(57)【要約】質量％で、Ａｌを５．０％以上６．５％以下、Ｓｒを０．２％以上１．０％以下、Ｚｎを０．１％以上０．７５％以下、Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなるマグネシウム基合金から構成されるマグネシウム合金板。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ａｌを５．０％以上６．５％以下、
Ｓｒを０．２％以上１．０％以下、
Ｚｎを０．１％以上０．７５％以下、
Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなるマグネシウム基合金から構成されるマグネシウム合金板。
【請求項２】
前記マグネシウム合金板における圧延方向の破断伸びと、前記圧延方向に直交する方向の破断伸びとの差が２％以下である請求項１に記載のマグネシウム合金板。
【請求項３】
破断伸びが１８％以上である請求項１又は請求項２に記載のマグネシウム合金板。
【請求項４】
前記マグネシウム基合金は、その結晶粒界に、Ｍｇ１７Ａｌ１２を分散して含み、
前記Ｍｇ１７Ａｌ１２の平均粒径が１０ｎｍ以上３０μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板。
【請求項５】
前記マグネシウム基合金は、その結晶粒界に、Ｓｒを含む金属間化合物を分散して含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板。
【請求項６】
板厚が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム合金板に関する。
本出願は、２０１７年６月２２日出願の日本出願第２０１７−１２２５４４号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、温間での伸びの異方性が小さく、温間塑性加工性に優れるマグネシウム合金板として、Ａｌを９質量％含有するマグネシウム合金からなるものを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００９／００１５１６
【発明の概要】
【０００４】
本開示のマグネシウム合金板は、
質量％で、
Ａｌを５．０％以上６．５％以下、
Ｓｒを０．２％以上１．０％以下、
Ｚｎを０．１％以上０．７５％以下、
Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなるマグネシウム基合金から構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、試験例１の試料Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１０１について、圧延材の断面を走査型電子顕微鏡で観察した顕微鏡写真である。
【図２】図２は、試験例１の試料Ｎｏ．１０の圧延材について、その断面を走査型電子顕微鏡で観察した顕微鏡写真である。
【図３】図３は、試験例１の試料Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１０１について、鋳造材の断面を走査型電子顕微鏡で観察した顕微鏡写真である。
【図４】図４は、試験例１の試料Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１０１について、鋳造材の断面を光学顕微鏡で観察した顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［発明が解決しようとする課題］
延性と耐食性との双方に優れるマグネシウム合金板が望まれている。
【０００７】
Ａｌを多く含むマグネシウム合金、代表的にはＡＳＴＭ規格のＡＺ９１合金やＡＺ９１合金相当のＡｌを含むマグネシウム合金は、Ａｌの含有量が多いことで耐食性に優れるものの、延性に劣る。特許文献１に記載のマグネシウム合金板では、２００℃以上での温間での伸びが高く、温間での延性に優れるものの、２０℃といった室温での伸びは１５％程度以下である。そのため、室温でも破断伸びが高く、延性に優れる上に、耐食性にも優れるマグネシウム合金板が望まれる。
【０００８】
そこで、延性と耐食性との双方に優れるマグネシウム合金板を提供することを目的の一つとする。
【０００９】
［発明の効果］
本開示のマグネシウム合金板は、延性と耐食性との双方に優れる。
【００１０】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１１】
（１）本発明の一態様に係るマグネシウム合金板は、
質量％で、
Ａｌを５．０％以上６．５％以下、
Ｓｒを０．２％以上１．０％以下、
Ｚｎを０．１％以上０．７５％以下、
Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなるマグネシウム基合金から構成される。
【００１２】
上記のマグネシウム合金板は、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを上述の特定の範囲で含有する特定の組成のマグネシウム基合金からなるため、以下に説明するように、室温でも延性に優れる上に、耐食性にも優れる。ここでの室温とは、２０℃±１５℃とする。
【００１３】
ここで、Ａｌを含有するマグネシウム基合金では、ＡＺ９１合金のようにＡｌの含有量が多いと、耐食性に有効なＭｇ１７Ａｌ１２が形成され易く、耐食性に優れる。しかし、Ａｌの含有量が多いことでＭｇ１７Ａｌ１２が粗大になり易く、この粗大粒子の近傍に鋳造欠陥が生じ易い。これら粗大粒子や鋳造欠陥に起因して、破断伸びが低下し易く、延性に劣る。Ａｌの含有量が少なければ、上述の粗大なＭｇ１７Ａｌ１２や鋳造欠陥を低減でき、延性が高くなるものの、耐食性が低下する。これに対し、上記のマグネシウム合金板では、ＡｌをＡＺ９１合金よりも少ない特定の範囲で含むと共に、Ｓｒを特定の範囲で含むことで、特に製造過程でＳｒを含む金属間化合物（以下、Ｓｒ系化合物と呼ぶことがある）、代表的にはＡｌ４ＳｒをＭｇ１７Ａｌ１２よりも優先的に形成できる。この優先形成に起因してＭｇ１７Ａｌ１２が微細になり易い。また、Ａｌの含有量が上述のように比較的少ないため、Ａｌ４ＳｒなどのＳｒ系化合物も粗大になり難い。このようにＭｇ１７Ａｌ１２やＡｌ４Ｓｒなどからなる粗大粒子やこれら粗大粒子の周囲に生じ得る鋳造欠陥を低減できるため、上記のマグネシウム合金板は、これら粗大粒子や鋳造欠陥に起因する破断を低減できて室温でも破断伸びが高く、延性に優れる。
【００１４】
また、従来のマグネシウム合金からなる圧延板では、通常、圧延方向の機械的特性（破断伸びなど）と、圧延方向に直交する方向（以下、圧延垂直方向と呼ぶことがある）の機械的特性とが異なる、という異方性が存在する場合が多い。代表的には、圧延垂直方向の機械的特性は圧延方向の機械的特性に比較して劣る。例えば圧延方向の破断伸びと圧延垂直方向の破断伸びとの差が大きいと、任意の方向に均一的に曲げることなどを精度よく行い難い。このような機械的特性の異方性の存在により、上記の圧延板ではその用途が制限される。これに対し、上記のマグネシウム合金板は、上述のように破断の原因を低減できるため、圧延方向の破断伸びと圧延垂直方向の破断伸びとの差が小さい、即ち破断伸びの異方性が小さく、この点からも、延性に優れる。圧延方向の破断伸び、及び圧延垂直方向の破断伸びの測定方法は、後述の試験例１で詳細に説明する。
【００１５】
更に、上記のマグネシウム合金板では、上述のＡｌ及びＳｒに加えて、Ｚｎを特定の範囲で含む。Ｚｎは、上述のＳｒ系化合物の優先形成後においてＭｇ１７Ａｌ１２の形成をある程度促進することに寄与すると考えられる。そのため、上記のマグネシウム合金板は、Ｍｇ１７Ａｌ１２を適切に含むことができて耐食性に優れる。かつ、上述のＡｌ，Ｓｒ，Ｚｎに加えて、Ｍｎを特定の範囲で含むため、耐食性に悪影響を与えるＦｅをＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅという化合物で存在させられる。このことからも、上記のマグネシウム合金板は、耐食性に優れる。
【００１６】
上記のマグネシウム合金板は、室温でも延性に優れる上に、Ａｌの含有量が６．５質量％以下と比較的少ないものの、耐食性に優れるという従来に無い特性を有しており、室温での高い延性が望まれる用途の素材などにも利用できる。
【００１７】
（２）上記のマグネシウム合金板の一例として、
前記マグネシウム合金板における圧延方向の破断伸びと、前記圧延方向に直交する方向の破断伸びとの差が２％以下である形態が挙げられる。
【００１８】
上記形態は、室温でも破断伸びの異方性が小さく、延性に優れる。
【００１９】
（３）上記のマグネシウム合金板の一例として、
破断伸びが１８％以上である形態が挙げられる。
【００２０】
上記形態は、室温でも破断伸びが高く、延性に優れる。上記（２）のように破断伸びの異方性が小さい場合には、室温での高い延性が望まれる用途の素材に好適に利用できる。
【００２１】
（４）上記のマグネシウム合金板の一例として、
前記マグネシウム基合金は、その結晶粒界に、Ｍｇ１７Ａｌ１２を分散して含み、
前記Ｍｇ１７Ａｌ１２の平均粒径が１０ｎｍ以上３０μｍ以下である形態が挙げられる。
【００２２】
上記形態は、Ｍｇ１７Ａｌ１２が非常に微細であるため、粗大粒子に起因する破断をより低減し易く、延性により優れる。また、上記形態は、微細なＭｇ１７Ａｌ１２が分散して存在するため、耐食性にもより優れる。
【００２３】
（５）上記のマグネシウム合金板の一例として、
前記マグネシウム基合金は、その結晶粒界に、Ｓｒを含む金属間化合物を分散して含む形態が挙げられる。
【００２４】
上記形態は、Ａｌ４ＳｒといったＳｒ系化合物が結晶粒界に分散して存在するため、粗大なＳｒ系化合物を局所的に含む場合に比較して、粗大粒子に起因する破断を低減し易く、延性に優れる。また、上記形態は、Ａｌ４ＳｒといったＳｒ系化合物を含むことから、Ｍｇ１７Ａｌ１２の粗大化を抑制しているといえ、この点からも延性に優れる。
【００２５】
（６）上記のマグネシウム合金板の一例として、
板厚が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である形態が挙げられる。
【００２６】
上記形態のうち、板厚が上述の範囲で薄いものであれば、延性と耐食性との双方に優れることが望まれる用途であって、小型化、薄型化が望まれる用途の素材に好適に利用できる。上記形態のうち、板厚が上述の範囲で厚いものであれば、延性と耐食性とに優れることが望まれる用途であって、高強度や高剛性などが望まれる用途の素材に好適に利用できる。上記形態は上述のように延性に優れるため、特に曲げの外側は曲げの内側よりも伸びが求められるものの、厚板であっても曲げなどの変形を良好に行える。
【００２７】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態のマグネシウム合金板を具体的に説明する。合金組成において元素の含有量は、断りが無い限り質量割合（質量％）とする。
【００２８】
［マグネシウム合金板］
（概要）
実施形態のマグネシウム合金板は、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを特定の範囲で含有する特定の組成のマグネシウム基合金からなる板材である。このマグネシウム基合金は、Ａｌを５．０％以上６．５％以下、Ｓｒを０．２％以上１．０％以下、Ｚｎを０．１％以上０．７５％以下、Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなる。以下、詳細に説明する。
【００２９】
（組成）
Ａｌは、主として耐食性の確保に寄与する。
Ａｌを５．０％以上含有することで、結晶粒界にＭｇとＡｌとを含む金属間化合物、代表的にはＭｇ１７Ａｌ１２を形成して、耐食性を確保する。Ａｌの含有量が多いほど、Ｍｇ１７Ａｌ１２を形成し易く耐食性を高め易い。Ａｌの含有量が５．０５％以上、更に５．１％以上であると、耐食性により優れる傾向にある。
Ａｌを６．５％以下の範囲で含有することで、Ｍｇ１７Ａｌ１２などのＡｌを含む化合物からなる粗大な粒子を含み難く、上記化合物からなる粗大粒子に起因する破断を低減して、延性に優れる。Ａｌの含有量が６．４５％以下、更に６．４％以下、特に６．２％未満であると、延性により優れる傾向にある。
【００３０】
Ｓｒは、主としてマグネシウム基合金の結晶粒の微細化、及びＭｇ１７Ａｌ１２の微細化に寄与する。結果として、Ｓｒは、延性の向上に寄与する。
ここで、上述のようにＡｌを５．０％以上含有すると、マグネシウム基合金の結晶粒界にＭｇ１７Ａｌ１２などからなる粗大な粒子が形成され易く、この粗大粒子に起因して、その近傍に鋳造欠陥が生じ易くなる。上記粗大粒子や鋳造欠陥によって、延性が低下する。Ａｌを上述の範囲で含有しつつ、Ｓｒを０．２％以上含有すると、製造過程で、Ｓｒを含むＳｒ系化合物、特にＡｌ４ＳｒといったＡｌとＳｒとを含有する化合物をＭｇ１７Ａｌ１２よりも優先的に形成できる。Ａｌ４Ｓｒの融点は、Ｍｇ１７Ａｌ１２の融点よりも高いからである。代表的には、Ａｌ４ＳｒなどのＳｒ系化合物は微細であり、この微細粒子を結晶核とすることで、マグネシウム基合金の結晶粒が微細になり易い。また、Ａｌ４ＳｒなどのＳｒ系化合物にＡｌを含むことで、その後に形成されるＭｇ１７Ａｌ１２は大きく成長し難く（粗大になり難く）、結果として微細になり易い。そのため、結晶粒が微細であり、かつ微細なＭｇ１７Ａｌ１２やＡｌ４ＳｒなどのＳｒ系化合物が結晶粒界に分散して存在する組織を有する、即ち、結晶組織全体に亘って微細なＭｇ１７Ａｌ１２やＳｒ系化合物などが概ね均一的に分散した組織を有することができる。このような微細組織を有することで、延性に優れる。Ｓｒの含有量が多いほど、Ａｌ４ＳｒなどのＳｒ系化合物を形成し易い傾向にあり、Ｓｒの含有量を０．２５％以上、０．３％以上とすることができる。
Ｓｒを１．０％以下の範囲で含有することで、Ａｌ４ＳｒなどのＳｒ系化合物自体が粗大になることを抑制して、延性に優れる。Ｓｒの含有量を０．９５％以下、更に０．９％以下とすると、上記粗大化をより抑制し易い。
【００３１】
Ｚｎは、主として耐食性の向上に寄与する。
Ｚｎを０．１％以上含有することで、耐食性に有効なＭｇ１７Ａｌ１２の形成を促進する。そのため、上述の優先形成後でも、Ｍｇ１７Ａｌ１２を適切に含むことができて、耐食性に優れる。Ｚｎの含有量を０．１５％以上、更に０．２％以上とすると、上述の促進効果を得易い。
Ｚｎを０．７５％以下の範囲で含有することで、Ｍｇ１７Ａｌ１２の形成を促進しつつ、粗大化を防止でき、延性に優れる。Ｚｎの含有量を０．７４％以下、更に０．７３％以下とすると、Ｍｇ１７Ａｌ１２の粗大化をより確実に防止して、延性に優れる。
【００３２】
Ｍｎは、耐食性の向上に寄与する。
Ｍｎを０．１％以上含有することで、製造過程で、溶湯中に含み得るＦｅと、Ａｌ及びＭｎとによってＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅなどの化合物を形成できる。即ち、Ｍｎは、耐食性に悪影響を及ぼすＦｅを上記化合物として相分離することで、Ｆｅを低減、除去する効果を有する。Ｍｎの含有量を０．１５％以上、０．２％以上とすると、上記化合物をより確実に形成し易く、Ｆｅに起因する耐食性の低下を低減し易い。
Ｍｎを０．５％以下の範囲で含有することで、Ａｌ−Ｍｎなどの化合物が過剰に形成されることを抑制でき、結果として耐食性に優れる。Ａｌ−Ｍｎなどの化合物は糸状腐食の起点になるため、大量に形成されると耐食性が低下する。Ｍｎの含有量を０．４５％以下、更に０．４％以下とすると、Ａｌ−Ｍｎなどの化合物の過剰形成をより抑制し易く、耐食性に優れる。
【００３３】
（組織）
実施形態のマグネシウム合金板は、代表的には微細な結晶組織を有する。例えば、実施形態のマグネシウム合金板が双ロール法といった連続鋳造法によって製造された鋳造材である場合、上記マグネシウム合金板をなすマグネシウム基合金の平均結晶粒径が３０μｍ以下、更に２０μｍ以下であるものが挙げられる。又は、例えば、実施形態のマグネシウム合金板が上記鋳造材に温間圧延を含む圧延加工が施されてなる圧延材である場合やこの圧延材にプレス加工などの塑性加工が施されてなる成形材である場合などでは、上記マグネシウム合金板をなすマグネシウム基合金の平均結晶粒径が２０μｍ以下、更に１５μｍ以下であるものが挙げられる。圧延材は、結晶粒径が鋳造材よりも小さく微細であることから、延性により優れる。
【００３４】
上記平均結晶粒径の測定には、例えばライン法を利用できる。ライン法を利用する場合、マグネシウム合金板の断面を光学顕微鏡で観察し、この観察像に所定の長さの測定用直線を引き、測定用直線によって切断される結晶粒の個数を求める。測定用直線の長さを結晶粒の個数で除した値を平均結晶粒径とすることが挙げられる。測定用直線の長さは、例えば、この直線によって切断される結晶数が５０個以上となる長さとすることが挙げられる。その他、平均結晶粒径の測定には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）を組み合わせたＳＥＭ−ＥＢＳＤによる結晶解析を利用できる。
【００３５】
実施形態のマグネシウム合金板の一例として、微細な化合物の粒子が結晶粒界に分散して存在する組織を有するものが挙げられる。具体的には、実施形態のマグネシウム合金板は、マグネシウム基合金の結晶粒界に、Ｍｇ１７Ａｌ１２を分散して含み、このＭｇ１７Ａｌ１２の平均粒径が１０ｎｍ以上３０μｍ以下であるものが挙げられる。このような微細なＭｇ１７Ａｌ１２が存在する実施形態のマグネシウム合金板は、上述の圧延材であることが挙げられる。
【００３６】
Ｍｇ１７Ａｌ１２を含むことで、上述のように耐食性に優れる。特に平均粒径が１０ｎｍ以上という非常に微細なＭｇ１７Ａｌ１２を分散して含むため、耐食性により優れる。
かつ、Ｍｇ１７Ａｌ１２の平均粒径が３０μｍ以下であるため、粗大なＭｇ１７Ａｌ１２や粗大粒子の周囲に生じ得る鋳造欠陥を含み難く、これらに起因する延性の低下を低減し易く、延性に優れる。Ｍｇ１７Ａｌ１２の平均粒径が１５ｎｍ以上、更に２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上とある程度大きいと、耐食性により優れる傾向にある。Ｍｇ１７Ａｌ１２の平均粒径が２５μｍ以下、更に２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下と小さいほど、延性に優れる傾向にある。
【００３７】
又は、実施形態のマグネシウム合金板は、マグネシウム基合金の結晶粒界に、Ｓｒを含む金属間化合物（Ｓｒ系化合物）を分散して含むものが挙げられる。Ｓｒ系化合物は、例えば、Ａｌ４ＳｒなどのＡｌとＳｒとを含む化合物が挙げられる。Ｓｒ系化合物を含むことで、上述のようにＳｒがＭｇ１７Ａｌ１２の微細化に寄与したと考えられる。結果として、微細なＭｇ１７Ａｌ１２を含むことができて耐食性に優れる上に、延性にも優れる。
Ｓｒ系化合物自体が微細であれば、延性により優れる。例えば、Ｓｒ系化合物の平均粒径は、５０ｎｍ以上５μｍ以下、更に５００ｎｍ（０．５μｍ）以上２μｍ以下であるものが挙げられる。このような微細なＳｒ系化合物が存在する実施形態のマグネシウム合金板は、上述の圧延材であること、又は上述の双ロール法などで製造された鋳造材であることが挙げられる。圧延材である場合、上述のように微細な結晶組織の結晶粒界に上述の微細なＭｇ１７Ａｌ１２と、微細なＳｒ系化合物とが分散して存在することが挙げられる。
【００３８】
Ｍｇ１７Ａｌ１２の平均粒径、Ｓｒ系化合物の平均粒径は、例えば、以下のようにして測定することができる。マグネシウム合金板の断面をＳＥＭで観察し、この観察像からＭｇ１７Ａｌ１２の粒子やＳｒ系化合物の粒子を抽出する。上記断面における各粒子の面積を求め、この面積に等しい円の直径を各粒子の粒径とし、５０個以上の粒子の粒径を平均した値を平均粒径とすることが挙げられる。
【００３９】
Ｍｇ１７Ａｌ１２の粒径や存在状態、Ｓｒ系化合物の粒径や存在状態は、代表的にはマグネシウム基合金の組成や製造条件を調整することで変更できる。
【００４０】
（形状、大きさ）
実施形態のマグネシウム合金板は、用途などに応じて、種々の大きさ（厚さ、幅、長さなど）、種々の形状をとり得る。実施形態のマグネシウム合金板の一例として、その全体に亘って一様な所定の板厚及び幅と、所定の長さとを有し、平面形状が長方形であり、平坦な板材であることが挙げられる。別例として、上記平坦な板材が長いものであって、コイル状に巻き取られたコイル材であることが挙げられる。これら平坦な板材やコイル材は、上述の圧延材や鋳造材であるものが挙げられる。圧延材からなるコイル材をプレス加工部材などの塑性加工部材の素材に利用する場合、プレス装置などの加工装置に連続して素材を供給でき、塑性加工部材の量産に寄与する。実施形態のマグネシウム合金板が上述の成形材（塑性加工部材）である場合には、少なくとも一部に曲げなどが施されて立体な形状をなすものであることが挙げられる。その他、貫通孔や溝、突起等を備えて、局所的に厚さが異なるものとすることもできる。
【００４１】
実施形態のマグネシウム合金板の板厚は、適宜選択できる。例えば、上記板厚が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であるものが挙げられる。この範囲において、上記板厚が２ｍｍ以下、更に１．５ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下と薄い場合には、携帯用機器の筐体といった小型、薄型のマグネシウム合金部材の素材に適する。上記の範囲において、上記板厚が２ｍｍ超、更に２．５ｍｍ以上と厚い場合には、大型機器の筐体といった強度や剛性がより高いことが望まれるマグネシウム合金部材の素材に適する。上記板厚が２ｍｍ超５ｍｍ以下の厚板であっても上述のように延性に優れるため、例えば、板厚方向に曲げを行った場合に曲げの外側が十分に伸びることができる。更なる軽量化、薄型化を望む場合には、上記板厚を４．５ｍｍ以下、更に４ｍｍ以下、３．８ｍｍ以下、３．５ｍｍ以下とすることが挙げられる。
【００４２】
（機械的特性）
実施形態のマグネシウム合金板は、代表的には室温でも破断伸びが高い。特に実施形態のマグネシウム合金板が上述の圧延材である場合、上述の鋳造材である場合に比較して、室温での破断伸びがより高い。例えば、室温での破断伸びが１８％以上であるものが挙げられる。ここでの破断伸びとは、マグネシウム合金板の圧延方向に直交する方向（圧延垂直方向）の値とする。ここで、実施形態のマグネシウム合金板が圧延材である場合、圧延垂直方向の破断伸びは圧延方向の破断伸びに比較して低い場合が有る。そのため、圧延垂直方向の破断伸びが１８％以上と高ければ、圧延方向の破断伸びは圧延垂直方向の破断伸び以上であると期待され、マグネシウム合金板全体として高い破断伸びを有するといえる。
【００４３】
上記破断伸びが高いほど延性に優れて、曲げなどの変形を行い易く、上記破断伸びが１８．５％以上、１９％以上、更に１９．５％以上であるものが挙げられる。
【００４４】
マグネシウム合金板の圧延方向及び圧延垂直方向は、マグネシウム合金板の形状や大きさなどから簡易的に把握できる場合がある。例えば、上述のコイル材であれば、板材の長手方向を圧延方向と見做し、板材の長手方向に直交する幅方向を圧延垂直方向と見做すことができる。上述の平坦な板材や立体な形状を有する場合などであって、平面形状が概ね長方形状であれば、長辺方向を圧延方向と見做し、短辺方向を圧延垂直方向と見做すことができる。
【００４５】
実施形態のマグネシウム合金板は、代表的には室温でも破断伸びの異方性が小さい。特に実施形態のマグネシウム合金板が上述の圧延材である場合、上述の鋳造材である場合に比較して、室温での破断伸びの異方性がより小さい。例えば、マグネシウム合金板における圧延方向の破断伸びと、この圧延方向に直交する方向の破断伸びとの差（以下、伸び差と呼ぶ）が２％以下であることが挙げられる。上記伸び差が小さいほど、破断伸びの異方性が小さく延性に優れ、任意の方向に曲げなどの変形を行った場合でも均一的に変形し易い。そのため、上記伸び差は１．８％以下、更に１．５％以下であることが好ましく、１．３％以下、更に１．２％以下であることがより好ましい。
【００４６】
上記破断伸びは、代表的にはマグネシウム基合金の組成や製造条件を調整することで変更できる。例えば、ＡｌやＺｎの含有量が上述の範囲で少ないと、破断伸びが高い傾向にある。
【００４７】
（表面性状）
実施形態のマグネシウム合金板は、上述のように微細な結晶組織を有し、その結晶粒界に微細なＭｇ１７Ａｌ１２やＳｒ系化合物などの化合物が分散して存在する場合には、表面処理性にも優れる。例えば、化成処理や陽極酸化処理などの防食処理を施すと、均一的な厚さの処理層を形成し易く、耐食性により優れる。
【００４８】
［マグネシウム合金板の製造方法］
実施形態のマグネシウム合金板は、例えば、上述の圧延材である場合、連続鋳造法によって鋳造材を製造する鋳造工程と、前記鋳造材に溶体化処理を施して溶体化材を製造する熱処理工程と、前記溶体化材に温間圧延を含む圧延加工を施して圧延材を製造する圧延工程とを備える製造方法によって製造することができる。実施形態のマグネシウム合金板が上述の鋳造材である場合には、上述の鋳造工程を経て製造することができる。実施形態のマグネシウム合金板が上述の成形材である場合には、上述の鋳造工程、熱処理工程、圧延工程に加えて、前記圧延材に塑性加工を施して塑性加工部材を製造する加工工程を備えることで成形材を製造することができる。以下、各工程の概要を説明する。
【００４９】
（鋳造工程）
鋳造材は、連続鋳造法によって製造されたものが好ましい。特に凝固速度が５０Ｋ／秒以上という急冷凝固が可能な双ロール法によって製造された鋳造材は、引け巣、ポア、偏析などの内部欠陥や粗大な酸化物などが実質的に無い又は非常に少ない上に、平均結晶粒径や晶析出物が小さくより好ましい（後述の図３参照）。また、双ロール法を利用すると、所定の板厚及び幅を有し、非常に長い鋳造材を量産できて好ましい。凝固速度が大きいほど、上記内部欠陥や介在物の低減、結晶粒などの微細化を図ることができ、凝固速度を１００Ｋ／秒以上、更に２００Ｋ／秒以上、３００Ｋ／秒以上、４００Ｋ／秒以上とすることができる。その他、鋳造条件は、公知の条件を参照することができる。
【００５０】
（熱処理工程）
上述の鋳造材に溶体化処理を施して、添加元素を固溶させると、次の圧延工程で温間圧延を行った際、添加元素を含む析出物を均一的な大きさに析出し易く好ましい。この熱処理条件は、例えば熱処理温度を３８０℃以上４２０℃以下、保持時間を６０分以上６００分以下とすることが挙げられる。その他、熱処理条件は、公知の条件を参照することができる。
【００５１】
（圧延工程）
上述の熱処理工程を経て得られた熱処理材に温間圧延を含む圧延加工を施すことで、上述のポアなどの鋳造欠陥が実質的に無い又はより少ない緻密な組織としたり、より微細な結晶組織としたり、Ｍｇ１７Ａｌ１２などの析出物を析出させたりすることができる。特に、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを上述の特定の範囲で含む特定の組成のマグネシウム基合金からなる熱処理材を素材とすることで、上述のようにＭｇ１７Ａｌ１２などの析出物を微細に析出できる。温間圧延の条件は、例えば、素材温度を１５０℃以上３５０℃以下、１パスあたりの圧下率を１０％以上５０％以下とすることなどが挙げられる。その他、圧延条件は、公知の条件を参照することができる。なお、上述の鋳造欠陥が実質的に無い又は非常に少なく緻密であること、集合組織を有すること、微細な結晶組織を有すること（例えば平均結晶粒径が１５μｍ以下、更に１０μｍ以下であること）などは、圧延材であることを示す指標の一つになる場合がある。
【００５２】
その他、上述の圧延材にレベラー加工、研磨加工、化成処理などの表面処理などを施すことができる。レベラー加工、研磨加工、表面処理の条件は公知の条件を参照することができる。
【００５３】
＜用途＞
実施形態のマグネシウム合金板は、各種の用途の素材に利用できる。特に実施形態のマグネシウム合金板が上述の圧延材である場合、プレス加工などの種々の塑性加工が施されてなる塑性加工部材の素材に利用できる。上記塑性加工部材は、例えば、各種の電気・電子機器の筐体などの構成部品、具体的には、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの携帯可能な比較的小型なものやＴＶといった比較的大型なものなどの構成部品が挙げられる。又は、上記塑性加工部材は、例えば、各種の輸送機の構成部品、具体的には、自動車、航空機、鉄道などのボディーパネルなどの外装品、シートパネルなどの内装品、エンジン部品、シャーシ周りの部品などが挙げられる。その他、上記塑性加工部材は、各種の枠体や筒体などの構造用部材などが挙げられる。
【００５４】
（主な効果）
実施形態のマグネシウム合金板は、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを特定の範囲で含有する特定の組成のマグネシウム基合金からなることで、延性に優れる上に、耐食性にも優れる。
この効果を以下の試験例１で具体的に説明する。
【００５５】
［試験例１］
種々の組成のマグネシウム基合金からなるマグネシウム合金板を作製し、延性及び耐食性を調べた。
【００５６】
（試料の準備）
各試料のマグネシウム合金板は、以下の鋳造工程、熱処理工程、圧延工程を経て作製する圧延材とする。
鋳造工程では、表１に示す組成（各元素の含有量は質量％）のマグネシウム基合金を用いて、双ロール法によって鋳造材（板厚５ｍｍ）を作製する。ここでは、ベースとなる純マグネシウムの溶湯に、Ａｌ，Ｚｎ，Ｓｒ，Ａｌ−Ｍｎ合金を添加して、表１に示す組成のマグネシウム基合金の溶湯を作製する。凝固速度は５０Ｋ／秒以上とする。得られた鋳造材の組成をＩＣＰ発光分光分析法で分析したところ、表１に示す組成であることを確認している（残部はＭｇ及び不可避不純物）。
熱処理工程では、得られた鋳造材に溶体化処理を施す。ここでは、熱処理温度を４００℃、保持時間を３００分（５時間）とする。
圧延工程では、得られた熱処理材に板厚が１ｍｍとなるまで温間圧延を施して圧延材を作製する。温間圧延における素材温度は３５０℃とする。
【００５７】
（延性）
得られた各試料の圧延材から、引張試験片を切り出し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（金属材料引張試験方法、２０１１）に準拠して引張試験を行い、室温（ここでは２０℃程度）での破断伸び（％）を調べた。ここでは、試料ごとに、二つの引張試験片α、βを切り出す。引張試験片α，βは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に規定される板状試験片１３号とする。
一方の引張試験片αは、その長手方向が圧延方向に平行するように切り出し、試験時の引張方向が圧延方向に平行となるものである。この引張試験片αを用いて測定した破断伸びを圧延方向の破断伸び（％）として、表１に示す。
他方の引張試験片βは、その長手方向が圧延方向と直交するように切り出し、試験時の引張方向が圧延方向に直交する方向となるものである。この引張試験片βを用いて測定した破断伸びを圧延垂直方向の破断伸び（％）として、表１に示す。
更に、圧延方向の破断伸びから圧延垂直方向の破断伸びを減じた値、即ち両破断伸びの差を伸び差（％）として、表１に示す。
【００５８】
（耐食性）
得られた各試料の圧延材から試験片を切り出し、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１（塩水噴霧試験方法、２０１５）に準拠して塩水噴霧試験を行い、外観観察を行った。
ここでは、中性の塩化ナトリウム溶液を１９２時間噴霧した後に、各試料の外観を目視確認する。試料の全面に白錆びが実質的に無い場合を耐食性に優れるとして「良好」と評価する。試料の一部に白錆びが有る場合を「白錆び」と評価する。試料全面に白錆びが有る場合を「全面白錆び」と評価する。各試料の評価結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
表１に示すように、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、室温での破断伸びが高く、伸び差も小さく、延性に優れる上に、耐食性にも優れる。定量的には、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、室温での破断伸び（ここでは圧延垂直方向の破断伸び）が１８％以上であり、多くの試料は１８．５％以上であり、１９％以上、更に２０％以上の試料も多い。また、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、伸び差が２％以下であり、多くの試料は１．５％以下であり、１．０％以下の試料も多い。即ち、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、室温での破断伸びの異方性が小さいといえる。
【００６１】
また、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、微細な結晶組織を有すると共に、結晶粒界にＭｇ１７Ａｌ１２やＳｒ系化合物などの化合物からなり、微細な粒子が分散して存在する組織を有する。図１は、試料Ｎｏ．１０の圧延材及びＮｏ．１０１の圧延材の断面をＳＥＭで観察したＳＥＭ写真であり、上段は試料Ｎｏ．１０、下段は試料Ｎｏ．１０１を示す。図２は、試料Ｎｏ．１０のＳＥＭ観察像であり、観察倍率を大きくした拡大写真である。図１の上段及び図２、並びに後述する図３の上段において白い粒子はＡｌ４ＳｒといったＳｒ系化合物である。図１の下段、後述する図３の下段において白い粒子はＡｌ−ＭｎといったＡｌとＭｎとからなる化合物である。図２において薄灰色の非常に微細な粒子は、Ｍｇ１７Ａｌ１２である。図１，図２では各粒子の一例を黒矢印で示す。
【００６２】
図１の上段に示すように、試料Ｎｏ．１０は、粒径が１μｍ以下程度の微細なＳｒ系化合物が結晶粒界に分散して存在することが分かる。また、図２に示すように、試料Ｎｏ．１０は、粒径が０．１μｍ（１００ｎｍ）以下、更に５０ｎｍ以下という非常に微細なＭｇ１７Ａｌ１２が結晶粒界に分散して存在することが分かる。なお、ライン法によって測定したところ、試料Ｎｏ．１０の平均結晶粒径は８μｍ程度であり、Ｓｒ系化合物の平均粒径は５００ｎｍ（０．５μｍ）程度であり、Ｍｇ１７Ａｌ１２の平均結晶粒径は５０ｎｍ程度である。試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９，Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１３も同様な微細組織を有すると考えられる。
【００６３】
これに対し、試料Ｎｏ．１０１〜Ｎｏ．１０９のうち、耐食性に優れる試料Ｎｏ．１０１，Ｎｏ．１０３，Ｎｏ．１０４，Ｎｏ．１０７〜Ｎｏ．１０９では室温での破断伸び（圧延垂直方向）が非常に低く、１３％程度以下に過ぎず、延性に劣る。室温での破断伸び（圧延垂直方向）が高い試料Ｎｏ．１０５，Ｎｏ．１０６では白錆び、全面白錆びが生じており、耐食性に劣る。試料Ｎｏ．１０２では、室温での破断伸び（圧延垂直方向）が低い上に、耐食性にも劣る。その他、試料Ｎｏ．１０１では、図１の下段に示すように、粒径が１μｍ以下程度の微細なＡｌ−Ｍｎが分散して存在することが分かる。
【００６４】
上述の結果が得られた理由として、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを上述の特定の範囲で含有する特定の組成のマグネシウム基合金から構成されることで、延性と耐食性との双方に優れたと考えられる。以下、上述の特定の範囲外の組成のマグネシウム基合金からなる試料Ｎｏ．１０１〜Ｎｏ．１０９と比較して考察する。
【００６５】
試料Ｎｏ．１０１は、ＡＳＴＭ規格合金において延性に優れるとされるＡＭ６０合金相当のＡｌ及びＭｎを含んでおり、図１の下段に示すようにＡｌ−Ｍｎからなる微細な粒子が分散して存在する組織を有するものである。試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、Ａｌ，Ｍｎを含み、Ｓｒ，Ｚｎを含まない試料Ｎｏ．１０１と比較すると、延性により優れることが分かる。
試料Ｎｏ．１０２は、試料Ｎｏ．１０１よりもＡｌの含有量が少ない試料である。試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、試料Ｎｏ．１０２と比較すると、延性に更に優れること、耐食性にも優れることが分かる。
試料Ｎｏ．１０３は、Ａｌ，Ｚｎ，Ｍｎを含み、Ｓｒを含まない試料である。試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、試料Ｎｏ．１０３と比較すると、延性により優れることが分かる。
試料Ｎｏ．１０５は、Ａｌ，Ｓｒ，Ｍｎを含み、Ｚｎを含まない試料である。試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、試料Ｎｏ．１０５と比較すると、耐食性により優れることが分かる。
従って、試料Ｎｏ．１０１〜Ｎｏ．１０３，Ｎｏ．１０５との比較に基づけば、高延性及び高耐食性を両立するには、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを含むことが好ましいといえる。
【００６６】
試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを含む試料Ｎｏ．１０４，Ｎｏ．１０７〜Ｎｏ．１０９と比較すると、延性により優れる。試料Ｎｏ．１０４，Ｎｏ．１０８ではＺｎの含有量が０．８質量％以上と多いため、試料Ｎｏ．１０７ではＡｌの含有量が６．７質量％と多いため、試料Ｎｏ．１０９ではＳｒの含有量が１．２質量％と多いため、粗大な化合物粒子が形成され易くなり、延性に劣ると考えられる。
試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを含む試料Ｎｏ．１０６と比較すると、耐食性により優れる。試料Ｎｏ．１０６では、Ａｌの含有量が４．５質量％と少ないため、耐食性に劣ると考えられる。
従って、試料Ｎｏ．１０４，Ｎｏ．１０６〜Ｎｏ．１０９との比較に基づけば、高延性及び高耐食性を両立するには、Ａｌを４．５質量％超６．７質量％未満、Ｓｒを０超１．２質量％未満、Ｚｎを０超０．８質量％未満、Ｍｎを０．２質量％以上０．５質量％以下含むことが好ましいといえる。
【００６７】
また、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３の圧延材が微細な結晶組織を有すると共に、Ｍｇ１７Ａｌ１２やＳｒ系化合物が微細である理由の一つとして、双ロール法によって製造された鋳造材を素材に用いたことが考えられる。図３は、試料Ｎｏ．１０の鋳造材及びＮｏ．１０１の鋳造材の断面をＳＥＭで観察したＳＥＭ写真であり、上段は試料Ｎｏ．１０、下段は試料Ｎｏ．１０１を示す。図４は、試料Ｎｏ．１０の鋳造材及びＮｏ．１０１の鋳造材の断面を光学顕微鏡で観察した顕微鏡写真であり、上段は試料Ｎｏ．１０、下段は試料Ｎｏ．１０１を示す。
【００６８】
図３に示すように、試料Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１０１の鋳造材はいずれも、結晶粒界にＭｇ１７Ａｌ１２が存在することが分かる。但し、試料Ｎｏ．１０のＭｇ１７Ａｌ１２は長さ５μｍ以下程度の細長い粒子状であるのに比較して、試料Ｎｏ．１０１のＭｇ１７Ａｌ１２は結晶粒界に連続して網目状に存在している。例えば、試料Ｎｏ．１０１では、左側から右側に横断するようにＭｇ１７Ａｌ１２が連続して存在する。鋳造材にこのようなＭｇ１７Ａｌ１２が存在したため、試料Ｎｏ．１０１の圧延材は、Ｍｇ１７Ａｌ１２が比較的粗大になり易く、試料Ｎｏ．１０の圧延材よりも延性に劣る結果になった、と考えられる。
【００６９】
また、図４に示すように、試料Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１０１の鋳造材はいずれも、結晶組織を有することが分かる。但し、試料Ｎｏ．１０では、平均結晶粒径が２０μｍ程度であり、概ね均一的な大きさであるのに対し、試料Ｎｏ．１０１では、平均結晶粒径が５０μｍ程度と大きい上に６０μｍ以上１００μｍ以下程度の粗大な粒子が混在している。そのため、試料Ｎｏ．１０１の圧延材は、試料Ｎｏ．１０の圧延材よりも結晶が微細になり難く、この点からも延性に劣る結果になった、と考えられる。
【００７０】
以上の試験から、Ａｌ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎを特定の範囲で含有する特定の組成のマグネシウム基合金から構成されるマグネシウム合金板は、高延性と高耐食性とを両立できることが示された。
【００７１】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、試験例１のマグネシウム基合金の組成、板厚などを適宜変更できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2018235591.tif 000009
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