(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ合金材を加熱する加熱工程と、加熱工程を経た前記Ｍｇ合金材を冷媒に浸漬させて前記Ｍｇ合金材を冷却する冷却工程と、冷却工程を経た前記Ｍｇ合金材を冷媒から引き上げる引き上げ工程とを具えるＭｇ合金材の溶体化処理方法であって、
前記Ｍｇ合金材は、コイル状に巻かれたＭｇ合金コイルを成し、
前記Ｍｇ合金コイルを、前記冷却工程までに、前記Ｍｇ合金コイルの最外周の表面が露出しないよう外周カバーで覆い、
前記加熱、冷却、引き上げの各工程は、前記Ｍｇ合金コイルのまま行われることを特徴とするＭｇ合金材の溶体化処理方法。
【請求項２】
前記加熱工程前における前記Ｍｇ合金コイルの外径Ｄ（ｍｍ）と、前記加熱工程前から前記引き上げ工程後までの間に前記Ｍｇ合金コイルの先端部の位置が前記Ｍｇ合金コイルの周方向へ移動した距離ΔＬ（ｍｍ）とが、下記の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のＭｇ合金材の溶体化処理方法。
ΔＬ／Ｄ≦０．０１５
【請求項３】
前記冷却工程における前記Ｍｇ合金コイルの最外周と、前記最外周に隣接する周との冷却速度差が４０℃／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のＭｇ合金材の溶体化処理方法。
【請求項４】
前記冷却工程における前記Ｍｇ合金コイルの最外周の冷却速度が３０〜１００℃／ｍｉｎであ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Ｍｇ合金材の溶体化処理方法。
【請求項５】
前記外周カバーは、前記Ｍｇ合金コイルの最外周に２周以上巻かれてなる帯状材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Ｍｇ合金材の溶体化処理方法。
【請求項６】
前記外周カバーは、前記Ｍｇ合金コイルと同一系統のＭｇ合金からな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Ｍｇ合金材の溶体化処理方法。
【請求項７】
前記外周カバーは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ及びこれらの金属のいずれかを主体とする合金よりなる群から選択される１種からな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Ｍｇ合金材の溶体化処理方法。
【請求項８】
前記冷却工程までに、前記Ｍｇ合金コイルの最内周に、前記Ｍｇ合金コイルの最内周の表面が露出しないよう前記最内周の表面を内周カバーで覆うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＭｇ合金材の溶体化処理方法。
【請求項９】
前記内周カバーは、前記Ｍｇ合金コイルと同一系統のＭｇ合金からなることを特徴とする請求項８に記載のＭｇ合金材の溶体化処理方法。
【請求項１０】
前記内周カバーは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ及びこれらの金属のいずれかを主体とする合金よりなる群から選択される１種からなることを特徴とする請求項８に記載のＭｇ合金材の溶体化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム合金材（以下、Ｍｇ合金材という）の溶体化処理方法に関するものである。特に、Ｍｇ合金材をコイル状に巻いたＭｇ合金コイルをそのまま溶体化処理しても、Ｍｇ合金コイルを均一に冷却することができる溶体化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｍｇ合金は、携帯電話などの携帯機器類やノートパソコンの筺体や自動車部品などに利用されてきている。Ｍｇ合金は、塑性加工性に乏しいことから、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。
【０００３】
Ｍｇ合金鋳造材は、通常、元素を添加させて機械的特性を向上させている。その添加された元素を、Ｍｇに一旦固溶させ、過飽和固溶体を得るための熱処理として溶体化処理がある。例えば、特許文献１には、Ｍｇ合金板に溶体化処理を施すことが記載されている。具体的には、Ｍｇ合金板に溶体化処理を施すことで、後工程での圧延を経たＭｇ合金板における厚さ方向の偏析を分散させることが示されている。
【０００４】
一方、特許文献２には、Ｍｇ合金板に関するものではないが、連続式溶体化処理が記載されている。具体的には、まず、鋳造により得られた銅合金をコイル状に巻き取り、巻き取った銅合金を巻き戻す。次に、巻き戻した銅合金を加熱・冷却することで溶体化処理を行う。そして、溶体化処理が施された銅合金を再び巻き取るという手順を踏む。
【０００５】
また、溶体化処理にはバッチ式があることが特許文献２に記載されている。一般に、バッチ式溶体化処理とは、まず、鋳造により得られた合金をコイル状に巻き取り、巻き取った合金コイルをそのままバッチ炉に投入して加熱する。次に、加熱した合金コイルをバッチ炉から取り出し、取り出した合金コイルを冷媒に浸漬させて冷却することで溶体化処理を行うという手順を踏む方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９８４７０号公報
【特許文献２】特開平０６−２１２３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように溶体化処理には、連続式とバッチ式とがある。一般に、長尺材を溶体化処理しようとする場合、連続式溶体化処理では、設備が巨大になる。また、連続式溶体化処理では、コイル状に巻き取られた処理対象を一旦巻き戻して溶体化処理し、溶体化処理された処理対象を再び巻き取るということを行う。そのため、巻き取り回数が増加するので、作業が煩雑になり易い。
【０００８】
特に、Ｍｇ合金材においては、硬くて脆いという性質を持つ。つまり、連続式溶体化処理を行おうとすると、Ｍｇ合金材の巻き取りと巻き戻しを繰り返し行うので、Ｍｇ合金材に割れを生じさせる虞がある。そのため、Ｍｇ合金材をコイル状に巻いたＭｇ合金コイルを、バッチ式溶体化処理することが望まれていた。
【０００９】
しかし、コイル形態のまま溶体化処理しようとすると、コイルを冷却する際、冷媒に直接接する箇所と接しない箇所とで、冷却速度に大きく差が生じるので、コイルを均一に急冷することが困難である。その結果、コイルに均一な溶体化処理を施すことが難しい。それと同様のことが銅合金コイルに関して特許文献２（段落番号００１０）にも示されている。その他に、Ｍｇ合金コイルの冷却不均一は、Ｍｇ合金コイルの内外周のターン間で熱収縮量の相違を生じさせる。その結果、Ｍｇ合金コイルのターン間に隙間ができて、Ｍｇ合金コイルの周方向の巻弛みが生じてしまうという問題もある。その巻弛みが、後の工程、例えば圧延工程などにおいて不都合が生じる。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、Ｍｇ合金材をコイル状に巻いたＭｇ合金コイルを、そのまま溶体化処理しても、Ｍｇ合金コイルを均一に冷却することができ、それに伴い上記諸問題をも解決することができる溶体化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、Ｍｇ合金材の溶体化処理方法に工夫を施すことで上記目的を達成する。
【００１２】
本発明のＭｇ合金材の溶体化処理方法は、Ｍｇ合金材を加熱する加熱工程と、加熱工程を経た前記Ｍｇ合金材を冷媒に浸漬させて前記Ｍｇ合金材を冷却する冷却工程と、冷却工程を経た前記Ｍｇ合金材を冷媒から引き上げる引き上げ工程とを具える。Ｍｇ合金材は、コイル状に巻かれたＭｇ合金コイルである。そのＭｇ合金コイルの最外周は、上記冷却工程までに、Ｍｇ合金コイルの表面が露出しないように外周カバーで覆われている。そして、上記加熱、冷却、引き上げの各工程は、Ｍｇ合金コイルのまま行われる。
【００１３】
上記の構成によれば、Ｍｇ合金コイルの最外周に、Ｍｇ合金コイルの表面が露出しないように外周カバーを設けることで、冷却工程において、冷媒がＭｇ合金コイルの表面に直接接触しない。つまり、Ｍｇ合金コイルの表面が急冷されることを防ぐ。したがって、Ｍｇ合金コイルの最外周と、Ｍｇ合金コイルの最外周と最内周との間の周で最も冷却され難い周（以下、中間周）との冷却速度差を低減することができ、Ｍｇ合金コイルを均一に冷却することができる。その結果、Ｍｇ合金コイルを均一に溶体化処理できる。その上、Ｍｇ合金コイルの周方向の巻弛みを抑制することができる。
【００１４】
さらに、上記加熱、冷却、引き上げの各工程はＭｇ合金コイルのまま行うので、加熱工程前に、Ｍｇ合金コイルを巻き戻す作業や、冷却工程後に、巻き戻されたＭｇ合金コイルを再び巻き取る作業を省くことができる。したがって、溶体化処理における作業の煩雑さを解消することができる。その上、Ｍｇ合金コイルのまま上記各工程を行うことができるので、溶体化処理における設備の小型化をも成し遂げることができる。
【００１５】
本発明の一形態として、前記加熱工程前における前記Ｍｇ合金コイルの外径Ｄ（ｍｍ）と、前記加熱工程前から前記引き上げ工程後までの間に前記Ｍｇ合金コイルの先端部の位置が前記Ｍｇ合金コイルの周方向へ移動した距離ΔＬ（ｍｍ）とが、ΔＬ／Ｄ≦０．０１５を満たすことが挙げられる。
【００１６】
上記の構成によれば、Ｍｇ合金コイルは、ΔＬ／Ｄ≦０．０１５を満たすよう溶体化処理することで、溶体化処理後の工程における歩留りの低下を防ぐことができる。
【００１７】
本発明の一形態として、前記冷却工程における前記Ｍｇ合金コイルの最外周と、前記最外周に隣接する周（以下、第２外周）との冷却速度差が４０℃／ｍｉｎ以下であることが挙げられる。
【００１８】
上記の構成によれば、Ｍｇ合金コイルの最外周と、第２外周との冷却速度差を４０℃／ｍｉｎ以下とすることで、上記移動距離を短くすることができる。その上、Ｍｇ合金コイルの周方向の巻弛みを抑制することができる。
【００１９】
本発明の一形態として、前記冷却工程における前記Ｍｇ合金コイルの最外周の冷却速度が３０〜１００℃／ｍｉｎであることが挙げられる。
【００２０】
上記の構成によれば、Ｍｇ合金コイルの溶体化を確実に行うと共に、Ｍｇ合金コイルの最外周の冷却速度を３０〜１００℃／ｍｉｎとすることで、上記移動距離を短くすることができ、Ｍｇ合金コイルの周方向の巻弛みを抑制することができる。
【００２１】
本発明の一形態として、前記外周カバーは、前記Ｍｇ合金コイルの最外周に２周以上巻かれてなる帯状材であることが挙げられる。
【００２２】
上記の構成によれば、帯状材で形成された外周カバーを２周以上巻くことで、冷却工程において、Ｍｇ合金コイルの表面に冷媒がより直接接触し難くなる。また、外周カバーが、断熱効果を奏する。つまり、外周カバーによりＭｇ合金コイルの最外周表面から冷媒への熱伝達効果を和らげ、Ｍｇ合金コイルの最外周が急冷されるのを抑制する。したがって、Ｍｇ合金コイルの最外周と中間周との冷却速度差をより小さくすることができ、均一な冷却ができる。
【００２３】
本発明の一形態として、前記外周カバーは、前記Ｍｇ合金コイルと同一系統のＭｇ合金からなることが挙げられる。
【００２４】
上記の構成によれば、外周カバーをＭｇ合金コイルと同一系統のＭｇ合金から形成することで、両者の熱膨張差が低減される。そのため、Ｍｇ合金コイルと外周カバーとの間に隙間が生じて、冷媒がＭｇ合金コイルの表面に直接接触することを防ぐことができる。
【００２５】
本発明の一形態として、前記外周カバーは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ及びこれらの金属のいずれかを主体とする合金よりなる群から選択される１種からなることが挙げられる。
【００２６】
上記の構成によれば、外周カバーを特定の金属材料で形成することで、Ｍｇ合金コイルの最外周表面に密着させて表面を覆い易い。よって、上記表面に冷媒が直接接触することを防ぐことができる。
【００２７】
本発明の一形態として、前記冷却工程までに、前記Ｍｇ合金コイルの最内周に、前記Ｍｇ合金コイルの最内周の表面が露出しないよう前記最内周の表面を内周カバーで覆うことが挙げられる。
【００２８】
上記の構成によれば、Ｍｇ合金コイルの最内周の表面を、その表面が露出しないように内周カバーで覆うことで、上記冷却工程において、冷媒がその表面に直接接触しない。つまり、Ｍｇ合金コイルの最内周の急冷を防止する。したがって、Ｍｇ合金コイルの最内周と中間周との冷却速度差を低減することができ、Ｍｇ合金コイルをさらに均一に冷却することができる。
【００２９】
本発明の一形態として、Ｍｇ合金コイルの最内周の表面を、その表面が露出しないように内周カバーで覆い、そして、その内周カバーは、Ｍｇ合金コイルと同一系統のＭｇ合金からなることが挙げられる。
【００３０】
上記の構成によれば、内周カバーをＭｇ合金コイルと同一系統のＭｇ合金から形成することで、両者の熱膨張差が低減される。そのため、Ｍｇ合金コイルと内周カバーとの間に隙間が生じ難く、Ｍｇ合金コイルの最内周の表面に冷媒が直接接触することを防ぐことができる。
【００３１】
本発明の一形態として、Ｍｇ合金コイルの最内周の表面を、その表面が露出しないように内周カバーで覆い、そして、その内周カバーは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ及びこれらの金属のいずれかを主体とする合金よりなる群から選択される１種からなることが挙げられる。
【００３２】
上記の構成によれば、内周カバーを特定の金属材料で形成することで、Ｍｇ合金コイルの最内周表面に密着させて表面を覆い易い。よって、上記最内周の表面に冷媒が直接接触することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のＭｇ合金材の溶体化処理方法は、Ｍｇ合金材をコイル状に巻いたＭｇ合金コイルを、そのまま溶体化処理しても、Ｍｇ合金コイルを均一に冷却することができる。それにより、Ｍｇ合金コイルの均一な溶体化処理を可能にし、Ｍｇ合金コイルの周方向の巻弛みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態１に係る処理対象であって、（Ａ）は模式斜視図、（Ｂ）は部分模式断面図である。
【図２】実施形態１の変形例に係る処理対象であって、（Ａ）は模式斜視図、（Ｂ）は部分模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。ここでは、Ｍｇ合金板をコイル状に巻いたＭｇ合金コイル１０を、バッチ式にて溶体化処理する溶体化処理方法の手順を説明する。溶体化処理方法は、コイルを加熱する加熱工程、加熱されたコイルを冷媒で冷却する冷却工程、冷却後のコイルを冷媒から引き上げる引き上げ工程を具える。本発明の特徴は、溶体化処理を行う際、処理対象をカバーで覆われたカバー付コイルとし、そのままの形態で溶体化処理を施す点にあるが、先に処理対象を説明し、次に溶体化処理方法について説明する。
【００３６】
［処理対象の準備］
ここでは、図１に示すように、処理対象は、コイルの外周がカバーで覆われ、さらに、カバーはカバーの緩み防止手段が設けられている。以下に、各構成部材の詳細を述べる。
【００３７】
＜Ｍｇ合金コイル＞
Ｍｇ合金コイル１０は、双ロール鋳造などの連続鋳造により形成された１枚の長尺板のＭｇ合金板をコイル状に密に巻き取って成る。このＭｇ合金板は、厚みは特に限定されないが、コイル状に巻くことができる程度の厚さを有していればよい。上記Ｍｇ合金板は、双ロール鋳造以外にも、例えば、ツインベルト鋳造やベルトアンドホイール鋳造といった連続鋳造法で形成されたものを用いることが期待できる。
【００３８】
合金板を構成するＭｇ合金には、Ｍｇに種々の元素を添加したものが挙げられる。例えば、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｙ、Ｚｒなどの元素群のうち少なくとも一種の元素が挙げられる。また、上記元素群から選択される複数の元素を含有していてもよい。具体的には、ＡＳＴＭ規格におけるＡＺ系ならＡＺ３１、ＡＺ６１、ＡＺ９１などを、ＡＭ系ならＡＭ６０などを、その他、ＡＳ系、ＺＫ系などのＭｇ合金を利用することができる。そして、このＭｇ合金板をコイル状に巻き取る際、例えば、Ｍｇ合金板が塑性加工性に乏しいＡＺ９１相当の合金板であれば、巻き取る直前に加熱してから巻き取ることが巻き取り易く好ましい。
【００３９】
＜カバー＞
上記Ｍｇ合金コイル１０は、そのＭｇ合金コイル１０の最外周の表面が露出しないように表面を帯状の外周カバー２０で密に覆われている。この外周カバー２０は、上記Ｍｇ合金板と同等もしくはそれより少し大きめの幅を有している帯状材が好適に利用できる。外周カバー２０の厚みは、コイルの表面に巻きつけることができる程度を有していればよい。例えば、上記外周カバー２０に帯状材を利用する際、帯状材の厚みがコイルを構成するＭｇ合金板の厚みと同じであれば、コイル最外周の合金板の先端部に帯状材の先端部を突き合わせて外周カバー２０の巻き始めとすることが好ましい。このような外周カバー２０の装着により、コイル最外周の合金板の先端部近傍に、合金板と外周カバー２０とで囲まれる隙間ができることを防止し、この隙間を介して冷媒がＭｇ合金コイル１０の表面に到達することを抑制できる。
【００４０】
そして、外周カバー２０は、後述する溶体化処理の加熱温度に耐えることができる材料から形成されていればよい。さらに、処理対象と熱膨張係数が近似した材料であればより好ましい。例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金などで形成されたものが挙げられる。特に、Ｍｇ合金コイル１０と同一系統のＭｇ合金から形成されてあることが好ましい。同一系統のＭｇ合金とは、例えば、ＡＳＴＭ規格におけるＡＺ系、ＡＳ系などの系統が共通する合金のことである。勿論、Ｍｇ合金コイル１０の構成合金と外周カバー２０の構成合金は、系統のみならず組成も共通することがより好ましい。例えば、Ｍｇ合金コイル１０がＡＺ９１の場合、外周カバー２０もＡＺ９１で構成することが挙げられる。
【００４１】
また、外周カバー２０をＭｇ合金コイル１０に巻きつける回数及び枚数は適宜選択すればよい。例えば、Ｍｇ合金コイル１０の表面が、溶体化処理で用いる冷媒に直接接触しないように巻きつけることができれば、Ｍｇ合金コイル１０の最外周の表面に帯状材を１周分巻きつけるだけの外周カバー２０で構わない。特に、２周以上巻きつけてなる帯状材で外周カバー２０を構成することが、より冷媒をＭｇ合金コイル１０の最外周の表面に直接接触させないためには好ましい。そして、その外周カバー２０は、後述する溶体化処理の冷却工程までに、Ｍｇ合金コイル１０の最外周の表面を覆っていればよい。通常、溶体化処理の加熱工程前に外周カバー２０をＭｇ合金コイル１０に装着し、外周カバー２０ごとＭｇ合金コイル１０を加熱するが、理論上、加熱されたＭｇ合金コイル１０に外周カバー２０を装着しても構わない。
【００４２】
その他に、図２に示すように、Ｍｇ合金コイル１０の最内周は、その最内周の表面が露出しないように内周カバー３０でＭｇ合金コイル１０の最内周表面が密に覆われていてもよい。コイルの最内周に密着するように嵌め込むことのできるもの、例えば、円柱状のもの、あるいは円筒状に形成されているものでもよいが、その内周カバー３０は、外周カバー２０と同様の帯状材であることが、よりＭｇ合金コイル１０の最内周表面を覆い易く好ましい。例えば、上記内周カバー３０に上記外周カバー２０と同様の帯状材を利用する際、帯状材の厚みがコイルを構成するＭｇ合金板の厚みと同じであれば、まず、帯状材をコイル状に巻き、その帯状材の巻終わりの先端部にＭｇ合金板の先端部を突き合わせ、そして、その帯状材に沿ってＭｇ合金板を巻いていくことで、Ｍｇ合金コイル１０に内周カバー３０を装着することが好ましい。このような内周カバー３０の装着により、コイル最内周の合金板の先端部近傍に、合金板と内周カバー３０とで囲まれる隙間ができることを防止し、この隙間を介して冷媒がＭｇ合金コイル１０の最内周表面に到達することを抑制できる。また、Ｍｇ合金板を巻きつけるための巻胴自体を内周カバー３０とすることもできる。その巻胴自体を内周カバー３０とすることで、内周カバー３０とＭｇ合金板とをより密着させることができる。巻胴が内周カバー３０を兼用する場合、棒材や円筒材が内周カバー３０として利用できる。そして、その内周カバー３０の厚さは、外周カバー２０の巻数による総厚さと同等となるようにすることが好ましい。そうすることで、最外周側からと最内周側からとの冷却が均一によりなり易い。
【００４３】
さらに、Ｍｇ合金コイル１０の端面が端面カバー（図示略）で覆われていてもよい。但し、端面カバーでＭｇ合金コイル１０の端面を覆う場合、上記外周カバー２０で上記最外周を覆う場合とは違い、上記端面を全て覆うよりも、冷媒が、ある程度直接端面に接触するように端面カバーには隙間が設けられているとよい。この端面カバーは、外周カバー２０と内周カバー３０とを連結する構成でもよい。
【００４４】
そして、上記内周カバー３０及び端面カバーは、外周カバー２０と同様の材料から構成されていることが好ましい。例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金などで形成されたものが挙げられる。特に、Ｍｇ合金コイル１０と同一系統のＭｇ合金から形成されてあることが好ましい。
【００４５】
＜カバーの緩み防止手段＞
上記外周カバー２０の先端部が開いて外周カバー自体が緩まないように、外周カバー２０にカバーの緩み防止手段を設けることが好ましい。本例では、Ｍｇ合金コイル１０の最外周表面に外周カバー２０を巻きつけた際、その外周カバー２０がほどけないように、バンド状のカバー留具４０で上記最外周の周方向に外周カバー２０の表面を留めている。このカバー留具４０として、金属帯を用いることが挙げられる。また、上記外周カバー２０と同一の材料からなるもので形成されていてもよい。その他、例えば、スポット溶接などで、外周カバー２０の先端部をはがれないように数箇所に亘って溶接で留めておく方法などが挙げられる。また、上記端面カバーを設けた場合、その端面カバーが外周カバー２０と内周カバー３０とを連結する構成であるならば、その端面カバー自体がカバーの緩み留めとして作用するよう構成してもよい。
【００４６】
［溶体化処理］
Ｍｇ合金板に溶体化処理を施す手順を説明する。本例では、溶体化処理の一連の工程として、Ｍｇ合金コイル１０を加熱する加熱工程と、加熱されたＭｇ合金コイル１０を冷媒に浸漬させて冷却する冷却工程と、上記冷却されたＭｇ合金コイル１０を、冷媒から引き上げる引き上げ工程とを順次行う。
【００４７】
加熱工程では、Ｍｇ合金板を構成するＭｇに添加元素を十分に固溶させるために、処理対象を所定時間、所定温度に加熱保持する。続いて、冷却工程では、過飽和固溶体を得るために、加熱工程で加熱された処理対象を所定時間で所定温度まで急冷する。
【００４８】
＜加熱工程＞
本例では、Ｍｇ合金コイル１０の加熱には、バッチ炉を使用する。まず、上記カバー付Ｍｇ合金コイル１を、バッチ炉の中に入れ、所定時間まで加熱し、その温度で所定時間保持する。加熱工程の好ましい温度と保持時間は３５０〜４００℃で３００〜３０００分、より好ましいのは３９５〜４００℃で６００〜１５００分である。
【００４９】
上記のように加熱温度を限定している理由は、上記加熱温度が３５０℃未満である場合は、元素を十分に固溶させることが困難で、加熱温度が４００℃超である場合は、Ｍｇ合金コイルが発火する恐れがあるからである。また、上記保持時間については、３００分未満では、元素を固溶させるのに十分でなく、３０００分超としても、加熱工程の時間が無用に長くなるからである。
【００５０】
＜冷却工程＞
まず、冷却工程では、上記加熱工程で加熱されたカバー付Ｍｇ合金コイル１を、冷却するための冷媒が貯留された冷媒槽を用意しておく。その冷媒には、特に、液体冷媒が好ましい。本例では水を冷媒として使用する。そして、冷却の際、カバー付Ｍｇ合金コイル１の全体を冷媒に所定時間水没させることで行う。Ｍｇ合金コイル１０の最外周の好ましい冷却速度は３０〜１００℃／ｍｉｎ、より好ましくは５０〜７０℃／ｍｉｎである。また、Ｍｇ合金コイル１０の最外周と第２外周との冷却速度差を４０℃／ｍｉｎ以下にすることが好ましく、２０℃／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。
【００５１】
上記のようにコイルの最外周の冷却速度を限定している理由は、上記冷却速度が３０℃／ｍｉｎ未満である場合は、冷却後に添加元素が析出し、過飽和固溶体を得ることが難しい。一方、上記冷却速度が１００℃／ｍｉｎ超である場合は、コイルの最外周と中間周との冷却速度差が大きくなり、コイルに均一な冷却を施すことが困難になるからである。そして、上記冷却速度は、カバーの材質や厚み（巻数）などにより調節することができる。また、上記冷却速度差が４０℃／ｍｉｎ超である場合は、均一な冷却を施すことが難しく、コイルの最外周の周方向に巻弛みが生じてしまうからである。そして、上記冷却速度の調整と同様に、冷却速度差もカバーの材質や厚み（巻数）などにより調節することができる。
【００５２】
＜引き上げ工程＞
そして、引き上げ工程では、上記冷却工程で冷却された処理対象を、冷媒槽から取り出す。本例では、上記冷却工程で急冷されたカバー付Ｍｇ合金コイル１を、次の工程に送るために水から引き上げる。
【００５３】
［作用効果］
上述した実施形態に係るＭｇ合金コイル１０の溶体化処理方法によれば、次の効果を奏することができる。
【００５４】
Ｍｇ合金コイル１０をコイル形態のまま溶体化処理しても、Ｍｇ合金コイル１０に均一な冷却を施すことができる。そして、その均一な冷却により、Ｍｇ合金コイル１０は均一な溶体化処理を施すことができる上に、Ｍｇ合金コイル１０の周方向の巻弛みを抑制することができる。巻弛みのないコイルとすることで、圧延など、後工程で生産性の低下を抑制できる。
【００５５】
［試験例］
実施例として、図１と同様のカバー付Ｍｇ合金コイル１を用意し、その状態のまま溶体化処理をした。また、比較例として、外周カバー２０でＭｇ合金コイル１０の表面を覆わずにＭｇ合金コイル１０のままを溶体化処理した。そして、上記加熱工程前から上記引き上げ工程後までの間に、Ｍｇ合金コイル１０の先端部の位置が、Ｍｇ合金コイル１０の周方向へ移動した距離を巻弛み長さとして、両者のＭｇ合金コイル１０の巻弛み具合を比較した。上記溶体化処理として、加熱工程、冷却工程及び引き上げ工程を行った。そして実施例では、外周カバー２０は、加熱工程前にＭｇ合金コイル１０の最外周の表面に巻きつけた。両者とも全ての工程をコイル形態のまま行った。具体的試験条件を以下に示す。
【００５６】
＜実施例＞
処理対象の構成：図１に記載のカバー付Ｍｇ合金コイル
Ｍｇ合金コイル
組成：ＡＺ９１材（Ｍｇ−９．０質量％Ａｌ−１．０質量％Ｚｎ）
板の寸法：２９０×２０００００×４ｍｍ
外径：１０００ｍｍ
内径：６００ｍｍ
外周カバー
材質：アルミニウム合金
寸法：２９０×３８００×４ｍｍ
巻き回数：３周
位置：最外周表面
カバー留具
材質：鋼
数：２本
位置：外周カバー表面
【００５７】
＜比較例＞
最外周表面を外周カバー２０で覆わないように構成した点を除き、実施例と同様のＭｇ合金コイル１０とする。
【００５８】
＜溶体化処理条件＞
加熱工程：バッチ炉で４００℃に１５００分加熱保持
冷却工程：水冷媒下約４分冷却
引き上げ工程：引き上げ直後のＭｇ合金コイル最外周の温度１２０℃
【００５９】
＜結果＞
実施例での溶体化処理の結果、上記巻弛み長さは１５ｍｍ以内に抑制された。そして、その後の圧延工程では支障なく行うことができた。また、Ｍｇ合金コイルの外周をカバーで覆わなければ、冷媒中では数秒でＭｇ合金コイルの最外周は常温になることから、外周カバーの構成材料の熱伝導率と同カバーの厚みを用いて、実施例におけるＭｇ合金コイルの最外周の温度を試算した。さらに、上記の巻弛み長さの値より、Ｍｇ合金の熱膨張係数を利用して、Ｍｇ合金コイルの最外周と第２外周との冷却速度差を試算した。その結果、両者の冷却速度差が約４０℃／ｍｉｎ以下のとき、本例の外径を有するコイルの場合、上記巻弛み長さが１５ｍｍ以内となることがわかった。一方、比較例での溶体化処理の結果、上記巻弛み長さが２０ｍｍ以上生じた。そして、上記と同様、圧延工程を行おうとするとうまく圧延されない部分が生じた。以上より、上記巻弛み長さΔＬ（ｍｍ）と上記コイルの外径Ｄ（ｍｍ）との比率ΔＬ／Ｄが０．０１５以内であれば、その後の圧延工程は支障なく行えることがわかった。このような結果となった理由は、実施例に係る溶体化処理方法では、Ｍｇ合金コイルの最外周の表面に冷媒が直接接することを防ぐことができたため、Ｍｇ合金コイルのより均一な冷却ができたからであると考えられる。
【００６０】
また、本例では、Ｍｇ合金コイルの外径が１０００ｍｍであったが、コイルの外径のみを変えて実施例と同様の形態、同様の溶体化処理行った。その結果、やはり、上記比率が０．０１５以下のとき、後工程で支障なく処理を施すことができた。
【００６１】
なお、上述した実施の形態は、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。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の溶体化処理方法は、Ｍｇ合金材をコイル形態のまま溶体化処理する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  カバー付Ｍｇ合金コイル
１０  Ｍｇ合金コイル
２０  外周カバー
３０  内周カバー
４０  カバー留具
【図１】
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【図２】
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