(57)【要約】【課題】耐食性に優れるマグネシウム合金部材を提供する。【解決手段】このマグネシウム合金部材は、アルミニウムの含有量が4.5質量％以上11質量％以下であるマグネシウム合金からなる板状の基材を具える。この基材の表面から厚さ方向に20μmまでの範囲を表層領域とするとき、少なくとも表層領域には、MgとAlとの双方を含む微細析出物が20μm×20μmに対して10個以上存在する。各微細析出物は、最大径が0.5μm以上3μm以下である。少なくとも表層領域が、微細析出物が分散した微細組織で構成されていることで、上記マグネシウム合金部材は、耐食性に優れ、防食処理を施すことなく筐体などに利用することができる。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムの含有量が4.5質量％以上11質量％以下であるマグネシウム合金からなる基材を具えるマグネシウム合金部材であって、
前記基材を構成する表面として、対向する一対の一面及び他面を有しており、
前記一面と他面との間の距離を厚さとし、これらの各面からそれぞれ厚さ方向に20μmまでの範囲を表層領域とするとき、少なくとも前記両表層領域は、当該表層領域から選択した任意の20μm×20μmの小領域に対して、MgとAlとの双方を含む析出物であって最大径が0.5μm以上3μm以下の微細析出物が10個以上存在することを特徴とするマグネシウム合金部材。
【請求項２】
前記基材の前記一面及び他面の双方において、100時間の塩水噴霧試験(JIS  Z  2371,2000)後の腐食面積の比率が10％以下、かつ前記100時間の塩水噴霧試験後において二探針法で測定した表面抵抗値が30Ω・cm以下であ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部材。
【請求項３】
前記基材の一面及び他面の双方に防食処理が施されていないことを特徴とする請求項1又は2に記載のマグネシウム合金部材。
【請求項４】
前記マグネシウム合金部材は、前記基材と、この基材の一面及び他面のいずれか一方の面にのみ設けられた塗装層とを有し、
前記塗装層は、前記一方の面の上に直接設けられてい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部材。
【請求項５】
前記基材の一面及び他面の双方におけるリン(P)濃度が0.01質量％以下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部材。
【請求項６】
前記マグネシウム合金は、AZ61,AZ80,AZ81,及びAZ91合金のいずれか1種の合金であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
【請求項７】
前記マグネシウム合金部材は、電子機器の筐体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
【請求項８】
前記マグネシウム合金部材は、自動車、鉄道、及び航空機のいずれか1種の搬送機器用部品であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のマグネシウム合金部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体や各種の部品などに適したマグネシウム合金部材に関するものである。特に、耐食性に優れるマグネシウム合金部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウムに種々の添加元素を含有したマグネシウム合金が、携帯電話やノート型PCといった携帯電子機器類の筐体や自動車部品などの部材の材料に利用されてきている。
【０００３】
マグネシウム合金は、六方晶の結晶構造(hcp構造)を有するため常温での塑性加工性に乏しいことから、上記筐体などのマグネシウム合金部材は、ダイカスト法やチクソモールド法による鋳造材が主流である。最近、ASTM規格におけるAZ31合金からなる板材にプレス加工を施して、上記筐体を形成することが検討されている。特許文献1は、ASTM規格におけるAZ91合金相当の合金からなり、プレス加工性に優れる板材を提案している。
【０００４】
また、マグネシウム合金は、活性な金属であるため、上記部材の表面には、通常、陽極酸化処理や化成処理といった防食処理が施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-098470号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Alを含有するマグネシウム合金では、Alの含有量が多くなるほど耐食性に優れる傾向にあり、上記AZ91合金は、マグネシウム合金の中でも耐食性に優れるとされている。しかし、上記AZ91合金により構成された基材を具えるマグネシウム合金部材であっても、当該基材には、上記防食処理が必要とされている。更に、耐食性の向上などを目的として、上記防食処理に加えて、通常、塗装を行っているが、落下などにより疵が生じたり、使用過多などにより塗装が剥がれたりして、マグネシウム合金からなる基材自体が露出されると、その露出部分から腐食が進行する。従って、マグネシウム合金からなる基材自体が耐食性に優れることが望まれる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、耐食性が高いマグネシウム合金部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、Alを比較的多く含有するマグネシウム合金を対象に検討したところ、基材において、腐食の要因となる大気や水分などに接触し易い表面部分には少なくとも、微細な析出物が分散して存在すると、基材自体の耐食性を高められる、との知見を得た。Alを比較的多めに含有するマグネシウム合金は、MgとAlとの双方を含む析出物が析出し易い。しかし、従来、析出物の大きさや存在状態と耐食性との関係について十分に検討されていなかった。本発明者らが調べたところ、上述のように基材の少なくとも表面部分に、特定の大きさの微細な析出物が特定の範囲で存在する組織であると、耐食性に優れ、従来、必須とされていた防食処理を施さなくても、使用に十分耐え得るとの知見を得た。本発明は、上記知見に基づくものである。
【０００９】
本発明のマグネシウム合金部材は、アルミニウム(Al)の含有量が4.5質量％以上11質量％以下であるマグネシウム合金からなる基材を具える。この基材を構成する表面として、対向する一対の一面及び他面を有する。これら一面と他面との間の距離を厚さとし、これらの各面からそれぞれ厚さ方向に20μmまでの範囲を表層領域とするとき、少なくとも上記両表層領域は、当該表層領域から選択した任意の小領域:20μm×20μmに対して、以下の微細析出物が10個以上存在する。
微細析出物:MgとAlとの双方を含む析出物であり、かつその最大径が0.5μm以上3μm以下である。
【００１０】
上記構成によれば、基材の少なくとも表面部分は微細な析出物が分散した組織を有するマグネシウム合金により構成されていることで耐食性に優れ、防食処理を施していなくても使用に耐え得る。そのため、本発明の代表的な形態として、基材のみの状態、即ち、上記基材の一面及び他面の双方に防食処理が施されていない形態とすることができる。この構成によれば、従来必須とされていた防食処理工程を削減することができ、マグネシウム合金部材の生産性を向上することができる。更に、本発明の一形態として、基材と、この基材の一面及び他面のいずれか一方の面にのみに設けられた塗装層とを有し、この塗装層が、上記防食処理が施されていない一方の面の上に直接設けられた形態とすることができる。この形態によれば、塗装層を具えることで、マグネシウム合金部材の耐食性を補強できる上に、着色や模様の付与などが可能となるため、商品価値をも高められる。以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１１】
[基材]
《組成》
基材を構成するマグネシウム合金は、添加元素に少なくともAlを4.5質量％以上11質量％以下含有する種々の組成のもの(残部:Mg及び不純物)が挙げられる。Al以外の添加元素としては、例えば、Zn:0.2〜7.0質量％、Mn:0.05〜0.5質量％、Zr:0.1〜1.0質量％、Si:0.2〜1.4質量％、RE(希土類元素(Yを除く)):1.0〜3.5質量％、Y:1.0〜6.0質量％、Ag:0.5〜3.0質量％、Ca:0.2〜6.0質量％、Cu:0.2〜3.0質量％、Ce:0.05〜1.0質量、Sr:0.2〜7.0質量％などが挙げられる。Alと、これらの元素の1種以上とを上記範囲で含有する合金の組成として、例えば、ASTM規格におけるAZ系合金(Mg-Al-Zn系合金、Zn:0.2〜1.5質量％)、AM系合金(Mg-Al-Mn系合金、Mn:0.15〜0.5質量％)、AS系合金(Mg-Al-Si系合金、Si:0.6〜1.4質量％)、Mg-Al-RE(希土類元素)系合金、AX系合金（Mg-Al-Ca系合金、Ca:0.2〜6.0質量％）、AJ系合金(Mg-Al-Sr系合金、Sr:0.2〜7.0質量％)などが挙げられる。特に、Mg-Al-Zn系合金では、AZ61合金、AZ80合金、AZ81合金、AZ91合金、Mg-Al-Mn系合金では、AM60合金、AM100合金などが好適な組成であり、とりわけAZ91合金は、耐食性に優れて好ましい。
【００１２】
Alを上記範囲で含有するマグネシウム合金は、Alの含有量(以下、Al量)が多くなるに従って耐食性を高められる上に、強度といった機械的特性にも優れる。しかし、Al量が多過ぎると塑性加工性が低下し易いため、上限を11質量％とする。耐食性、機械的特性及び成形性を考慮すると、Al量は、5.8質量％以上10質量％以下がより好ましい。
【００１３】
《形態》
上記マグネシウム合金からなる基材は少なくとも、対向する一対の一面及び他面を具える形状とする。上記一面及び他面は、本発明マグネシウム合金部材をある一方から見たとき、その正面に位置する面、及びこの面と反対側に位置する面であり、代表的には、平行関係にある二面が挙げられる。このような形状として、代表的には、板材、板材にプレス加工(打ち抜きも含む)や曲げ加工、鍛造加工などの塑性加工を施してなる立体形状を有する板加工材、例えば、底面部と底面部から立設される側壁部とを具える]状材や箱状材などが挙げられる。上記板材や板加工材では、基材の一面と他面とが、通常、使用場面において表裏の関係にある。これら一面及び他面は、平面でも曲面でもよい。また、これら一面と他面との間の距離を厚さとする。特に、厚さが0.3mm〜3.0mm程度であると、電子機器の筐体や自動車、鉄道、航空機といった搬送機器に用いられる部品などに好適に利用することができる。
【００１４】
上記板材は、鋳造材を圧延した圧延材、この圧延材に更に熱処理やレベラー加工、研磨加工などを施した処理材が挙げられる。上記板加工材の場合、上記塑性加工後に熱処理や研磨加工を施したものも含む。本発明マグネシウム合金部材は、上記処理材や板加工材に更に後述する塗装層を具えるものも含む。鋳造材に圧延やプレス加工などの塑性加工を施すことで、鋳造の金属組織ではなく圧延組織などとすることができる上に、平均結晶粒径が20μm以下といった微細組織を有する基材とすることができる。微細組織を有することで、上記微細析出物が均一的に分散した組織となり易い。また、圧延やプレス加工などの塑性加工が施された基材は、鋳造材よりも強度といった機械的特性に優れる上に、引け巣や空隙(ポア)といった内部欠陥や表面欠陥が少なく、良好な表面性状を有することができる。
【００１５】
《組織》
＜析出物＞
基材の表面部分、具体的には、基材の一面から厚さ方向に20μmまでの範囲、及び基材の他面から厚さ方向に20μmまでの範囲をそれぞれ表層領域とするとき、少なくとも両表層領域は、特定の大きさの微細な析出物が分散した組織を有する。より具体的には、基材の最表面に位置する一面や他面を含む上記表層領域から任意の小領域(20μm×20μm)をとり、一つの小領域に存在する全ての析出物の粒径を測定し、かつ各析出物の最大径を測定した場合、一つの小領域に対して、最大径が0.5μm以上3μm以下である微細析出物が10個以上存在する。上記微細析出物が10個未満であると、耐食性が悪く、そのままでは使用に耐えず、防食処理が必要である。上記析出物は、MgとAlとの双方を含むもの、例えば、Mg17Al12といった金属間化合物が代表的である。上記微細析出物が多いほど耐食性に優れる傾向にあり、上記小領域(20μm×20μm)に対して20個以上存在することがより好ましい。但し、析出物が多過ぎると、母相のAl量が低減して所定の組成を満たさなくなり、強度の低下などを招く恐れがある。そのため、母相が所定の組成を満たす範囲で上記微細析出物が存在することが好ましい。なお、本発明では、最大径が0.5μm未満、及び3μm超の析出物の存在を許容するが、0.5μm未満の析出物のみが存在する場合は、耐食性の向上に寄与し難く、3μm超の析出物は、塑性加工時に割れなどの原因になるため、できるだけ少ない方が好ましい。
【００１６】
上記基材の表層領域に加えて、一面又は他面から厚さ方向に20μm超の領域も、上記微細析出物が分散した組織であると、耐食性が高くなる傾向にある。従って、一面又は他面から厚さ方向に基材の厚さの5％までの領域、より好ましくは基材の厚さの40％までの領域、更に基材全体が、上記微細析出物が分散した領域であることが好ましい。より具体的には、一面又は他面から厚さ方向に0.1mm以上、更に0.2mm以上の領域が上記微細析出物が分散した領域であることが好ましい。
【００１７】
《耐食性》
上述のように基材は、耐食性に優れ、基材の一面及び他面の双方において、100時間の塩水噴霧試験(JIS  Z  2371,2000)後の腐食面積の比率が10％以下である。特に、Al量が多いマグネシウム合金、例えばAZ80合金,AZ81合金,AZ91合金、及びこれらと同程度のAlを含有するマグネシウム合金からなる基材の場合、耐食性が更に高く、上記腐食面積の比率が5％以下である。
【００１８】
《表面抵抗値》
基材は、防食処理が施された部分を有しておらず、後述する被覆層を有する場合を除いて、母材金属がそのまま露出していることから表面抵抗値が低く、一面及び他面の双方において、二探針法で測定した表面抵抗値が1Ω・cm以下である。更に耐食性に優れているため、100時間の塩水噴霧試験(JIS  Z  2371,2000)後の表面抵抗値が30Ω・cm以下である。特に、Al量が多いマグネシウム合金、例えばAZ80合金、AZ81合金、AZ91合金、及びこれらと同程度のAlを含有するマグネシウム合金からなる基材の場合、耐食性が更に高く、上記100時間の塩水噴霧試験後の表面抵抗値が20Ω・cm以下である。表面抵抗値が低いことで、本発明マグネシウム合金部材が例えば、電子機器の筐体である場合に、基材を利用して接地をとることができ、耐食性が優れていることから電子機器の使用環境で安定した接地をとることができる。一面に塗装層を有する場合、他面で接地をとることができる。
【００１９】
《その他》
上述のように防食処理を施していないことで、基材の一面及び他面の双方に、防食処理剤に起因する元素、例えばリン(P)などが実質的に存在しない。具体的には、基材の一面及び他面の双方におけるP濃度が0.01質量％以下である。
【００２０】
[被覆層]
上記基材の一面、特に筐体などでは表装面となる面に被覆層を具えてもいてもよい。上述のように基材は、防食処理が施されていないため、上記被覆層は、基材の一面に直接設けられる。塗装層は、耐食性や表面硬度に優れるものが好ましく、従来マグネシウム合金部材に利用されている種々のものを利用することができる。塗装層の形成には、湿式法(浸漬法、スプレー塗装、電着塗装など)、乾式法(PVD法、CVD法)のいずれも利用することができる。所望の用途などに応じて、塗装層の色(無色でも有色でもよい)、デザイン、厚さなどを適宜選択することができる。一面に塗装層を形成する場合、塗装層を設けない他面(上述の筐体などでは裏面となる面)には、マスキングなどを施すとよい。
【００２１】
[その他の加工]
上記基材の一面及び他面の少なくとも一方、特に、筐体などでは表装面となる面に、ヘアライン加工、ダイヤカット加工、スピンカット加工、ショットブラスト加工、エンドミル加工及びエッチング加工の少なくとも1種により施された微細な凹凸加工(深さが1μm〜200μm程度)を有すると、金属質感が高められ、マグネシウム合金部材の商品価値を高められる。特に、本発明マグネシウム合金部材では、上述のように防食処理や塗装層が施されないことで、金属本来の質感を醸し出すことができる。なお、塗装層を具える場合は、透明(有色でも無色でもよい)で、かつ厚さが30μm以下であると、金属質感を高め易い。上述した板材にプレス加工などを施した板加工材とする場合、ショットブラスト加工やヘアライン加工、スピンカット加工は、上記プレス加工などの前後のいずれでもよいが、ダイヤカット加工、エンドミル加工、エッチング加工は平面の方が施し易いため、上記プレス加工などを行う前の板材に施すことが好ましい。
【００２２】
ヘアライン加工により形成された箇所(以下、加工箇所と呼ぶ)は、ヘアライン加工が施されていない箇所(以下、無加工箇所と呼ぶ)よりも表面粗さがある程度粗く、無加工箇所は、平滑で金属光沢を有するような状態であると、粗さと平滑さとの対比により金属質感を高められると考えられる。上記加工箇所、即ち、ラインに垂直な方向の表面粗さRy(最大高さ、JIS  B  0031,1994)は0.4μm〜10μm、無加工箇所、即ち、ラインに平行な方向の表面粗さRyは0.1〜3μmが好ましい。ダイヤカット加工の場合、加工により形成された二面がつくる角が55°〜150°、深さが5μm〜100μm、凹凸のピッチが50μm〜400μmが好ましい。エッチング加工の場合、エッチング深さが0.1μm〜50μm、エッチングが施された箇所の表面粗さA(最大粗さRy)とエッチングが施されていない箇所の表面粗さB(最大粗さRy)との比をA/Bとするとき、A/Bが0.01〜100が好ましい。エンドミル加工は、ダイヤカット加工よりも多彩な形状が可能である。
【００２３】
[製造方法]
上述のように少なくとも両表層領域が、微細析出物が分散した組織から構成される基材は、代表的には、鋳造材を圧延することで得られる。
【００２４】
《鋳造》
鋳造材は、例えば、ビュレット鋳造による冷却工程において、冷媒に液体窒素といった冷却能力が高いものを利用して急冷を行うことで、平均結晶粒径が小さい微細な組織を有する鋳造材が得られる。或いは、通常の条件により製造したビュレット鋳造材を利用することができる。このビュレット鋳造材を利用する場合は、後述する圧延を行った後、後述する表面処理を行うことで上記基材が得られる。或いは、急冷凝固が可能である双ロール法といった連続鋳造法で製造した鋳造材が挙げられる。連続鋳造法では、酸化物や偏析などを低減できる上に、急冷により平均結晶粒径が小さい微細な組織を有する鋳造材が得られる。また、この連続鋳造による鋳造材は圧延などの塑性加工性に優れ、かつ圧延を施すことで、粒径が10μm超といった粗大な晶析出物を低減することができる。上述したいずれの鋳造材もその厚さが20mm以下であると、微細組織とし易い上に、上記偏析などを低減し易い。また、いずれの鋳造材も鋳造工程(冷却工程も含む)は、マグネシウム合金の酸化などを防止するために、アルゴン(Ar)や窒素(N2)といった不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００２５】
《圧延》
圧延条件は、例えば、素材の加熱温度:200〜400℃、圧延ロールの加熱温度:150〜300℃、1パスあたりの圧下率:5〜50％が挙げられ、所望の厚さとなるように複数パス行うとよい。上記鋳造材にこのような圧延を行うことで、平均結晶粒径が20μm以下の微細組織が得られ易く、鋳造時の偏析や内部欠陥、表面欠陥などを低減して、表面性状に優れた圧延材が得られる。最終の圧延後に最終熱処理を施して平均結晶粒径が20μm以下の微細な再結晶組織とすると、得られた圧延材の耐食性や強度を高められる。なお、圧延材にレベラー加工や研磨加工を施して、結晶粒の配向性の矯正や表面の平滑化を行ってもよい。
【００２６】
《表面処理》
上述したビュレット鋳造材を圧延した圧延材に施す表面処理は、例えば、圧延材の表面部分にレーザー光などを照射して局所的に溶融させた後、アルゴン(Ar)や窒素(N2)といった不活性ガス雰囲気において、ArやN2といった不活性ガスを吹き付けることが挙げられる。吹き付けるガスの温度は、上記溶融時の温度よりも十分に低ければよく、例えば室温でもよいが、室温よりも低くすると上記溶融させた表面部分の冷却速度を更に速くすることができる。この表面処理により、基材の少なくとも両表層領域の平均結晶粒径を微細にし、かつ微細析出物を分散させた組織とすることができる。
【００２７】
《塑性加工》
上述した板加工材とする場合、上記圧延材(熱処理などを施したものも含む)にプレス加工、深絞り加工、鍛造加工、ブロー加工、曲げ加工といった塑性加工を施す。特に、200〜280℃の温間で行うと、圧延材の組織が粗大な再結晶組織となることを低減して、耐食性や機械的特性の劣化を低減することができる。上記塑性加工後に熱処理を施してもよい。上述した塗装層を具える場合、この塑性加工後に行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明マグネシウム合金部材は、耐食性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図1は、マグネシウム合金部材の断面において表面部分を示す電子顕微鏡写真であり、図1(I)は、試料No.15、図1(II)は、試料No.105を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
表1に示すマグネシウム合金からなるインゴット(いずれも市販)を用いて種々の作製条件で板材を作製し、得られたマグネシウム合金板材の組織観察、腐食試験、表面抵抗値の測定を行った。作製条件は以下の通りである。
【００３１】
(条件A)
マグネシウム合金のインゴットを不活性雰囲気(N2又はAr雰囲気)中で700℃に加熱して溶湯を作製し、上記不活性雰囲気中で、かつ冷媒に液体窒素を用いて用意した溶湯を急冷し、250mm×300mm×厚さ20mmの大きさの急冷ビレット材を鋳造する。得られた急冷ビレット材に複数パスの温間圧延を施し(素材の加熱温度:200〜400℃、圧延ロールの加熱温度:150〜300℃、1パスあたりの圧下率:5〜50％)、厚さ1mmの板材を作製し、得られた板材を試料とする。
【００３２】
(条件B)
マグネシウム合金のインゴットを不活性雰囲気(N2又はAr雰囲気)中で700℃に加熱して溶湯を作製し、この溶湯を用いて上記不活性雰囲気中で250mm×300mm×厚さ20mmの大きさのビレット材を鋳造する。得られたビレット材に複数パスの温間圧延を施し(素材の加熱温度:200〜400℃、圧延ロールの加熱温度:150〜300℃、1パスあたりの圧下率:5〜50％)、厚さ0.8mmの圧延板材を作製する。得られた圧延板材の表面に上記不活性雰囲気中でレーザー光を照射して、圧延板材の表面部分を溶融させた後、不活性ガス(N2又はAr、室温)を吹き付けて急冷し、得られた板材を試料とする。
【００３３】
(条件C)
マグネシウム合金のインゴットを不活性雰囲気(N2又はAr雰囲気)中で700℃に加熱して溶湯を作製し、この溶湯を用いて上記不活性雰囲気中で双ロール鋳造法により、250mm×600mm×厚さ5mmの大きさの鋳造板材を作製する。得られた鋳造板材に複数パスの温間圧延を施し(素材の加熱温度:200〜400℃、圧延ロールの加熱温度:150〜300℃、1パスあたりの圧下率:5〜50％)、厚さ0.6mmの板材を作製し、得られた板材を試料とする。
【００３４】
(条件D)
マグネシウム合金のインゴットを不活性雰囲気(N2又はAr雰囲気)中で700℃に加熱して溶湯を作製し、この溶湯を用いて上記不活性雰囲気中で250mm×300mm×厚さ20mmの大きさのビレット材を鋳造する。得られたビレット材に複数パスの温間圧延を施し(素材の加熱温度:200〜400℃、圧延ロールの加熱温度:150〜300℃、1パスあたりの圧下率:5〜50％)、厚さ0.8mmの圧延板材を作製し、この圧延板材を試料とする。
【００３５】
なお、鋳造後、組成を均質化するための熱処理(溶体化処理)や時効処理などを施したり、圧延途中に中間熱処理を施したり、最終の圧延後に最終熱処理を施してもよい。
【００３６】
得られた各試料(板材)に対して、微細析出物の数(個/20μm×20μm＝400μm2)、微細析出物が分散する領域の厚さ(mm)、100時間の塩水噴霧試験後における腐食面積の比率(％)及び表面抵抗値(Ω・cm)を測定した。その結果を表1に示す。
【００３７】
微細析出物の数は、以下のように求める。各試料の板材の断面を電子顕微鏡(SEM)により観察し(200〜2000倍)、この観察撮像において一面から厚さ方向に20μmまでの範囲を表層領域とし、この表層領域から任意の20μm×20μmの小領域を5個選択し、各小領域中に存在する全ての析出物の大きさを測定する。析出物の判定は、組成により行う。上記断面を鏡面研磨した後、例えば、EDXなどに代表される定性分析と半定量分析を用いて断面に存在する粒子の組成が求められ、Al及びMgを含む粒子を析出物とする。断面における各析出物について断面に平行な直線を引き、析出物におけるこの直線を横断する長さの最大値をその析出物の最大径とし、最大径が0.5μm以上3μm以下の大きさの析出物をその小領域の微細析出物とし、5個の小領域の平均を微細析出物の数とする。
【００３８】
微細析出物が分散する領域の厚さは、以下のように求める。各試料の板材の断面を電子顕微鏡(SEM)により観察し(200〜2000倍)、この観察撮像において一面から厚さ方向に任意の20μm×20μmの小領域をとって、上述のように微細析出物の数を求める。そして、表層領域について求めた微細析出物の数と同程度の微細析出物の数となる境界を求め、一面から当該境界までの厚さを微細析出物が分散する領域の厚さとする。
【００３９】
腐食面積の比率は、以下のように求める。塩水噴霧試験(SST(Salt  Spray  Testing),JIS  Z  2371(2000))に基づき、35℃に設定された試験槽に各試料を配置して5％の塩水を噴霧し、その試験槽中で100時間経過後、各試料の一面の腐食面積を測定する。腐食箇所は、健全箇所に比較して黒色、又は白色となるため、上記一面を撮影し、その撮影画像を画像処理などすると、腐食面積を容易に求められる。そして、試料の一面の全体面積に対する上記腐食面積の割合を腐食面積の比率とする。
【００４０】
表面抵抗値は、以下のように求める。上記腐食面積の測定と同様の条件の塩水噴霧試験(100時間)後に各試料の一面内の任意の箇所を5ヶ所選択し、各選択箇所(1箇所)につき3回ずつ表面抵抗値を測定し、5ヶ所の平均値をその試料の表面抵抗値とする。表面抵抗値の測定は、三菱化学社製ロレスターを用い、2探針プローブタイプMCP−TPAPで、二探針法により行う。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表1に示すように、Alを4.5〜11質量％含むマグネシウム合金からなり、少なくとも表面部分が、20μm×20μmに対して0.5μm以上3μm以下の微細析出物が10個以上分散する組織から構成されていることで、腐食面積の比率が10％以下と小さく、耐食性に優れることが分かる。また、これらの耐食性に優れる試料は、板材の一面から20μm超の領域も、上記微細析出物が分散した組織から構成されていることが分かる。特に、連続鋳造により製造された鋳造材を用いた試料では、板材の厚さの半分の領域までが上記微細析出物が分散した組織から構成されていることが分かる。ここでは、一面からの領域しか測定していないが、上記結果から、他面からの領域についても同様に上記微細析出物が分散した組織を有している、即ち、試料のほぼ全体が同様の組織を有していると推測される。更に、上記耐食性に優れる試料は、腐食試験後の表面抵抗値も小さいことが分かる。
【００４３】
図1は、試料No.15及び試料No.105の電子顕微鏡写真(2000倍)である。図1において、上方の黒い領域は背景であり、灰色の領域が試料、この試料中の小さい灰色の粒が析出物である。各試料の表面(背景と試料との境界)から厚さ方向に20μmまでの領域に、白枠で示す20μm×20μmの小領域をとり、この小領域に存在する析出物に番号を付している。図1(I)に示すように、耐食性に優れる試料No.15は、表層領域に微細な析出物が分散して存在する組織から構成されていることが分かる。また、耐食性に優れる試料No.15は、微細な結晶粒から構成されていることが分かる。これに対し、耐食性に劣る試料No.105は、表層領域に微細な析出物が少ないことが分かる。
【００４４】
上述のように微細析出物が10個以上分散する組織により表面部分が構成されている試料はいずれも、耐食性に優れることから、防食処理が不要である。そのため、これらの試料についてP濃度(質量％)をオージェ(AES)分析により測定したところ、検出限界以下(0.01質量％以下)であり、防食処理剤に含まれるリン(P)などが実質的に含まれないことが分かる。
【００４５】
なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、マグネシウム合金の組成、鋳造後及び圧延後の板厚などを適宜変更してもよいし、得られた圧延材にプレス加工や曲げ加工などの塑性加工を施してもよいし、一面に塗装層を直接設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明マグネシウム合金部材は、耐食性に優れ、かつ軽量であることから、携帯用などの電子機器類の筐体や自動車、鉄道、航空機といった搬送機器類などの各種の部品に好適に利用することができる。
【図１】
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