(57)【要約】【課題】質量%で、Ｌａ：１〜５%、Ｚｎ：０.５〜３%、Ｃａ：０.１〜２%、Ｍｎ：０.１〜１%、残部がＭｇと不可避不純物であるダイカスト用マグネシウム合金を提供する。【解決手段】上記マグネシウム合金の製造方法は、溶融する工程、精錬する工程、ダイカストする工程を含む。マグネシウム合金の機械的特性、ダイカスト特性および熱伝導性は良好である。【選択図】図１
2019504186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学元素の含有量が、質量%で、Ｌａ：１〜５%、Ｚｎ：０.５〜３%、Ｃａ：０.１〜２%、Ｍｎ：０.１〜１%、残部がＭｇと不可避不純物であることを特徴とする低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項２】
微細組織が、αマグネシウムマトリックスおよび析出相であり、前記αマグネシウムマトリックスが、微細な結晶粒と少量の比較的大きな結晶粒とを含み、前記比較的大きな結晶粒の割合が２０％以下である、請求項１に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項３】
前記微細な結晶粒のサイズが３〜１５μｍであり、前記比較的大きな結晶粒のサイズが４０〜１００μｍである、請求項２に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項４】
前記析出相が、結晶粒界の周囲に連続的に分布するＭｇ−Ｚｎ−Ｌａ−Ｃａ四元相および結晶粒内に析出したＭｇ−Ｚｎ相を含む、請求項２に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項５】
前記Ｍｇ−Ｚｎ相の幅が１〜２０ｎｍであり、長さが１０〜１０００ｎｍである、請求項４に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項６】
熱伝導率が１１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ引張強度が２００〜２７０ＭＰａであり、降伏強度が１５０〜１９０ＭＰａであり、伸び率が２％〜１０％である、請求項１に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法であって、
（１）純マグネシウムインゴットおよび純亜鉛インゴットを溶融炉に添加して溶融させる工程と、
（２）溶融炉にＭｇ−Ｃａ、Ｍｇ−Ｍｎ母合金を添加して完全に溶融させる工程と、
（３）溶融炉にＭｇ−Ｌａ母合金を添加して完全に溶融させると共に、融剤を添加して溶融物表面を覆う工程と、
（４）溶融物を精錬する工程と、
（５）精錬された溶融物を６３０〜７５０℃までに降温する工程と、
（６）溶融物をダイカストして前記低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金を得る工程と、
を含むことを特徴とする低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項８】
前記工程（１）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項９】
前記工程（２）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（３）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（４）において、溶融炉内の温度を７３０〜７８０℃となるように制御し、溶融物にＡｒガスを流すか手動で溶融物を攪拌すると共に、ＲＪ−５融剤を添加し、５〜１５分間精錬し、精錬された溶融物を得た後、７３０〜７６０℃で８０〜１２０分間放置する、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（６）において、射出速度が２〜５０ｍ／ｓ、金型温度が２２０〜４００℃、鋳造圧力が１０〜９０ＭＰａとなるようにダイカスティングを制御する、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金材料およびその製造方法に関し、特にマグネシウムを含む合金材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウムおよびその合金は、最も軽い金属の材料であり、その密度が鋼鉄の１／４だけであり、アルミニウムの２／３であり、高比強度、高比剛性、および電磁遮蔽性に優れ、放熱性に優れ、制振特性が良いなどの多くの利点を有する。純マグネシウムは強度が低すぎて（鋳造状態での引張降伏強度は２１ＭＰａ程度である）、かつ鋳造性が悪く、また合金化がその機械的特性および鋳造性を向上させる最も有効な方法であるため、実用上純マグネシウムの代わりにマグネシウム合金が使用される。従来のマグネシウム合金の加工方法では、ダイカスト法が高生産性、低コスト、製造された部品のサイズの精度が高いなどの多くの利点を有する。したがって、従来から大半のマグネシウム合金の部品は、いずれもダイカスト法により製造され、９０%以上のマグネシウム合金の部品が鋳物である。
【０００３】
現在、多くの３Ｃ製品（すなわち、コンピューター（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、通信（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）および消費者向け電気製品（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）の三者の総称である。）、例えば、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ、カメラなどのハウジングは、マグネシウム合金をダイカストにより製造されてなることが多い。これは、マグネシウム合金は、優れた薄肉鋳造性および耐衝撃性を有し、３Ｃ製品の高集積化、薄型化、耐衝撃、電磁遮蔽、放熱および環境規制の要求を満たすことができるからである。半導体トランジスタの性能が飛躍的に向上していることに伴い、３Ｃ製品は世界で最も急成長している産業であり、軽い、薄い、短い、小型の方向に発展していくのである。高性能、小型化、集積化はすでにその開発の潮流となり、電子部品や装置の体積電力密度も高まってきている。これで、パーソナルコンピュータ、新型高出力ＬＥＤ照明システム、および高密度コンピュータサーバシステムなどの電子部品の総電力密度および発熱量は大幅に増加することになる。電子部品の作業中に発生した熱エネルギーが時間的にハウジングを通って消散できない場合、周囲温度が上昇すると同時に、電子装置の作業効率が温度に非常に敏感であるため、温度の上昇とともに一部の電子装置の作業効率が指数関数的減衰となる。このため、これらの製品のハウジングやチップなど電子部品の取り付け基板は、優れた放熱性を持つことが必要である。同時に熱伝導性、ダイカスト性、機械的特性が兼ね備わる低コストのマグネシウム合金は、広い分野で使用できることがわかる。
【０００４】
純マグネシウムの熱伝導率は高く、室温で、約１５７Ｗ／ｍ・Ｋであるが、合金化した後のマグネシウム合金の熱伝導率は通常、明らかに減少する。例えば、従来の一般的な市販のダイカスト用マグネシウム合金であるＭｇ−９Ａｌ−１Ｚｎ−０.２Ｍｎ（ＡＺ９１）の熱伝導率はわずか５１Ｗ／ｍ・Ｋである。また、例えばＭｇ−５Ａｌ−０.５Ｍｎ（ＡＭ５０）およびＭｇ−６Ａｌ−０.５Ｍｎ（ＡＭ６０）の熱伝導率は、それぞれ６５Ｗ／ｍ・Ｋおよび６１Ｗ／ｍ・Ｋであり、純マグネシウムの熱伝導率をはるかに下回る。前記のようなマグネシウム合金は優れたダイカスト特性および良好な機械的特性を有するが、その熱伝導特性が低いため、高い熱伝導率に対する要求を満たすことができない。また、マグネシウム合金であるＡＥ４４は、優れた機械的特性および高い熱伝導率（８５Ｗ／ｍ・Ｋ）を有するが、該マグネシウム合金は鋳型に付着しやすく、そのダイカスト特性が劣る。
【０００５】
３Ｃ製造分野におけるマグネシウム合金の高熱伝導率の要求を満たすために、従来の技術では、高熱伝導性のマグネシウム合金が開発されている。
【０００６】
例えば、特許文献１（公開日：２０１２年１０月１０日、発明の名称：「熱伝導マグネシウム合金およびその製造方法」）には、マグネシウム合金およびその製造方法が開示されている。該マグネシウム合金の化学元素が重量％で、Ｚｎ：１〜７%、Ｃａ：０.１〜３%、Ｌａ：０.１〜３%、Ｃｅ：０.１〜３%、残部がマグネシウムである。該マグネシウム合金は、熱伝導率が１２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、室温での降伏強度が３００Ｍｐａを超え、引張強度が３４０ＭＰａを超える。しかしながら、該マグネシウム合金は押出されたマグネシウム合金であり、２種の希土類金属が添加された。また、該特許文献は、マグネシウム合金のダイカスト特性について言及していない。
【０００７】
また、例えば、特許文献２（公開日：２０１１年１１月２３日、発明の名称：「熱伝導マグネシウム合金」）には、成分の含有量が：Ｚｎ：０.５〜５.５ｗｔ%、Ｓｎ：０.２〜５ｗｔ%、余部がＭｇである熱伝導ダイカストマグネシウム合金が開示されている。該マグネシウム合金は、熱伝導率が１１０Ｗ／ｍ・Ｋを超え、引張強度が１８０〜２３０Ｍｐａであり、伸び率が１８〜２２%である。しかし、該マグネシウム合金は、重力鋳造を経て、続いて熱処理工程により製造されるものであり、該特許文献もマグネシウム合金のダイカスト特性について言及していない。
【０００８】
また、特許文献３（公開日：２０１２年７月１８日、発明の名称：「ダイカスト用高熱伝導性マグネシウム合金」）には、優れた熱伝導性を有するダイカスト用高熱伝導性マグネシウム合金が開示されている。該マグネシウム合金の化学元素は、質量％で、１.５〜３%のランタン系元素、０.５〜１.５%のアルミニウムおよび亜鉛から選ばれる元素の１種または２種、および０.２〜０.６%のマンガンおよびジルコニウムから選ばれる元素の１種または２種であり、余部がマグネシウムと不可避不純物である。該マグネシウム合金は、熱伝導率が１０２〜１２２Ｗ／ｍ・Ｋであるが、上記特許文献も該マグネシウム合金のダイカスト特性および機械的特性について言及していない。
【０００９】
そのため、３Ｃ製品の急速な発展に伴い、マグネシウム合金製品に対して、より高い要求が望まれ、優れたダイカスト特性、優れた機械的特性、および優れた熱伝導特性を有する低コストのマグネシウム合金を開発することが急務となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０２７１９７１６号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第１０２２５１１６１号明細書
【特許文献３】中国特許出願公開第１０２５８６６６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、低コスト・高熱伝導性の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。該マグネシウム合金材料は高い熱伝導率、良好なダイカスト特性および優れた機械的特性を有する。また、本発明にかかるマグネシウム合金の生産製造コストが経済的であり、大規模な工業製造分野の普及に適する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記した目的を達成するために、低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金を提供し、化学元素の含有量が、質量%で、
【００１３】
Ｌａ：１〜５%、
【００１４】
Ｚｎ：０.５〜３%、
【００１５】
Ｃａ：０.１〜２%、
【００１６】
Ｍｎ：０.１〜１%、
【００１７】
残部がＭｇと不可避不純物である。
【００１８】
本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金中の各化学元素の設計原理は、以下の通りである。
【００１９】
ランタン：希土類元素（ＲＥ）は、合金溶液を浄化し、かつマグネシウム合金の室温・高温での機械的性能および耐食性を効果的に改善することができる。また、希土類元素は、合金の凝固温度範囲を狭くして合金の鋳造性能を向上させ、かつ溶接割れを低減し、鋳物の緻密性を向上させることができる。マグネシウム合金を強化するのによく使用される希土類元素は、ガドリニウム（Ｇｄ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ランタン（Ｌａ）およびセリウム（Ｃｅ）などがあるが、Ｇｄ、Ｙ、ＮｄおよびＳｍなどの元素は高価であり、これらの希土類元素の使用はマグネシウム合金の製造コストを著しく増加させる。一方、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅは、比較的経済的な希土類元素であり、Ｌａ元素はこれらの３つの経済的な希土類元素のなか、もっとも入手しやすい希土類元素である。よって、添加する合金元素としてＬａを選択する。Ｌａ元素が１重量％未満であると、マグネシウム合金の耐食性、流動性への改善効果が低い。また、より低い製造コストを維持するために、Ｌａの添加量が高くなってはいけない。マグネシウム合金の性能向上効果と製造コストとのバランスを総合的に考慮すると、本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金中のＬａ含有量を１〜５%の範囲に設定する。
【００２０】
亜鉛：Ｚｎ元素は、マグネシウム合金によく添加される合金元素の一つであり、固溶強化と時効強化という２つの役割を持つ。Ｚｎを適量に添加することにより、マグネシウム合金の強度および塑性を高め、溶融物流動性を改善し、鋳造特性を改善することができる。Ｚｎを０.５％以上で添加することにより、マグネシウム合金の流動性を向上させることができ、合金の機械的特性を強化する効果を発揮することができる。しかし、Ｚｎの添加量が多すぎると、反って合金の流動性が大幅に低下し、マグネシウム合金の微視的な収縮や熱割れの傾向が生じる。よって、前記技術手段においてＺｎの含有量を０.５〜３％となるように制御する。
【００２１】
カルシウム：アルカリ土類元素Ｃａを添加することにより、マグネシウム合金の製錬品質を有効に向上することができる。また、Ｃａ元素の添加コストは比較的低いである。よって、マグネシウム合金の製造には、Ｃａを添加することが多い。Ｃａを添加する理由は、下記の通りである。１）マグネシウム合金溶融物の発火温度を上げ、溶融時の溶融物および熱処理時の合金の酸化を低減させる。特に少量のＣａ（例えば、含有量が０.１重量％のＣａ）は、マグネシウム合金の酸化防止性および耐熱性能を向上させることができる。２）Ｃａは、マグネシウム合金の結晶粒を微細化し、マグネシウム合金の耐食性および耐クリープ特性を向上させることができる。これらのことから、本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金中のＣａ含有量を０.１〜２%となるように設定する。
【００２２】
マンガン：マグネシウム合金は化学的に非常に活性であるため、腐食されやすい。また、溶融の際に使用されるつぼや攪拌器具は殆ど鉄製であるため、マグネシウム合金はＦｅ、Ｃｕなどの不純物元素を含むことが多い。これらの不純物は、マグネシウム合金の耐食性をさらに深刻に劣化させる。マグネシウム合金にＭｎ元素を添加することにより、マグネシウム合金の耐食性を向上させる。少量のＭｎは不純物Ｆｅ元素とＦｅ−Ｍｎ化合物を形成し、不純物元素による危険性を低減して合金の耐食性を向上させる。また、Ｍｎは、マグネシウム合金の降伏強度および溶接性を少し向上させるとともに、合金の結晶粒を微細化する機能もある。本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金中のＭｎ含有量を０.１〜１%となるように設定する。
【００２３】
マグネシウム合金材にＡｌを添加する従来技術と異なり、本発明では、マグネシウム合金材の熱伝導性を向上させるため、マグネシウム合金にＡｌ元素を添加しない。これは、Ａｌ元素がマグネシウム合金の熱伝導性を大幅に低減させるからである。
【００２４】
さらに、本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の微細組織は、微細な結晶粒と少量の比較的大きな結晶粒とを含むαマグネシウムマトリックスおよび析出相であり、ここで、比較的大きな結晶粒の体積分率が２０％以下である。
【００２５】
さらに、前記微細な結晶粒のサイズは３〜１５μｍであり、比較的大きな結晶粒のサイズは４０〜１００μｍである。
【００２６】
本技術案において、結晶粒の微細なαマグネシウムマトリックスはダイカスト用マグネシウム合金の機械的特性を効果的に向上させることができる。
【００２７】
さらに、前記析出相は、結晶粒界の周囲に連続的に分布するＭｇ−Ｚｎ−Ｌａ−Ｃａ四元相、および結晶粒内に析出したＭｇ−Ｚｎ相を含む。
【００２８】
さらに、前記Ｍｇ−Ｚｎ相の幅は、１〜２０ｎｍであり、長さが１０〜１０００ｎｍである。
【００２９】
本技術案において、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｌａ−Ｃａ四元相は、効果的に合金の機械的特性および耐クリープ特性を向上させるのに対して、Ｍｇ−Ｚｎ相は、αマグネシウムマトリックスに固溶したＺｎ元素の含有量を低減し、合金元素が熱伝導への影響を弱め、合金の機械的特性を向上させることができる。
【００３０】
このため、上記微細組織を有するダイカスト用マグネシウム合金は、優れた機械的特性および熱伝導特性を備える。
【００３１】
さらに、本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の熱伝導率が１１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ引張強度が２００〜２７０ＭＰａであり、降伏強度が１５０〜１９０ＭＰａであり、伸び率が２％〜１０％である。
【００３２】
本発明のもう一つの目的は、低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法を提供することにある。該製造方法により、優れたダイカスト特性、優れた総合的な機械的特性、かつ熱伝導特性が高いマグネシウム合金が得られる。また、該製造方法は、ダイカスト法を採用し、製造工程が簡便で、かつ製造コストが経済的である。
【００３３】
本発明では、上記目的を達成するために、以下の工程を含む低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法を提供する。
【００３４】
（１）純マグネシウムインゴットおよび純亜鉛インゴットを溶融炉に添加して溶融させる工程、
【００３５】
（２）溶融炉にＭｇ−Ｃａ、Ｍｇ−Ｍｎ母合金を添加して完全に溶融させる工程、
【００３６】
（３）溶融炉にＭｇ−Ｌａ母合金を添加して完全に溶融させると共に、融剤を添加して溶融物表面を覆う工程、
【００３７】
（４）融剤で溶融物を精錬する工程、
【００３８】
（５）精錬された溶融物を６３０〜７５０℃までに降温する工程、
【００３９】
（６）溶融物をダイカストして低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金を得る。
【００４０】
上記工程から明らかなように、本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法は、製造工程中にダイカスト法により本発明のマグネシウム合金を得ることを特徴とする。
【００４１】
本技術案において、使用された融剤は、市販されているＮＯ.５のマグネシウム合金融剤（ＲＪ−５、マグネシウム合金の業界標準化製品、その主成分が２４〜３０ｗｔ.% ＭｇＣｌ２、２０〜２６ｗｔ. % ＫＣｌ、２８〜３１ｗｔ.% ＢａＣｌ２、１３〜１５ｗｔ.% ＣａＦ２である。）であってもよく、本分野に常用される他のマグネシウム合金融剤であってもよい。
【００４２】
さらに、上記工程（１）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う。
【００４３】
さらに、上記工程（２）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う。
【００４４】
さらに、上記工程（３）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う。
【００４５】
さらに、上記工程（４）において、溶融炉内の温度を７３０〜７８０℃となるように制御し、溶融物にＡｒガスを流すか手動で溶融物を攪拌すると共に、ＲＪ−５融剤を添加し、５〜１５分間精錬して精錬された溶融物を得た後、７３０〜７６０℃で８０〜１２０分間放置する。
【００４６】
上記技術案において、溶融物にＡｒガスを流すか手動で溶融物を攪拌するのは、溶融物を攪拌する役目を果たしている。
【００４７】
さらに、上記工程（６）において、射出速度が２〜５０ｍ／ｓ、金型温度が２２０〜４００℃、鋳造圧力が１０〜９０ＭＰａとなるようにダイカスティングを制御する。
【発明の効果】
【００４８】
本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金は、合理的かつ経済的な成分設計を採用して、即ち、高価な希土類合金元素を添加することなく、比較的経済的な希土類合金元素Ｌａのみを使用している。同時に、製造工程では、マグネシウム合金の総合的な機械的特性およびダイカスト特性を向上させ、マグネシウム合金の熱伝導率を改善させるために、ダイカスト法を最適化する。
【００４９】
本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金は、高い引張強度および屈強強度を有し、その引張強度が２００〜２７０ＭＰａであり、かつ降伏強度が１５０〜１９０Ｍｐａである。
【００５０】
また、本発明にかかるマグネシウム合金は、熱伝導特性が優れ、その熱伝導率が１１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。
【００５１】
また、本発明にかかるマグネシウム合金は、引張特性が優れ、その伸び率が ２％〜１０％である。
【００５２】
同時に、本発明にかかるマグネシウム合金は、流動性が優れ、優れたダイカスト特性を有する。
【００５３】
本発明にかかるマグネシウム合金は、添加する合金コストが経済的であり、製造コストが低く抑えられる。
【００５４】
本発明にかかる低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法によれば、高強度、熱伝導特性が優れ、引張特性が優れ、かつダイカスト特性が優れたマグネシウム合金を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、実施例Ｅにおける低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の光学顕微鏡組織を示す図である。
【図２】図２は、実施例Ｅにおける低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の走査型電子顕微鏡組織を示す図である。
【図３】図３は、実施例Ｅにおける低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の透過電子顕微鏡組織を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、図面および具体的な実施例を参照しながら、本発明にかかるマグ低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金およびその製造方法についてさらに解釈・説明するが、これらの解釈・説明は、本発明の技術手段を不当に限定するものではない。
【００５７】
実施例Ａ〜Ｅと比較例Ｆ
【００５８】
以下の工程を含む、本発明の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法により上記実施例と比較例を実現する。
【００５９】
１）純マグネシウムインゴットおよび純亜鉛インゴットを溶融炉に添加して溶融させ、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融させる工程、
【００６０】
２）溶融炉にＭｇ−Ｃａ、Ｍｇ−Ｍｎ母合金を添加して完全に溶融させ、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融させる工程、
【００６１】
３）溶融炉にＭｇ−Ｌａ母合金を添加して完全に溶融させ、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融させると共に、ＲＪ−５融剤を添加して溶融物表面を覆う工程、
【００６２】
４）溶融物を精錬する工程。溶融炉内の温度を７３０〜７８０℃となるように制御し、溶融物にＡｒガスを流すと共に、ＲＪ−５融剤を添加し、５〜１５分間精錬し、精錬された溶融物を得た後、７３０〜７６０℃で８０〜１２０分間放置する。溶融物中の化学元素の質量％を表１に示すように添加する。
【００６３】
５）精錬された溶融物を６３０〜７５０℃までに降温してダイカスト用溶融物を得る工程。
【００６４】
６）溶融物をダイカストする工程。３００トンのコールドチャンバ式ダイカストマシンを使用して、２〜５０ｍ／ｓの射出速度で工程（５）におけるダイカスト用溶融物をダイカストマシンに注入し、金型温度が２２０〜４００℃、鋳造圧力が１０〜９０Ｍｐａとなるようにダイカスティングを制御することで、異なるサイズの低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金を得る。
【００６５】
表１には、上記実施例と比較例におけるマグネシウム合金の各化学元素の質量%を例示した。
【００６６】
表１.（ｗｔ%、残部がＭｇと不可避不純物の元素である。）
【００６７】
【表１】
2019504186.tif 000003
【００６８】
表２には、上記実施例と比較例におけるマグネシウム合金の製造方法の具体的なプロセスパラメータを例示した。
【００６９】
【表２】
2019504186.tif 000004
【００７０】
実施例Ａ〜Ｅと比較例Ｆのマグネシウム合金をサンプリングして相関の測定を行い、また実施例Ｅと比較例Ｆに対して、さらに発火温度およびクリープ性能の測定を行い、測定により得られた結果を表３に示す。
【００７１】
表３には、上記実施例と比較例におけるマグネシウム合金の総合特性のパラメータを示した。
【００７２】
【表３】
2019504186.tif 000005
【００７３】
表３からわかるように、本発明の実施例Ａ〜Ｅにおけるマグネシウム合金はいずれも、引張強度が２６０ＭＰａ以上、降伏強度が１７０ＭＰａ以上、伸び率が２%以上のものである。これらの結果から、実施例におけるマグネシウム合金は高い強度および優れた引張特性などの総合的な機械的特性を兼ね備えることがわかる。また、本発明の実施例Ａ〜Ｅにおけるマグネシウム合金の熱伝導率が１１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。以上から、上記実施例におけるマグネシウム合金は優れた熱伝導特性も有することが分かった。
【００７４】
表１、表２および表３の内容からわかるように、実施例Ｅと比較例Ｆは、同様の製造工程パラメータを使用したが、比較例Ｆにおいて、Ｃａ元素を添加しなかったため、実施例Ｅに比べ、比較例Ｆの熱伝導率がより低く、１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、その発火温度（発火温度は、溶融工程において合金を酸化および燃焼させる難しさの程度を表す指標であり、発火温度が高いほど、溶融工程において酸化及び燃焼しにくくなり、逆の場合は、酸化及び燃焼しやすくなる。）もより低くなり、７６４℃に過ぎず、２００℃／６０ＭＰａの条件下での定常クリープ速度（定常クリープ速度は、高温下で長時間外部負荷を受けたときの変形速度を表す指標であり、クリープ速度が低いほど、合金が高温で変形しにくくなり、合金の安定性が高く、逆の場合は、高温で変形しやすくなり、合金の安定性が悪い。） がより高くなり、２.５×１０〜６Ｓ−１に到達した。以上により、Ｃａの添加により、合金の発火温度および耐クリープ特性を効果的に向上できることが示された。
【００７５】
図１、図２および図３には、それぞれ、実施例Ｅにおける低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の光学顕微鏡組織写真、走査型電子顕微写真、および透過型電子顕微鏡写真を示した。図１から明らかなように、該低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金のαマグネシウムマトリックスは、大部分が微細な結晶粒で結晶粒サイズが３〜１５μｍであり、ほんの少しだけがサイズが４０〜１００μｍの大きな結晶粒であった。図２から明らかなように、結晶粒界に多くの第二相（析出物/析出相）が分布しており、これらの相も合金の機械的特性および耐クリープ特性を効果的に向上させることができ、これらの相が結晶粒界の周囲に連続的に分布し、エネルギースペクトルの解析結果がこれらの第二相がＭｇ−Ｚｎ−Ｌａ−Ｃａ四元相であることを示している。図３から明らかなように、結晶粒内には析出相も存在し、その幅が１〜２０ｎｍで、長さが１０〜１０００ｎｍであり、エネルギースペクトルの解析結果がこれらの相がＭｇ−Ｚｎ相であることを示し、Ｍｇ−Ｚｎ相によって、マグネシウムマトリックスに固溶したＺｎ元素の含有量を減少させ、合金元素の熱伝導への影響を弱め、合金の機械的特性を向上させることができる。
【００７６】
なお、以上挙げられたのは、本発明の具体的な実施例に過ぎない。本発明は、上記した実施例に限定されるものではないことは明らかであり、これに伴う多くの同様の変更ができる。当業者が、本発明の開示から直接導くまたは想到できる全ての変形はいずれも本発明の保護範囲内に含まれるものである。
【図１】
2019504186.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月24日(2017.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学元素の含有量が、質量%で、
Ｌａ：１〜５%、
Ｚｎ：２〜３%、
Ｃａ：０.１〜２%、
Ｍｎ：０.１〜１%、
残部がＭｇと不可避不純物であることを特徴とする低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項２】
微細組織が、αマグネシウムマトリックスおよび析出相であり、前記αマグネシウムマトリックスが、微細な結晶粒と少量の比較的大きな結晶粒とを含み、前記比較的大きな結晶粒の割合が２０％以下である、請求項１に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項３】
前記微細な結晶粒のサイズが３〜１５μｍであり、前記比較的大きな結晶粒のサイズが４０〜１００μｍである、請求項２に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項４】
前記析出相が、結晶粒界の周囲に連続的に分布するＭｇ−Ｚｎ−Ｌａ−Ｃａ四元相および結晶粒内に析出したＭｇ−Ｚｎ相を含む、請求項２に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項５】
前記Ｍｇ−Ｚｎ相の幅が１〜２０ｎｍであり、長さが１０〜１０００ｎｍである、請求項４に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項６】
熱伝導率が１１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ引張強度が２００〜２７０ＭＰａであり、降伏強度が１５０〜１９０ＭＰａであり、伸び率が２％〜１０％である、請求項１に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法であって、 
（１）純マグネシウムインゴットおよび純亜鉛インゴットを溶融炉に添加して溶融させる工程と、
（２）溶融炉にＭｇ−Ｃａ、Ｍｇ−Ｍｎ母合金を添加して完全に溶融させる工程と、
（３）溶融炉にＭｇ−Ｌａ母合金を添加して完全に溶融させると共に、融剤を添加して溶融物表面を覆う工程と、
（４）溶融物を精錬する工程と、
（５）精錬された溶融物を６３０〜７５０℃までに降温する工程と、
（６）溶融物をダイカストして前記低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金を得る工程と、
を含むことを特徴とする低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項８】
前記工程（１）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項９】
前記工程（２）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（３）において、溶融温度を７００〜７６０℃となるように制御し、かつＳＦ６ガスによる保護下で溶融を行う、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（４）において、溶融炉内の温度を７３０〜７８０℃となるように制御し、溶融物にＡｒガスを流すか手動で溶融物を攪拌すると共に、ＲＪ−５融剤を添加し、５〜１５分間精錬し、精錬された溶融物を得た後、７３０〜７６０℃で８０〜１２０分間放置する、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（６）において、射出速度が２〜５０ｍ／ｓ、金型温度が２２０〜４００℃、鋳造圧力が１０〜９０ＭＰａとなるようにダイカスティングを制御する、請求項７に記載の低コスト・高熱伝導性のダイカスト用マグネシウム合金の製造方法。
【国際調査報告】
2019504186.tif 000009
2019504186.tif 000010
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