JPH0472043A - 高耐食性マグネシウム合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ０発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は高耐食性マグネシウム合金に関する。

（２）従来の技術 従来、この種耐食性マグネシウム合金としては、Ａｆを
含有し、急冷凝固法の適用下で製造されたものが知られ
ている（特開昭６２−８３４４６号公報参照）。

（３）　　発明が解決しようとする課題しかしながら、
従来のマグネシウム合金においては、Ａｌの含有および
結晶質相の微細化に伴い成程度の耐食性の向上が認めら
れるもの一１厳しい腐食環境においては未だ耐食性が不
十分であり、例えば高耐食性を要求される自動車用エン
ジンのシリンダブロック、各種ケース類、冷却水に接す
る部品等の構成材料としては不適切である。

本発明は前記に鑑み、金属組織を非晶質相組織もしくは
非晶質相と結晶質相との混相組織または結晶質相組織に
し、また特定量のＡｌを含有させることによって耐食性
を一層向上させた前記マグネシウム合金を提供すること
を目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 本発明に係る高耐食性マグネシウム合金は、Ｍｇの含有
量ａが３７原子％≦ａ≦８８原子％であり、 ＮｉおよびＣｕの少なくとも一種の含有量すが５原子％
≦ｂ≦３５原子％であり、 Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、、Ｙ、Ｓｍ、Ｍｍ　（ミツシュメタ
ル）およびＣａから選択される少なくとも一種の含有量
Ｃが５原子％≦ｃ≦２５原子％であり、Ａｆの含有量ｄ
が２原子％≦ｄ≦４５原子％であり、 Ｍｇの含有量ａとＡ２の含有量ｄとの関係がａ≧ｄであ
って、金属組織における非晶質相の体積分率Ｖｆが５０
％以上である ことを第１の特徴とする。

また本発明に係る高耐食性マグネシウム合金は、Ｍｇの
含有量ａが３７原子％≦ａ≦８５原子％であり、 ＮｉおよびＣｕの少なくとも一種の含有量すが５原子％
≦ｂ≦２５原子％であり、 Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、Ｍｍ　（ミツシュメタル
）およびＣａから選択される少なくとも一種の含有量Ｃ
が５原子％≦ｃ≦２５原子％であり、Ａｌの含有量ｄが
２原子％≦ｄ≦４３原子％であり、 Ｓｉの含有量ｅが３原子％≦ｅ≦１０原子％であり、 Ｍｇの含有量ａとＡＰの含有量ｄとの関係がａ≧ｄであ
って、金属組織における非晶質相の体積分率Ｖｆが５０
％以上である ことを第２の特徴とする。

さらに、前記合金の少なくとも表層部は、非晶質相の相
変化で生じる結晶質相より構成されることを第３の特徴
とする。

さらにまた、前記第１．第２の特徴で述べたマグネシウ
ム合金と同一組成であるが、金属組織を、非晶質相の相
変化で生じた結晶質相にしたことを第４．第５の特徴と
する。

（２）作　用 第１の特徴によれば、Ｎｉ、ＣｕおよびＬａ、Ｃｅ、Ｎ
ｄ、Ｙ、Ｓｍ、Ｍｍ、Ｃａの機能によって、マグネシウ
ム合金の金属組織は非晶質相組織または非晶質相と結晶
質相との混和組織となり、これらの組織は耐食性を有す
る。特に、Ｃａは金属組織を微細化する機能が高く、マ
グネシウム合金の耐食性向上を図る上で有効である。

また合金表面において、Ａｌ自体、またはＡｉ！。

とＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、Ｍｍよりなる金属間化
合物は酸素と結合して酸化物を形成し、その酸化物は不
働態皮膜として機能する。

これらによりマグネシウム合金は高耐食性を発揮する。

た＼し、ＮｉおよびＣｕの含有量すならびにＬａ、Ｃｅ
、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、ＭｍおよびＣａの含有量Ｃが前記範
囲を逸脱すると、前記のような金属組織を得ることがで
きない。

またＡｊ２含有量ｄがｄ＜２原子％では、前記不働態皮
膜の形成が困難となり、一方、ｄ〉４５原子％ではマグ
ネシウム合金の耐食性が損なわれると共に強度が低下す
る。

第２の特徴によれば、前記に加え、Ｓｔにより金属組織
の硬さが向上し、またＳｔが非晶質相形成機能および不
働態皮膜形成機能を発揮するので、マグネシウム合金の
耐食性が一層向上する。

この場合、ＮｉおよびＣｕの含有量す、Ｌａ。

Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、ＭｍおよびＣａの含有量Ｃなら
びにＡＰの含有量ｄについての限定理由は前記と同しで
ある。

またＳｉの含有量ｅがｅ　＜　３原子％では、前記硬さ
向上作用、非晶質相形成作用および不働態皮膜形成作用
が得られず、一方、ｅ＞１０原子％では耐食性が損なわ
れる。

第３の特徴において、非晶質相の相変化で生した結晶質
相は極微細な金属組織となり、また前記不働態皮膜によ
る防食作用も得られるので、マグネシウム合金の耐食性
が向上する。

このような結晶化に伴い、ＭｇマトリックスにＮｉ、Ｃ
ｕといった遷移元素が含まれていると、Ｍｇ合金の耐食
性が極端に低下することが知られているが、本発明にお
いては、Ａｌ含有に起因して合金表面に不働態皮膜が形
成されるので、前記不具合を生じることはない。

第４．第５の特徴によれば、前記第３の特徴で述べたの
と同様の作用が得られる。

非晶質Ｍｇ合金を素材として、鍛造、押出し等の熱間塑
性加工を行った場合、その合金の結晶化温度Ｔｘが比較
的低いことに起因して製品における金属組織は結晶質権
組織となり易いが、このような場合にも第４．第５の特
徴によれば、製品の耐食性を良好にすることができる。

（３）実施例 Ｍｇを主化学成分とし、ＮｉおよびＣｕの少なくとも一
種、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、ＭｍおよびＣａから
選択される少なくとも一種ならびにＡｌを含有するマグ
ネシウム合金として、Ｍｇ６ＳＮ　ｉ　ＨＣｅ　ｒｏＡ
　ｌ　＋ｅ　（数値は原子％）の組成を有する実施例非
晶質Ｍｇ合金を製造した。この実施例非晶質Ｍｇ合金は
非晶質相の体積分率Ｖｆが略１００％であり、その硬さ
Ｈｖは２８２である。

実施例非晶質Ｍｇ合金は単ロール式急冷凝固法を適用し
て製造されたものである。即ち、製造に当っては、２０
０Ｏｒｐ−の回転速度で回転する直径２５０閣の銅製冷
却ロール上に、石英るつぼの直径１閣の噴出口からアル
ゴンガス圧によって熔融合金を噴出させる、といった手
法が採用された。

また同一の方法を適用してＭｇｙｓＮｉ＋５Ｃｅｌ。

（数値は原子％）の組成を有する比較例非晶質Ｍｇ合金
を製造した。この比較例非晶質Ｍｇ合金の非晶質相の体
積分率Ｖｆは略１００％であり、その硬さＨｖは２６８
である。

第１図は実施例非晶質Ｍｇ合金および比較例非晶質Ｍｇ
合金の腐食テスト結果を示す０図中、線ｘ１が実施例非
晶質Ｍｇ合金に、また線ｘ２が比較例非晶質Ｍｇ合金に
それぞれ該当する。

腐食テスト法は次の通りである。

マグネシウム合金の腐食は、塩素イオン、硫酸イオン等
が存在する水溶液中で起こり易い、したがってマグネシ
ウム合金には通常、塩水噴霧テスト等が実施される。

しかしながら、エンジンのシリンダブロック等へのマグ
ネシウム合金の適用を考慮すると、塩水噴霧テストでは
、金属と電解液との接触が不十分である、低温域におけ
る腐食量の測定であるからテスト条件が比較的ゆるやか
である、テスト時間が短い等の問題がある。

そこで、本実施例においては、各テストピースを３．５
％塩水溶液に浸漬し、９０±２℃、エア吹込み（０，５
〜１　ｊ！／５ｈｉｎ　）の厳しい条件下で短時間に腐
食の進行を加速するテストを実施し、浸漬時間に対する
単位面積当りの腐食減量を求めることにより、耐食性を
定量的に測定した。

線Ｘ、から明らかなように、実施例非晶質Ｍｇ合金はＡ
１．の含有に起因して前記テストでは殆ど腐食せず、し
たがって優れた耐食性を有する。これに対し、線Ｘ、で
示す比較例非晶質Ｍｇ合金は浸漬時間の経過と共に増量
傾向を示し、これは合金表面に脆い酸化物が生成された
ことに起因する。

第２図は、実施例非晶質Ｍｇ合金を結晶化させて、その
結晶質相の体積分率Ｖｆを略１００％にした実施例結晶
質Ｍｇ合金等の腐食テスト結果を示す、テスト条件は前
記と同じである。

図中、線ｙ、が実施例結晶質Ｍｇ合金に、線ｙ、が比較
例非晶質Ｍｇ合金を結晶化させた比較例結晶質Ｍｇ合金
にそれぞれ該当する。また線ｙ。

は、ＪＩＳ　　ＡＣ２Ｂで表わされる結晶質／１合金に
該当する。さらに点ＺｌはＭｇ□Ｎ　ｉ　、、Ｃｅ、。

Ａｆ、。（数値は原子％）の組成を有し、且つ製造段階
で結晶化している結晶質Ｍｇ合金に、点２２はＭ　ｇ　
ｙｓＮ　ｊ　＋ｓＣｅ　＋ｏ　（数値は原子％）の組成
を有し、且つ製造段階で結晶化している結晶質Ｍｇ合金
に、点Ｚ、はＡＳＴＭ　　ＡＺ９１で表わされる結晶１
ｔＭｇ合金にそれぞれ該当する。

線ｙＩから明らかなように、実施例結晶質Ｍｇ合金はＡ
ｌ１の含有に起因して前記テストでは浸漬時間が略１０
００時間に達するまで殆ど腐食せず、したがって優れた
耐食性を有するもので、これは線ｙ３で示す結晶質Ａｌ
合金よりも勝っている。

他の各種Ｍｇ合金は線ｙ、で示す結晶質Ａ１合金に比べ
て耐食性が劣る。

表１−ＸＩは、各種マグネシウム合金の組成、金属組織
、硬さおよび耐食性を示す。これらマグネシウム合金の
製造方法およびそれらに対する腐食テストは前記と同じ
である。

金属組織において、ａは非晶質相組織を、またＣは結晶
質相組織をそれぞれ意味し、したがってａ＋Ｃは混和組
織を意味する。耐食性において、ＪＩＳ　　ＡＣ２Ｂで
表わされる結晶質Ａ１合金よりも耐食性の良いものに「
○」を、また悪いものには「×」を付しである。

Ｍｇ−Ｎ１−Ｒ，Ｅ、（Ｃｅ）　−ＡＩ２系合金の例は
表Ｉの通りである。こ−で、ＲｏＥ、は希土類元素を意
味し、以下同じである。

表 ■ 表 ■ 表Ｈにおいて、合金０２）が本発明実施例に該当し、ま
た合金０３）が比較例に該当する。

Ｍｇ−Ｎ１−Ｒ，Ｅ、（Ｌａ、Ｎｄ、Ｍｍ、ＹまたはＳ
ｍ）　−Ａｆ系合金に関する本発明実施例は表■の通り
である。

表Ｉにおいて、合金（１）〜（８）が本発明実施例に該
当し、また合金（９）〜ＯＤが比較例に該当する。

Ｍｇ−Ｃｕ−Ｒ，Ｅ、（Ｃｅ）−Ａｊ！系合金に関する
本発明実施例は表■の通りである。

表 ■ Ｍｇ １−Ｃｕ Ｒｌ Ｅ。

（Ｌａ＋Ｃｅ） Ａｌ系合金に関する本発明実施例は表■の通りである。

表 ■ Ｍｇ−Ｎｉ　−Ｒ。

Ｅ。

（Ｃｅ＋Ｎｄ） −Ａｌ系 合金の例は表■の通りである。

表 ■ 表■において、 合金（２８）が本発明実施例に該当 ｇ Ｃａ−ＡＩ！系合金に関する零発 明実施例は表■の通りである。

表 ■ Ｍｇ−Ｎ１−Ｃｕ Ｒ６ Ｅ。

（Ｃｅ） ｆ 系合金の例は表Ｖの通りである。

表 ■ 表■において、 合金（２５）が本発明実施例に該 当し、 また合金（２６）が比較例に該当する。

し、 また合金（２９）が比較例に該当する。

Ｍｇ−Ｎｉ Ｒ，Ｅ、（Ｃｅ＋Ｍｍ）−Ａｊ２系合 金に関する本発明実施例は表■の通りである。

表 ■ Ｍｇ Ｒ１ Ｅ。

（Ｃｅ） Ｃａ Ａｊ２系 合金に関する本発明実施例は表■の通りである。

表 ■ Ｍｇ Ｎｉ−Ｒ。

Ｅ。

（Ｃｅ） ｆ Ｓｉ系 合金の例は表Ｘの通りである。

表 Ｘ 表Ｘにおいて、合金（３２）〜（３５）が本発明実施例
に該当し、また合金（３６）が比較例に該当する。合金
（３５）の組成は合金（３３）と同一であるが、その金
属組織は非晶質相の相変化で生じた結晶質相である。

Ｍｇ−Ｎｉ　−Ｒ，Ｅ、　　（Ｍｍ）　−Ａｆ−３ｉ系
合金に関する本発明実施例は表ＸＩＯ通りである。

第１．第２図はマグネシウム合金における腐食テスト結
果を示すグラフである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇの含有量ａが３７原子％≦ａ≦８８原子％で
   あり、 ＮｉおよびＣｕの少なくとも一種の含有量ｂが５原子％
   ≦ｂ≦３５原子％であり、 Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、Ｍｍ（ミッシュメタル）
   およびＣａから選択される少なくとも一種の含有量ｃが
   ５原子％≦ｃ≦２５原子％であり、Ａｌの含有量ｄが２
   原子％≦ｄ≦４５原子％であり、 Ｍｇの含有量ａとＡｌの含有量ｄとの関係がａ≧ｄであ
   って、金属組織における非晶質相の体積分率Ｖｆが５０
   ％以上である ことを特徴とする高耐食性マグネシウム合金。
2. （２）Ｍｇの含有量ａが３７原子％≦ａ≦８５原子％で
   あり、 ＮｉおよびＣｕの少なくとも一種の含有量ｂが５原子％
   ≦ｂ≦２５原子％であり、 Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、Ｍｍ（ミッシュメタル）
   およびＣａから選択される少なくとも一種の含有量ｃが
   ５原子％≦ｃ≦２５原子％であり、Ａｌの含有量ｄが２
   原子％≦ｄ≦４３原子％であり、 Ｓｉの含有量ｅが３原子％≦ｅ≦１０原子％であり、 Ｍｇの含有量ａとＡｌの含有量ｄとの関係がａ≧ｄであ
   って、金属組織における非晶質相の体積分率Ｖｆが５０
   ％以上である ことを特徴とする高耐食性マグネシウム合金。
3. （３）少なくとも表層部を、非晶質相の相変化で生じる
   結晶質相より構成した、第（１）または第（２）項記載
   の高耐食性マグネシウム合金。
4. （４）Ｍｇの含有量ａが３７原子％≦ａ≦８８原子％で
   あり、 ＮｉおよびＣｕの少なくとも一種の含有量ｂが５原子％
   ≦ｂ≦３５原子％であり、 Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、Ｍｍ（ミッシュメタル）
   およびＣａから選択される少なくとも一種の含有量ｃが
   ５原子％≦ｃ≦２５原子％であり、Ａｌの含有量ｄが２
   原子％≦ｄ≦４５原子％であり、 Ｍｇの含有量ａとＡｌの含有量ｄとの関係がａ≧ｄであ
   って、金属組織が非晶質相の相変化で生じた結晶質相で
   ある ことを特徴とする高耐食性マグネシウム合金。
5. （５）Ｍｇの含有量ａが３７原子％≦ａ≦８５原子％で
   あり、 ＮｉおよびＣｕの少なくとも一種の含有量ｂが５原子％
   ≦ｂ≦２５原子％であり、 Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ、Ｓｍ、Ｍｍ（ミッシュメタル）
   およびＣａから選択される少なくとも一種の含有量ｃが
   ５原子％≦ｃ≦２５原子％であり、Ａｌの含有量ｄが２
   原子％≦ｄ≦４３原子％であり、 Ｓｉの含有量ｅが３原子％≦ｅ≦１０原子％であり、 Ｍｇの含有量ａとＡｌの含有量ｄとの関係がａ≧ｄであ
   って、金属組織が非晶質相の相変化で生じた結晶質相で
   ある ことを特徴とする高耐食性マグネシウム合金。