JPH06330218A - マグネシウム合金製造用ジルコニウム母合金 - Google Patents
マグネシウム合金製造用ジルコニウム母合金Info
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- JPH06330218A JPH06330218A JP11708793A JP11708793A JPH06330218A JP H06330218 A JPH06330218 A JP H06330218A JP 11708793 A JP11708793 A JP 11708793A JP 11708793 A JP11708793 A JP 11708793A JP H06330218 A JPH06330218 A JP H06330218A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マグネシウム合金にジルコニウムおよび希土
類金属または銀、銅を添加するための母合金を提供す
る。 【構成】 (1)ジルコニウム35重量%以下を含み、
残部が実質的に希土類元素からなるマグネシウム合金製
造用のジルコニウム母合金。(2)ジルコニウム63重
量%以下を含み、残部が実質的に銀からなるジルコニウ
ム母合金。(3)ジルコニウム80重量%以下を含み、
残部が実質的に銅からなるジルコニウム母合金。(4)
上記1項と2または3項の母合金を任意の混合比で混合
した組成の母合金。 【効果】 マグネシウム合金に母合金の構成金属を歩留
よく添加でき、成分鋳物中に塩化物の非金属介在物をま
ったく待ち込まない。
類金属または銀、銅を添加するための母合金を提供す
る。 【構成】 (1)ジルコニウム35重量%以下を含み、
残部が実質的に希土類元素からなるマグネシウム合金製
造用のジルコニウム母合金。(2)ジルコニウム63重
量%以下を含み、残部が実質的に銀からなるジルコニウ
ム母合金。(3)ジルコニウム80重量%以下を含み、
残部が実質的に銅からなるジルコニウム母合金。(4)
上記1項と2または3項の母合金を任意の混合比で混合
した組成の母合金。 【効果】 マグネシウム合金に母合金の構成金属を歩留
よく添加でき、成分鋳物中に塩化物の非金属介在物をま
ったく待ち込まない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネシウム(Mg)
合金に希土類金属(RE)およびジルコニウム(Z
r)、あるいはこれに銀(Ag)または銅(Cu)を添
加するための母合金に関するものである。
合金に希土類金属(RE)およびジルコニウム(Z
r)、あるいはこれに銀(Ag)または銅(Cu)を添
加するための母合金に関するものである。
【0002】
【従来の技術】REおよびZrを含むMg合金は、主と
して鋳造用合金として用いられ、RE1〜4%、Zr
0.4〜1.0%を含むもの、更にはAg1〜3%を含
むものがあり、主として耐熱性が良好なことで知られて
いる。これらのMg合金においてZrは、著しい結晶粒
微細化効果がある。
して鋳造用合金として用いられ、RE1〜4%、Zr
0.4〜1.0%を含むもの、更にはAg1〜3%を含
むものがあり、主として耐熱性が良好なことで知られて
いる。これらのMg合金においてZrは、著しい結晶粒
微細化効果がある。
【0003】従来、鋳造用溶湯を製造するため、REは
金属として、Zrは塩化物または塩化物錯塩として加え
られるか、あるいはMgとの合金として加えられてい
る。これらについては例えば、E.F.Emley によるプリシ
ンプルズ、オブ、マグネシウム、テクノロジーに詳しく
説明されている。
金属として、Zrは塩化物または塩化物錯塩として加え
られるか、あるいはMgとの合金として加えられてい
る。これらについては例えば、E.F.Emley によるプリシ
ンプルズ、オブ、マグネシウム、テクノロジーに詳しく
説明されている。
【0004】Zrの添加において、前者の方法では塩化
ジルコニウムカリウム(K2ZrCl6)に塩化カリ
(KCl)を混合して加え、Mgの還元作用によりZr
を溶解させる。この方法は、生成したKClと塩化マグ
ネシウム(MgCl2)の溶融塩がMg合金から分離し
にくく、後に腐食を招きやすいので、溶融塩の分離性を
よくするため塩化バリウム(BaCl2)を加えて重く
するなどの工夫が必要であるが、完全には分離されな
い。また、この方法では、REの一部がMgと競合して
塩化物となり歩留を低下することもある。
ジルコニウムカリウム(K2ZrCl6)に塩化カリ
(KCl)を混合して加え、Mgの還元作用によりZr
を溶解させる。この方法は、生成したKClと塩化マグ
ネシウム(MgCl2)の溶融塩がMg合金から分離し
にくく、後に腐食を招きやすいので、溶融塩の分離性を
よくするため塩化バリウム(BaCl2)を加えて重く
するなどの工夫が必要であるが、完全には分離されな
い。また、この方法では、REの一部がMgと競合して
塩化物となり歩留を低下することもある。
【0005】一方、Mg−Zr合金は、本来Mg中に
0.6%位しか溶解しないZrをK2ZrCl6等を多
量に還元して、固体のまま30%程度を含ませてスラリ
ーとして凝固させたものである。錯塩を添加する場合に
比して添加は容易であるが、やはり製造過程から由来す
る塩化物の塩が多少残存して害をなすこともある。
0.6%位しか溶解しないZrをK2ZrCl6等を多
量に還元して、固体のまま30%程度を含ませてスラリ
ーとして凝固させたものである。錯塩を添加する場合に
比して添加は容易であるが、やはり製造過程から由来す
る塩化物の塩が多少残存して害をなすこともある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Mg合金に
Zrを塩化物をまったく含むことなく添加することが主
要な目的である。また、REおよびAgまたはCuを歩
留よく添加するためMgと合金化することを他の目的と
するものである。
Zrを塩化物をまったく含むことなく添加することが主
要な目的である。また、REおよびAgまたはCuを歩
留よく添加するためMgと合金化することを他の目的と
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、REおよ
びAgまたはCuに対し、Zrが所定の含有量以下であ
るような合金をアルゴンアーク溶解炉または電子ビーム
溶解炉等において溶解し、炉の水冷銅板上に薄い板状の
製品としたものが上記課題を解決する母合金を提供しう
ることを見出した。本発明は、これらの知見に基てなさ
れたものであって、次の事項をその要旨としている。 (1) ジルコニウム35重量%以下を含み、残部が実
質的に希土類金属からなるマグネシウム合金製造用のジ
ルコニウム母合金。 (2) ジルコニウム63重量%以下を含み、残部は実
質的に銀からなるマグネシウム合金製造用のジルコニウ
ム母合金。 (3) ジルコニウム80重量%以下を含み、残部は実
質的に銅からなるマグネシウム合金製造用のジルコニウ
ム母合金。 (4) 上記(1)および(2)または(3)のジルコ
ニウム母合金を任意の混合比で混合してなるマグネシウ
ム合金製造用のジルコニウム母合金。
びAgまたはCuに対し、Zrが所定の含有量以下であ
るような合金をアルゴンアーク溶解炉または電子ビーム
溶解炉等において溶解し、炉の水冷銅板上に薄い板状の
製品としたものが上記課題を解決する母合金を提供しう
ることを見出した。本発明は、これらの知見に基てなさ
れたものであって、次の事項をその要旨としている。 (1) ジルコニウム35重量%以下を含み、残部が実
質的に希土類金属からなるマグネシウム合金製造用のジ
ルコニウム母合金。 (2) ジルコニウム63重量%以下を含み、残部は実
質的に銀からなるマグネシウム合金製造用のジルコニウ
ム母合金。 (3) ジルコニウム80重量%以下を含み、残部は実
質的に銅からなるマグネシウム合金製造用のジルコニウ
ム母合金。 (4) 上記(1)および(2)または(3)のジルコ
ニウム母合金を任意の混合比で混合してなるマグネシウ
ム合金製造用のジルコニウム母合金。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
合金において、REはネオジウム(Nd)、イットリウ
ム(Y)のような単一のREであることもミッシュメタ
ル(MM)を用いることもある。前述したように、Mg
合金のうちREおよびZr、更にはAgを含むものとし
てASTM規格EZ33、ZE41、EK31、QE2
2等が知られている。EZ33とZE41は、MMを、
またEK31とQE22は、Nd主体のREを用いてお
り、Zrはいずれも0.4〜10%の範囲である。
合金において、REはネオジウム(Nd)、イットリウ
ム(Y)のような単一のREであることもミッシュメタ
ル(MM)を用いることもある。前述したように、Mg
合金のうちREおよびZr、更にはAgを含むものとし
てASTM規格EZ33、ZE41、EK31、QE2
2等が知られている。EZ33とZE41は、MMを、
またEK31とQE22は、Nd主体のREを用いてお
り、Zrはいずれも0.4〜10%の範囲である。
【0009】これら合金を製造するために、REとZr
の合金を製造するのであるが、REとZrの合金におい
てランタン(La)、セリウム(Ce)などの軽希土類
金属の場合は35%付近で2液に分離する状態図を有
し、またガドリニウム(Gd)、ジスプロシウム(D
y)などの中重希土類金属の場合は20〜30%付近に
共晶点を有する。このため35%程度までの合金は、組
織に若干Zr金属の粗粒を有するもののMgと合金化す
る際、比較的溶解しやすいことが分った。
の合金を製造するのであるが、REとZrの合金におい
てランタン(La)、セリウム(Ce)などの軽希土類
金属の場合は35%付近で2液に分離する状態図を有
し、またガドリニウム(Gd)、ジスプロシウム(D
y)などの中重希土類金属の場合は20〜30%付近に
共晶点を有する。このため35%程度までの合金は、組
織に若干Zr金属の粗粒を有するもののMgと合金化す
る際、比較的溶解しやすいことが分った。
【0010】REとZrの両金属とも酸素、窒素、炭素
等と親和力が強いので空気中や不活性ガス中でも一般の
るつぼ内での溶解は困難である。また、この合金は、融
点が1200℃前後のものが多く、Mg溶湯中に稍々溶
けにくいという若干の欠点である。これらの問題を解決
するために、アルゴンアーク溶解炉や電子ビーム溶解炉
等真空下または不活性ガス雰囲気で耐火物るつぼを用い
ずに溶解し、これを水冷銅板等の金型上で薄い板状に速
やかに凝固させたものは、Mg合金製造において合金成
分の添加歩留がよいことが分った。REとZrのみの合
金は、軟いので得られたものを鋸断して添加材として用
いる。
等と親和力が強いので空気中や不活性ガス中でも一般の
るつぼ内での溶解は困難である。また、この合金は、融
点が1200℃前後のものが多く、Mg溶湯中に稍々溶
けにくいという若干の欠点である。これらの問題を解決
するために、アルゴンアーク溶解炉や電子ビーム溶解炉
等真空下または不活性ガス雰囲気で耐火物るつぼを用い
ずに溶解し、これを水冷銅板等の金型上で薄い板状に速
やかに凝固させたものは、Mg合金製造において合金成
分の添加歩留がよいことが分った。REとZrのみの合
金は、軟いので得られたものを鋸断して添加材として用
いる。
【0011】AgまたはCuとZrの合金は、Agに対
してZrが63%以上、Cuに対してZrが80%以上
である場合、Zrが直接析出するため急激に融点が上昇
する。このため、母合金がMg溶湯中に溶解しにくくな
り、歩留の低下、成分の適中率が悪化するので好ましく
ない。これらの合金もZrが活性であるので、RE−Z
r合金と同様の製法による必要がある。
してZrが63%以上、Cuに対してZrが80%以上
である場合、Zrが直接析出するため急激に融点が上昇
する。このため、母合金がMg溶湯中に溶解しにくくな
り、歩留の低下、成分の適中率が悪化するので好ましく
ない。これらの合金もZrが活性であるので、RE−Z
r合金と同様の製法による必要がある。
【0012】REとAgおよびZrを併せて含有する合
金として、QE22が知られている。この合金を製造す
るには、前記のRE−Zr合金にAgを添加するか、あ
るいはAg−Zr合金にREを加えてもよい。これら三
成分を併せて含有する母合金は、更にMg溶湯中に溶解
しやすく、また、歩留等の点で有利である。このように
完全に合金化しているZrの添加用合金は、まったく新
規なものである。
金として、QE22が知られている。この合金を製造す
るには、前記のRE−Zr合金にAgを添加するか、あ
るいはAg−Zr合金にREを加えてもよい。これら三
成分を併せて含有する母合金は、更にMg溶湯中に溶解
しやすく、また、歩留等の点で有利である。このように
完全に合金化しているZrの添加用合金は、まったく新
規なものである。
【0013】Cuを含むMg合金は余り知られていない
が、Cuを2%以下含有するMg合金は、Agを含むM
g合金と同様に熱処理によって著しく抗張力および耐力
が増加する。また、REが共存すると耐熱性も良好にな
るので、例示したMg−Ag−RE合金のQE22と同
様な特性を有する合金が得られる見込がある。このた
め、Ag−Zr合金、Ag−RE−Zr合金と同様な用
途の母合金としてCu−Zr合金、Cu−RE−Zr合
金を提示するものである。
が、Cuを2%以下含有するMg合金は、Agを含むM
g合金と同様に熱処理によって著しく抗張力および耐力
が増加する。また、REが共存すると耐熱性も良好にな
るので、例示したMg−Ag−RE合金のQE22と同
様な特性を有する合金が得られる見込がある。このた
め、Ag−Zr合金、Ag−RE−Zr合金と同様な用
途の母合金としてCu−Zr合金、Cu−RE−Zr合
金を提示するものである。
【0014】これら母合金を用いてMg合金を製造する
場合は、当然フラックスを用いず六弗化硫黄(SF6)
ガスを用いた不活性ガス雰囲気で溶解するのが有利であ
る。これによりフラックス等の非金属介在物の汚染を免
がれ、健全で耐食性のすぐれた材料が得られる。
場合は、当然フラックスを用いず六弗化硫黄(SF6)
ガスを用いた不活性ガス雰囲気で溶解するのが有利であ
る。これによりフラックス等の非金属介在物の汚染を免
がれ、健全で耐食性のすぐれた材料が得られる。
【0015】これら母合金による添加元素の歩留は、A
gおよびCuは100%、REは90〜100%、Zr
はるつぼ容量によって異なり小さい場合歩留が低下する
が30〜90%の間である。それ故、Zrの歩留は、5
0〜60%位に見積ってMg合金の配合計算を行って母
合金の配合を決めればよい。一方、母合金を製造する際
の歩留は、全ての金属について100%である。
gおよびCuは100%、REは90〜100%、Zr
はるつぼ容量によって異なり小さい場合歩留が低下する
が30〜90%の間である。それ故、Zrの歩留は、5
0〜60%位に見積ってMg合金の配合計算を行って母
合金の配合を決めればよい。一方、母合金を製造する際
の歩留は、全ての金属について100%である。
【0016】マグネシウム合金においてジルコニウムを
添加する目的は、細粒化であることを前に述べたが、ジ
ルコニウム添加合金を通覧すると0.2〜10%の範囲
にある。本発明合金は、このような範囲のジルコニウム
の要部を添加するように計画するのが一般的である。希
土類金属で最大の添加を行うものは20%であり、これ
にもし下限のジルコニウム量0.2%を組み合わせる
と、母合金として希土類元素99%、ジルコニウム1%
となる。これは理論的な下限であり、一般の合金ではジ
ルコニウムは10%以上は配合する。
添加する目的は、細粒化であることを前に述べたが、ジ
ルコニウム添加合金を通覧すると0.2〜10%の範囲
にある。本発明合金は、このような範囲のジルコニウム
の要部を添加するように計画するのが一般的である。希
土類金属で最大の添加を行うものは20%であり、これ
にもし下限のジルコニウム量0.2%を組み合わせる
と、母合金として希土類元素99%、ジルコニウム1%
となる。これは理論的な下限であり、一般の合金ではジ
ルコニウムは10%以上は配合する。
【0017】これら母合金を用いてMg合金を製造する
場合は、前述の様に少しく融点が高い欠点があるので、
できれば溶解温度を30℃〜50℃高くとり、よく攪拌
することが必要である。
場合は、前述の様に少しく融点が高い欠点があるので、
できれば溶解温度を30℃〜50℃高くとり、よく攪拌
することが必要である。
【0018】
【実施例】以下に、母合金の製造と、これら母合金を用
いてMg合金を製造する実施例を示す。実施例1 (母合金の製造) アルゴンアーク溶解炉を用いて、各計約100gの配合
で合金を製造した。溶解した合金は、炉の水冷銅板状で
直ちに薄くのびた板状に凝固する。この場合は厚み5mm
以下の板状となった。得られた母合金の分析値は、配合
比(%)に対し0.5%以下の誤差で一致している。但
し、元の合金の酸化物および僅かの揮発で製品は0.5
%以下の目減りがある。
いてMg合金を製造する実施例を示す。実施例1 (母合金の製造) アルゴンアーク溶解炉を用いて、各計約100gの配合
で合金を製造した。溶解した合金は、炉の水冷銅板状で
直ちに薄くのびた板状に凝固する。この場合は厚み5mm
以下の板状となった。得られた母合金の分析値は、配合
比(%)に対し0.5%以下の誤差で一致している。但
し、元の合金の酸化物および僅かの揮発で製品は0.5
%以下の目減りがある。
【0019】 表 1 母合金の配合例 試料番号 MM Nd Ag Cu Zr 計 製 品 1 70.22 29.98 100.20 99.93 2 73.34 24.60 97.94 97.39 3 70.05 30.10 100.15 99.65 4 45.10 55.21 100.31 100.28 5 44.39 53.02 21.18 118.59 118.14 6 35.70 21.45 42.77 99.92 99.56
【0020】実施例2(Mg合金の製造1) 容量90Kgの鋳鋼製るつぼにMgインゴット49Kgを装
入し、0.5%のSF6を含む炭酸ガス(CO2)を流
しこみ、ガス加熱で溶解した。溶解後、表1の試料番号
2と同一配合で製造した母合金2.45Kgを加え、78
0℃で約15分間攪拌し、次いで15分静置後、取鍋に
とり、鋳造に用いた。金型に採取した試験材の分析値
は、表2の通りである。表2に、この合金の配合目標
値、分析値、歩留を示す。配合目標値で分析値を割って
得た見掛けのNd歩留は、100%を僅かこえるが、こ
れは主としてMgの若干の損失で見掛け上歩留が上った
ためであり、実際は100%近い値とみられる。ここで
得られた合金は、ASTM規格EK31に相当する。
入し、0.5%のSF6を含む炭酸ガス(CO2)を流
しこみ、ガス加熱で溶解した。溶解後、表1の試料番号
2と同一配合で製造した母合金2.45Kgを加え、78
0℃で約15分間攪拌し、次いで15分静置後、取鍋に
とり、鋳造に用いた。金型に採取した試験材の分析値
は、表2の通りである。表2に、この合金の配合目標
値、分析値、歩留を示す。配合目標値で分析値を割って
得た見掛けのNd歩留は、100%を僅かこえるが、こ
れは主としてMgの若干の損失で見掛け上歩留が上った
ためであり、実際は100%近い値とみられる。ここで
得られた合金は、ASTM規格EK31に相当する。
【0021】
【0022】実施例3(Mg合金の製造2) SUS430製の溶接製るつぼにMgインゴット2.0
Kgを装入し、0.5%のSF6を含むCO2ガスを流し
こみ、るつぼを高周波加熱して溶解した。溶解後800
℃に保ち、表1の合金99.93gを投入し、15分間
攪拌し、次いで10分静置後、そのまま金型試験材をと
り、残湯を鋳造に用いた。表3にこの合金の成分範囲、
配合目標値、分析値、見掛歩留を示す。この合金は、A
STM規格EZ33である。
Kgを装入し、0.5%のSF6を含むCO2ガスを流し
こみ、るつぼを高周波加熱して溶解した。溶解後800
℃に保ち、表1の合金99.93gを投入し、15分間
攪拌し、次いで10分静置後、そのまま金型試験材をと
り、残湯を鋳造に用いた。表3にこの合金の成分範囲、
配合目標値、分析値、見掛歩留を示す。この合金は、A
STM規格EZ33である。
【0023】 表 3 MM Zn Zr 成分範囲% 2.5〜4.0 2.0〜3.1 0.4〜1.0 配合目標値% 3.24 2.69 1.39 分析値% 3.26 2.72 0.82 見掛歩留% 100.6 101.1 59.0
【0024】実施例4(Mg合金の製造3) 前例と同じくMgインゴット2Kgを溶解し、表1の試料
番号5の合金を加え780℃で15分間攪拌後、10分
間静置し金型試験材をとり、残湯を鋳造に用いた。表4
にこの合金の成分範囲、配合目標値、分析値、見掛歩留
を示す。この合金は、ASTM規格QE22である。
番号5の合金を加え780℃で15分間攪拌後、10分
間静置し金型試験材をとり、残湯を鋳造に用いた。表4
にこの合金の成分範囲、配合目標値、分析値、見掛歩留
を示す。この合金は、ASTM規格QE22である。
【0025】 表 4 Nd Ag Zr 成分範囲% 2.0〜3.0 2.0〜3.0 0.4〜1.0 配合目標値% 2.09 2.49 1.00 分析値% 2.11 2.53 0.61 見掛歩留% 101.0 101.6 61.0
【0026】
【発明の効果】本発明によって、REおよびAgまたは
Cuを歩留よく添加し、細粒化効果を有するZrの歩留
も概して良好であり、さらには鋳物中に塩化物の非金属
介在物をまったく持ち込まないので良好な材質を有する
合金を得ることができる。
Cuを歩留よく添加し、細粒化効果を有するZrの歩留
も概して良好であり、さらには鋳物中に塩化物の非金属
介在物をまったく持ち込まないので良好な材質を有する
合金を得ることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】ジルコニウム35重量%以下、残部が実質
的に希土類金属からなることを特徴とするマグネシウム
合金製造用ジルコニウム母合金。 - 【請求項2】ジルコニウム63重量%以下、残部が実質
的に銀からなることを特徴とするマグネシウム合金製造
用ジルコニウム母合金。 - 【請求項3】ジルコニウム80重量%以下、残部が実質
的に銅からなることを特徴とするマグネシウム合金製造
用ジルコニウム母合金。 - 【請求項4】請求項1と請求項2または3のジルコニウ
ム母合金を任意の混合比で混合してなるマグネシウム合
金製造用ジルコニウム母合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11708793A JPH06330218A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | マグネシウム合金製造用ジルコニウム母合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11708793A JPH06330218A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | マグネシウム合金製造用ジルコニウム母合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330218A true JPH06330218A (ja) | 1994-11-29 |
Family
ID=14703074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11708793A Withdrawn JPH06330218A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | マグネシウム合金製造用ジルコニウム母合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06330218A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9777348B2 (en) | 2004-03-29 | 2017-10-03 | Akihisa Inoue | Copper alloy and copper alloy manufacturing method |
| CN114058891A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-02-18 | 河北钢研德凯科技有限公司 | 含锆稀土铸造镁合金熔炼中锆元素的加入方法 |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP11708793A patent/JPH06330218A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9777348B2 (en) | 2004-03-29 | 2017-10-03 | Akihisa Inoue | Copper alloy and copper alloy manufacturing method |
| CN114058891A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-02-18 | 河北钢研德凯科技有限公司 | 含锆稀土铸造镁合金熔炼中锆元素的加入方法 |
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