JPH0711374A

JPH0711374A - マグネシウム合金

Info

Publication number: JPH0711374A
Application number: JP5157428A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Makino; 野邦彦牧; Toshiro Kawada; 田俊郎河; Kiyousuke Kanemitsu; 光亨輔金; Kouji Watanabe; 辺浩児渡; Masaharu Matsunaga; 長正治松; Mamoru Sayashi; 師守鞘
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Ube Industries Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Ube Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: GB9426064D0; GB2296256A; US5681403A; GB2296256B; DE4446898A1; JP2730847B2

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｍｇ−Ａｌ−ＲＥ系合金において、ＲＥの含
有量を少なくしたときでも高温でのクリープ強度を向上
させることができ、ＲＥの含有量を少なくすることによ
ってよりコストの低下をもたらすことができるマグネシ
ウム合金を提供する。【構成】重量％で、Ａｌ：１．５〜１０．０％、Ｒ
Ｅ：２．０％以下、Ｃａ：０．２５〜５．５％を含み、
場合によってはさらにＣｕおよびＺｎのうちの１種また
は２種：０．２〜２．５％を含み、残部Ｍｇおよび不純
物よりなる高温クリープ強度に優れたマグネシウム合
金。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用部品，電気・
電子機器用部品，産業機械用部品，化学装置用部品，宇
宙航空機器用部品などの各種軽量部品の素材として利用
される鋳物用マグネシウム合金に関し、とくに、高温環
境で使用されるマグネシウム合金部品の素材として好適
に利用される高温クリープ強度に優れたマグネシウム合
金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マグネシウム合金としては、例えば、Ｊ
ＩＳＨ５２０３に制定されるマグネシウム鋳物用合
金（ＭＣ１〜ＭＣ１０）や、ＪＩＳＨ５３０３に制
定されるマグネシウムダイカスト用合金（ＭＤＣ１Ａ，
ＭＤＣ１Ｂ）などがあるが、とくに、高温環境下での材
料特性に優れたマグネシウム合金として、Ｍｇ−４％Ａ
ｌ−２％ＲＥ（希土類元素）系合金であるＡＥ４２材
（米国ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ社規格）が知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＭｇ−４％Ａｌ−２％ＲＥ系合金であるＡＥ４２材
の場合、耐熱強度の向上に寄与すると考えられるＣｅ化
合物の分散，生成が、ダイカストのような急冷による凝
固形態をとらないときに、著しく困難であるという問題
点があった。

【０００４】また、合金元素であるＲＥ（希土類元素）
は高価であるため、高温でのクリープ強度を低下させる
ことなく少しでもその添加量を減らすことができるよう
にすることが望まれているという課題があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題に着目
してなされたものであって、Ｍｇ−Ａｌ−ＲＥ系合金に
おいて、ＲＥの含有量を減らすと共に微量ないしは少量
のＣａを添加することにより、ＲＥの含有量を少なくし
たときでも高温でのクリープ強度を向上させることがで
きるマグネシウム合金を提供することを目的としてい
る。さらに、場合によっては、本合金系に微量のＣｕと
Ｚｎを同時添加あるいは単独添加することにより、常温
での引張特性をも向上させることができるマグネシウム
合金を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係わ
る高温クリープ強度に優れたマグネシウム合金は、重量
％で、Ａｌ：１．５〜１０．０％、ＲＥ（希土類元
素）：２．０％以下、Ｃａ：０．２５〜５．５％を含
み、残部Ｍｇおよび不純物よりなるものとしたことを特
徴としている。

【０００７】また、本発明の第２発明に係わる常温引張
特性および高温クリープ強度に優れたマグネシウム合金
は、重量％で、Ａｌ：１．５〜１０．０％、ＲＥ（希土
類元素）：２．０％以下、Ｃａ：０．２５〜５．５％、
ＣｕおよびＺｎのうちの１種または２種：０．２〜２．
５％を含み、残部Ｍｇおよび不純物よりなるものとした
ことを特徴としている。

【０００８】次に、本発明に係わるマグネシウム合金の
成分組成（重量％）の限定理由について説明する。

【０００９】Ａｌ：１．５〜１０．０％図１は、ＲＥ含有量が０．９〜１．２％である鋳物用マ
グネシウム合金の引張特性に及ぼすＡｌ含有量の影響を
調べた結果を示すものであり、また、図２はＲＥ含有量
が０％，１．０％，２．０％であるマグネシウム合金の
最小クリープ速度に及ぼすＡｌ含有量の影響を調べた結
果を示すものであって、図２に示すように、Ａｌ含有量
が４．０％付近で最小クリープ速度は最小となるが、図
１に示すように、Ａｌ含有量が４．０％よりも少なくな
るほど引張強さが低下し、１．５％未満では実用的でな
くなる。

【００１０】一方、４．０％よりもさらに増加していく
と、引張強さは約６％まで増加の傾向を示し、１０．０
％までは耐力も増加するが、引張強さが低下してくる。
また、この傾向は、ＲＥが０〜２．５％の範囲で確認さ
れた。したがって、このような理由から、Ａｌ含有量を
１．５〜１０．０％の範囲とした。

【００１１】ＲＥ（希土類元素のうちから選ばれる１種
または２種以上の合計））：２．０％以下ＲＥは、添加量を多くする方が、クリープ特性を改善さ
せる効果が大きいことが確認された。しかし、２．０％
超過では、耐熱強度の向上に寄与すると考えられるＣｅ
化合物を分散，生成させるためには、ダイカストのよう
な急冷による凝固形態をとるような鋳造方法を用いる必
要がある。もちろん、本発明ではダイカストを用いるこ
とも可能ではある。また２．０％超過では歩留まりが悪
くなると共に、ＲＥの多量添加は最終的に材料コストも
高くなる。したがって、ＲＥは２．０％以下で添加され
ることが好ましく、１．０％ぐらいが最適である。ま
た、仮に、ＲＥを２．０％超過添加した上で、さらに微
量のＣａを添加しても、クリープ特性が向上することは
確認できたが、以上の理由から、ＲＥの範囲を２．０％
以下とした。

【００１２】Ｃａ：０．２５〜５．５％図３は、ＲＥ含有量が０．９〜１．２％であるマグネシ
ウム合金の引張特性に及ぼすＣａ含有量の影響を調べた
結果を示すものであり、また、図４は、ＲＥ含有量が
１．０％，２．０％であるマグネシウム合金の最小クリ
ープ速度に及ぼすＣａ含有量の影響を調べた結果を示す
ものであって、図４に示すように、Ｃａは少量添加した
場合でも最小クリープ速度を減少させるが、０．２５％
未満ではその特性はあまり改善されない。そして、Ｃａ
含有量をさらに増加させていくと最小クリープ速度はさ
らに小さくなり、０．５０〜０．７５％で最も優れた特
性を示し、１％を超えて６％ぐらいまではその効果を示
すが、図３に示すように、５．５％を超えると靭性（伸
び）が劣り、鋳造時には鋳造割れも発生するようにな
り、実用的でなくなる。また、この傾向は、ＲＥが０〜
２．５％の範囲で確認された。したがって、このような
理由から、Ｃａの含有量を０．２５〜５．５％の範囲と
した。

【００１３】ＣｕおよびＺｎのうちの１種または２種：
０．２〜２．５％Ｃｕ，Ｚｎは、添加するＣａ量が少ない場合に、常温で
の引張特性を向上させるために第三元素として適宜添加
することができる元素であり、０．２〜２．５％の範囲
で複合添加あるいは単独添加した場合にその効果を発揮
するが、２．５％超過ではその効果が失われるので、添
加するとしても０．２〜２．５％の範囲とする。

【００１４】このような成分組成を有するマグネシウム
合金は、一般的なマグネシウム合金の溶製技術によって
製造することができるが、例えば、Ｎｉ成分を含まない
スチール製のるつぼを使用し、ＳＦ_６／ＣＯ_２／Ａｉｒ
の混合ガスに代表される酸化防止用のガスを用いて溶製
することができる。

【００１５】また、本発明に係わるマグネシウム合金を
用いて軽量な鋳物を製造するに際しては、各種の鋳造方
法、例えば、砂型鋳造法、金型鋳造法、ダイカスト法、
石膏型鋳造法等を採用することが可能であり、とくに限
定はされない。

【００１６】

【発明の作用】本発明の第１発明によるマグネシウム合
金は、重量％で、Ａｌ：１．５〜１０．５％、ＲＥ：
２．０％以下、Ｃａ：０．２５〜５．５％を含み、残部
Ｍｇおよび不純物よりなるものであるから、ＲＥ含有量
を減らすと共に微量ないしは少量のＣａを添加すること
により、Ｃａ無添加の場合には晶出するＣｅ化合物が樹
枝状晶の間隙に分断した形態で晶出するのに対し、本発
明のようにＣａを添加することによってこれらの晶出粒
子が樹枝状晶の間隙に連続した形態で晶出し、変形の際
にすべりを発生し難くしているものとすることによって
耐熱性が改善されたものとなるので、ＲＥ含有量を減ら
したときでも高温でのクリープ強度が向上したものとな
り、高価なＲＥの減少によって低コスト化がはかられる
ものとなる。

【００１７】また、本発明の第２発明によるマグネシウ
ム合金は、第１発明のマグネシウム合金においてさらに
ＣｕおよびＺｎのうちの１種または２種：０．２〜２．
５％を含有させたものであるから、常温での引張特性が
より一層向上したものとなる。

【００１８】

【実施例】本発明に係わるマグネシウム合金の製造に
は、一般的な技術が適用できるが、この実施例において
は、Ｎｉ成分を含まないスチール製のつるぼを使用し、
ＳＦ_６／ＣＯ_２／Ａｉｒの混合ガスを主成分とする酸化
防止用のガスを用いて溶解した。

【００１９】表１ないし表３には、溶製した３８種類の
材料の成分分析結果を示す。次いで、これらの材料より
試験片を作成し、引張試験とクリープ試験を実施した。
そして、引張試験により得られた引張強さ，耐力，伸び
は、表４ないし表６に示す結果であった。また、クリー
プ試験により得られた最小クリープ速度についても表４
ないし表６に示す結果であった。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】

【表５】

【００２５】

【表６】

【００２６】表１ないし表６に示すように、本発明を満
足する実施例１〜１２の場合には、引張強さ，耐力、伸
び等の機械的性質にすぐれていると共に、最小クリープ
速度が良好なる値を示しており、ＲＥ含有量を従来のＡ
Ｅ４２材よりも少なくしたときでも良好なる高温クリー
プ強度を有するものとなっていた。

【００２７】また、ＣｕおよびＺｎを単独添加ないしは
複合添加した実施例１３〜１５では、引張強度が約２０
０ＭＰａ、耐力が約８０ＭＰａとなり、また、最小クリ
ープ速度は２．０×１０^−４％／ｈｒとなっており、常
温での引張特性も良好なものとなっていることが確認で
きた。

【００２８】他方、従来のＡＥ４２材である比較例１９
では、高温クリープ強度に劣るものとなっていた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
る鋳物用マグネシウム合金では、重量％で、Ａｌ：１．
５〜１０．０％、ＲＥ：２．０％以下、Ｃａ：０．２５
〜５．５％を含み、残部Ｍｇおよび不純物よりなるもの
であるから、従来のＡＥ４２材に比べてＲＥ含有量を少
なくしたときでも、高温でのクリープ強度に優れた軽量
な材料を得ることができると共に、ＲＥ含有量の減少に
よってコストの低下を実現することが可能であり、さら
には、０．２〜２．５％のＣｕあるいはＺｎを複合添加
または単独添加することにより、常温での引張特性をも
改善することができるという著しく優れた効果がもたら
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＲＥ含有量が０．９〜１．２％である鋳物用マ
グネシウム合金の引張特性に及ぼすＡｌ含有量の影響を
調べた結果を示すグラフである。

【図２】ＲＥ含有量が０％，１．０％，２．０％である
鋳物用マグネシウム合金の最小クリープ速度に及ぼすＡ
ｌ含有量の影響を調べた結果を示すグラフである。

【図３】ＲＥ含有量が０．９〜１．２％である鋳物用マ
グネシウム合金の引張特性に及ぼすＣａ含有量の影響を
調べた結果を示すグラフである。

【図４】ＲＥ含有量が１．０％，２．０％である鋳物用
マグネシウム合金の最小クリープ速度に及ぼすＣａ含有
量の影響を調べた結果を示すグラフである。

フロントページの続き (72)発明者金光亨輔山口県宇部市西本町１丁目12番32号宇部興産株式会社宇部本社内 (72)発明者渡辺浩児神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者松長正治神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者鞘師守神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ａｌ：１．５〜１０．０％、
ＲＥ：２．０％以下、Ｃａ：０．２５〜５．５％を含
み、残部Ｍｇおよび不純物よりなることを特徴とする高
温クリープ強度に優れたマグネシウム合金。
【請求項２】重量％で、Ａｌ：１．５〜１０．０％、
ＲＥ：２．０％以下、Ｃａ：０．２５〜５．５％、Ｃｕ
およびＺｎのうちの１種または２種：０．２〜２．５％
を含み、残部Ｍｇおよび不純物よりなることを特徴とす
る常温引張特性および高温クリープ強度に優れたマグネ
シウム合金。