JPH10130770A - マグネシウム製材料の用途 - Google Patents

マグネシウム製材料の用途

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JPH10130770A
JPH10130770A JP9255104A JP25510497A JPH10130770A JP H10130770 A JPH10130770 A JP H10130770A JP 9255104 A JP9255104 A JP 9255104A JP 25510497 A JP25510497 A JP 25510497A JP H10130770 A JPH10130770 A JP H10130770A
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JP
Japan
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magnesium
hydrogen
applications
manganese
reaction
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Withdrawn
Application number
JP9255104A
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English (en)
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Heike Bommer
ハイケ・ボムマー
Juergen Lang
ユルゲン・ラング
Felix Nitschke
フエリックス・ニッチュケ
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Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1047Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites
    • C22C1/1052Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites by mixing and casting metal matrix composites with reaction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C23/00Alloys based on magnesium

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水性電解液中で高い耐蝕性を示すマグネシウ
ム製材料の提供 【解決手段】 この材料は、sp−金属およびマンガン
からなる群から選択される少なくとも1種類の元素を最
大限5重量% 含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネシウム製材料の
用途に関する。
【0002】
【従来の技術】マグネシウム製材料は、車両工業、自動
車工業、航空−および宇宙技術においておよびコンピュ
ーターの分野、自動鋸および家庭用工具における軽量構
造部材においける重要な軽量構造材料である。マグネシ
ウムはその極めて優れた強度特性と共に低い比重を有し
ているために、アルミニウムまたは鋼鉄に比較して部材
の重量を明らかに軽減することを可能とする。アルミニ
ウム製材料に比較して明らかに優れたマグネシウム合金
の鋳造性は、工程段階数の減少および生産性の向上をも
たらし、特にアルミニウム製材料に比較して、非常に複
雑で肉薄の部材を鋳造することも可能とする。交通機関
でマグネシウム製材料を使用することで、コストの低
減、燃料の節約および実用荷重の増加が容易に可能とな
る。
【0003】マグネシウムの一次製造に必要とされるエ
ネルギーは、アルミニウムの一次製造のためのそれと完
全に競い合い得る。マグネシウムを再利用する場合に
は、それのために、生産エネルギーの5% しか必要とさ
れない。従ってアルミニウム製材料の場合の様なリサイ
クルの概念は、アルミニウム製材料の場合と比較してマ
グネシウム製材料の場合には、改善された全エネルギー
−バランスが達成される。しかしながらリサイクルが実
施されなかった場合ですら、マグネシウム製材料は再び
自然の物質循環サイクルに容易に導かれ得る。
【0004】今日では、マグネシウム合金は軽量材料使
用量の内のまだ数% だけである。従って、最も高い相対
強度(spezifischen Festigkei
t)および最も高い相対弾性(spezifische
n Elastzitatmodul)を有するこのよ
うな材料を用いることが、経済性の向上および環境汚染
の減少を可能とする。
【0005】マグネシウム合金の腐食性がそれの使用を
妨害していると思われる。すなわち、水含有腐食性媒体
はマグネシウム製部材の機能に著しい悪影響を及ぼすこ
とがあるからである。マグネシウム製部材の耐蝕性を向
上させるために、該部材にいわゆる保護被覆、特に部材
の表面にクロム酸(VI)イオンが付着した保護被覆を施
すことは公知である。更に、マグネシウム製部材のアノ
ード化が実施される。しかしながらマグネシウム製部材
の保護被覆並びにアノード化は表面の不動態化しかもた
らさない。即ち、不動態化された表面層が損傷を受けた
場合には、マグネシウム製部材の損傷部は腐食保護が達
成できない。
【0006】更にマグネシウム製材料中へのカソード汚
染物の侵入を完全に回避することができない。カソード
析出物の量は高純度のマグネシウム合金の開発から見て
最低限の値まて低減されたが、その製造法のためにかゝ
る析出物が未だ表面にしばしば存在する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、水性
電解液中で高い耐蝕性を示すマグネシウム製材料を提供
することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題はsp−金属
およびマンガンよりなる群から選択される元素の内の少
なくとも1種類を含有するマグネシウム製材料を用いる
ことで達成される。ここでsp−金属とは、電子配置の
外側s−あるいはp−軌道が充たされていない金属を意
味する。
【0009】sp−金属には特にZn、Cd、Hg、G
a、In、Tl、Ge、Sn、Pb、As、Sbおよび
Siが属する。sp−金属および/またはマンガンは全
部でマグネシウム製材料の最高で5重量% である。しか
しながらこれらの元素の含有量は0.1〜2重量% 、特
に0.2〜1重量% であるのが有利である。何故なら
ば、更に多い含有量の場合には、後述する通り、腐食防
止性が全く無いかまたはいずれにしても著しく悪い金属
間化合物が形成されることがあるからである。
【0010】マグネシウム製材料は純粋のマグネシウム
金属またはマグネシウム合金、特に市販のマグネシウム
合金でもよい。水性媒体中でのマグネシウム金属の腐食
は下記の反応式に従って発生する: Mg ──→ Mg2++2e- (1) H+ +e- ──→ Hat (2a) Hat ──→ Had (2b) この場合、反応(1)は陽極酸化反応を示しており、反
応式(2a)および(2b)ではフォルメール(Vol
mer)による還元反応ないしは吸着反応が生じる。即
ち、(2a)に従ってプロトン(H+ )が原子状の水素
原子(Hat)に還元され、そしてこれが次いで吸着され
る(Had)。2個のHadから分子状水素への再結合がい
わゆるターフェル(Tafel’schen)−または
ヘイロウスキー(Heyrowsky)反応に従って行
われる。
【0011】マグネシウム製部材が腐食する際に、還元
反応は、第一に、例えばより不活性の(edler)金
属、例えば銅、鉄またはニッケルによるカソード汚染に
よるかまたはマグネシウム合金の場合の比較的に高いア
ルミニウム含有量により低い負の電位が存在する部分で
起こる。部材のこれらのカソード部分で水素発生の一部
段階(2a)および(2b)が進行する。
【0012】本発明によって使用される元素は、それら
を高い水素過電圧へと導くことによって、即ち、これら
の場所での水素還元反応(2a)並びに水素吸着(2
b)を抑制することに特徴がある。混晶中にそれら元素
が均一に分布することによってマトリックスの電子配置
に影響を与えそして水素の発生を妨げる。従って式
(1)のマグネシウムのアノード酸化は始まらない。
【0013】これらの元素の高い水素過電圧は、水素還
元反応のための相応する低い交換電流密度に現われ、し
かもこれらの金属の場合のこの交換電流密度は最高10
-7A/m2 である。上記の元素は、マグネシウム製材料
中にできるだけ均一に分布しているべきである。いかな
る場合にもこれらの元素から金属間化合物が形成されて
はならない。何故ならばこれら金属間化合物は他の性
質、特に水素還元反応のための他の交換電流密度を有
し、従って所望の高い水素過電圧が得られないからであ
る。
【0014】金属間化合物の形成は、合金元素をできる
だけ少量添加することによって、またはマグネシウム製
材料の適切な製法によって避けることができる。例え
ば、マグネシウム粉末および/またはマグネシウム合金
粉末と合金元素粉末とを使用する粉末冶金法により、ま
たは急速冷却による熱処理によって、金属間化合物の生
成物を避けることができる。
【0015】上記元素が混晶中に均一に分布する場合に
発生する高い過電圧による水素発生の一部段階(2a)
および(2b)において、マグネシウム製部材が方法条
件次第で、例えば陰極として作用する比較的に不活性の
不純物によって比較的低い負の電位を有する場所を持つ
場合には、これら元素がアノードとして作用する。sp
−金属およびマンガンがアノードとして酸化される場合
には、それらは難溶性化合物、即ち酸化物および/また
は水酸化物を生成する。最初は、塩化物のような中間化
合物も生成することもあり、これらは次いで部材表面の
アルカリ性周辺領域において、特にカソード反応部分に
おいて加水分解され得る。上記の難溶性化合物へのアノ
ード酸化によって、sp−金属およびマンガンは腐食を
防止しそして材料を救済する。
【0016】上記から明らかなように、本発明のマグネ
シウム製材料は水性電解質中で使用される部材に特に適
している。sp−金属およびマンガンの腐食防止作用は
ハロゲン化物含有水性媒体並びにハロゲン化物不含水性
媒体中で、しかも高温においても確認されている。本発
明によれば、部材の表面の状態に無関係に部材の側面を
保護できるので、非常に高い部材信頼性が達成される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン・ラング ドイツ連邦共和国、71522 バックナング、 ヘルダーリンウエーク、3 (72)発明者 フエリックス・ニッチュケ ドイツ連邦共和国、81371 ミユンヘン、 タールキルヒナーストラーセ、278

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛、カドミウム、水銀、ガリウム、イ
    ンジウム、タリウム、ゲルマニウム、錫、鉛、砒素、ア
    ンチモン、ビスマスおよび/またはマンガンを全部で
    0.1〜2重量% の量で含有するマグネシウム製材料
    を、水性電解液に曝される部材に使用する方法。
JP9255104A 1996-09-21 1997-09-19 マグネシウム製材料の用途 Withdrawn JPH10130770A (ja)

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DE19638764A DE19638764A1 (de) 1996-09-21 1996-09-21 Magnesiumwerkstoff und dessen Verwendung

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