(57)【要約】【課題】室温から１５０℃以下の低温域でも良好な成形性を有するマグネシウム合金板材を提供する。【解決手段】底面の最大集積度が１０未満であり、ｒ値が１．０〜１．６であるマグネシウム合金板材とする。該マグネシウム合金板材は、マグネシウム合金板材の基板を４５０℃以上の温度で０．５時間以上熱処理した後に、周速比１．０〜１．３、圧下率２〜１０％（材料、ロール共に加熱なし）の冷間圧延または周速比１．０５〜１．６、ロール温度が室温〜２５０℃、材料加熱温度１８０℃〜３００℃の条件で圧下率１０〜３０％の温間異周速圧延を行ない、その後に、３８０℃以上で５秒以上の熱処理を行なうことにより得られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面の最大集積度が１０未満であり、ｒ値が１．０〜１．６であることを特徴とするマグネシウム合金板材。
【請求項２】
組成が、質量％で、Ａｌ：０．５〜７．０％、Ｍｎ：０．１〜０．５％を含有し、残部がＭｇと不可避不純物からなることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム合金板材。
【請求項３】
組成成分として、さらに、質量％で、Ｚｎ：２．０％以下を含有することを特徴とする請求項２記載のマグネシウム合金板材。
【請求項４】
マグネシウム合金板材の基板を４５０℃以上の温度で０．５時間以上熱処理した後に、周速比１．０〜１．３、圧下率２〜１０％（材料、ロール共に加熱なし）の冷間圧延または周速比１．０５〜１．６、ロール温度が室温〜２５０℃、材料加熱温度１８０℃〜３００℃の条件で圧下率１０〜３０％の温間異周速圧延を行ない、その後に、３８０℃以上で５秒以上の熱処理を行なうことを特徴とするマグネシウム合金板材の製造方法。
【請求項５】
前記マグネシウム合金板材の基板を冷却速度１５０Ｋ／秒以上の双ロール法で作製することを特徴とする請求項４記載のマグネシウム合金板材の製造方法。
【請求項６】
前記マグネシウム合金板材が、前記請求項２または請求項３の組成を有することを特徴とするマグネシウム合金板材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電化製品や自動車部品などに利用されるマグネシウム合金板材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム合金は実用合金中で最も軽く、更に、リサイクル性、比強度、耐デント性等に優れることから、自動車部品やパソコン、携帯電話などの筐体として広く使われている。
従来、マグネシウム製品の大部分はダイカスト、チクソなどの鋳造法によるものが主体であるが、表面性状、耐食性、歩留まり等の面から、展伸材が注目されている。
しかし、この展伸材では、熱間圧延や温間圧延を行うことで加熱と圧延が繰り返されて結晶粒組織が粗大化されてプレス成形性を低下させている。これに対し、本願発明者らは、マグネシウム合金溶湯を連続鋳造圧延し、均質加熱処理後に温間圧延や熱間圧延を行うことで、加熱と熱間圧延の回数を少なくして微細な結晶粒組織にし、その結果、温間におけるプレス成形性を向上させようとする製造方法を提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１４４０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、展伸材としてのマグネシウム合金圧延板では、圧延時に形成される底面集合組織が、室温における成形性を阻害している一要因になっている。マグネシウム合金において、室温では底面の臨界せん断応力が非底面の１／１００以下と小さいため、その変形は底面すべりのみに限られる。その結果、圧延で底面集合組織が形成されると、圧延板の低温域において変形は圧延面のＲＤ、ＴＤ方向に限られ、板厚のＮＤ方向には変形しづらい。その結果、低温域での成形性がマグネシウム合金圧延板では著しく悪い。
このため、マグネシウム合金圧延板を成形するには、材料温度を１８０℃以上に加熱した温間成形が必要である。この温間成形を行うに際しては、材料やダイスの加熱装置が必要となり、マグネシウム合金板材普及の足枷になっている。このためマグネシウム合金圧延板を使用する上で、低温域で成形可能な材料が求められている。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、例えば、室温から１５０℃以下の低温域で良好な成形性を有するマグネシウム合金板材とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のマグネシウム合金板材のうち、第１の本発明は、底面の最大集積度が１０未満であり、ｒ値が１．０〜１．６であることを特徴とする。
【０００６】
第２の本発明のマグネシウム合金板材は、前記第１の本発明において、組成が、質量％で、Ａｌ：０．５〜７．０％、Ｍｎ：０．１〜０．５％を含有し、残部がＭｇと不可避不純物からなることを特徴とする。
【０００７】
第３の本発明のマグネシウム合金板材は、前記第２の本発明において、組成成分として、さらに、質量％で、Ｚｎ：２．０％以下を含有することを特徴とする。
【０００８】
第４の本発明のマグネシウム合金板材の製造方法は、マグネシウム合金板材の基板を４５０℃以上の温度で０．５時間以上熱処理した後に、周速比１．０〜１．３、圧下率２〜１０％（材料、ロール共に加熱なし）の冷間圧延または周速比１．０５〜１．６、ロール温度が室温〜２５０℃、材料加熱温度１８０℃〜３００℃の条件で圧下率１０〜３０％の温間異周速圧延を行ない、その後に、３８０℃以上で５秒以上の熱処理を行なうことを特徴とする。
【０００９】
第５の本発明のマグネシウム合金板材の製造方法は、前記第４の本発明において、前記マグネシウム合金板材の基板を冷却速度１５０Ｋ／秒以上の双ロール法で作製することを特徴とする。
【００１０】
第６の本発明のマグネシウム合金板材の製造方法は、前記マグネシウム合金板材が、前記第２または第３の本発明の組成を有することを特徴とする。
【００１１】
以下に、本発明で規定する各条件について説明する。
＜底面の最大集積度が１０未満＞
底面の最大集積度を１０未満とすることで、その結晶方位をランダム化し、板厚方向の変形を容易にすることで成形性が向上する。１０以上では、底面の集積度が高く変形に関し、異方性が強くなるため、加工性が悪い。
後述するように、高温熱処理間に特殊な圧延を実施した試料では、底面の極点図からその最大集積度の値が１０未満を示す。
底面極点図を作成する方法は、Ｘ線回折によるシュルツ反射法で行なうのが好適である。
なお、一般的な温間圧延で仕上げたマグネシウム合金板材の底面最大集積度の値はいずれも１０を越える大きな値であり、強い底面集合組織を有している。
【００１２】
＜ｒ値１．０〜１．６＞
結晶方位をランダム化させることで、ｒ値を１．６以下から１．０以上の範囲にでき、その成形性が向上する。一方、ｒ値が１．０未満であると逆にＲＤ、ＴＤ方向の変形能が低下する。
【００１３】
＜マグネシウム合金板材組成＞
マグネシウム合金板材を構成するマグネシウム合金組成は、本発明としては特定のものに限定されるものではない。好適には、Ａｌ：０．５〜７．０％、Ｍｎ：０．１〜０．５％と、所望によりＺｎ：２．０％以下とを含有し、残部がＭｇと不可避不純物からなるものが例示される。
好適な合金組成に関し、Ａｌ含有量については、その値が高くなるにつれて、固溶硬化とβ相の析出硬化で強度が増加する。ただし、７．０％を超えるＡｌを添加した場合には、偏析を生じやすくなる。偏析が顕著な場合、高温熱処理時にその部分が再溶解し、欠陥になる確率が高くなってしまう。そこで、好ましい上限は７．０％とする。
Ｍｎ含有について、Ｍｎは耐食性の付与と、熱処理の際の結晶粒の成長を抑制するのに有効である。０．１％未満では、その効果は不十分で、０．５％以上添加した場合には、粗大なＭｎ単体を生じ、曲げ性などの加工性を著しく悪化させる。
Ｚｎに関しては、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系の化合物を形成し、その析出硬化により、Ａｌと同様に強度を向上させるが、２．０％を越えて添加しても、その効果は飽和する。なお、積極的な添加量としては０．１％以上になるのが好ましい。
なお、スラブからの圧延材や押出し材では、Ａｌ添加量の高い基板を作製することが難しい。そこで、使用する基板は双ロール法で作製したものとし、その冷却速度は１５０Ｋ／秒以上とするのが好適である。
【００１４】
マグネシウム合金板材への熱処理：４５０℃以上、０．５時間以上
室温および１５０℃以下の低温域において良好な成形性のマグネシウム合金板材を得る上で、結晶方位のランダム化（底面集合組織の緩和）が有効である。結晶方位をランダム化する手法として、先ずは、４５０℃以上の高温で、０．５時間以上の熱処理を行ない、ミクロ組織中の結晶粒サイズを１５μｍ以上に粗大化させるのが望ましい。高温熱処理で結晶粒が粗大化した板材に特殊な圧延を行なうことで、底面集合組織の緩和が達成される。４５０℃未満、０．５時間未満のいずれの場合にも、結晶粒サイズを目的どおりに粗大化させることが困難になり、後の特殊な圧延によっても底面集合組織を緩和することが困難になる。
高温熱処理間に後述する特殊な圧延を組み合わせた場合の、結晶方位ランダム化のメカニズムには、予め、結晶粒を粗大化させておくことと、双晶の生成がポイントである。
最初の熱処理において、結晶粒サイズ１５μｍ以上に粗大化させておくと、その次の特殊な圧延の段階において、双晶が形成されやすい。双晶は、最後の熱処理の時に、新たな核生成サイトとして、結晶方位のランダム化に寄与する。
双晶を生じさせる機構として、結晶粒サイズが小さい場合には、底面ほどではないものの、粒界近傍において非底面の活動も比較的盛んである。従って、結晶粒サイズが小さく粒界密度が高い圧延板では、非底面も活動し、双晶は生じにくい。従って、そのような試料では、最終的に結晶方位のランダム化は期待できない。
【００１５】
特殊圧延方法
（１）周速比１．０〜１．３、圧下率２〜１０％の冷間圧延
このとき、材料、ロール共に加熱は行わない。
（２）周速比１．０５〜１．６、ロール温度が室温〜２５０℃、材料加熱温度１８０℃〜３００℃の条件で圧下率１０〜３０％の温間異周速圧延
【００１６】
結晶粒が粗大化した試料であれば、粒子内部において、変形を持続させるために双晶が形成されやすくなる。ただし、通常の温間圧延では、材料を１８０℃以上に加熱しているため、粒界すべり、非底面すべりが変形に寄与し、双晶は生じづらい。
双晶を多く生成させるには、一つの方法として、室温での冷間圧延が有効であることが分かった。この時の周速比は１．０〜ｌ．３とする。材料を加熱していないため、不均一に歪が導入されたせん断帯も多く形成されるものの、それ以外に双晶が生成されやすくなる。さらに異周速にすることで、せん断変形により、見かけ上の歪量が増加し、その分、変形するために双晶の生成が顕著になる。ただし、周速比が１．３を越えると、圧下率が大きくなりすぎて圧延時にワレを生じる。また、圧下率が２％未満では、十分な歪の導入が行なえず効果がない。
【００１７】
また温間異周速圧延では、通常の温間圧延同様に材料を加熱しているものの、せん断変形の付与による見かけ上の歪量の増大とその変形機構の影響で双晶が多く生成され、ランダム化に効果的である。温間異周速圧延であれば、ロール温度に変更がないため、従来の圧延工程に組み込みやすい。また、板厚方向で均一にひずみが導入されやすくなるため、最終の平均結晶粒サイズが均一、微細となる。そのサイズは冷間圧延を行う場合も含め、４０μｍ以下になる。マグネシウム合金圧延板では、耐力の結晶粒サイズ依存性が非常に大きいが、結晶粒サイズを４０μｍ以下とし、ランダム化に向け、それ以上の粒の粗大化を抑制することで、少しでも高い強度が得られる。
なお、温間異周速圧延の条件として、温間において、所望の圧下率を得るために材料加熱温度は１８０〜３００℃とした。１８０℃未満であると、圧延時にワレやサイドクラックの大きな物を生じる恐れがある。また、３００℃超であれば、圧延性に違いはなく、その効果は飽和する。ロール温度は、２５０℃を越える温度とすると、ロールのサーマルクラウンの影響が大きくなり過ぎて、材料のシェープが著しく悪くなる。周速比は、１．０５未満では、異周速の効果が少なく、１．６超では、その効果が飽和する。
【００１８】
上記の特殊な圧延を施したマグネシウム合金板材に、最後に３８０℃以上の高温で、５秒以上の熱処理を行なう。
上記熱処理による再結晶化で圧延加工により生じた双晶が再結晶核となり結晶方位がランダム化し、結果、底面の集積度が低下する。３８０℃未満、５秒未満のいずれも効果が不足する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明のマグネシウム合金板材によれば、底面の最大集積度が１０未満で、ｒ値が１．０〜１．６であるので、結晶方位がランダム化されており、その結果、室温および１５０℃以下の低温域における成形性が大きく改善される効果がある。
また、本発明のマグネシウム合金板材の製造方法は、マグネシウム合金板材の基板を４５０℃以上の温度で０．５時間以上熱処理した後に、周速比１．０〜１．３、圧下率２〜１０％（材料、ロール共に加熱なし）の冷間圧延または周速比１．０５〜１．６、ロール温度が室温〜２５０℃、材料加熱温度１８０℃〜３００℃の条件で圧下率１０〜３０％の温間異周速圧延を行ない、その後に、３８０℃以上で５秒以上の熱処理を行なうので、上記本発明のマグネシウム合金板材を確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
好適には、Ａｌ：０．５〜７．０％、Ｍｎ：０．１〜０．５％と、所望によりＺｎ：２．０％以下を含有し、残部がＭｇと不可避不純物からなる合金を用意し、冷却速度が１５０Ｋ／秒以上となる双ロール法でマグネシウム合金板材の基板を作製する。
該基材には、上記したように４５０℃以上、０．５時間以上の熱処理を行う。該熱処理は適宜の加熱炉などを用いて行うことができ、本発明としてはその装置の内容が特に限定されるものではない。なお、好適な上限としては５２０℃、４時間を示すことができる。
上記圧延前熱処理がなされたマグネシウム合金板材の基材には、上記した特殊な圧延による冷間圧延または温間異周速圧延が行われる。該圧延は、適宜パス数で行うことができ、各パスにおいて上記周速比などの条件を満たすのが望ましい。圧下率は、総圧下率を示している。
上記した特殊な圧延後には、３８０℃以上で５秒以上の圧延後熱処理を行う。該熱処理も適宜の加熱炉を用いて行うことができ、連続炉によって加熱を行うのが効率的である。なお、好適な上限としては５２０℃、４時間を示すことができる。
【００２１】
上記工程を経て得られるマグネシウム合金板材は、底面の最大集積度が１０未満であり、ｒ値が１．０〜１．６となる特性を有しており、室温から１５０℃以下の低温域でも良好な成形性を有している。該マグネシウム合金板材は、良好な成形性が要求される各種用途に利用することができ、自動車部品やパソコン、携帯電話などの電化製品の筐体などの材料に用いることができる。
【実施例１】
【００２２】
以下に、本発明の実施例を説明する。
表１に示す組成（残部Ｍｇおよび不可避不純物）のマグネシウム合金を溶解し、冷却速度４００Ｋ／秒の双ロール法によってマグネシウム合金板材の基材を用意した。該基材に、表１に示す条件で熱処理（高温熱処理１）を施し、その後、表１に示す冷間または温間異周速圧延での特殊圧延を行った。圧延によって得られたマグネシウム合金板材に対し、表１に示す条件で熱処理（高温熱処理２）を行った。最終板厚はいずれも０．６ｍｍになるようにした。
【００２３】
高温熱処理２後のマグネシウム合金板材について、底面最大集積度、平均結晶粒サイズを測定し、それぞれ表２に示した、底面最大集積度は、Ｘ線回折によるシュルツ反射法によって底面極点図を作成し、該底面極点図より底面最大集積度を求めた。
また、平均結晶粒サイズは、切断法によって求めた。
さらに、供試材のｒ値を含む機械的特性を測定し、表２に示した。
【００２４】
本発明のマグネシウム合金板材は、エリクセン値が５以上とその張り出し性が向上しており低温での成形性に優れていることが判明した。
【００２５】
【表１】
2010053386.tif 000002
【００２６】
【表２】
2010053386.tif 000003