JP2003239033A

JP2003239033A - マグネシウム合金素形材とその鋳造方法

Info

Publication number: JP2003239033A
Application number: JP2002363846A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamazaki; 幸一山崎; Yukio Nishikawa; 幸男西川; Akira Takara; 晃宝
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP4294947B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薄板に押出し・圧延等の１次加工する際ある
いは加工された薄板をさらに鍛造等の２次加工する際の
塑性加工性を向上させることのできるマグネシウム合金
素形材とその鋳造方法を提供する。【解決手段】酸素遮断した状態でマグネシウム合金材
料を溶解し、溶融状態のマグネシウム合金を鋳造時に１
〜２０K/secの冷却速度で冷却して凝固させることで、
鋳造欠陥が少なく、マグネシウム合金結晶粒内に析出物
領域３が分散して存在しているマグネシウム合金素形材
１を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム合金
材料からマグネシウム合金部品を製造するために、塑性
加工用に鋳造されるマグネシウム合金素形材とその鋳造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大量生産される家電製品に対して
は、リサイクル処理や環境問題等の対策の１つとして、
家電製品の外装部品等を従来の樹脂材料に代えて金属材
料から製造することが注目されている。樹脂材料のリサ
イクル率が２０％であるのに対し、金属材料は９０％が
リサイクル可能である。

【０００３】金属材料中で特にマグネシウム合金は他の
金属合金と比較して、軽量、高強度であり、振動減衰性
にも優れているため、携帯型の電子機器や自動車部品等
で実用化されている。またマグネシウム合金は、比較的
低融点であることからリサイクルエネルギーも少なくて
済むという特徴もある。

【０００４】図８は、マグネシウム合金材料からマグネ
シウム合金部品を製造する工程を示す概略図である。ま
ず、マグネシウム合金材料からマグネシウム合金成形品
を得るには、一般的にダイカストやチクソモールドとい
った鋳造と、プレス、曲げ加工、鍛造といった塑性加工
とに大きく分類される。鋳造は、成形の自由度が高い反
面、鋳造品の表面欠陥や内部への気泡の巻き込みといっ
た問題のために歩留まりが悪く、コストが高いという問
題を抱えている。そこで、比較的形状が簡単な家電製品
の筐体等においては、部品の最終形状に近似した素形材
を予め鋳造した後に、この素形材を直接塑性加工する、
あるいは、押出し・圧延等の１次加工を施して薄板に
し、その薄板に２次加工を施してマグネシウム合金成形
品にし、その後、塗装・乾燥工程を経てマグネシウム合
金部品を製造するという方法も実用化されている。この
ように鋳造と塑性加工を組み合わせた方法は、鋳造単独
の方法に比べて加工時のタクトの短縮化や表面欠陥の低
減、設備投資の抑制の面から優位であると考えられてい
る。

【０００５】この製造方法に用いられる一般的な塑性加
工用の素形材の金属組織の状態を図１０に模式的に示
す。この素形材４は、マグネシウムの他にアルミニウ
ム、亜鉛、マンガンを主たる合金元素とするＡＺ３１の
マグネシウム合金である。ＡＺ系のマグネシウム合金は
他のマグネシウム合金に比べて強度が強く耐食性に優れ
ているので、汗や水にさらされやすい家電製品の筐体に
適した合金である。また、マグネシウムの他にアルミニ
ウムとマンガンを主たる合金元素とするＡＭ系のマグネ
シウム合金は、高延性で衝撃抵抗力が大きいため、内部
機構部品などに適した合金である。

【０００６】マグネシウム合金はその結晶構造が六方晶
でありすべり面が少なく、他の金属と比べて塑性加工性
に劣る。そこで従来では塑性加工性を向上させるため
に、マグネシウム合金の冷却速度制御や結晶微細化剤の
添加によって、結晶粒径の微細化を行う方法が提案され
ている。しかし、結晶粒径の微細化は、押出し・圧延等
の１次加工時の加工歪量と加工温度の操作で、ある程度
制御できることが分かってきている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、素形材
の段階で鋳造欠陥や介在物の偏析が多い場合は、１次加
工時にそれらの欠陥を改善することは容易ではない。つ
まり、図１０に示すマグネシウム合金素形材がそれであ
り、この素形材４は、マグネシウム合金結晶相５の結晶
粒界に析出物領域６が偏析して存在し鋳造時に発生する
内部空隙７が結晶粒界に析出している。

【０００８】一般的に、溶融したＡＺ系マグネシウム合
金が凝固する場合、マグネシウムの種結晶が成長するに
つれて、マグネシウムに固溶しにくい成分（金属や酸化
物）は結晶粒界に偏析してゆき、粒界近傍において金属
間化合物等の状態で析出することが多い。また、マグネ
シウムに固溶しにくい気体成分は、凝固時にマグネシウ
ム結晶粒界に集積し、それが空隙７となって素形材４内
部に残る。

【０００９】鋳造欠陥や介在物が偏析している個所は、
素形材４から薄板、そして薄板から成形品へと塑性加工
するときにクラックの起点になりやすいため、このよう
な素形材４は加工性に乏しい。特にすべり系が少なく延
性に乏しいマグネシウム合金は、材料の品質が加工性を
大きく左右する。このようなマグネシウム合金の加工性
を向上させるためには、薄板の元材となる素形材の鋳造
欠陥及び介在物を低減し、かつその偏析を防ぐことが望
ましい。

【００１０】そこで本発明は上記実情に鑑みて、金属組
織の鋳造欠陥、介在物の低減及び偏析防止によって、薄
板に押出し・圧延等の１次加工する際あるいは加工され
た薄板をさらに鍛造等の２次加工する際の塑性加工性を
向上させることのできるマグネシウム合金素形材を提供
することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に開発した本発明のマグネシウム合金素形材は、塑性加
工用に鋳造されるマグネシウム合金素形材であって、マ
グネシウム合金の結晶粒内に、アルミニウム、亜鉛、マ
ンガンのいずれか１つ以上を含む析出物領域が複数存在
していることを特徴とする。

【００１２】また、複数の析出物領域が、端面間距離で
０より大きく４００μm未満離れていることを特徴とす
る。

【００１３】合金内部にはマグネシウムやアルミニウム
や亜鉛、マンガン以外の金属、及びこれら金属の酸化物
や炭化物といった他の介在物も含まれている。この介在
物の多くは、マグネシウムの領域に固溶しにくく、前記
析出物領域に付随して、或いは包含されて存在する。結
晶粒内に複数の析出物領域が離れている状態とは、マグ
ネシウム合金のデンドライト相がゴースト化して結晶粒
界が生成している状態であって、複数の析出物領域が点
在しており、マグネシウム合金結晶相によって互いに隔
離された位置に存在していることを示す。

【００１４】このように、複数の析出物領域が結晶粒内
で離れていることにより、介在物も点在することとな
り、クラックの起点となるような大きな介在物の偏析が
少なく素形材自身が延性に富む。素形材が延性に富んで
いると、素形材に押出しや圧延等の１次加工を施した薄
板も延性に富み、塑性加工性が良好になる。また、一般
的に、素形材に押出しや圧延等の１次加工を施す場合、
介在物周辺の結晶粒は他の結晶粒に比べて微細化しやす
い。そのため、本発明の素形材のように、複数の析出物
領域が離れていると、押出しや圧延等の１次加工を施し
た際に、結晶粒が素形材全体に渡って微細で均一な大き
さに整粒化され、加工性を悪化させる大きな結晶粒が少
なくなり、塑性加工性が良好となる。

【００１５】なお、実用マグネシウム合金は、ＡＳＴＭ
規格によって含有すべき合金成分の組成比率が規定され
ている。前記析出物領域とは、厳密には、ＡＳＴＭ規格
に定めるマグネシウム以外の合金成分のうち、その濃度
が、当該成分のＡＳＴＭ規格で定められた規格上限値を
上回っている領域と規定することができる。

【００１６】ただし、本発明においては、１つの析出物
領域の面積が、２５×１０^-12πｍ²以上２５００×１０
^-12πｍ²以下であるとしている。この析出物領域の面積
導出方法について説明する。まず断面写真を拡大印刷
し、紙全体の重量を測定する（これをＭとする）。次
に、析出物領域相当部分の紙を切り取り、その各紙片重
量を測定する（これをｍとする）。断面写真として撮影
した実際の素形材断面の領域の面積をＳとすると、個々
の析出物領域の面積σは、σ＝Ｓ×ｍ/Ｍの式で表され
る。また、析出物領域の面積相当円直径とは、断面写真
において観察される１個の析出物領域の面積を同面積の
円に換算した際の直径を示す。析出物領域の平均直径と
は、複数の析出物領域の面積相当円直径の平均としたこ
とを示す。素形材内部において析出物は、３次元的な領
域を示している。任意の断面で上記素形材を切断した場
合、その断面で観察される２次元的析出物領域を十分な
数で平均化すれば、上記３次元的領域の大きさを近似す
ることができる。上記十分な数としては、本実施形態で
は２０個以上としている。

【００１７】上記マグネシウム合金素形材（素形材と略
称する場合もある。）は、比率が合金元素の組成から計
算される理論的密度の９８〜１００％となっている。即
ち、素形材の金属組織内に空隙や気体の巻き込みが少な
いので延性に富み、素形材に押出しや圧延等の１次加工
を施して薄板にする際、また、この薄板に鍛造等の２次
加工を施す際に、そのボイド（空隙や空洞）部分が加工
時にクラックの起点になり破断するのを防止でき、また
加工後の成形品を塗装・乾燥するときにも、内部気泡の
破裂による表面欠陥の問題を防止することができる。

【００１８】本発明において作製した素形材は、含有比
率が１．８〜９．１wt.％のアルミニウムを含有するこ
とを特徴とするものを採用できる。本発明においては、
マグネシウム、アルミニウムに次いで亜鉛を多く含有す
るＡＺ系マグネシウム合金、及びマグネネシウム、アル
ミニウムに次いでマンガンを多く含有するＡＭ系マグネ
シウム合金を対象としている。なお、上記ＡＺ系マグネ
シウム合金での亜鉛含有比率はアルミニウム含有比率よ
りも少なく、実質２wt.％未満で、好ましくは１．５wt.
％〜０．５wt.％のものを対象とし、ＡＭ系マグネシウ
ム合金でのマンガン含有比率もアルミニウム含有比率よ
り少なく、実質１wt.％未満で、好ましくは０．６wt.％
〜０．３wt.％のものを対象とする。先述のとおりＡＺ
系マグネシウム合金は、強度、防食性に優れ、ＡＭ系マ
グネシウム合金は延性、耐衝撃性にすぐれ、構造材や筐
体として広く実用化されている。

【００１９】本発明では、結晶粒内において複数の析出
物領域が離れていることを特徴としているが、アルミニ
ウム含有比率が１．８wt.％未満となると結晶粒内に占
める析出物領域が少なくなるため、析出物領域が分散す
ることによる介在物分散の効果が減退し、したがって素
形材の塑性加工性が劣化すると考えられる。逆にアルミ
ニウム含有比率が９．１wt.％より多い素形材では、析
出物領域そのものの体積が大きくなり、析出物領域が網
の目状につながって広範囲に広がった状態となり、析出
物領域内で比較的大きな体積の介在物が存在し得る状況
となるため塑性加工性が劣化する可能性がある。しかる
に、本発明の素形材は、アルミニウムが１．８〜９．１
wt.％の比率で含有されているマグネシウム合金素形材
であるために、結晶粒内での介在物分散の効果が期待で
き、塑性加工性に優れた素形材となる。

【００２０】一般的な鋳込み材である円柱状ビレット
は、押出し工程もしくは鍛圧工程を経て板状へ加工さ
れ、その後圧延されて、塑性加工に供するマグネシウム
合金筐体用板材とされる。一方、本発明による上記素形
材の形状を板状とすると、押出し工程や鍛圧工程を経る
ことなく数回の圧延のみを行って、肉厚を調整し、塑性
加工に供するマグネシウム合金筐体用板材を得ることが
できるので、工程を簡略化してコスト低減を図ることが
できる。

【００２１】なお、上記素形材の板厚を１０ｍｍ以下と
すると、押出し工程もしくは鍛圧工程を経ることなく数
回の圧延のみを行って、家電製品の筐体に望ましい０．
３〜１．５ｍｍ程度の板厚の薄板を得ることができるの
で、いっそう工程を簡略化してコスト低減を図る事がで
きる。

【００２２】上記素形材は、エックス線回折パターンに
おいて、表面の結晶の方位において（０００２）面が優
先的に現れることから、材料表面が凝固する際、結晶の
成長方向に特徴があることがわかる。一般的にマグネシ
ウム合金は、加圧力を受けた面で（０００２）面が顕著
になるが、本発明品では、鋳造の際に圧力を受けたこと
を示している。

【００２３】また、本発明のマグネシウム合金素形材の
鋳造方法は上記目的を達成するために、マグネシウム合
金材料を溶解装置である坩堝内に投入し、酸素遮断した
状態で坩堝内のマグネシウム合金材料を溶解してから冷
却鋳型に供給した後、溶融状態のマグネシウム合金を冷
却速度１〜２０K/secで冷却して凝固させ、この凝固し
たマグネシウム合金を鋳塊が連続するようにして冷却鋳
型から引き抜くことによって、マグネシウム合金素形材
を鋳造することを特徴とするものである。

【００２４】溶融状態のマグネシウム合金が冷却鋳型内
で凝固する際、凝固したマグネシウム合金部分の引抜時
間と停止時間とを交互に行うことで時間的に断続的に引
き抜くことにより、慣性力及び振動によって凝固が進行
する固液界面に存在する気体成分や介在物を、液体部分
に押し出すこととなり、素形材内部に包含される気体成
分や介在物を低減することができる。

【００２５】この鋳造方法では、冷却鋳型での冷却速度
を３〜８K/secとする方法を採用できる。この、３〜８K
/secの冷却速度は、冷却によってマグネシウムのデンド
ライト相が成長しつつ凝固するも、素形材内部の熱伝導
によって部分的に焼鈍が行われてデンドライト相がゴー
スト化するのに望ましい冷却速度である。先述のよう
に、ゴースト化したデンドライト相の枠組みに析出物領
域が取り残され、結晶粒内に析出物領域が分散した状態
で存在すると、介在物が分散して存在するため、塑性加
工性に優位な素形材を得ることが出来る。

【００２６】この鋳造方法では、マグネシウム合金材料
が酸素遮断した状態で溶解されて酸素と接触して燃焼す
るのを防ぐが、酸素遮断するためには、坩堝を不活性ガ
ス雰囲気下におくことや溶融状態のマグネシウム合金に
フラックスを入れて液面に酸素が接触しないようにする
方法を採用できる。不活性ガスとしてはアルゴンガスや
ヘリウムガス及びＳＦ６を混ぜた空気等が用いられる。
フラックスとしては塩化カリウムや塩化マグネシウムを
主体とする防燃フラックスを用いることができる。フラ
ックスを材料に入れる場合は、溶融状態のマグネシウム
合金表面からの金属の蒸発を防止する効果もある。

【００２７】上記方法において、溶解装置に投入するマ
グネシウム合金材料を粒子状の固体とし、溶解装置周辺
雰囲気を不活性雰囲気に保った状態で材料投入を行うこ
とによれば、マグネシウム合金を溶解する坩堝に保持炉
が具備されていなくとも、粒子状の固体材料を連続的ま
たは断続的に投入することで、材料投入が途切れること
なく連続鋳造を行うことができる。特に、酸素遮断のた
めに坩堝内のマグネシウム合金表面に保護雰囲気を作り
出しているときは、材料投入のために不活性雰囲気を開
放してしまうと、再度不活性雰囲気を作るのにタクトを
消費するが、この方法によれば開放せずとも材料の投入
ができるので、タクトの短縮を達成することができる。

【００２８】上記方法において、冷却鋳型の内壁断面形
状を矩形状とし、その短辺の長さが坩堝側と引抜手段側
とで異なるように、前記内壁の少なくとも一部にテーパ
が形成されるようにすれば、引き抜き時のマグネシウム
合金にかかる応力を増減させることができ、材料特性の
改質を行うことや、鋳塊と鋳型との摩擦を少なくするこ
とによる鋳塊切れの防止を図ることができる。

【００２９】上記方法において、溶解装置である坩堝の
合金収容部分及び／または冷却鋳型の材質を黒鉛にすれ
ば、熱伝導性に優れ、材料の加熱・冷却をスムーズに実
施することができ、好適であるが、その他、マグネシウ
ム合金と反応しにくい材質であれば良く、素形材に混入
すると耐食性を著しく阻害する銅、ニッケル、鉄を含ま
ない材質が望ましい。なお、黒鉛がマグネシウム合金に
混入すると結晶粒が微細化する事実も報告されている。

【００３０】上記方法において、溶解装置内で溶融され
たマグネシウム合金の表面または溶解装置の周辺部を酸
素遮断できる構造、例えば真空引きや不活性ガス置換が
できるように、例えば溶解装置の外側にチャンバを設
け、溶解装置の置かれている雰囲気を制御できる構造に
することが望ましい。また、溶融状態のマグネシウム合
金からは気化が頻繁に起こるため、金属蒸気が大気中に
放出されないようにするためにもチャンバを設けること
が好ましい。

【００３１】上記方法において、溶解装置に開閉可能な
蓋を備えることによれば、溶解装置外部への金属蒸気の
拡散を抑え、拡散した金属蒸気が前記チャンバ内壁等に
付着し凝固した粉末金属の発生を低減し、粉末金属の蓄
積により材料歩留まりの低下と、自然発火の危険性を防
止することができる。なお、上記方法で述べたように、
坩堝内のマグネシウム合金材料を酸素遮断する手段とし
てフラックスを材料に混ぜて溶融状態のマグネシウム合
金表面からの蒸発を制御することも可能ではあるが、そ
の場合は素形材にフラックス成分が混入するおそれがあ
るため、溶解装置に蓋をつけるという装置の改善で対応
することが望ましい。

【００３２】上記方法において、溶解装置の側面に横型
の冷却鋳型が接続され、水平方向にマグネシウム合金を
引き抜く鋳造方法であれば、溶融状態のマグネシウム合
金液面に浮く不純物、及び坩堝の底面に蓄積する不純物
の巻き込みを防ぎ、延性に富んだ良好な組織のマグネシ
ウム合金素形材を製造することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて、図１〜図８を用いて説明する。なお、以下に示
す実施形態は本発明を具現化した１例であって、本発明
の技術的範囲を限定するものではない。

【００３４】図１は本実施形態に係るマグネシウム合金
素形材１の金属組織の状態を模式的に示した断面図であ
る。このマグネシウム合金素形材１は、アルミニウム含
有量が３％程度、亜鉛含有量が１％程度のマグネシウム
合金ＡＺ３１を、後述する鋳造方法により、板状に成形
したものであり、マグネシウム結晶粒内にマグネシウム
合金結晶相２と、複数の析出物領域（マグネシウム以外
のアルミニウムや亜鉛、マンガンのいずれか１つ以上を
含む）３が離れて存在する。この状態は、マグネシウム
のデンドライト相の枠組によって分断された析出物領域
３の成分が、デンドライト相がゴースト化して結晶粒界
が現れた状態であっても、結晶粒内に分散した状態のま
ま保たれている状態と考えられる。

【００３５】以下の表１に、ＡＺ３１マグネシウム合金
のＡＳＴＭ（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏ
ｒＴｅｓｔｉｎｇａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ・米
国材料試験協会）規格及び、本実施形態に係るマグネシ
ウム合金素形材1の成分比率を示す。単位は重量％であ
る。なお、本実施形態では、ＩＣＰ発光分光分析によっ
て成分測定を行った。

【００３６】

【表１】また、図２に本実施形態に係るマグネシウム合金素形材
１の金属組織の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面
写真を示す。図中に示す、３１〜３４は走査型電子顕微
鏡−エネルギー分散型特定Ｘ線検出装置（ＳＥＭ−ＥＤ
Ｓ）測定の測定点を示しており、以下の表２にその各測
定点における元素構成比率（重量％）を示す。

【００３７】

【表２】本実施形態の素形材全体としての成分比率は、表１に示
す通り、ＡＳＴＭ規格内に収まっている。しかし、本実
施形態の「析出物領域」すなわち「マグネシウム以外の
アルミニウムや亜鉛、マンガンのいずれか１つ以上を含
む領域」は、図２の測定点３２〜３４に示されるような
点であるが、表２に示すようにＡｌ、ＺｎといったＭｇ
以外の元素のうち少なくとも一つ以上の元素の比率がＡ
ＳＴＭ規格の規格上限値より大きくなっている。なお、
測定点３２では、ＡＳＴＭ規格には規定されていないＣ
やＯの比率が高くなっているが、これは、この析出物領
域に炭化物や酸化物が包含されている可能性を示してい
る。

【００３８】次に、上記析出物領域が、結晶粒に対しど
のように分布しているかを、図３（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）により示す。図３（ａ）は上記実施形態に係る、
板厚１０ｍｍに成形した板状のマグネシウム合金素形材
1ａの一部分における光学顕微鏡断面写真を示してい
る。結晶粒界８が見られ、平均結晶粒径は約２００μm
前後であるが、結晶粒の内部に面積相当円直径に換算し
て数μm〜３０μm程度の複数の析出物領域３が離れて存
在している。この断面組織においてこの析出物領域３の
面積は、多くは２５×１０^-12πｍ²以上２５００×１０
^-12πｍ²以下となっていて、図３（ａ）の断面写真で
は、析出物領域３が１個の結晶粒内部に約３０〜４０個
見られる。個々の析出物領域３は、最短で概ね２〜３０
μm程度離れた状態で点在しており、１個のマグネシウ
ム合金の結晶粒内においては最大約２００μm離れた２
個の析出物領域３が存在する。

【００３９】また、図３（ｂ）は、板厚５ｍｍに成形し
た板状のマグネシウム合金素形材1ｂの一部分における
光学顕微鏡断面写真を示す。結晶粒界８が見られ、平均
結晶粒径は約８０μmである。この断面組織において
は、面積が２５×１０^-12πｍ²以上２５００×１０^-12
πｍ²以下となる析出物領域３は、１個の結晶粒内の約
３〜２０個見られる。個々の析出物領域３は、最短で概
ね１〜４０μm程度離れた状態で点在しており、１個の
マグネシウム合金の結晶粒内においては最大約１８０μ
m離れた２個の析出物領域３が存在する。

【００４０】さらに、図３（ｃ）は、板厚３ｍｍに成形
した板状のマグネシウム合金素形材１ｃの一部分におけ
る光学顕微鏡断面写真を示す。結晶粒界８が見られ、平
均結晶粒径は約２５０μmである。この断面組織におい
ては、面積が２５×１０^-12πｍ²以上２５００×１０
^-12πｍ²以下となる析出物領域３は、１個の結晶粒内に
約６０〜１６０個見られる。個々の析出物領域３は、最
短で概ね１〜３０μm程度離れた状態で点在しており、
１個のマグネシウム合金の結晶粒内においては最大約４
００μm離れた２個の析出物領域３が存在する。

【００４１】このように、本実施形態のマグネシウム合
金素形材１は、図１０で示した従来の一般的な素形材４
のように、マグネシウム合金結晶相５の結晶粒界に析出
物領域６が偏析して存在しておらず、鋳造時に発生する
空隙７も結晶粒界に析出しておらず、析出物領域３が比
較的小さなサイズで結晶粒内に約３〜１６０個分散して
いる状態であるため、介在物も分散して存在することと
なり、マグネシウム合金素形材１を薄板にするための押
出し・圧延時に破断を生じにくく、延性に富む。そして
薄板に加工した場合も、その薄板は延性に富み、プレ
ス、鍛造等の２次加工を施した場合に加工性に優れたも
のとなる。なお、析出物領域３が、１個の結晶粒内に３
個未満である場合は、析出物領域が分散することによる
介在物の分散効果が得られず、この素形材及びこの素形
材を１次加工して得られる薄板の塑性加工性が悪くな
る。また、１６０個より多い場合は、個々の析出物領域
の距離が短くなり、析出物領域が連結し、比較的大きな
介在物が偏って存在しうる状態となり、塑性加工性が悪
くなる。

【００４２】表３に本実施形態のマグネシウム合金素形
材１から無作為に切り出した試験片の理論的密度に対す
る比率を測定した結果を示す。なお、本試験片の体積
は、外形を機械加工した後寸法測定して計算したもので
ある。

【００４３】

【表３】上記の試験片以外においても、本実施形態におけるマグ
ネシウム合金素形材１の、その合金組成から計算される
理論的密度１．７８ｇ／ｃｍ³に対する比率は９８〜１
００％の範囲内となっている。一方、マグネシウム合金
素形材１と同一組成の図１０に示す素形材４では、内部
に空隙７が多数存在するために、前記理論的密度１．７
８ｇ／ｃｍ³に対し９８％未満の比率（密度が１．７４
４ｇ／ｃｍ³以下）となってしまう部分が多い。本実施
形態のマグネシウム合金素形材１は、組織が密で内部空
隙が少なく、その結果、後工程の押し出しや圧延、及び
その後の２次加工において破断しにくく、かつ塗装・乾
燥工程（図８）においても、内部気泡の破裂による表面
欠陥の問題を回避することができる。

【００４４】本実施形態では、板厚３ｍｍ、５ｍｍ、１
０ｍｍとなるように、後述する鋳造方法によってマグネ
シウム合金素形材１を成形した。この３種の板厚の違い
によって、上述の断面組織の特徴及び比率に際立った差
異は見られなかった。

【００４５】なお、本実施例ではＡＺ３１マグネシウム
合金を使用したが、他のＡＺ系マグネシウム合金を使用
することも可能である。ただし、上述の特徴ある断面組
織を実現するにはアルミニウムが１．８〜９．１wt.％
含有されているＡＺ系マグネシウム合金が望ましい。

【００４６】本実施形態の素形材１の表面をＸ線回折分
析したところ、図４に示すように（０００２）面の結晶
方位が優先的に現れたパターンとなっている。これは、
材料が凝固する際に材料表面から鉛直方向に圧力が加え
られたと考えられる。

【００４７】図５に、本実施形態のマグネシウム合金素
形材１を作製するための鋳造装置２１の構成を示す。

【００４８】この鋳造装置２１は、マグネシウム合金材
料１３を収容してヒータ（加熱手段）１２によりマグネ
シウム合金材料１３を溶解する溶解装置としての坩堝１
１と、この坩堝１１に接続され、水冷パイプ（冷却手
段）２０により溶融状態のマグネシウム合金１３ａを冷
却して所望の形状に凝固させる冷却鋳型１５と、凝固し
たマグネシウム合金１３ｂを冷却鋳型１５内から鋳塊が
連続するようにして引き抜く引抜手段であるダミーバー
１６とピンチロール１７とから構成される。

【００４９】この鋳造装置２１において、坩堝１１に投
入されたマグネシウム合金材料１３はヒータ１２によっ
て加熱され、溶融状態のマグネシウム合金１３ａとな
る。マグネシウム合金は溶融状態で酸素に接触すると激
しく燃焼してしまうため、溶融時は酸素遮断することが
望ましい。本実施形態では、酸素遮断する方法として坩
堝１１をチャンバ１４内に設置し、図示はしないが真空
引き及び不活性ガスの投入ができる構成になっている。

【００５０】溶融状態のマグネシウム合金１３ａは坩堝
１１に溜められているが、坩堝１１に直結した冷却鋳型
１５内にも流入するため、ダミーバー１６を冷却鋳型１
５内部にチャンバ１４の下部側方からピンチロール１７
により、出し入れできる構成になっている。なお、鋳造
工程途中はダミーバー１６に代わり、先に引き抜かれて
凝固したマグネシウム合金１３ｂが溶融状態のマグネシ
ウム合金１３ａの流出を抑制する構成となる。

【００５１】冷却鋳型１５は溶融状態のマグネシウム合
金１３ａからの熱を吸収し周辺部に放出するが、本実施
形態においては冷却鋳型１５の周辺に水冷パイプ２０等
の冷却手段を配置して前記放出する熱を奪う構成として
いる。その際、水の流量及び温度を調節できる構成とす
る。このような冷却手段としては水冷以外に空冷を用い
て構成することも可能である。

【００５２】冷却鋳型１５の内壁の断面形状は、その内
壁内で凝固したマグネシウム合金１３ｂつまりマグネシ
ウム合金素形材１の断面形状となるが、本実施形態にお
いては、このマグネシウム合金素形材１の断面形状が幅
５０ｍｍ×厚さ３または５または１０ｍｍの矩形状とな
るように、冷却鋳型１５の内壁断面形状を定めている。
また、冷却鋳型１５の冷却部分の長さは１７０ｍｍであ
るが、冷却鋳型１５内で鋳造するマグネシウム合金素形
材の形状及び冷却水量等を勘案して、別の長さに設定す
ることも可能である。

【００５３】なお、上記のように構成される鋳造装置を
用いてマグネシウム合金素形材１を鋳造する際、凝固し
たマグネシウム合金１３ｂ（鋳塊）が途切れ易い場合
は、図６に示すように、坩堝１１に対してピンチロール
１７側が徐々に広くなるように冷却鋳型１５の内壁にテ
ーパ１５ａをつけてやり、冷却鋳型１５との摩擦を低減
することで、鋳塊を途切れにくくしてやることが可能で
ある。また、逆に、図７に示すように冷却鋳型１５の坩
堝１１との接続部分に、坩堝１１側に対してピンチロー
ル１７側が狭くなるようにテーパ１５ｂをつけてやる
と、溶融状態のマグネシウム合金１３ａの凝固が進行す
る部分に適度な応力が、引き抜き方向に対し垂直な方向
に加わり、素形材に巻き込まれる介在物や気体の量を低
減することができる。

【００５４】マグネシウム合金材料１３を収容し溶解す
る坩堝１１は内部深さが２２０ｍｍであり、その底面か
ら約１０ｍｍ鉛直方向上方に、冷却鋳型１５が接続され
ており、溶融状態のマグネシウム合金１３ａを冷却鋳型
１５内に引き抜く際に、坩堝１１の底面に蓄積する不純
物１９が、マグネシウム合金１３ｂに巻き込みにくい構
成となっている。

【００５５】図５に示す材料投入シュータ（材料供給手
段）１８は、チャンバ１４を開閉することなく坩堝１１
内にマグネシウム合金材料１３を連続投入できるよう
に、チャンバ１４の上部に設置されている。なお、初期
に投入するマグネシウム合金材料１３の形状は、坩堝１
１に収まる大きさであれば特に問題はないが、この材料
投入シュータ１８を通じて投入する場合は、坩堝１１の
破損や溶融状態のマグネシウム合金１３ａの坩堝１１外
への飛散を防ぐために、直径１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の粒
子状やチップ状のものが望ましい。

【００５６】なお本実施形態の鋳造装置２１は、坩堝１
１の側面に冷却鋳型１５が接続される横型タイプである
が、坩堝１１の底面に冷却鋳型１５が接続された縦型タ
イプのものを用いることも可能である。

【００５７】また加熱手段としてのヒータ１２には、１
０ｋＷ程度の出力が実現できる高周波加熱ヒータを用い
ているが、材料を７８０℃以上に加熱できる容量を持っ
ている加熱手段であればよく、高周波加熱ヒータに限定
されない。

【００５８】また本実施形態における坩堝１１および冷
却鋳型１５は黒鉛でできており、熱伝導性に優れるとと
もに溶融状態のマグネシウム合金１３ａと反応しにくい
材質である。また、マグネシウム合金に混入した際に材
料の耐食性を著しく阻害する銅、ニッケル、鉄を含む材
料は、坩堝１１や冷却鋳型１５の材質としては望ましく
ない。

【００５９】なお、溶融状態のマグネシウム合金１３ａ
からは常時蒸発が起こり、金属蒸気がチャンバ１４内壁
等に触れると凝固して粉末となる。このことは材料歩留
まりを低下させるだけでなく、自然発火のおそれがあっ
て危険であるため、坩堝１１には開閉可能な蓋（図示せ
ず）を具備するのが望ましい。さらに材料投入時のみ蓋
を開け、坩堝１１外への金属蒸気の流出を防ぐように構
成するのが望ましい。

【００６０】ダミーバー１６は、マグネシウム合金材料
１３を溶解する際の高温（約６５０〜８００℃）に耐
え、かつ強度を持った材料でできているのが望ましい
が、本実施形態ではステンレス製のものを用いている。

【００６１】次に、上記のように構成された鋳造装置２
１を用いたマグネシウム合金素形材の連続鋳造方法につ
いて具体的に説明する。

【００６２】まず、マグネシウム合金材料１３を坩堝１
１内に投入し、チャンバ１４を閉めて密閉状態とする。

【００６３】次にチャンバ１４内部を真空引きした後、
不活性ガス、好ましくはアルゴンガスを導入して内部を
不活性ガスで満たす。この際のチャンバ１４内の圧力は
例えば、真空引きの際は０．１〜０．２Ｔｏｒｒ（１
３．３〜２６．６Ｐａ）、不活性ガス導入時は１４〜１
８Ｔｏｒｒ（１８７０〜２４００Ｐａ）としうるが、こ
れに限定されない。また、不活性ガス導入時にチャンバ
１４に気体の放出口を設け、そこから初期に内部に入っ
ていた空気層を排出するようにすれば、真空引きを省略
した工程とすることもできる。

【００６４】次に冷却鋳型１５周辺に配置した冷却手段
である水冷パイプ２０に水を流し、冷却鋳型１５及びダ
ミーバー１６を冷却する。このときの水量は０．５〜
２．０ｌ／ｍｉｎ、水温は２０〜３５℃に制御したが、
この条件に限定されない。

【００６５】次いでヒータ１２で坩堝１１を加熱してマ
グネシウム合金材料１３を溶解させる。ＡＺ３１マグネ
シウム合金は融点６３０℃以上に加熱されれば溶解する
が、本実施形態では溶融金属の流動性及び金属内部の温
度勾配を勘案し、７５０〜７８０℃で保つようにしてい
る。溶融金属の温度が低いと鋳塊（凝固したマグネシウ
ム合金１３ｂ）が途切れやすいという実験結果からであ
る。これは、溶融金属の温度が低温であると金属の冷や
され方にムラが生じ、鋳造時に固液界面が複数個所に発
生し、連続的な凝固が阻害されるためと考えられる。

【００６６】また、上記温度に溶融金属を制御すると流
動性が増し、表面張力が減少して内部に含まれる気体が
抜けやすい状態になり、結果的に成形品内部に残るボイ
ド（空隙、空洞）等の鋳造欠陥が低減されると考えられ
る。一方、溶融金属の温度を必要以上に高くすること
は、エネルギーを無駄にすることに加え、溶融金属の蒸
気圧増加のために坩堝１１やチャンバ１４への粉末状金
属の付着量を増加させるので好ましくない。

【００６７】次にピンチロール１７を回転させてダミー
バー１６を引き抜いていく。本実施形態ではこのときの
引き抜き速度を、４５〜１２５ｍｍ/minに制御した。な
お、本実施形態では断続的に引き抜く様式で行ったた
め、例えば１００ｍｍ/minの引き抜き速度の場合、１０
ｍｍ/ｓｅｃの速度で５ｍｍ引き抜き、その状態で２．
５ｓｅｃ停止するといった時間的な断続的引き抜きの条
件で、総合して１００ｍｍ/minの引き抜き速度となるよ
うにして鋳造を行った。また、ピンチロール１７の回転
を正回転、逆回転を組み合わせて制御することで、引き
抜きと押し込みを繰り返しながら、マグネシウム合金１
３ｂを引き抜いていくことも可能である。

【００６８】なお、停止時間を与えることなく、一定速
度で時間的に連続的にマグネシウム合金１３ｂを引き抜
く場合に比べ、本実施例のように引抜時間と停止時間と
を交えて時間的に断続的に引き抜いた場合は、溶融マグ
ネシウム合金１３ａの凝固が進行する固液界面に慣性力
及び振動が加わり、介在物や気泡が液体部分に押出さ
れ、従って介在物やボイド（空隙）の少ない、より塑性
加工性に優れた素形材を成形することが期待できる。

【００６９】ダミーバー１６が十分引き抜かれ、凝固し
たマグネシウム合金１３ｂがピンチロール１７の位置に
達したならば、この状態のマグネシウム合金１３ｂがダ
ミーバー１６の役割を果たす。

【００７０】冷却鋳型１５から引き抜き出された直後の
マグネシウム合金１３ｂは、約１００℃またはそれ以下
の温度となっている。この鋳造装置２１においては、冷
却部分が１７０ｍｍの冷却鋳型１５を用いた。従って１
００ｍｍ/minの速度でマグネシウム合金１３ｂを引き抜
いた場合、坩堝内では７8０℃であったマグネシウム合
金が１７０ｍｍを通過する間に、すなわち１．７分間
（１０２秒）で１００℃まで冷却されることになるた
め、約６．７K/secの冷却速度を実現したことになる。
同様に４５ｍｍ/minの速度でマグネシウム合金１３ｂを
引き抜いた場合は、３．０K/secの冷却速度となり、１
２５ｍｍ/minの速度でマグネシウム合金１３ｂを引き抜
いた場合は、８．３K/secの冷却速度となる。

【００７１】鋳造によって坩堝１１内のマグネシウム合
金材料１３ａが減少してくると、材料が凝固する固液界
面に加わる圧力が減少し、鋳塊（マグネシウム合金１３
ｂ）が途切れやすくなる。そこで本実施形態では、坩堝
１１内の材料が初期投入量の半分程度に減少すると材料
投入シュータ１８から材料を追加供給する。その際、チ
ャンバ１４内の雰囲気をリークする必要はなく、場合に
よっては鋳造を行いながら材料供給することも可能であ
る。この材料供給の方法は、一定量材料が減少した後に
まとめて供給する断続的供給方法でも、鋳造による材料
減少と同時に逐次供給する連続的供給方法のどちらでも
可能である。

【００７２】次に、溶融金属の冷却速度と素形材の特徴
を確認するための簡易的な鋳造実験を行った。この実験
例１で用いた装置の基本構造は上記の実施形態のものと
同じであるが、装置簡略化のために、チャンバ１４とシ
ュータ１８を省略して坩堝１１に蓋を取り付け、材料の
追加投入は出来ないが、小規模な構造とした。

【００７３】この実験でも上記実施形態のものと同じＡ
Ｚ３１合金材料を使用し、冷却速度を０．５K/sec、
１．０K/sec、３．０K/sec、８．０K/sec、１６K/sec、
２０K/sec、２４K/secとなるように制御して鋳造実験を
行った。その結果を以下に記述する。

【００７４】冷却速度が０．５K/secの場合は、結晶粒
界が太くはっきりした線をなすものとなり、結晶粒内に
は面積が２５×１０^-12πｍ²以上２５００×１０^-12π
ｍ²以下の析出物領域が見当たらない素形材となった。
この素形材では、析出物領域が結晶粒界に偏析している
ために塑性加工性が悪いと考えられる。

【００７５】冷却速度が１．０K/secでは、結晶粒界が
明瞭ながらも、結晶粒内に面積が２５×１０^-12πｍ²以
上２５００×１０^-12πｍ²以下の析出物領域が結晶粒1
個につき２〜１０個ほど確認できた。冷却速度が３．０
K/sec、８．０K/sec、１６K/secと速くなるにしたがっ
て、結晶粒内に面積が２５×１０^-12πｍ²以上２５００
×１０^-12πｍ²以下の析出物領域の数は多くなり、結晶
粒1個につき５〜１６０個程度となった。

【００７６】一方、冷却速度が２０K/secでは結晶のデ
ンドライト相の痕跡が消失せず、結晶粒界は確認できる
ものの、確認しにくい断面組織となった。

【００７７】冷却速度が２４K/secでは、結晶のデンド
ライト相が残り、結晶粒は確認できなかった。この状態
の素形材は、加工性に乏しいデンドライト相が素形材全
体に形成され、塑性加工性を悪化させている状態である
と考えられる。

【００７８】このＡＺ３１合金の冷却速度別素形材断面
組織の特徴を以下の表４にまとめる。

【００７９】

【表４】以上の結果より、結晶粒内に析出物領域が分散して存在
している断面組織である事を特徴とするマグネシウム合
金素形材を作成するには、冷却速度が１〜２０K/secの
範囲内である事が望ましいといえる。ただし、加工性に
乏しいデンドライト相が消失しつつも、介在物を含んだ
上記析出物領域が十分に分散した状態を実現するには３
〜８K/sec程度の冷却速度がもっとも望ましいと考えら
れる。

【００８０】次に、実験例２として、純マグネシウム、
ＡＺ２１、ＡＺ６１、ＡＺ９１、ＡＭ６０の各材料及
び、アルミニウムが約１１％含有された材料を使用し
て、上記実験例１と同様の鋳造実験を行った。ここで
は、冷却速度を３K/sec及び８K/secとして鋳造を行い、
各々の材料において上述の、「結晶粒内に析出物領域が
分散して存在している断面組織」になるかどうかの確認
を行った。

【００８１】以下の表５に、本実験例にかかる純マグネ
シウム、ＡＺ２１、ＡＺ６１、ＡＺ９１、ＡＭ６０及
び、アルミニウムが約１１％含有された各種合金の鋳造
後の成分比率測定結果を示す。なお、この表における成
分比率の単位は重量％である。

【００８２】

【表５】本実験例において、冷却速度３K/sec及び８K/secで鋳造
を行って作製した上記材料の断面組織を観察した。その
結果、冷却速度が３K/secでも８K/secでも同一金属で
は、ほぼ同様の断面組織が観察された。

【００８３】純マグネシウムの鋳造材は比較的明瞭な結
晶粒界が確認できたが、結晶粒内部には析出物領域が確
認できなかった。

【００８４】一方、ＡＺ２１、ＡＺ６１、ＡＺ９１、Ａ
Ｍ６０の各合金では、実施形態に示すＡＺ３１の断面組
織と同様に結晶粒内部に面積が２５×１０^-12πｍ²以上
２５００×１０^-12πｍ²以下となる析出物領域が離れて
存在している事が確認できた。

【００８５】なお、アルミニウムを１１％含有している
高アルミニウム含有合金鋳造材では、析出物領域が網の
目状に繋がって広範囲に広がったような組織となり、明
瞭な結晶粒界が確認できなかった。

【００８６】これら各合金を３K/sec及び８K/secの冷却
速度で鋳造した際の、材料別断面組織の様態を以下の表
６にまとめた。

【００８７】

【表６】上記の結果より、本発明の方法によって、ＡＺ系または
ＡＭ系のマグネシウム合金素形材を作製するに当たり、
結晶粒内部に析出物領域が分散して存在する特徴を有し
たマグネシウム合金素形材を得るためには、アルミニウ
ムを１．８〜９．１wt.％程度含有しているのが望まし
いと考えられる。また、マグネシウム、アルミニウム以
外の元素成分を含有している場合でも、その元素含有比
率がアルミニウムの含有比率を下回り、アルミニウムが
１．８〜９．１wt.％含有されている場合は、上記のよ
うに結晶粒内部に析出物領域が分散して存在する特徴を
有したマグネシウム合金素形材となると考えられる。

【００８８】また、冷却の速度においては、ＡＺ３１合
金で確認した１〜２０K/secの範囲での冷却速度であれ
ば、上記アルミニウムを１．８〜９．１wt.％程度含有
しているＡＺ系またはＡＭ系マグネシウム合金におい
て、おおむね、上記の「結晶粒内部に複数の析出物領域
が離れて存在する特徴を有したマグネシウム合金素形
材」を作製する事が出来ると予測できる。

【００８９】また、冷却速度が２０K/secよりも速い場
合はデンドライト相が残留してマグネシウムの結晶粒界
が現れない組織となり、１K/secよりも遅い場合はデン
ドライト相が完全に消失し、析出物領域３がマグネシウ
ム合金の結晶相２に固溶もしくは移動・偏析した組織に
なってしまう。

【００９０】上記のように本発明では、溶体化処理する
ことなく、結晶粒界の現れた、複数の析出物領域が結晶
粒内に離れて存在する特徴ある素形材を作製することが
出来る。

【００９１】次に本発明に係るマグネシウム合金素形材
１の塑性加工性の優位性についての実験例を述べる。

【００９２】本実施形態に係るＡＺ３１マグネシウム合
金素形材１において、板厚３．０ｍｍに成形したもの及
び板厚５．０ｍｍに成形したもの、及び板厚１０．０ｍ
ｍに成形したものを各々圧延し、それぞれ板厚０．５ｍ
ｍの薄板（順に試験板１、２、３とする）を得た。圧延
は、素形材が割れないよう圧下率を約１０〜３０％とし
た冷間圧延で複数回実施し、各圧延工程の間では４５０
℃で１０分間の焼鈍を行った。最終の冷間圧延にて板厚
０．５ｍｍとした後、約２００℃で１時間の歪取り焼き
なましを行った。なお、実際の圧延回数は、試験板１が
６回、試験板２が７回、試験板３が１２回であった。

【００９３】また、本実施形態ではない、市販の押出し
加工及び圧延を経て作られた板厚０．５ｍｍのマグネシ
ウム合金薄板（試験板４）を用意した。なお、これら４
個の試験板の平均結晶粒径は約７〜１２μmであった。

【００９４】これらの試験板を図９に示すような８角形
のブランク形状（約４０ｍｍ×４０ｍｍでコーナー部は
６ｍｍ切断）に切り、ポンチ肩Ｒ２．０ｍｍ、ポンチ外
形２５ｍｍ×２５ｍｍ、四隅Ｒ２．０ｍｍの角筒絞り試
験を行った。クリアランスは片側で０．１ｍｍとして、
金型下降速度を制御し、絞り速度を変えながら実験を行
った。厳密には１００ｍｍ/sec、７０ｍｍ/sec、５０ｍ
ｍ/sec、２０ｍｍ/sec、１０ｍｍ/sec、５ｍｍ/sec、２
ｍｍ/sec、１ｍｍ/sec、０．７５ｍｍ/sec、０．５ｍｍ
/sec、０．１ｍｍ/secと絞り速度を変化させて実験を行
った。

【００９５】絞り速度が速い場合は成形品の四隅にクラ
ックが入るが、速度を遅くして成形すると、クラックが
入らずに成形品が得られる。クラックが入らない絞り速
度における最大の速度を「限界絞り速度」とし、各々の
試験板の限界絞り速度を求めた。なお金型温度は２５０
℃、２００℃、１５０℃に設定し、潤滑剤として二硫化
モリブデン系スプレー剤を使用した。また、試験には複
数個のブランクを用意し、各条件３回以上実施してクラ
ックの入り方を目視確認し、その平均的状態から限界絞
り速度を定めた。

【００９６】以下の表７に上記４個の試験板の限界絞り
速度を示す。なお、限界絞り速度の単位は、ｍｍ/secで
ある。

【００９７】

【表７】本実験から、本実施形態に係るマグネシウム合金素形材
１を圧延して作られた試験板１、２、３はいずれも市販
の板材（試験板４）に比べて、絞り速度が１０倍程度速
い速度でもクラックが入りにくい、すなわち塑性加工性
に優れていることが言える。上記実験結果は、本実施形
態に係るマグネシウム合金素形材１の塑性加工における
優位性を確認した一つの実験例であるが、絞り加工だけ
でなく、鍛造や曲げ変形といった別の塑性加工に対して
も同様の効果が期待できる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属組織内の空隙や空洞等の鋳造欠陥、介在物の偏析を
防止できるので、延性に富んだ素形材が得られる。その
ため、本発明の素形材のように、複数の析出物領域が結
晶粒内に離れて存在していると、押出しや圧延等の１次
加工を施した際に、結晶粒が素形材全体に渡って微細で
均一な大きさに整粒化され、加工性を悪化させる大きな
結晶粒が少なくなり、塑性加工性が良好となる。その素
形材は、押出しや圧延等の１次加工を施して薄板にする
際、また、この薄板に鍛造等の２次加工を施す際に、そ
の欠陥部分が加工時にクラックの起点になり破断するの
を防止でき、素形材をそのまま圧延して塑性加工用薄板
に用いた場合には工程を簡略化してコスト低減を図るこ
ともできる。さらに加工後の成形品を塗装・乾燥すると
きにも、内部気泡の破裂による表面欠陥の問題を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のＡＺ系マグネシウム合金素
形材の金属組織を模式的に示した断面図。

【図２】同実施形態のＡＺ系マグネシウム合金素形材の
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面写真。

【図３】同実施形態の板厚が異なる３枚の板状のＡＺ系
マグネシウム合金素形材の光学顕微鏡による断面写真で
あり、（ａ）は板厚１０ｍｍの場合、（ｂ）は板厚５ｍ
ｍの場合、（ｃ）は板厚３ｍｍの場合のそれぞれの断面
写真。

【図４】同実施形態における同マグネシウム合金素形材
の表面状態におけるＸ線回折パターンを示すグラフ図。

【図５】同実施形態における鋳造装置を概略的に示す縦
断面図。

【図６】同実施形態において、ピンチロール側が広くな
るようにテーパがつけられた鋳造装置の要部を示す縦断
面図。

【図７】同実施形態において、ピンチロール側が狭くな
るようにテーパがつけられた鋳造装置の要部を示す縦断
面図。

【図８】マグネシウム合金材料からマグネシウム合金部
品を製造する工程を示す一般的な概略図。

【図９】角筒絞り成形評価用マグネシウム合金薄板ブラ
ンクを示す概略図。

【図１０】従来の鋳造方法及び鋳造装置によって作製さ
れたＡＺ系マグネシウム合金素形材の金属組織を模式的
に示した断面図。

【符号の説明】

１本実施形態によるマグネシウム合金素形材２マグネシウム合金結晶相３析出物領域（アルミニウムや亜鉛、マンガンの平均
濃度が合金組成の比率に対し高い領域）４従来の鋳込み式鋳造によるマグネシウム合金素形材５マグネシウム合金結晶相６析出物領域（アルミニウムや亜鉛、マンガンの平均
濃度が合金組成の比率に対し高い領域）７ボイド（空隙・空洞）８結晶粒界９マグネシウム合金薄板から作製したブランク１１坩堝（溶解装置）１２ヒータ（加熱手段）１３マグネシウム合金材料１３ａ溶融状態のマグネシウム合金１３ｂ凝固したマグネシウム合金１４チャンバ１５冷却鋳型１５ａ、１５ｂテーパ１６ダミーバー（引抜手段）１７ピンチロール（引抜手段）１８材料投入シュータ（材料供給手段）１９不純物２０水冷パイプ（冷却手段）２１鋳造装置３１〜３４走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型特定
Ｘ線検出装置（ＳＥＭ−ＥＤＳ）測定における測定点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｄ 11/059 １２０Ｂ２２Ｄ 11/059 １２０Ａ 11/106 11/106 Ｚ 11/124 11/124 Ｌ 11/20 11/20 Ａ 11/22 11/22 Ａ 23/00 23/00 Ｃ (72)発明者宝晃大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4E004 AA07 AB01 AC00 AD00 BA00 KA12 MA01 NA03 NB02 NC09 SE07 TB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネシウム合金の結晶粒内において、
アルミニウム、亜鉛、マンガンのいずれか１つ以上を含
む析出物領域が複数存在していることを特徴とするマグ
ネシウム合金素形材。
【請求項２】複数の析出物領域が、端面間距離で０よ
り大きく４００μm未満離れていることを特徴とする請
求項１に記載のマグネシウム合金素形材。
【請求項３】１つの析出物領域の面積が、２５×１０
^-12πｍ²以上２５００×１０^-12πｍ²以下であることを
特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載のマグネ
シウム合金素形材。
【請求項４】含有比率が１．８〜９．１wt.％のアル
ミニウムを含有することを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のマグネシウム合金素形材。
【請求項５】形状が板状であることを特徴とする請求
項１〜４のいずれか１項に記載のマグネシウム合金素形
材。
【請求項６】マグネシウム合金材料を溶解装置内に投
入し、酸素遮断した状態で溶解装置内のマグネシウム合
金材料を溶解してから冷却鋳型に供給した後、溶融状態
のマグネシウム合金を１〜２０K/sの冷却速度で冷却し
凝固させる工程と、凝固した金属の鋳塊が連続するよう
に引抜手段で引き抜く工程とを含むことを特徴とするマ
グネシウム合金素形材の鋳造方法。
【請求項７】凝固した金属の鋳塊を、引き抜きと停止
とを繰り返し行うことで、時間的に断続的に引き抜くこ
とを特徴とする請求項６に記載のマグネシウム合金素形
材の鋳造方法。
【請求項８】溶融状態のマグネシウム合金を冷却速度
３〜８K/secで冷却し凝固させることを特徴とする請求
項６〜７のいずれか１項に記載のマグネシウム合金素形
材の鋳造方法。
【請求項９】溶解装置に投入するマグネシウム合金材
料の形状を粒子状の固体とし、溶融状態のマグネシウム
合金を、溶解装置の周辺雰囲気を不活性に保った状態で
冷却鋳型に供給することを特徴とする請求項６〜８のい
ずれか１項に記載のマグネシウム合金素形材の鋳造方
法。
【請求項１０】冷却鋳型は、その内壁断面形状が矩形
状であり、その短辺の長さが溶解装置側と引抜手段側と
で異なるように、前記内壁の少なくとも一部にテーパが
形成されている状態で鋳造することを特徴とする請求項
６〜９のいずれか１項に記載のマグネシウム合金素形材
の鋳造方法。
【請求項１１】溶解装置の合金収容部分及び／または
冷却鋳型の材質が黒鉛であることを特徴とする請求項６
〜１０のいずれか１項に記載のマグネシウム合金素形材
の鋳造方法。
【請求項１２】溶解装置の側面に冷却鋳型が接続さ
れ、水平方向にマグネシウム合金を引き抜く事を特徴と
する請求項６〜１１のいずれか１項に記載のマグネシウ
ム合金素形材の鋳造方法。