上であることが好ましい。このような高圧下率は、圧延の高速化によって実現することが可能になる。
また、圧下率が２５％以上であるため、最終の圧下率に到達するまでに必要な圧延回数も少なくなり、生産性が向上し、コストダウンが図れる。
ここに、「圧下率」とは、１回の圧延における｛（加工前の板厚―加工後の板厚）／（加工前の板厚）｝を指す。In the invention of this claim, since the rolling is performed at a rolling reduction of 25% / time or more, the material is finely refined satisfactorily. In particular, the rolling reduction is preferably 40% / time or more. Such a high pressure reduction rate can be realized by increasing the rolling speed.
In addition, since the rolling reduction is 25% or more, the number of rolling operations required to reach the final rolling reduction is reduced, the productivity is improved, and the cost can be reduced.
Here, the “reduction ratio” refers to {(plate thickness before processing−plate thickness after processing) / (plate thickness before processing)} in one rolling.
また、マグネシウム合金板材の５００ｍ／ｍｉｎ程度の高速圧延においては、３２〜６５％／パス（％／回）という圧下率が好ましく、２０００ｍ／ｍｉｎ程度の高速圧延においては、３５〜５５％／パスの圧下率が好ましい。
なお、圧延する板材は、予めマグネシウム合金の融点（絶対温度）の５５％程度である２００℃程度に加熱しておく方がさらに好ましい。
また、マグネシウム合金板材は、圧延に先立ち３２０℃〜３８０℃で１２分程度以上保持する等して残留歪、残留応力を除去しておくのも好ましい。Moreover, in high-speed rolling of a magnesium alloy sheet at a speed of about 500 m / min, a rolling reduction of 32 to 65% / pass (% / time) is preferable, and in a high-speed rolling at a speed of about 2000 m / min, a rolling speed of 35 to 55% / pass is preferable. A reduction ratio is preferred.
The plate material to be rolled is more preferably preheated to about 200 ° C., which is about 55% of the melting point (absolute temperature) of the magnesium alloy.
Moreover, it is also preferable to remove the residual strain and residual stress by holding the magnesium alloy sheet at 320 ° C. to 380 ° C. for about 12 minutes or more before rolling.
また、ロールは、圧延されるマグネシウム合金板材の板厚さの１９０倍以上の直径のロールを使用することが好ましい。具体的には、例えば板厚さが２．５ｍｍの板材であれば直径が４８０ｍｍ以上、好ましくは５３０ｍｍ程度以上のロールが好ましい。かかるロールを使用して圧延すれば、圧延時の噛み込み角が小さくなり、大きな圧下率の圧延が容易となる。また圧延時の材料とロールの接触面積（あるいは長さ）も大きくなり、マグネシウム合金板材に局部的に大きな圧縮や曲げ等の無理が生じなく、この点からも大きな圧下率が得られるのに寄与し、さらにロールの熱容量が大きくなるため圧延終了後の急冷にも効果があると考えられる。 Moreover, it is preferable to use a roll having a diameter of 190 times or more the plate thickness of the magnesium alloy sheet to be rolled. Specifically, for example, if the plate thickness is 2.5 mm, a roll having a diameter of 480 mm or more, preferably about 530 mm or more is preferable. If rolling is performed using such a roll, the biting angle at the time of rolling becomes small, and rolling with a large reduction ratio becomes easy. In addition, the contact area (or length) between the material and the roll during rolling is increased, so that the magnesium alloy sheet does not cause excessive compression or bending locally, which also contributes to a large reduction rate. In addition, since the heat capacity of the roll is further increased, it is considered effective for rapid cooling after the end of rolling.
また、最適なマグネシウム合金板材としては、ＡＳＴＭのＡＺ３１ＢまたはＡＺ９１Ｄ相当の板材およびこれらに近い材料組成（基本的配合成分が前記ＡＳＴＭ規格から多少外れている組成や他種の金属が僅かに配合されている組成）のマグネシウム合金が挙げられる。 In addition, as an optimum magnesium alloy plate material, a plate material equivalent to ASTM AZ31B or AZ91D and a material composition close to these (a composition in which the basic compounding components are slightly deviated from the ASTM standard and other kinds of metals are slightly blended). A magnesium alloy having a composition).
請求項７に記載の発明は、
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマグネシウム合金板材の加工方法により加工されたマグネシウム合金板材であって、
基本配合成分としてＡｌ０．１〜１０．０重量％、Ｚｎ０．１〜４重量％を含み、引張強さが２５０ＭＰａ以上、伸び２０％以上であることを特徴とするマグネシウム合金板材である。The invention described in claim 7
A magnesium alloy sheet material processed by the method for processing a magnesium alloy sheet material according to any one of claims 1 to 6,
A magnesium alloy sheet characterized by containing 0.1 to 10.0% by weight of Al and 0.1 to 4% by weight of Zn as basic blending components, having a tensile strength of 250 MPa or more and an elongation of 20% or more.
本請求項の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマグネシウム合金板材の加工方法により加工されたマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂの板材を中心にこれと圧延性がさほど大きく異ならないと判断されるマグネシウム合金板材を、材料面と機械的性質から捉えたものである。このため、主材料はマグネシウムであり、基本配合成分（その合金本来の性質を発揮させるためには、配合することが不可欠な成分）としてのＡｌは０．１〜１０．０重量％、好ましくは２．５〜３．５重量％であり、同じくＺｎは０．１〜４重量％、好ましくは２．５〜３．５重量％であり、Ｍｎは０〜０．５重量％であり、その他不純物のＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃａは０．０４〜０．０１重量％あるいはそれ以下（現在の技術では、不可避的に多少混入する）である板材である。
また、引張強さは２５０ＭＰａ以上あり、伸びは２０％以上である。In the invention of this claim, it is judged that the rolling property is not so different from that of the magnesium alloy AZ31B processed by the method of processing a magnesium alloy sheet according to any one of claims 1 to 6. Magnesium alloy sheet is taken from the material and mechanical properties. For this reason, the main material is magnesium, and Al as a basic blending component (a component indispensable to be blended in order to exhibit the original properties of the alloy) is 0.1 to 10.0% by weight, preferably 2.5 to 3.5 wt%, Zn is also 0.1 to 4 wt%, preferably 2.5 to 3.5 wt%, Mn is 0 to 0.5 wt%, and others Impurities Fe, Si, Cu, Ni, and Ca are 0.04 to 0.01% by weight or less (which is unavoidably mixed in the current technology).
The tensile strength is 250 MPa or more, and the elongation is 20% or more.
請求項８に記載の発明は、
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマグネシウム合金板材の加工方法により加工されたマグネシウム合金板材であって、
基本配合成分としてＡｌ０．１〜１０．０重量％、Ｚｎ０．１〜４重量％を含み、平均結晶粒径が４μｍ未満であることを特徴とするマグネシウム合金板材である。The invention according to claim 8 provides:
A magnesium alloy sheet material processed by the method for processing a magnesium alloy sheet material according to any one of claims 1 to 6,
A magnesium alloy plate material comprising Al 0.1 to 10.0% by weight and Zn 0.1 to 4% by weight as basic blending components, and having an average crystal grain size of less than 4 μm.
本請求項の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマグネシウム合金板材の加工方法により加工されたマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂの板材を中心にこれと圧延性がさほど大きく異ならないと判断されるマグネシウム合金板材を、材料面と金属組織面から捉えたものである。このため、材料面は請求項７の発明と同じである。
また、平均結晶粒径は４μｍ未満であり、好ましくは３．２μｍ未満であり、さらに好ましくは２．４μｍ未満である。このため、機械的強度等のみならず、プレスで筐体を成形する際の変形性も向上する。In the invention of this claim, it is judged that the rollability is not so different from that of the magnesium alloy AZ31B processed by the method for processing a magnesium alloy sheet according to any one of claims 1 to 6. The magnesium alloy sheet is captured from the material and metallographic aspects. For this reason, the material surface is the same as that of the invention of claim 7.
The average crystal grain size is less than 4 μm, preferably less than 3.2 μm, and more preferably less than 2.4 μm. For this reason, not only mechanical strength etc. but the deformability at the time of shape | molding a housing | casing with a press improves.
なお、本発明における平均結晶粒径は、以下の切片法と言われる方法で測定された平均結晶粒径を指す。即ち、光学顕微鏡組織写真または電子顕微鏡組織写真上に合計長さＬ（組織写真の倍率により、実際の長さに換算した値を用いる）の線分を描き、線分により切断される結晶粒の総数をＮとする。線分の端が結晶粒内にある時は０．５と数える。そしてこの時、Ｌ／Ｎを平均結晶粒径とする。なお、Ｎは測定に係る結晶粒の数であり，１００以上とすることが望ましい。 The average crystal grain size in the present invention refers to the average crystal grain size measured by a method called the following intercept method. That is, a line segment having a total length L (using a value converted to an actual length according to the magnification of the tissue photograph) is drawn on an optical microscope structure photograph or an electron microscope structure photograph, and the crystal grains cut by the line segment are drawn. Let N be the total number. When the end of the line segment is in the crystal grain, it is counted as 0.5. At this time, L / N is defined as the average crystal grain size. N is the number of crystal grains to be measured, and is preferably 100 or more.
請求項９に記載の発明は、
平均結晶粒径４μｍ以下であり、内部に圧延方向に平行である未接合界面を含まないことを特徴とするマグネシウム合金板材である。The invention described in claim 9
A magnesium alloy sheet having an average crystal grain size of 4 μm or less and not including an unbonded interface parallel to the rolling direction.
本請求項の発明にかかわるマグネシウム合金板材は、金属の平均結晶粒径が４μｍ以下であり、１枚の板を圧延して製造するため、板材内部には結晶粒の未接合界面が存在し得ない（ただし、室温での圧延では、圧延方向に４５度の微細な内部クラックが生じることがある）。このため、機械的性質に優れたマグネシウム合金板材となる。この様なマグネシウム合金板材は、例えば請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の方法で製造できる。特に、比較的低温で圧延することが好ましい。 The magnesium alloy plate according to the present invention has an average metal grain size of 4 μm or less and is produced by rolling a single plate, so that an unbonded interface of crystal grains may exist inside the plate. No (however, rolling at room temperature may cause fine internal cracks of 45 degrees in the rolling direction). For this reason, it becomes a magnesium alloy plate material excellent in mechanical properties. Such a magnesium alloy sheet can be manufactured by the method according to any one of claims 1 to 6, for example. In particular, rolling at a relatively low temperature is preferable.
本請求項における平均結晶粒径の上限については、機械的性質の飛躍的向上と言う観点から、４μｍ以下と規定している。
即ち、請求項１の加工方法を用いた場合、圧延条件によっては、平均結晶粒径が例えば４．８μｍの様に４μｍを超えることもあるが、機械的性質の飛躍的向上と言う観点からは４μｍ以下が好ましい。なお、平均結晶粒径が４μｍを超える場合でも、請求項１等の発明で製造したマグネシウム合金板材は、従来のマグネシウム合金板材に比較して機械的性質が優れており、加工方法が請求項等１の発明の要件を充たす限り、請求項１等の他の請求項の発明には含まれる。The upper limit of the average crystal grain size in this claim is defined as 4 μm or less from the viewpoint of dramatic improvement in mechanical properties.
That is, when the processing method of claim 1 is used, depending on the rolling conditions, the average crystal grain size may exceed 4 μm, for example, 4.8 μm, but from the viewpoint of dramatic improvement in mechanical properties. 4 μm or less is preferable. Even when the average crystal grain size exceeds 4 μm, the magnesium alloy sheet produced in the invention of claim 1 has superior mechanical properties compared to the conventional magnesium alloy sheet, and the processing method is claimed. As long as the requirements of the invention of 1 are satisfied, the inventions of other claims such as claim 1 are included.
平均結晶粒径の下限は、実施例では２．２μｍである。しかし、温度、速度、圧下率、冷却速度等の圧延条件の組み合わせを最適化することで、さらに微細な結晶粒組織が得られる可能性がある。即ち、実験室規模の熱間及び温間多軸鍛造加工で平均結晶粒径０．３６μｍの塊状試料が得られた研究例がある。このため、本発明でも、平均結晶粒径が小さくなっている圧延条件を中心に、さらに細かく各種の圧延条件を設定して詳細な実験を行うことにより、平均結晶粒径がさらに小さくなる圧延条件を見出せる可能性がある。このため、平均結晶粒径の下限については、本請求項の発明では規定していない。即ち、請求項１等に規定する速度、温度、圧下率等の圧延条件をさらに限定することにより、平均結晶粒径が２．２μｍより小さいマグネシウム合金板材が、例えば平均結晶粒径が０．３６μｍのマグネシウム合金板材が得られることが判明し、新たな発明が成立した場合には、数値限定による本請求項の発明や他の請求項の発明の利用発明であり、これらの請求項の発明の権利範囲に含まれる。 The lower limit of the average crystal grain size is 2.2 μm in the examples. However, there is a possibility that a finer grain structure can be obtained by optimizing the combination of rolling conditions such as temperature, speed, rolling reduction, and cooling rate. That is, there is a research example in which a massive sample having an average crystal grain size of 0.36 μm was obtained by laboratory scale hot and warm multi-axis forging. For this reason, in the present invention, rolling conditions under which the average crystal grain size is further reduced by conducting detailed experiments by setting various rolling conditions more finely, centering on the rolling conditions where the average crystal grain size is small. May be found. For this reason, the lower limit of the average crystal grain size is not defined in the present invention. That is, by further limiting the rolling conditions such as speed, temperature, reduction ratio, etc. defined in claim 1 etc., a magnesium alloy sheet with an average crystal grain size of less than 2.2 μm, for example, an average crystal grain size of 0.36 μm When it is found that a magnesium alloy sheet can be obtained and a new invention is established, the invention of the present invention of the present invention and the invention of the present invention of other claims can be limited to numerical values. Included in the scope of rights.
なお、平均結晶粒径４μｍ未満のマグネシウム合金板材は、繰返し重ね接合圧延法により製造できるという報告があるが、この方法は複雑で多くの工数を要するばかりでなく、板を重ねて圧延を行い、圧延変形による固相接合を利用して1枚の板を製造するという方法であるため、板材内部に圧延方向に平行な未接合界面が残るという欠点がある。マグネシウム合金では表面酸化膜が形成されやすいため、特に未接合界面の残存が避け難い。 In addition, although there is a report that a magnesium alloy plate material having an average crystal grain size of less than 4 μm can be produced by a repeated lap joint rolling method, this method is not only complicated and requires a lot of man-hours, but also by rolling the plates, Since it is a method of manufacturing a single sheet using solid phase bonding by rolling deformation, there is a drawback that an unbonded interface parallel to the rolling direction remains in the plate material. Since a surface oxide film is easily formed in a magnesium alloy, it is difficult to avoid a remaining unbonded interface.
請求項１０に記載の発明は、前記のマグネシウム合金板材であって、
基本配合成分としてＡｌ０．１〜１０．０重量％、Ｚｎ０．１〜４重量％を含むことを特徴とするマグネシウム合金板材である。The invention according to claim 10 is the magnesium alloy sheet material,
A magnesium alloy sheet comprising 0.1 to 10.0% by weight of Al and 0.1 to 4% by weight of Zn as basic blending components.
本請求項の発明にかかわるマグネシウム合金板材は、前記請求項に記載のマグネシウム合金板材の内、ＡｌとＺｎを含むＡＺ３１Ｂ、ＡＺ９１Ｄ等のマグネシウム合金板材であり、例えば引張強さが２５０ＭＰａ以上、伸び２０％以上である等の優れた機械的性質を有する。 The magnesium alloy sheet according to the present invention is a magnesium alloy sheet such as AZ31B or AZ91D containing Al and Zn among the magnesium alloy sheets described in the above claims. For example, the tensile strength is 250 MPa or more and the elongation is 20 % Having excellent mechanical properties such as% or more.
請求項１１に記載の発明は、前記のマグネシウム合金板材であって、
基本配合成分としてＺｎ４．０〜８．０重量％、Ｚｒ０．３〜０．８重量％を含むことを特徴とするマグネシウム合金板材である。The invention according to claim 11 is the magnesium alloy sheet material,
A magnesium alloy sheet comprising 4.0 to 8.0% by weight of Zn and 0.3 to 0.8% by weight of Zr as basic blending components.
本請求項の発明にかかわるマグネシウム合金板材は、前記請求項に記載のマグネシウム合金板材の内、ＺｎとＺｒを含むＺＫ６０Ａ等のマグネシウム合金板材であり、優れた機械的性質を有する。 The magnesium alloy sheet according to the present invention is a magnesium alloy sheet such as ZK60A containing Zn and Zr among the magnesium alloy sheets described in the above claims, and has excellent mechanical properties.
請求項１２に記載の発明は、
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマグネシウム合金板材の加工方法により加工されたマグネシウム合金板材であって、
基本配合成分としてＺｎ４．０〜８．０重量％、Ｚｒ０．３〜０．８重量％を含み、平均結晶粒径が４μｍ未満であることを特徴とするマグネシウム合金板材である。The invention according to claim 12
A magnesium alloy sheet material processed by the method for processing a magnesium alloy sheet material according to any one of claims 1 to 6,
A magnesium alloy plate material comprising Zn 4.0 to 8.0 wt% and Zr 0.3 to 0.8 wt% as basic blending components, and having an average crystal grain size of less than 4 μm.
本請求項の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマグネシウム合金板材の加工方法により加工されたマグネシウム合金ＺＫ６０Ａの板材を中心にこれと圧延性がさほど大きく異ならないと判断されるマグネシウム合金板材を、材料面と金属組織面から捉えたものである。 In the invention of this claim, it is judged that the rollability is not so different from that of the magnesium alloy ZK60A plate processed by the method of processing a magnesium alloy plate according to any one of claims 1 to 6. The magnesium alloy sheet is captured from the material and metallographic aspects.
また、平均結晶粒径は４μｍ未満であり、好ましくは３．２μｍ未満であり、さらに好ましくは２．４μｍ未満である。このため、機械的強度等のみならず、プレスで筐体を成形する際の変形能も向上する。 The average crystal grain size is less than 4 μm, preferably less than 3.2 μm, and more preferably less than 2.4 μm. For this reason, not only mechanical strength etc. but the deformability at the time of shape | molding a housing | casing with a press improves.
本発明においては、圧延を１８０ｍ／ｍｉｎ以上の高速で行うので、本来低温では変形能が低いため１回のパスでは大きな圧下率を与えることが出来ないと考えられていたマグネシウム合金板材であっても、低温下において１回のパスで大きな圧下率を与えることが可能になる。
また、マグネシウム合金板材は、大きな圧下率を与える圧延時に微細化し、急速に冷却され、結晶粒は微細化されたままとなり、強度等の機械的性質が向上する。
また、各パス間の再加熱（中間焼鈍）も不必要となる。In the present invention, since the rolling is performed at a high speed of 180 m / min or higher, the deformability is low at low temperatures, so that it is considered that a large rolling reduction cannot be given in one pass. However, it is possible to give a large reduction ratio in one pass at low temperatures.
Further, the magnesium alloy sheet is refined at the time of rolling giving a large rolling reduction, rapidly cooled, the crystal grains remain refined, and mechanical properties such as strength are improved.
Further, reheating (intermediate annealing) between the passes is not necessary.
これらのため、薄いマグネシウム合金板材の大量生産と大幅なコストダウンが可能になる。
さらに、軽量で表面が滑らかで見栄えがよいマグネシウム合金製の携帯機器用の薄板、筐体の提供が可能となる。For these reasons, mass production of a thin magnesium alloy sheet and significant cost reduction are possible.
Furthermore, it is possible to provide a thin plate and casing for a portable device made of magnesium alloy that is lightweight, has a smooth surface, and has a good appearance.
１ 割れ
２ 変色部
３ 縁の微小な傷、凹み1 Crack 2 Discoloration 3 Small scratches and dents on the edge
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
（圧延材料）
圧延材料として、ＡＳＴＭのＡＺ３１Ｂ相当材のマグネシウム合金板材を準備した。その組成は、基本的な配合材料は、Ａｌ３．０重量％、Ｚｎ１．０重量％、Ｍｎ０．４重量％であり、残部はマグネシウムである。但し、不可避的な不純物は最大０．３重量％含まれ、Ｓｉは０．０１重量％以下である。
また、試料の板材の寸法は厚さ２．５ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍである。
さらに、残留ひずみを取り除くため、圧延前に３５０℃で１５分保持し、その後水冷した。Hereinafter, the present invention will be described based on the best mode. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.
(Rolling material)
As a rolling material, a magnesium alloy sheet equivalent to ASTM AZ31B was prepared. As for the composition, the basic compounding material is Al 3.0 wt%, Zn 1.0 wt%, Mn 0.4 wt%, and the balance is magnesium. However, unavoidable impurities are contained in a maximum of 0.3% by weight, and Si is 0.01% by weight or less.
Moreover, the dimension of the plate material of a sample is thickness 2.5mm, width 30mm, and length 300mm.
Furthermore, in order to remove residual strain, it was kept at 350 ° C. for 15 minutes before rolling, and then cooled with water.
（圧延機）
使用した圧延機は、特殊金属工業株式会社製の実験用高速圧延機であり、圧延速度を１００〜２８００ｍ／ｍｉｎの範囲で調整可能である。また、圧延用ロールの直径は上下とも５３０ｍｍ、即ち圧延するマグネシウム合金板材の板厚さの２１２倍である。
また、比較実験のために、東京ロール製の低速圧延機も使用した。なお、この圧延機のロールの直径は３１０ｍｍである。(Rolling mill)
The used rolling mill is an experimental high-speed rolling mill manufactured by Special Metal Industry Co., Ltd., and the rolling speed can be adjusted in a range of 100 to 2800 m / min. Moreover, the diameter of the roll for rolling is 530 mm in both upper and lower sides, that is, 212 times the plate thickness of the magnesium alloy sheet to be rolled.
For comparison experiments, a low-speed rolling mill manufactured by Tokyo Roll was also used. In addition, the diameter of the roll of this rolling mill is 310 mm.
（圧延方法）
前記マグネシウム合金板材を、前記２種の圧延機を使用して、圧延速度、試料の圧延温度および１回あたりの圧下率を変化させて圧延した。その結果を、表１に示す。
なお、試料の圧延温度は室温から最高３５０℃まで変えたが、ロールについては圧延に先立っての加熱は行わなかった。このため、圧延開始時のロールの表面温度は室温（８〜２５℃）であり、またロールは熱容量が大きいため、圧延中の温度も室温のままであった。
また、潤滑油は使用せず、さらに圧延に先立ってロール表面をエタノールで脱脂した。
また、圧延は全て１パス（１回限り）で行った。
圧延後の試料は、全て圧延機出口に設けた水冷用シャワーで急冷した。(Rolling method)
The magnesium alloy sheet was rolled using the two types of rolling mills while changing the rolling speed, the rolling temperature of the sample, and the rolling reduction per one time. The results are shown in Table 1.
Although the rolling temperature of the sample was changed from room temperature to a maximum of 350 ° C., the roll was not heated prior to rolling. For this reason, the surface temperature of the roll at the start of rolling was room temperature (8 to 25 ° C.), and the roll had a large heat capacity.
Further, no lubricating oil was used, and the roll surface was degreased with ethanol prior to rolling.
Moreover, all rolling was performed by 1 pass (only once).
All the samples after rolling were quenched with a water cooling shower provided at the exit of the rolling mill.
（圧延試験結果）
先ず、縁割れについて説明する。
表１において、縁割れとは、圧延後の板材の幅方向端部に３〜５ｍｍ程度のクラックが入った状態を指す。微小な縁割れとは、同じく３ｍｍ未満のクラックが入った状態を指す。また、大きな縁割れとは、同じく５ｍｍより大きなクラックが入った状態を指す。但し、いずれも板幅中心部は健全であった。なお、縁割れは板幅に無関係である、即ち板幅が大きくなっても縁割れは大きくならない。このため、板幅が大きくなるほど、縁割れの歩留まりに対する悪影響は少なくなる。実際の圧延では試験片よりも幅が広い板を圧延することがほとんどであり、その結果小さな縁割れの発生は、実用上はさほど問題ではなくなる。(Rolling test result)
First, edge cracking will be described.
In Table 1, the edge crack refers to a state in which a crack of about 3 to 5 mm has entered the width direction end of the rolled plate material. A minute edge crack refers to a state in which cracks of less than 3 mm have entered. Moreover, a big edge crack refers to the state into which the crack larger than 5 mm similarly entered. However, in both cases, the central part of the plate width was sound. The edge crack is not related to the plate width, that is, the edge crack does not increase even if the plate width increases. For this reason, as the plate width increases, the adverse effect on the yield of edge cracks decreases. In actual rolling, a plate having a width wider than that of the test piece is mostly rolled, and as a result, the occurrence of small edge cracks is not so much a problem in practical use.
表１から、１パスでは２０％以上の圧下は不可能とされていた２００℃以下の温度でも、圧延速度が１８６ｍ／ｍｉｎ、圧下率５０％で縁割れが発生する程度であり、このため圧延速度が１８０ｍ／ｍｉｎ以上、圧下率６０％でも可能であり、それ以上の圧延速度や圧延温度であれば問題なく可能であると判断される。また、表１からは、特に５００ｍ／ｍｉｎ以上であれば４０％以上という極めて大きな圧下率であっても実用上充分に可能である、即ち充分な歩留まり率を保持しつつ圧延が可能であることが判る。さらに、２０００ｍ／ｍｉｎであれば、６２．４％という極めて大きな圧下率でも充分に可能であることが判る。 Table 1 shows that edge cracking occurs at a rolling speed of 186 m / min and a reduction rate of 50% even at a temperature of 200 ° C. or lower, which is considered impossible to be reduced by 20% or more in one pass. It is possible even at a speed of 180 m / min or more and a reduction rate of 60%, and it is judged that there is no problem if the rolling speed and rolling temperature are higher than that. Further, from Table 1, it is possible to practically sufficiently even at an extremely large reduction rate of 40% or more, particularly at 500 m / min or more, that is, it is possible to perform rolling while maintaining a sufficient yield rate. I understand. Furthermore, it can be seen that an extremely large rolling reduction of 62.4% is sufficiently possible at 2000 m / min.
以上の理由を、さらに図１、図２および図３を参照しつつ説明する。図１、図２および図３は、各々２０℃、１００℃、２００℃において、ＡＺ３１の板材を圧下率６０％（ｒ＝６０％）で圧延速度を変化させたときの、板材の温度収支とその結果としての温度変化を示す図である。
図１から、圧延速度が１８０ｍ／ｍｉｎ（縦線に示す）と比較的低速であっても（但し、従来よりは高速である）、２０℃の圧延材が加工熱と摩擦熱による発熱で圧延時には１２０℃に上昇しているのが判る。図２からは、同じく圧延速度が１８０ｍ／ｍｉｎ（縦線に示す）のときに、１００℃の圧延材が、加工熱と摩擦熱による発熱とロールへの放熱との差引きの結果、圧延時には１５０℃に上昇しているのが判る。図３からは、同じく圧延速度が１８０ｍ／ｍｉｎ（縦線に示す）のときに、２００℃の圧延材が、加工熱と摩擦熱による発熱とロールへの伝導による放熱の結果２００℃のままであるのが判る。The reason for this will be further described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. FIG. 1, 2, and 3 show the temperature balance of the plate when the rolling speed of the AZ31 plate is changed at 60% (r = 60%) at 20 ° C., 100 ° C., and 200 ° C., respectively. It is a figure which shows the temperature change as a result.
From FIG. 1, even if the rolling speed is 180 m / min (indicated by a vertical line), the rolling material at 20 ° C. is rolled by heat generated by processing heat and frictional heat even though the rolling speed is relatively low (but higher than the conventional speed). It can be seen that the temperature rises to 120 ° C. From FIG. 2, similarly, when the rolling speed is 180 m / min (indicated by the vertical line), the rolled material at 100 ° C. is the result of subtraction between the heat generated by processing heat and frictional heat and the heat released to the roll. It can be seen that the temperature rises to 150 ° C. FIG. 3 shows that when the rolling speed is 180 m / min (shown in the vertical line), the rolled material at 200 ° C. remains at 200 ° C. as a result of heat generated by processing heat and frictional heat and heat released by conduction to the roll. I know that there is.
さて、加工による発熱量は、圧下率、圧延速度が増加すれば圧延に伴う変形速度の増加に合せて変形抵抗が増加するので増加する。また、摩擦発熱も、圧延圧力が増加するため摩擦が増加し、同じく増加する。一方、ロールによる放熱は、接触時間が短くなるため減少する。このため、室温において１８０ｍ／ｍｉｎで圧延が可能であれば、それ以上の温度や速度においては、圧延材の温度上昇の面からも問題なく圧延が可能であることが判る。 Now, if the reduction rate and rolling speed increase, the amount of heat generated by the processing increases because the deformation resistance increases with the increase of the deformation speed accompanying the rolling. In addition, the frictional heat increases because the rolling pressure increases and the friction increases. On the other hand, heat radiation by the roll is reduced because the contact time is shortened. For this reason, if rolling is possible at 180 m / min at room temperature, it can be seen that at higher temperatures and speeds, rolling is possible without problems from the standpoint of temperature rise of the rolled material.
特に、試料の温度が２００℃であれば、表１に示される通り、圧延速度が５００ｍ／ｍｉｎあるいは２０００ｍ／ｍｉｎという極めて高速であっても、さらに圧下率は４０〜６０％と極めて大きくても、非常に優れた圧延性が発揮されているのが判る。 In particular, if the temperature of the sample is 200 ° C., as shown in Table 1, even if the rolling speed is as high as 500 m / min or 2000 m / min, the rolling reduction may be as large as 40 to 60%. It can be seen that very excellent rollability is exhibited.
さらに、表１に示される通り、室温であっても、圧下率が３０％程度であれば、材料は縁割れ、あるいは大きな縁割れであり、破断はしていない。このため、圧延速度が１８０ｍ／ｍｉｎ以上であれば、圧下率が表１に示す４０〜６０％程度と大きくなく、２５％程度であるならば、室温であっても充分に圧延が可能であるのも推測できる。以上より、０〜２００℃の範囲でも、１パスあたり２５％以上の圧延が、圧延速度を１８０ｍ／ｍｉｎ以上とすることにより可能であるのが判る。 Furthermore, as shown in Table 1, even at room temperature, if the rolling reduction is about 30%, the material is an edge crack or a large edge crack and is not broken. For this reason, if the rolling speed is 180 m / min or more, the rolling reduction is not as large as about 40 to 60% shown in Table 1, and if it is about 25%, sufficient rolling is possible even at room temperature. Can also be guessed. From the above, it can be seen that even in the range of 0 to 200 ° C., rolling of 25% or more per pass is possible by setting the rolling speed to 180 m / min or more.
次に、図４に２００℃で圧延速度が１７．５ｍ／ｍｉｎのときと２０００ｍ／ｍｉｎのときの外観を概念的に示す。図４の左側は１７．５ｍ／ｍｉｎのときであり、圧下率は、（ａ）が２６．１％であり、（ｂ）が３２．１％であり、（ｃ）が４０．７％である。図４の右側は２０００ｍ／ｍｉｎのときであり、圧下率は、（ａ）が３６．３％であり、（ｂ）が５１．１％であり、（ｃ）が６１．１％である。また、中央部の上下方向の両矢印の長さは１ｃｍである。 Next, FIG. 4 conceptually shows the appearance at 200 ° C. when the rolling speed is 17.5 m / min and at 2000 m / min. The left side of FIG. 4 is when the speed is 17.5 m / min, and the rolling reduction ratios are (a) 26.1%, (b) 32.1%, and (c) 40.7%. is there. The right side of FIG. 4 is at 2000 m / min, and the reduction ratio is 36.3% for (a), 51.1% for (b), and 61.1% for (c). The length of the double arrow in the vertical direction at the center is 1 cm.
この図４からも、圧延速度が１７．５ｍ／ｍｉｎと小さければ圧下率が２５％以上では板幅全体あるいは板深さ全体におよぶ割れが３〜５ｍｍ毎に生じていることが判る。このため、板材は３〜５ｍｍ毎に切断されたり、たとえ切断されなくても辛うじて繋がった状態となっている。なお、図４の左側の図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、１で示す板材内の実線は割れである。
しかし、２０００ｍ／ｍｉｎと超高速の圧延では、圧下率が３６．３％と大きくても傷がほとんどなく、圧下率が５１．１％とかなり大きくても、そして板の縁にこそ２〜３ｍｍ毎に長さ１ｍｍ程度の軽微な凹みが観察されるものの、表面が滑らかで健全な圧延がなされていることが判る。また、圧下率が６１．６％と非常に大きいときでも、２〜３ｍｍ毎に長さ１ｍｍ程度の軽微な凹みが観察される程度である。なお、図４の右側の図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、２で示す黒色部は微小な変色部であり、小さな線で示す３は縁の微小な傷あるいは凹みである。Also from FIG. 4, it can be seen that if the rolling speed is as low as 17.5 m / min, the cracking over the entire sheet width or the entire sheet depth occurs every 3 to 5 mm when the rolling reduction is 25% or more. For this reason, the plate material is cut every 3 to 5 mm, or is barely connected even if not cut. In addition, the solid line in the board | plate material shown by 1 in the figure (a), (b), (c) of the left side of FIG. 4 is a crack.
However, when rolling at an ultra-high speed of 2000 m / min, there is almost no scratch even if the rolling reduction is as large as 36.3%, even if the rolling reduction is as large as 51.1%, and it is only 2-3 mm at the edge of the plate. Although a slight dent about 1 mm in length is observed every time, it can be seen that the surface is smooth and sound. Even when the rolling reduction is as large as 61.6%, a slight dent of about 1 mm in length is observed every 2 to 3 mm. In FIGS. 4A, 4B, and 4C on the right side of FIG. 4, a black portion indicated by 2 is a minute discoloration portion, and 3 indicated by a small line is a minute scratch or dent on the edge.
（圧延材の組織）
次に、圧延材の組織について説明する。
圧延後シャワーで急冷したため、圧延材は全体にわたって再結晶している。そして、表１から判る通り、圧延温度３５０℃では結晶粒径は５μｍ以下であり、２００℃ではほとんどの場合３μｍ以下と極めて微細になっている。このため、圧延材の機械的性質、耐食性も優れたものとなる。この様な微細構造は、従来の製造方法では困難であったが、圧延速度を高速化することにより実現させることができた。(Rolled material structure)
Next, the structure of the rolled material will be described.
The rolled material is recrystallized as a whole because it was quenched in the shower after rolling. As can be seen from Table 1, the crystal grain size is 5 μm or less at a rolling temperature of 350 ° C., and is almost as fine as 3 μm or less at 200 ° C. in most cases. For this reason, the mechanical properties and corrosion resistance of the rolled material are also excellent. Such a fine structure was difficult by the conventional manufacturing method, but could be realized by increasing the rolling speed.
本発明の方法で圧延した板材の組織の顕微鏡写真を、図５と図６に示す。
図５は、圧延速度２０００ｍ／ｍｉｎ、圧延温度２００℃、圧下率６１％で圧延した場合であり、平均粒径は３．１μｍである。図６は、圧延速度２０００ｍ／ｍｉｎ、圧延温度２００℃、圧下率５１％で圧延した場合であり、平均粒径は２．２μｍである。また、未接合界面はない。The micrograph of the structure | tissue of the board rolled by the method of this invention is shown in FIG. 5 and FIG.
FIG. 5 shows a case where rolling was performed at a rolling speed of 2000 m / min, a rolling temperature of 200 ° C., and a reduction rate of 61%, and the average particle size was 3.1 μm. FIG. 6 shows a case where rolling is performed at a rolling speed of 2000 m / min, a rolling temperature of 200 ° C., and a reduction rate of 51%, and the average particle size is 2.2 μm. There is no unbonded interface.
参考までに、従来の方法で、即ち熱間圧延を行った場合の例を、図７に示す。図７は、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ Ｖｏｌ．４１０−４１１（２００５）ｐ．３０８−３１１に記載されているものであり、圧延条件は、温度３７５℃、圧下率７０％である。写真で判る様に、平均粒径は８μｍと本発明の方法で圧延した板材に比べ結晶粒径がずっと大きいだけでなく、平均よりはるかに大きな結晶粒が混在する、いわゆる混粒組織となっている。 For reference, FIG. 7 shows an example in the case where hot rolling is performed by a conventional method. FIG. 7 shows Materials Science and Engineering A Vol. 410-411 (2005) p. 308-311. The rolling conditions are a temperature of 375 ° C. and a rolling reduction of 70%. As can be seen from the photograph, the average grain size is 8 μm, which is a so-called mixed grain structure in which not only the crystal grain size is much larger than the plate rolled by the method of the present invention, but also crystal grains much larger than the average are mixed. Yes.
同じく参考までに、板材の結晶粒微細化法として提案されている繰り返し重ね接合圧延法（特許第２９６１２６３号）をマグネシウム合金ＡＺ６１に適用した際の組織写真を図８に示す。図８は、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ Ｖｏｌ．４１０−４１１（２００５）ｐ．３５３−３５７に記載されているものである。写真の中央部に横方向に見える黒い線は、重ねた板材が未接合のままの未接合界面である。従って、本発明の板材に比較して、強度が十分ではない。 Also for reference, FIG. 8 shows a structure photograph when the repeated lap joining rolling method (Patent No. 29612263) proposed as a method for refining crystal grains of a plate material is applied to the magnesium alloy AZ61. FIG. 8 shows Materials Science and Engineering A Vol. 410-411 (2005) p. 353-357. The black line visible in the horizontal direction at the center of the photograph is the unbonded interface where the stacked plate materials remain unbonded. Therefore, the strength is not sufficient as compared with the plate material of the present invention.
（圧延材の機械的性質）
圧延速度２０００ｍ／ｍｉｎおよび５００ｍ／ｍｉｎ、圧延温度２００℃および１００℃で、６０％の圧下率の４条件で圧延後、急冷して再結晶している４種類の試料からＪＩＳ Ｚ２２０１―５号試験片の５分の１寸法（平行部長さ１０ｍｍ、平行部幅５ｍｍ）の試料を切り出し、０．５ｍｍ／ｍｉｎの引張試験を行った。
何れの試験片も、引張強さは２５０ＭＰａ以上であり、破断伸びは２０％以上なかには２５％以上のものもあった。このため、ＪＩＳ Ｈ４２０１に定めるＡＺ３１Ｂ相当材ＭＰ１の引張強さ２２０ＭＰａ以上、破断伸び１１％以上より優れていることが判明した。(Mechanical properties of rolled material)
JIS Z2201-5 test from four types of samples that were rolled at 2000m / min and 500m / min, rolling temperature of 200 ° C and 100 ° C, rolling under 4 conditions of 60% reduction, rapidly cooled and recrystallized A sample of one-fifth dimension of the piece (parallel portion length 10 mm, parallel portion width 5 mm) was cut out and subjected to a tensile test at 0.5 mm / min.
All of the test pieces had a tensile strength of 250 MPa or more and an elongation at break of 20% or more and some of 25% or more. For this reason, it became clear that the tensile strength of the AZ31B equivalent material MP1 defined in JIS H4201 is more than 220 MPa and the elongation at break is 11% or more.
（他の材料：その１）
ＡＺ３１Ｂよりもアルミニウム含有量の多いＡＺ９１Ｄを試料として高速圧延を行い、ＡＺ３１Ｂ以外のマグネシウム合金でも高速圧延が可能か否かを調べた。
ＡＺ９１Ｄは、Ａｌが９．０重量％、Ｚｎが０．７重量％、Ｍｎが０．２４重量％、Ｓｉが最大０．０２５重量％、残部がＭｇおよび不可避的不純物である。
試験結果は、圧延温度２００℃、圧延速度２０００ｍ／ｍｉｎ、圧下率５０％／パスで健全な圧延板を得られることを確認した。(Other materials: 1)
High speed rolling was performed using AZ91D having a higher aluminum content than AZ31B as a sample, and it was examined whether high speed rolling was possible with magnesium alloys other than AZ31B.
In AZ91D, Al is 9.0% by weight, Zn is 0.7% by weight, Mn is 0.24% by weight, Si is a maximum of 0.025% by weight, and the balance is Mg and inevitable impurities.
The test results confirmed that a healthy rolled sheet can be obtained at a rolling temperature of 200 ° C., a rolling speed of 2000 m / min, and a reduction rate of 50% / pass.
（他の材料：その２）
ＺＫ６０Ａについて、圧延温度１００℃〜３５０℃、圧下率３０〜６０％／回、１０００ｍ／ｍｉｎで高速圧延を行なったが、ＡＺ３１Ｂ等と同様の結果が得られた。即ち、１００℃では、縁割れが生じたが圧下率６０％の圧延が可能であった。１５０℃および２００℃では、微小な縁割れが生じたが圧下率６０％の圧延が可能であった。
また、圧延温度３５０℃、圧下率５０％／回で、平均粒径は２．５μｍと微細であった。
ＺＫ６０Ａは、Ｚｎが６．０重量％、Ｚｎが０．５重量％、残部がＭｇおよび不可避的不純物である。(Other materials: 2)
ZK60A was subjected to high-speed rolling at a rolling temperature of 100 ° C. to 350 ° C., a reduction rate of 30 to 60% / times, and 1000 m / min, but the same results as AZ31B and the like were obtained. That is, at 100 ° C., edge cracking occurred, but rolling with a rolling reduction of 60% was possible. At 150 ° C. and 200 ° C., minute edge cracking occurred, but rolling with a reduction rate of 60% was possible.
The rolling temperature was 350 ° C., the reduction rate was 50% / time, and the average particle size was as fine as 2.5 μm.
In ZK60A, Zn is 6.0% by weight, Zn is 0.5% by weight, and the balance is Mg and inevitable impurities.
以上より、本発明の高速圧延が広範囲のマグネシウム合金に適用可能であることを確認することができた。
From the above, it was confirmed that the high speed rolling of the present invention is applicable to a wide range of magnesium alloys.
Claims (12)
基本配合成分としてＡｌ０．１〜１０．０重量％、Ｚｎ０．１〜４重量％を含み、引張強さが２５０ＭＰａ以上、伸び２０％以上であることを特徴とするマグネシウム合金板材。A magnesium alloy sheet material processed by the method for processing a magnesium alloy sheet material according to any one of claims 1 to 6,
A magnesium alloy sheet comprising: 0.1 to 10.0% by weight of Al and 0.1 to 4% by weight of Zn as basic blending components, and having a tensile strength of 250 MPa or more and an elongation of 20% or more.
基本配合成分としてＡｌ０．１〜１０．０重量％、Ｚｎ０．１〜４重量％を含み、平均結晶粒径が４μｍ未満であることを特徴とするマグネシウム合金板材。A magnesium alloy sheet material processed by the method for processing a magnesium alloy sheet material according to any one of claims 1 to 6,
A magnesium alloy sheet material comprising Al 0.1 to 10.0% by weight and Zn 0.1 to 4% by weight as basic blending components, and having an average crystal grain size of less than 4 μm.
基本配合成分としてＺｎ４．０〜８．０重量％、Ｚｒ０．３〜０．８重量％を含み、平均結晶粒径が４μｍ未満であることを特徴とするマグネシウム合金板材。
A magnesium alloy sheet material processed by the method for processing a magnesium alloy sheet material according to any one of claims 1 to 6,
A magnesium alloy sheet comprising: 4.0 to 8.0% by weight of Zn and 0.3 to 0.8% by weight of Zr as basic blending components, and an average crystal grain size of less than 4 μm.
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