(57)【要約】【課題】純度９９．５％のマグネシウム材料であっても、耐食性及び防振性が低下せず、難燃性を有し、かつダイカスト可能なダイカスト用マグネシウム合金の提供。【解決手段】Ｃａを０．１５〜０．３質量％、Ｍｎを０．０５〜０．２質量％含有し、０．０１質量％以上のＳｒ、０．０５質量％以上のＳｎ、０．０１質量％以上のＡｇ、及び０．０５質量％以上のＡｌの少なくともいずれか一つを含有し、残部が少なくとも９９．５質量％のＭｇと不可避的不純物とからなるダイカスト用マグネシウム合金である。【選択図】図１（ａ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃａを０．１５〜０．３質量％、Ｍｎを０．０５〜０．２質量％含有し、０．０１質量％以上のＳｒ、０．０５質量％以上のＳｎ、０．０１質量％以上のＡｇ、及び０．０５質量％以上のＡｌの少なくともいずれか一つを含有し、残部が少なくとも９９．５質量％のＭｇと不可避的不純物とからなることを特徴とするダイカスト用マグネシウム合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト用マグネシウム合金に関し、特に機械部品、例えば自動車部品や二輪車部品のためのダイカスト用マグネシウム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
純マグネシウム材料は不可避元素を抑えることによって，優れた耐食性を示すとともに防振性に優れた特性を有する。また、ダイカスト用でないマグネシウム合金としてＭｇ−Ｃａ−Ｍｎ系合金が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５５０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、純マグネシウム材料をダイカストするためには、当該材料をダイカスト用の溶解保持炉で溶解、保持することが必要であるが、燃性が高く、防燃ガスを用いても保持が困難であるし、いったん着火すると防燃ガスを用いても消化が困難である。また、砂型鋳造が可能である純度９９．５％マグネシウム材料は、当該材料が酸素に触れると表面が瞬時に酸化され、厚い黒い酸化膜に覆われるため、ダイカストは困難であり、仮にダイカストできても鋳造品が黒く変色し、製品として使用することができない。ホットチャンバーダイカストマシンにおいて、密封してダイカストしても、融点が通常のマグネシウム合金と比較して高く、グースネックに詰まるなど制御ができない。そのため、ダイカスト法以外の鋳造方法を用いざるを得なかった。また、特許文献１記載のマグネシウム合金は、鋳造性が悪く、ダイカストできないし、ダイカストを可能としたマグネシウム合金には、耐食性や防振性が低下するという問題が生じる。
【０００５】
そこで本発明は、純度９９．５％のマグネシウム材料であっても、耐食性及び防振性が低下せず、難燃性を有し、かつダイカスト可能なダイカスト用マグネシウム合金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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、Ｃａを０．１５〜０．３質量％、Ｍｎを０．０５〜０．２質量％含有し、０．０１質量％以上のＳｒ、０．０５質量％以上のＳｎ、０．０１質量％以上のＡｇ、及び０．０５質量％以上のＡｌの少なくともいずれか一つを含有し、残部が少なくとも９９．５質量％のＭｇと不可避的不純物とからなるダイカスト用マグネシウム合金を提供している。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載のダイカスト用マグネシウム合金によれば、Ｃａを０．１５〜０．３質量％、Ｍｎを０．０５〜０．２質量％含有し、０．０１質量％以上のＳｒ、０．０５質量％以上のＳｎ、０．０１質量％以上のＡｇ、及び０．０５質量％以上のＡｌの少なくともいずれか一つを含有し、残部が少なくとも９９．５質量％のＭｇと不可避的不純物とからなる組成とした。即ち、Ｍｇ−Ｃａ−Ｍｎ系合金に０．０１質量％以上のＳｒ、０．０５質量％以上のＳｎ、０．０１質量％以上のＡｇ、及び０．０５質量％以上のＡｌの少なくともいずれか一つを添加することにより、耐食性及び防振性が低下せず、難燃性を向上させることができ、ダイカスト可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金について説明する。このダイカスト用マグネシウム合金には、Ｃａ（カルシウム）が０．１５〜０．３質量％、Ｍｎ（マンガン）が０．０５〜０．２質量％含まれ、０．０１質量％以上のＳｒ（ストロンチウム）、０．０５質量％以上のＳｎ（スズ）、０．０１質量％以上のＡｇ（銀）、及び０．０５質量％以上のＡｌ（アルミニウム）の少なくとも一つが含まれ、残部が少なくとも９９．５質量％のＭｇ（マグネシウム）と不可避的不純物とが含有されている。
【０００９】
ここで、Ｃａの含有量が０．３質量％を超えると、耐食性と湯流れ性が低下する。よって、Ｃａ含有量を０．３質量％以下としている。一方、Ｃａの含有量が０．１５質量％未満であると、当該合金が酸素に触れると瞬時に表面が酸化され、厚く黒い酸化膜に覆われてしまう。この酸化膜のためにダイカストができなくなる。よって、Ｃａ含有量を０．１５質量％以上としている。
【００１０】
Ｍｎは耐食性を向上させる目的で添加される。しかし、Ｍｎの含有量が０．２質量％を超えると、焼付きなどの鋳造性に悪影響を及ぼし、ダイカストが困難となる。よって、Ｍｎ含有量を０．２質量％以下としている。一方、Ｍｎ含有量が０．０５質量％未満であると、耐食性の改善が見られない。よって、Ｍｎ含有量を０．０５質量％以上としている。
【００１１】
Ｓｒ、Ａｇ、Ｓｎ及びＡｌの少なくともいずれか一つは、Ｃａの添加による鋳造割れの発生を防止するために添加される。しかし、Ｓｒ又はＡｇの含有量が０．０１質量％未満であると、鋳造割れ防止への効果が得られない。よって、Ｓｒ又はＡｇ含有量を０．０１質量％以上としている。同様にＳｎ又はＡｌの含有量が０．０５質量％未満であると、鋳造割れ防止への効果が得られない。よって、Ｓｎ又はＡｌ含有量を０．０５質量％以上としている。
【００１２】
また、Ｃａと、Ｍｎと、Ｓｒ、Ａｇ、Ｓｎ及びＡｌの少なくともいずれか一つと、不可避不純物との合計が０．５％を超えると耐食性等が低下する。よって、Ｍｇを少なくとも９９．５質量％としている。なお、最小量の通常存在する不可避的不純物は０．００１４質量％未満のＦｅ（鉄）、０．００１質量％未満のＮｉ（ニッケル）、０．０８質量％未満のＣｕ（銅）、０．０１質量％未満のＺｎ（亜鉛）等である。
【００１３】
本発明合金と比較材料について種々の実験を行った。以下、実験及び実験結果について説明する。
（実験１）
ダイカスト性の評価を行った。実験に用いた試料の組成比を表１に示している。ここで、試料１−０１〜試料１−０５、試料１−２０は比較材料、試料１−０６〜試料１−１９及び試料１−２１〜試料１−３４は本発明の実施の形態による合金である。表１に示す形状の試験片を用いて、表２に示す条件で鋳造を行った。
表１
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表２
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【００１４】
表３に実験結果を示している。Ｃａ含有量が０．１５質量％よりも少ない試料１−０１〜試料１−０３では、試料の表面に黒色酸化物が生成されており、ダイカストできなかった。試料１−０４〜試料１−３４の試料では、試料１−０１〜試料１−０３に比べて黒色酸化物が減少、又は黒色酸化物が生成されておらず、溶湯表面に酸化の生成を制御する安定した保護膜が形成され、難燃性が向上していた。また、試料１−０４、０５及び試料１−２０では、湯廻り不良が発生し、鋳造割れが多数見られた。しかし、試料１−０６〜試料１−１９及び試料１−２１〜試料１−３４では、鋳造割れは発生しなかった。よって、Ｓｒ、Ａｇ、Ｓｎ及びＡｌの少なくともいずれか一つを所定量添加することにより、鋳造割れを防止することができる。また、試料１−０４〜試料１−３４の試料では、ダイカストが可能であった。
表３
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【００１５】
（実験２）
次に、塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１）により耐食性の評価を行った。実験に用いた試料を表４に示している。ここで、試料２−０１（純マグネシウム）〜０３、試料２−０８（ＡＳ４１Ｂ）、試料２−０９（ＡＺ９１Ｄ）及び試料０２−０８〜１７は比較材料、試料２−０４〜０７は本発明の実施の形態による合金である。
表４
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【００１６】
図１（ａ）、（ｂ）に実験結果を示している。図１（ａ）に示すように純マグネシウム材料（試料２−０１）は優れた耐食性を有する。しかし、不可避元素量によって、その耐食性は影響をうける。例えば、不可避元素Ｆｅの量が多くなると耐食性は低下する。また、試料２−０２のＭｇ−Ｃａ合金は、純マグネシウム材料（試料２−０１）よりも耐食性が低下している。試料２−０３のようにＭｎを添加し、かつＣａの含有量を０．３質量％以下としたものは、耐食性の低下が防止される。
【００１７】
また、試料２−０４〜０７のようにＳｒ、Ｓｎ、Ａｇ又はＡｌを添加しても、耐食性は低下しなかった。しかし、図１（ｂ）の試料２−１０〜１７のように、Ｃａと、Ｍｎと、Ｓｒ、Ａｇ、Ｓｎ及びＡｌの少なくともいずれか一つと、不可避不純物との合計が０．５％を超えると耐食性に影響を及ぼす。例えば、試料２−０９（ＡＺ９１Ｄ）は比較的優れた耐食性を示すが、本発明の実施の形態による合金（試料２−０４〜０７）と比較すると劣っている。Ａｌを９．１質量％、Ｚｎを０．８質量％含有しているためと考えられる。
【００１８】
（実験３）
次に、鋳造方法と耐食性との関係について実験を行った。実験に用いた試料の組成比及び鋳造法を表５に示している。試料３−０１〜０３は比較材料、試料３−０４〜０６は本発明の実施の形態による合金である。また、ダイカスト法、層流ダイカスト法及び重力鋳造法の条件を表６に示している。耐食性は、実験２と同様に塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１）により調べた。図２に実験結果を示している。
表５
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表６
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【００１９】
試料３−０１及び試料３−０４（ダイカスト法）は、試料３−０２及び試料３−０５（層流ダイカスト法）、試料３−０３及び試料３−０５（重力鋳造法）に比べて、優れた耐食性を示した。これは、結晶粒の大きさの違いであると考えられる。一般的に微細なミクロ組織ほど優れた耐食性を示す。図３（ａ）〜図４（ｂ）にダイカスト法及び層流ダイカスト法によって得られた試料のミクロ組織写真を示している。図３（ａ）、（ｂ）（ダイカスト法）において、１０μｍ以下の大きさの結晶粒が観察された。これに対し、図４（ａ）、（ｂ）（層流ダイカスト法）では、２０〜３０μｍの大きさの結晶粒が多数観察された。この差が、耐食性の差に現れている。また、凝固組織の大きさが１０μｍ程度であれば耐食性は良いが、１０μｍを超えると耐食性が低下する。
【００２０】
（実験４）
次に、減衰能について実験を行った。実験には、本発明の実施の形態による合金以外に比較材料として、ＡＳ２１Ａ、ＡＳ４１Ｂ、ＡＭ６０Ｂ、３５６、Cast iron、及び純Ｍｇを用いた。減衰能の試験条件は、応力が５Ｋｓｉ以下で行なった。図５に実験結果を示している。減衰比が大きいほど、減衰能に優れていることを表している。本発明の実施の形態による合金は、減衰特性（防振性）が純Ｍｇよりも僅かに劣るものの、Ｍｇ合金、３５６及びCast ironよりも優れた減衰特性を示した。また、純Ｍｇは高い減衰特性を示すが、Ａｌを添加することにより減衰特性は低下する。しかし、Ａｌの添加量が０．２質量％程度であれば、純Ｍｇと同程度の減衰特性を示す。
【００２１】
本発明によるダイカスト用マグネシウム合金は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１（ａ）】本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金及び比較材料の実験２の耐食性の評価に関する測定結果を示すグラフ。
【図１（ｂ）】本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金及び比較材料の実験２の耐食性の評価に関する測定結果を示すグラフ。
【図２】本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金及び比較材料の実験３の鋳造方法と耐食性との関係に関する結果を示すグラフ。
【図３（ａ）】本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金をダイカストしたときの金型近傍のミクロ組織写真。
【図３（ｂ）】本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金をダイカストしたときの中心部（金型から離間した部分）のミクロ組織写真。
【図４（ａ）】本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金を層流ダイカストしたときの金型近傍のミクロ組織写真。
【図４（ｂ）】本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金を層流ダイカストしたときの中心部（金型から離間した部分）のミクロ組織写真。
【図５】本発明の実施の形態によるダイカスト用マグネシウム合金及び比較材料の減衰能についての実験結果を示すグラフ。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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