(57)【要約】主として約１．０〜１５．０質量％のスカンジウム、約０．１〜３．０質量％のイットリウム、約１．０〜３．０質量％の希土類金属、約０．１〜０．５質量％のジルコニウムからなる多成分マグネシウム系合金。マグネシウム主成分の純度は９９．９９５質量％以上である。Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕの不純物は、すべて０．００１質量％を超えず、合金中の他の不純物含量は０．００５質量％を超えない。当該合金は、室温で強度、変形能および耐食性の優れた組み合わせを明示する。当該合金は有害および毒性不純物を含まない。当該合金は、高い強度、変形能および耐食性の組み合わせを要求する種々の実用的用途、好ましくは医学の分野に用いることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
約１〜１０質量％のスカンジウム、約３質量％までのイットリウム、約１〜３質量％の希土類、約０．１〜０．５質量％のジルコニウムを有し、残部が金属不純物に応じて純度９９．９９５％以上のマグネシウムであることを特徴とする優れた機械的特性および腐食特性の組み合わせを有するインゴット由来のマグネシウム系合金。
【請求項２】
金属不純物に応じて純度９９．９９質量％以上の合金化元素を含む請求項１に記載の合金。
【請求項３】
約０．００１質量％までの鉄、約０．００１質量％までのニッケルおよび約０．００１質量％までの銅を含む合計約０．００５質量％未満の金属不純物を含有する請求項１に記載の合金。
【請求項４】
生組織体に対し毒性、放射性および有害性のない元素がすべて０．０００１質量％を超える濃度である請求項１に記載の合金。
【請求項５】
前記機械的特性および腐食特性をスカンジウム濃度の１から１０質量％までの変更によって調整する請求項１又は４に記載の合金。
【請求項６】
室温での強度特性（降伏応力および最高引張応力）を、前記合金におけるスカンジウム濃度の１から１０質量％までの増加に伴って２０〜２５％増大させることができる請求項５に記載の合金。
【請求項７】
塑性特性（伸び、断面ウエスト）を、前記合金におけるスカンジウム濃度の１から１０質量％までの増加に伴って２０〜２５％増大させることができる請求項５に記載の合金。
【請求項８】
塩化ナトリウム水溶液における室温での腐食率を、前記合金におけるスカンジウム濃度の１０から１質量％までの変化によって６〜８倍に格下げすることができる請求項５に記載の合金。
【請求項９】
鋳造条件における機械的特性および腐食特性を、前記合金の平均粒径の０．１〜３ミクロンの範囲内での変更によってさらに調整することができる請求項１又は５に記載の合金。
【請求項１０】
強度特性（降伏応力および最高引張応力）を、前記合金における平均粒径の３から０．１ミクロンまでの減少に伴って２０〜２５％増大させることができる請求項９に記載の合金。
【請求項１１】
塑性特性（伸び、断面ウエスト）を、前記合金における平均粒径の３から０．１ミクロンまでの減少に伴って２０〜２５％増大させることができる請求項９に記載の合金。
【請求項１２】
標準生産計画に応じてチューブ、シート、ロッド、ワイヤ製造用および／または最終製品用に熱機械的処理条件下でさらに用いる請求項５又は９に記載の合金。
【請求項１３】
生体内で用いる医薬品および装置を製造するためさらに用いる前記請求項のいずれかに記載の合金。
【請求項１４】
ステントを製造するためさらに用いる前記請求項のいずれかに記載の合金。
【請求項１５】
前記請求項のいずれかに記載の合金から作製したステント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にマグネシウム系合金に関し、より正確には、室温における強度、変形能および耐食性の優れた組み合わせを有する変形可能なマグネシウム系合金の組成および構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウムは軽金属群に属し、当然建築材料として魅力的である。しかしながら、これはむしろh.c.p.（六方最密充填）結晶構造における塑性変形での限られた量のすべり面に関連して低い機械的特性を有する。その上、マグネシウムは強力な化学的活性のために自然条件下で低い耐食性を有する。マグネシウムの実用的使用での独特な方法は、それを主成分とした合金の作製である。あらゆる金属の機械的特性および腐食特性は、主としてその中に存在する他の金属元素に左右され、所定の特性に様々な影響を与えるよう作用し得る種々の金属間結合と固溶体とを生み出す可能性がある。マグネシウム系合金の特性に対する合金化元素の作用は二成分系ではよく研究されているが、多成分系合金においてはその総合効果が複雑に出現し、事前に予測できない。そのため、合金における合金化元素の選択およびその比率は、制御因子である。
【０００３】
工業用マグネシウム合金における主な合金化元素は、アルミニウム、亜鉛、リチウム、イットリウム、マンガン、ジルコニウム、希土類金属（ＲＥ）およびそれらの組み合わせである。
【０００４】
マグネシウム合金の機械的特性は、他の金属合金と同様に、既知の硬化機構（固溶体、析出強化、変形硬化、粒界硬化など）および合金構築による塑性変形の機構の操作的組み合わせの変更によって、および／または合金条件（温度）の変更によって調整される。
【０００５】
合金化元素および合金構造も同時に耐食性を含む他の特性に影響を与える。マグネシウムおよびマグネシウム合金の腐食率もマグネシウムの純度に強く依存する。たとえば、４％塩化ナトリウム水溶液における純度９９．９質量％のマグネシウムの腐食率は、純度９９．９９質量％のマグネシウムよりも１００倍以上である（非特許文献１参照）。
【０００６】
また、いくつかの不純物は、他の不純物の可溶解度範囲を変えることができる。従って、マグネシウム系合金におけるアルミニウムの添加は、合金の腐食率に対する他の合金化元素の影響を増大させる(上記参照)。合金化元素および不純物の分布、それらが形成する化学結合の構造は、マグネシウム合金の腐食率およびその均一性にも大きな影響を及ぼす。その上、マグネシウム合金の腐食率は、変形、老化、全体または一部分における焼きなまし等の合金条件にも左右される。
【０００７】
【非特許文献１】「金属セラミックス（Metallurgija）」、Timonova M.A.、Korrosia I zaschita magnievix splavov.M.著、1997年、ｐ152、ロシア
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、低腐食率の保存での強度および可塑性の（従来のものと比較して）改良された組み合わせを有する、ＷＥおよびＡＺ系合金に特有の新規なマグネシウム系合金の創作である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の合金は、主として０〜５０℃の温度範囲の分野で、良好な変形能と改良された耐食性とを要求する実用的な用途内で用いることを前提としている。従って、マグネシウム合金の機械的特性および腐食特性の改良分野における前記開発では、特定の温度条件下であることだけを考慮する。高温でのマグネシウム合金の強度、耐クリープ性および耐食性の改善に対するデータは、発明者らが熟知しているにもかかわらず、部分的にだけ考慮する。それはなぜなら、かかる合金の改良された強度が室温では維持されるものの、これらの条件下における塑性特性が強く悪化し得るからである。
【００１０】
以下、マグネシウム合金の特性の説明において、０〜５０℃の温度範囲、および質量％表記での合金化元素の含有量であることは、特記しない限り、常に暗示される。
【００１１】
多数のマグネシウム系合金を製造し、その組成を実際の用途に応じて選択する。
【００１２】
大部分のマグネシウム系合金は、主たる合金化元素に従い、条件付きでいくつかのグループに分けられる。Ｍｇ−Ｌｉ、Ｍｇ−Ａｌ、Ｍｇ−ＺｎおよびＭｇ−ＲＥのグループがあり、ここでＲＥは希土類金属である。
【００１３】
合金はまた、追加合金化元素に従い、特定のグループ内のクラスに再分割される。たとえば、ＡＳＴＭ規格下に基づいて、
ＬＡＥ（Ｍｇ−Ａｌ−ＲＥ）型の合金はＭｇ−Ｌｉグループ内である；
ＡＭ（Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ）、ＡＺ（Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ）、ＡＥ（Ｍｇ−Ａｌ−Ｐ３Ｍ）型の合金はＭｇ−Ａｌグループ内である；
ＺＫ（Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ）型合金およびＺＥ（Ｍｇ−Ｚｎ−Ｐ３Ｍ）合金はＭｇ−Ｚｎグループである；
最もよく知られたＷＥ（Ｍｇ−Ｙ−Ｎｄ−Ｚｒ）型合金はＭｇ−ＲＥグループ内である。
【００１４】
より複雑な組成の合金、すなわちＡＳＴＭ規格に基づいて明確に具体的なクラスに扱うことができない合金が種々の特許に記載されている。その目的は、合金の或る特性の改良である。
【００１５】
Ｍｇ−Ｌｉ共晶合金は最も可塑性のマグネシウム合金である（たとえば、独国特許発明第３９２２５９３号明細書、１９９１−０１−２４）。Ｍｇ−Ｌｉ二元状態図（「金属８２協会誌（J.Inst.Metals 82）」、Freeth W.E.、Raynor G.V.著、575-80、1954年）によれば、リチウム含量が５〜７％までの合金には純粋なマグネシウムに特有のＨＣＰα相が存在する。１０％を超えるリチウム含量では、b.c.c.（体心立方）構造を有するβ相が合金内で優位である。この場合、すべり系の可能量、ひいては合金の成形性が増大する。室温での引張試験において、Ｍｇ−１１Ｌｉ合金の伸びは３９％、最大引張応力（ＵＴＳ）は１０４ＭＰａに達する（米国特許第６８３８０４９号明細書）。
【００１６】
マグネシウム−リチウム合金の欠点は、化学的に活性なリチウムの存在により、合金の強度が低く、耐食性が減少することである。
【００１７】
強度と腐食安定の増大のためにＭｇ−Ｌｉ合金をさらに合金化する。アルミニウムおよび亜鉛が、Ｍｇ−Ｌｉ合金の強度と耐食性の増大のために該合金に添加される。４〜１０％のアルミニウムと、２％までの亜鉛の添加は、Ｍｇ−Ｌｉ−Ａｌ−Ｚｎ合金の非常に良好な強度と成形性との組み合わせをもたらす。
【００１８】
修士論文「マグネシウム−リチウム合金の特性に対するアルミニウム添加の効果」（Hsin-Man Lin、２００４年７月１５日発表）では、０．６％ＡｌのＭｇ−９Ｌｉ合金への添加は「機械的強度と耐食性を明らかに増大させ、２００℃以下の温度での伸び特性とあらゆる変形速度とを保持し得る」ことが示されている。
【００１９】
しかしながら、Ｍｇ−Ｌｉ合金におけるアルミニウムだけでなく亜鉛の存在も、該合金の主要な利点である室温での成形性を減じる。かかる変化は、Ｍｇ−Ｌｉ合金における特定元素の存在の最も重要な悪影響である。
【００２０】
また、Ｍｇ−Ｌｉ系の合金において合金化元素の他の組み合わせが提案されている。
【００２１】
特公平８−２３０５７号公報では、Ｍｇ−Ｌｉ合金の強度の増強のためにイットリウムの添加が提案されているが、加えるに合金での１種以上の活性元素の存在が、かかる合金の耐食性を減ずる。
【００２２】
米国特許第６８３８０４９号明細書には、「優れた耐食性を有する室温で形成されたマグネシウム合金」が開示されている。その組成は、８．０〜１１．０％のリチウム、０．１〜４．０％の亜鉛、０．１〜４．５％のバリウム、０．１〜０．５％のＡｌ、０．１〜２．５％のＬｎ（１種以上のランタノイドの総合計）および０．１〜１．２％のＣａを含み、残部がマグネシウムおよび不可避的不純物である。本発明者等は、「ＢａはＭｇと金属間化合物（Ｍｇ17Ｂａ2）を形成する。Ｍｇ17Ｂａ2は、Ｍｇ−Ｌｉ共晶反応温度である５８８℃近くであるがこの反応温度よりも高い６３４℃の温度で析出するので、α相およびβ相が析出する際に該αおよびβ相の微細化および均一分散をもたらす核として働く。」と考えている。
【００２３】
しかしながら、バリウムはb.c.c.格子を有するものの、マグネシウムへの溶解度が低く、Ｍｇ−Ｌｉ合金の初期塑性を減じる金属間化合物を形成した。
【００２４】
米国特許第５０５９３９０号明細書には、「約７〜１２％のリチウム、約２〜６％のアルミニウム、約０．１〜２％の希土類金属、好ましくはスカンジウム、約２％までの亜鉛および約１％までのマンガンから主としてなる二相マグネシウム系合金」が提案されている。当該合金は強度、成形性および／または耐食性の優れた組み合わせを示す。
【００２５】
特開平９−２４１７７８号公報には、構造用材料として用いるマグネシウム合金が提案されている。当該合金は４０％までのＬｉと、１０％までのＡｌ、４％までのＺｎ、４％までのＹ、４％までのＡｇおよび４％までのＲＥである添加剤の一種以上とを含む。
【００２６】
米国特許第５２３８６４６号明細書には、強度、成形性および耐食性の優れた組み合わせを有する合金の生成方法が提案されている。当該特定の合金は、約７〜１２％のリチウム、約２〜７％のアルミニウム、約０．４〜２％のＲＥ、約２％までの亜鉛および約１％までのマンガンを含み、残部がマグネシウムおよび不純物である。合金の主成分として扱うマグネシウムの純度は９９．９９％である。本発明者等は、イットリウムおよびスカンジウムも希土類金属類に位置づけた。これらはＲＥ群の金属と同じ原子の最外電子殻の構造およびいくつかの化学的特性の類似点を有するが、ＡＳＴＭ規格によれば、合金用の特性が異なるので、ＲＥと区別すべきである。
【００２７】
特開２０００−２８２１６５号公報には、優れた耐食性を有するＭｇ−Ｌｉ合金が提案されている。当該合金は、１０．５％までのＬｉと、鉄濃度が５０ｐｐｍ以下のマグネシウムを含有し、これを「その合金の溶製をクロムまたは酸化クロムで被覆したるつぼで行うことにより」得ることができる。
【００２８】
Ｍｇ−Ａｌ合金（ＡＭ、ＡＺおよびＡＥクラス）は、実際のマグネシウム合金のグループでは最も広く知られている。しかしながら、これらもＭｇ−Ｌｉ合金より良好な耐食性および高い強度も示すが、塑性特性は非常に劣る。
【００２９】
マグネシウム合金の耐食性の増強方法の１つは、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕの含量レベルを減じることである。L.Duffy（「材料界（Materials World）」、第４巻、p127-30、１９９６年）によれば、ＡＺ９１Ｅ合金の腐食率（塩水噴霧試験）は、ＡＺ９１Ｃ合金のものより純度が高い（ＡＺ９１Ｃ合金中では０．１％Ｃｕ、０．０１％Ｎｉ、その他の上限０．３％、またＡＺ９１Ｅ合金中では０．０１５％Ｃｕ、０．００１％Ｎｉ、０．００５％Ｆｅ、その他の上限０．３％）のために１００倍少ない。
【００３０】
米国特許出願公開第２００５／０１２９５６４号明細書には、１０〜１５％のＡｌ、０．５〜１０％のＳｎ、０．１〜３％のＹおよび０．１〜１％のＭｎを含み、残部がＭｇおよび不可避的不純物である合金が提案されている。
【００３１】
米国特許第６３９５２２４号明細書には、主成分としてのマグネシウム、０．００５％もしくはそれ以上のホウ素、０．０３〜１％のマンガンを含み、実質的にジルコニウム又はチタンを含まない合金が提案されている。このマグネシウム合金は、さらに１〜３０％のアルミニウムおよび／または０．１〜２０％の亜鉛を含んでもよい。当該マグネシウム合金中に適量のホウ素およびマンガンが含まれるため、マグネシウム合金の結晶粒が微細化される。
【００３２】
米国特許出願公開第２００５／００９５１６６号明細書には、「鋳造用耐熱性マグネシウム合金」が提案され、これは６〜１２％のアルミニウム、０．０５〜４％のカルシウム、０．５〜４％の希土類元素、０．０５〜０．５０％のマンガン、０．１〜１４％のスズを含み、残部がマグネシウムおよび不可避的不純物である。室温での合金の塑性特性に関するデータは結果として得られていない。
【００３３】
Ｍｇ−Ｚｎ合金のなかで最も知られているものは、室温で良好な耐久性と可塑性を有するＺＫクラス（マグネシウム−亜鉛−ジルコニウム）の合金；平均的耐久性を有するＺＥクラス（マグネシウム−亜鉛−ＲＥ）の合金；老化条件下（Ｔ５）で高い室温降伏強度を有するＺＨクラス（マグネシウム−亜鉛−トリウム）の合金である。トリウムを含有するマグネシウム合金は、その弱い放射線活性のために現在作製されていない。
【００３４】
米国特許出願公開第２００１／６１９３８１７号明細書には、良好な耐クリープ性と耐食性をもたらす高圧ダイカスト（ＨＰＤＣ）用のマグネシウム系合金が提案されており、少なくとも９１％のマグネシウムと、０．１〜２％の亜鉛と、２．１〜５％の希土類金属成分と、０〜１％のカルシウムとからなる。
【００３５】
ＷＥ（Ｍｇ−Ｙ−Ｎｄ−Ｚｒ）系合金は、ＲＥを有するＭｇ合金のなかで最もよく知られている。かかる合金は、非常に良好な成形性と増大された耐食性とを有する。製造会社（マグネシウム電子会社、マンチェスター、英国）の仕様によれば、ELEKTRON WE43 CASTINGS合金の伸びは室温で１７％に達することができ、腐食率は０．１〜０．２ｍｇ／ｃｍ2／日（ＡＳＴＭ  Ｂ１１７  塩水噴霧試験）もしくは０．１ｍｇ／ｃｍ2／日（海水浸水試験）に等しい。しかしながら、この合金の変形能は多くの場合不充分であり、ＷＥ４３インゴットの機械的特性の試験でのばらつきは非常に大きい、すなわち伸びが２−１７％（平均値は７％、２１５の試料を基にした製造会社のデータである）である。変形（押出、鍛造）し、熱処理した合金ＷＥ４３はより安定性を示すが、室温での塑性を１０％まで（条件Ｔ５，Ｔ６）下げる。
【００３６】
Ｍｇ−ＲＥ合金組成の種々の変更がその操作能の増大のために提案されている。
【００３７】
米国特許出願公開第２００４／６７６７５０６号明細書（２００４年７月２７日）には「耐高温性マグネシウム合金」が提案され、少なくとも９２％のマグネシウム、２．７〜３．３％のネオジム、０．０〜２．６％のイットリウム、０．２〜０．８％のジルコニウム、０．２〜０．８％の亜鉛、０．０３〜０．２５％のカルシウムおよび０．００〜０．００１％のベリリウムを含む。当該合金は、さらに０．００７％までの鉄、０．００２％までのニッケル、０．００３％までの銅および０．０１％までのケイ素と、不可避的不純物とを含む。
【００３８】
近年、ＷＥ型合金の関心が血管ステントの構造材として増大した。たとえば、米国特許出願公開第２００４／０９８１０８号明細書には、金属材料を含有するキャリア構造を備えた血管内人工器官を製造することが提案されている。この金属材料は、次の組成、マグネシウム：＞９０％、イットリウム：３．７〜５．５％、希土類：１．５〜４．４％および残部：＜１％であるマグネシウム合金を含む。要するに、この組成はＷＥ４３合金に相当する。しかしながら、かかる合金の不充分な可塑性のために、本発明者等はかかる提案された合金の低下した塑性特性での作業能力を付与する新しいステント設計を同時に提案しなければならなかった。
【００３９】
種々の入手容易な情報源を取り上げたいくつかの最も周知のマグネシウム系合金の機械的特性（室温での引張試験）および腐食率は表１に示す結果となる。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
腐食作用の試験は、０．９％の塩化ナトリウム水溶液流中での特殊技術により実施した。流速は５０m/minであった。腐食率は、試料の重量損と、試料洗浄溶液を通過したマグネシウム量により決定した。測定データは平均化した。当該試験の仕組みは、たとえば、試料の重量損の測定方法によって調べた腐食率の結果を変形する腐食生成物を試料表面から連続的に洗い落とすのを可能とする。
【００４２】
合金のタイトルの文字は、Ａ−アルミニウム、Ｅ−希土類（ＲＥ）、Ｋ−ジルコニウム、Ｌ−リチウム、Ｍ−マンガン、Ｗ−イットリウム、Ｚ−亜鉛、また数字はパーセントで整数に近似した合金化元素の量を示す。
【００４３】
表１は、種々のマグネシウム合金が機械的特性および腐食特性の異なる組み合わせを有することを示す。一つはより高い強度を有し、その他のものはより低い強度であるが、より変形容易である。しかしながら、信頼できる用途のためには、高い強度と高い可塑性を充分なレベルの耐食性の保持と組み合わせるのが望ましい。
【００４４】
本発明の目的は、ＷＥおよびＡＺ系合金に特有の低腐食率の保存で優れた強度および可塑性の組み合わせ（従来のものと比較して）を有する新規なマグネシウム系合金の創作にある。たとえば、２００ＭＰａ以上の降伏応力（ＹＳ）、約３００ＭＰａ以上の引張強度、２２％以上の伸びおよび室温で約０．１ｍｇ／ｃｍ2／日（海水浸水試験）の腐食率を有する合金を創出するのが望ましい。
【００４５】
マグネシウム特性に対する種々の合金化元素およびその化合物の影響（量、条件、配分等）についての利用できるデータ並びに実施した自らの実験に基づいて、本発明者等は提案する合金の開発用の以下の前提条件を受け入れた。
【００４６】
１．合金の主成分となるマグネシウムは高純度でなければならない。不純物の総含有量は、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕの含有量を考慮することなく、０．００５％以下でなければならない。マグネシウムの腐食特性に最も悪影響を及ぼすこれらの元素の含有量は、すべて０．００１％以下に制限されなければならない。
【００４７】
２．前記合金は、既知の二元状態図に従って固体マグネシウムへの溶解度を本質的に超えない量で合金化元素を含まなければならない。
【００４８】
３．合金化元素の純度は９９．９８％よりも劣ってはならない（金属不純物のみが考慮される）。
【００４９】
４．本発明者等は、考慮された組み合わせ（強度、可塑性、耐食性）における合金特性の１つをかなり向上させ、かつ本発明の他の合金特性への悪影響がそれほどでもない基本的な合金化元素を選択する。
【００５０】
５．医療目的における使用のために、本発明の合金は、人体または動物組織体に悪影響を及ぼす元素（Ｚｎ、Ｔｈ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ａｌ等）を相当の量で含んではならない。
【００５１】
６．構造への影響（細粒化）を変性し、また初期インゴット中の粒径を１０ミクロン以下にするよう作用する元素を合金に添加する必要がある。
【００５２】
７．提案する合金の機械的特性および腐食特性の組み合わせにおける追加（合金化以外の）改良に関しては、３ミクロン以下の平均粒径を有する超微細粒の条件下で用いることを示唆する。特定の粒子構造は、初期インゴットまたは予備押し出しスラブを本発明者等が開発したプログラム化した強化塑性変形の方法とプログラム化した熱処理（「Physitcheskoe metallovedenie beryllium」、I.Papirov, G.Tikhinsky著、１９６８年、Atomizdat, モスクワ、ロシア）との組み合わせで処理することによって作製してもよい。予備成形の加圧処理の方法をこの目的のために適用すべきであり、これは処理された材料にねじりもしくはせん断応力の普及をもたらすであろう。
【００５３】
前述のものに基づいて、本発明者等は本発明の好適な実施態様として下記のマグネシウム系合金用の合金化元素を選択した。
【００５４】
スカンジウムは約２９％の固体マグネシウムへの溶解限度を有する。本発明者等の研究室での成果によれば、マグネシウムへ限度内で８％までのスカンジウムの添加は、可塑性および強度を増大する固溶体Ｍｇ−Ｓｃの生成を提供する。３〜８％のスカンジウム濃度範囲において、塩化ナトリウム水溶液内でのＭｇ−Ｓｃ合金の腐食率はわずかに上昇する。Ｍｇ−Ｓｃ相の析出は、大含有量のスカンジウムを有するマグネシウム合金の高温処理中に可能である。しかしながら、底面で＜１１２０＞方向に形成された板状形態の極めて薄い金属間結合が不均一に配分され、変形の主たるメカニズムが基本的すべりである場合には室温でのあらゆる硬化を引き起こさない（「マグネシウム−スカンジウム二成分合金の微細構造、機械的特性およびクリープ抵抗」マグネシウム９７（Eds. Aghion, E., Eliezer,D.）Buch F., Mordike B著、MRI, Beer Sheva 1998, p163-198）。
【００５５】
加えて、スカンジウムもマグネシウムインゴットの強力な粒子構造変更子である。
【００５６】
イットリウムは、室温で約２％のマグネシウムへの溶解限度を有する。３％までのイットリウムのマグネシウムへの添加は、可塑性および耐食性の本質的な減少を伴うことなく合金の強度を増大する。
【００５７】
希土類（ＲＥ）金属は、その溶解度と溶融点に応じてマグネシウム合金の特性に影響を及ぼす。固体マグネシウムへのＲＥ溶解度は、実際には０（Ｌａ）から７％（Ｌｕ）まで変化する。原子番号６４（Ｇｄ）から７１（Ｌｕ）までの群の金属は、セリウム群の金属よりも高い溶融温度とマグネシウムへの溶解限度を有する。３％までの耐火性ＲＥのマグネシウム合金への導入は、合金の耐クリープ性および耐食性を上昇させ、その溶融点で多成分合金のマイクロ多孔率を減じる。
【００５８】
ジルコニウムは、よく知られているように、インゴット製造中にマグネシウム合金の粒径を粉砕する基本的元素である。微細粒化されたインゴットは、予備および続いて起こる変形により容易にさらされる。
【００５９】
前記の目的に従って、好適な実施態様として、本発明者等は室温で機械的特性および腐食特性の優れた組み合わせを有する下記のマグネシウム系合金を提供する。該合金は、純度９９．９９５％以上のマグネシウムを主成分とし、１〜１０％、好ましくは２．５〜６％のスカンジウム、０．１〜３％、好ましくは２〜２．５％のイットリウム、１〜３％の希土類、０．１〜０．５％、好ましくは０．３〜０．４％のジルコニウムを有する。Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕの含有量はすべて０．００１％を超えず、付随的元素および不純物の総含有量は０．００５％を越えない。
【００６０】
特定の組成の合金を、高周波誘導炉で特定の合金化元素から予備調製したマスター合金を用いて高純度アルゴン雰囲気下で高純度黒鉛坩堝におけるマグネシウムの直接溶融によって入手する。溶融液を、底注ぎ法によって特別塗装の冷却したスチール製鋳型に注ぎ出す。
【００６１】
調製したインゴットに、プログラム化した熱処理と組み合わせて本発明者等の開発した２５０〜３５０℃の温度でプログラム化した強化塑性変形（たとえば、異なったチャネル角押し出しによる）方法による加圧処理を更に施す。１１０ｋｇ／ｍｍ2以上のマイクロ硬度Ｈμに到達したとき、プリフォームを２７０〜３２０℃の温度で焼鈍する。
【００６２】
上述した方法によって作製したプリフォームに、最終製品の生産用シート、ロッド、ワイヤー、チューブ等の通常の工業スキームレセプションを更に施す。
【００６３】
例えば、前記合金材料がステントに非常に好適である。当該合金材料は特定用途に関係する所望の変形能力を有している。さらに、粒径は、強度特性を調整するために加減できる。
【実施例】
【００６４】
［実施例１］
合金は、純度９９．９９７％のマグネシウムを主成分とし、４．２％のスカンジウム、２．４％のイットリウム、３．０％の希土類、０．４％のジルコニウムを添加してなる。Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕの含有量はすべて０．００１％を超えず、付随的元素と不純物との含有量は０．００５％を越えない。
【００６５】
前記合金を、高周波誘導炉で特定の元素から予備調製したマスター合金を用いて高純度アルゴン雰囲気下で高純度黒鉛坩堝におけるマグネシウムの直接溶融によって入手した。
【００６６】
全成分の完全溶解のために、合金を坩堝内に７２０℃の温度で３０分間放置し、次いで底注ぎ法によって特別塗装の冷却したスチール製鋳型に注ぎ出した。
【００６７】
得られたインゴット（５０ｍｍの直径）を３４０℃の温度で３：１の押し出し比により押し出した。
【００６８】
得られた半最終製品に３２０℃の温度で異なったチャネル角押し出しによる変形を施し、この場合押し出しサイクル数が１２で、２７５℃の温度の中間焼鈍を２〜３サイクル（１１０ｋｇ／ｍｍ2の微小硬さＨμに到達）で行った。
【００６９】
室温での引張試験および腐食作用の試験（０．９％塩化ナトリウム水溶液流。流速は５０ｍ／ｍｉｎであった）のために、得られた押し出し成形品から試料を切り出した。
【００７０】
試験結果：
機械的特性（３２０℃の温度で１時間以内の焼鈍後）：
ＹＳ＝２４０ＭＰａ、ＵＴＳ＝３２０ＭＰａ、伸び＝２５％
腐食率（試料の重量損の測定、および一定の時間隔で溶液内を通過したマグネシウムの定量的定義により得る。）−２．１ｍｇ／ｃｍ2／日。
【００７１】
試験の結果は、本発明に係る特定の組成の合金が、最もよく知られたマグネシウムの工業用合金と比べて、機械的特性および腐食特性の最良の組み合わせを有することを示す（表１参照）。
【００７２】
[実施例２]
純度９９．９９５％のマグネシウムを主成分とし、１０．０％のスカンジウム、１．４％のイットリウム、２．０％の希土類（主にガドリニウム）、０．５％のジルコニウムを添加したインゴットを実施例１に記載した方法によって得た。
【００７３】
次いで、当該インゴットに押し出し比２．５：１の押し出しのサイクル変更と３００〜３４０℃の温度で初期直径（１サイクル）までのスエージ加工とによる変形を施し、ここでサイクル数が５で、２７５℃の温度での中間焼鈍を行った。
【００７４】
機械的試験及び腐食試験（０．９％塩化ナトリウム水溶液流。流速は５０ｍ／ｍｉｎであった）用の試料を得られた調整品から切り出した。
【００７５】
試験結果：
機械的特性（２９０℃の温度で１時間以内の焼鈍後）：
ＹＳ＝２１０ＭＰａ、ＵＴＳ＝２９０ＭＰａ、伸び＝２９％。腐食率（流内）−２．９ｍｇ／ｃｍ2／日。
【００７６】
試験の結果は、本発明に係る特定の構造の合金が、最もよく知られたマグネシウムの工業用合金と比べて、申し分ない強度で変形能および腐食特性の最良の組み合わせを有することを示す（表１参照）。
【国際調査報告】
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