(57)【要約】【課題】塑性加工性に優れるマグネシウム長尺材の製造方法、及びこの製造方法により得られるマグネシウム長尺材を提供する。【解決手段】純マグネシウム又はマグネシウム合金を鋳造して鋳造材を作製し、この鋳造材に塑性加工を施して長尺な加工材を得る。この塑性加工には、断面減少を伴う加工で250℃以上の温度で行う熱間加工を含む。熱間加工を行うことで、加工中に被加工材の表面近傍において酸化物が生成されて、加工材の表面近傍には、酸化物が存在し、この酸化物が、加工材に伸線や鍛造などの塑性加工(2次加工)を行う際、割れや断線の起点となる恐れがある。そこで、本発明では、加工材の表面層を除去して、割れや断線の起点となる酸化物を効果的に除去し、2次加工性を向上する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
純マグネシウム又はマグネシウム合金を鋳造して鋳造材を作製する工程と、
前記鋳造材に1次塑性加工を施して長尺な加工材を作製する工程と、
前記加工材の表面層を除去して、2次塑性加工が施される展伸用素材とする工程とを具え、
前記鋳造は、鋳造時の冷却速度を1℃/sec以上として行い、
前記1次塑性加工は、断面減少を伴い、250℃以上の温度で行う熱間加工を含み、
前記表面層は、加工材の横断面において表面から深さ0.01mm以上0.5mm以下までの領域とすることを特徴とするマグネシウム長尺材の製造方法。
【請求項２】
前記1次塑性加工は、圧延加工、鍛造加工、及び伸線加工の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム長尺材の製造方法。
【請求項３】
前記熱間加工には、非相似加工を含み、
前記非相似加工は、その加工の前後で横断面形状が非相似形となる加工であることを特徴とする請求項1又は2に記載のマグネシウム長尺材の製造方法。
【請求項４】
前記熱間加工は、350℃以上の温度で行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマグネシウム長尺材の製造方法。
【請求項５】
前記鋳造は、エンドレス可動鋳型を用いた連続鋳造であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のマグネシウム長尺材の製造方法。
【請求項６】
前記可動鋳型は、ホイール-ベルト方式鋳型であることを特徴とする請求項5に記載のマグネシウム長尺材の製造方法。
【請求項７】
前記非相似加工は、複数のロールを用いた孔型圧延であることを特徴とする請求項3に記載のマグネシウム長尺材の製造方法。
【請求項８】
前記表面層の除去は、皮剥ぎダイスを用いて行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のマグネシウム長尺材の製造方法。
【請求項９】
請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とするマグネシウム長尺材。
【請求項１０】
請求項9に記載のマグネシウム長尺材に、2次塑性加工として伸線加工を施して得られたことを特徴とするマグネシウム伸線材。
【請求項１１】
請求項9に記載のマグネシウム長尺材に、2次塑性加工として鍛造加工を施して得られたことを特徴とするマグネシウム鍛造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純マグネシウム又はマグネシウム合金からなる長尺材を製造する製造方法、及びこの製造方法により得られるマグネシウム長尺材、並びにこの長尺材を用いて得られるマグネシウム伸線材、マグネシウム鍛造材に関するものである。特に、伸線加工や鍛造加工などといった塑性加工性に優れるマグネシウム棒材やマグネシウム線材を製造するのに最適なマグネシウム長尺材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Mgは、比重(密度g/cm3、20℃)が1.74であり、構造用に利用される金属材料の中で最も軽い金属である。そのため、Mgを主成分とするマグネシウム合金は、軽量化が要求される携帯機器類や自動車部品などの材料として期待される。例えば、伸線加工や鍛造加工などといった展伸用のマグネシウム合金素材のうち、棒状素材としては、ダイレクトチル鋳造(DC鋳造)などといった半連続鋳造法によって得られた鋳造ビレットに熱間押出加工を施して棒状としたものがある。DC鋳造などの半連続鋳造法によって得られた鋳造材は、数十μmといった粗大な晶析出物が組織内に存在したり、結晶組織が粗密な混粒組織となっていたりすることがある。そのため、この鋳造材にそのまま鍛造や伸線などといった塑性加工を行うと、粗大な結晶粒や晶析出物が起点となって割れや断線が生じてしまう。そこで、棒状素材は、上記半連続鋳造材を再度加熱し、熱間で押出加工することで結晶粒を微細化して塑性加工性を高めている。
【０００３】
一方、特許文献1には、可動鋳型を用いた連続鋳造を行うと共に、冷却速度を速めることで結晶粒を微細化することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第02/083341号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように鍛造加工や伸線加工などといった塑性加工(2次加工)が施される展伸用素材においては、例えば、鍛造加工時に割れないこと、伸線加工時に断線しないことが望まれる。本発明者は、このような塑性加工時の割れや断線などの原因を詳しく調べたところ、粗大な結晶粒や晶析出物が存在する以外にも割れや断線が生じる原因があるとの知見を得た。具体的には、素材の表面近傍に存在するMgOなどの酸化物が起点となって割れや断線などが生じることがあるとの知見を得た。
【０００６】
マグネシウム合金は、一般に室温での塑性加工性が悪いため、250℃以上の高温に加熱した状態で塑性加工を実施する場合が多い。上述の半連続鋳造材に施される押出加工も熱間(250〜420℃程度)で行われ、特許文献1にも連続鋳造材に400℃で圧延加工を行うことが記載されている。一方、Mgは活性な金属であるため、上記のような高温で押出や圧延などの塑性加工(1次加工)を行うことで、被加工材の表面に酸化物が生成され、加工中にこの酸化物が被加工材の表面近傍に巻き込まれる。従って、得られた展伸用素材(1次加工材)の表面近傍には、酸化物が存在すると考えられる。そして、このような酸化物が存在する展伸用素材に、更に伸線加工や鍛造加工などの2次加工を施すと、酸化物が割れや断線などの起点となることがある。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、鍛造加工や伸線加工などの塑性加工(2次加工)を行う際、割れや断線などが生じにくい展伸用素材を得るのに最適なマグネシウム長尺材の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記製造方法により得られるマグネシウム長尺材を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、上記マグネシウム合金長尺材により得られるマグネシウム伸線材、マグネシウム鍛造材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、2次加工を行う前に、1次加工材の表面に生成された酸化物を取り除くべく、1次加工材の表面層を除去することで上記目的を達成する。即ち、本発明マグネシウム長尺材の製造方法は、純マグネシウム又はマグネシウム合金を鋳造して鋳造材を作製する工程と、この鋳造材に1次塑性加工を施して長尺な加工材を作製する工程と、この加工材の表面層を除去する工程とを具える。上記表面層を除去して、上記加工材を2次塑性加工が施される展伸用素材とする。上記鋳造は、鋳造時の冷却速度を1℃/sec以上として行う。上記1次塑性加工は、断面減少を伴い、250℃以上の温度で行う熱間加工を含むものとする。また、上記表面層は、加工材の横断面において表面から深さ0.01mm以上0.5mm以下までの領域とする。
【０００９】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明マグネシウム長尺材、及びこの長尺材を用いて得られるマグネシウム伸線材、マグネシウム鍛造材の「マグネシウム」とは、Mg及び不純物からなるいわゆる純マグネシウム、又は添加元素とMg及び不純物からなるマグネシウム合金とする。添加元素としては、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1種の元素が挙げられる。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。このような添加元素を含有させることで、本発明長尺材は、強度、伸び、高温強度、耐食性などに優れた材料となる。添加元素の含有量は、合計で20質量％以下が望ましい。添加元素が20質量％超となると、鋳造時に割れなどが生じる原因となる。添加元素を含有したより具体的な組成としては、例えば、以下の組成が挙げられる。
I.  Al：0.1〜12質量％を含み、残部がMg及び不純物
II.  Al：0.1〜12質量％と、質量％でMn：0.1〜2.0％、Zn：0.1〜5.0％、Si：0.1〜5.0％からなる3元素群から選択された1種以上の元素とを含み、残部がMg及び不純物
III.  質量％でZn：0.1〜10％、Zr：0.1〜2.0％を含み、残部がMg及び不純物
なお、不純物は、有意的に添加しない元素のみとしてもよいし、有意的に添加する元素(添加元素)を含んでいてもよい。
【００１０】
上記組成のマグネシウム合金として、代表的な組成であるASTM記号におけるAZ系,AS系,AM系,ZK系などのマグネシウム合金を利用してもよい。AZ系マグネシウム合金は、例えば、AZ10,AZ21,AZ31,AZ61,AZ91など、AS系マグネシウム合金は、例えば、AS21,AS41など、AM系マグネシウム合金では、例えば、AM60,AM100など、ZK系マグネシウム合金では、例えば、ZK40,ZK60などが挙げられる。更に、上記I〜IIIの組成に加えて、Caを0.002〜5.0質量％含有させると、溶解時や鋳造時などで燃焼や酸化を抑制することができて好ましい。
【００１１】
本発明製造方法では、まず、純マグネシウム又は上記組成のマグネシウム合金を溶解して鋳造し、鋳造材を作製する。特に、鋳造時の冷却速度を速くする、具体的には、1℃/sec以上とすることが好ましい。冷却速度を大きくすることで、凝固時に組織中に晶出される晶出物の成長を抑制して、粗大な晶出物の生成を抑えることができる他、冷却工程で析出される析出物の生成や成長も抑えることができる。また、冷却速度を大きくすることで、結晶の成長も抑制し、粗大な結晶粒がほとんどなく、微細な結晶組織とすることができる。具体的には、晶析出物の最大粒径を20μm以下、結晶の最大粒径を50μm以下とすることができる。冷却速度が大きいほど、晶析出物や結晶を微細なものとすることができ、より好ましい冷却速度は、10℃/sec以上である。このように析出物の析出を抑制したり、晶析出物や結晶を微細化して柱状晶、又は粒状晶、或いは柱状晶と粒状晶との混合組織からなる微細な鋳造組織とすることで塑性加工性が高くなり、この鋳造材に圧延、スウェージングなどの塑性加工(1次加工)を行う際、鋳造材に割れなどを生じにくくする。また、この塑性加工によって結晶をより微細化することができて塑性加工性を高められるため、得られた塑性加工材は、伸線、鍛造などの2次加工を行っても、断線や割れなどが生じにくく、塑性加工性に優れる。
【００１２】
エンドレス可動鋳型を用いた連続鋳造を行うと、冷却速度を容易に速くすることができる。可動鋳型としては、例えば、1.ホイール-ベルト法(車輪ベルト法)に代表される複数のホイール(ロール)とベルトとを組み合わせてなるホイール-ベルト方式鋳型、2.ツインベルト法(双ベルト法)に代表される一対のベルトからなるツインベルト方式鋳型が挙げられる。これらホイールやベルトを利用した可動鋳型では、溶湯と接触する面が連続的に現れるため、鋳造材の表面状態を平滑にし易く、また、メンテナンスが容易である。ホイール-ベルト方式鋳型は、例えば、表面部(溶湯に接触する面)に溶湯が流し込まれる溝を具える鋳造用ホイールと、この鋳造用ホイールに従動し、鋳造用ホイールを挟むように配置される一対の従動ホイールと、上記溝に流し込んだ溶湯が流れ出ないように溝の開口部を覆うように配置されるベルトとから構成されるものが挙げられる。その他、ベルトの張力を調整する張力ローラを具えていてもよい。このベルトは、鋳造用ホイールと従動ホイールとの間に配置すると共に、両ホイール表面に沿わせて配置し、閉ループを形成することで、溶湯の凝固面を一定にし易く、かつ溶湯が凝固される冷却速度を一定に維持し易い。また、鋳造用ホイールの溝の形状を変更することで、鋳造材は、種々の形状、例えば、矩形状などに形成できる。鋳造材の横断面の形状を矩形状とする場合、短径を60mm以下とすることで、横断面における冷却速度を大きくして、晶析出物の粗大化や結晶粒の粗大化を抑制して微細な組織を得やすい。特許文献1に記載される連続鋳造装置を利用してもよい。このような可動鋳型による連続鋳造を行うことで、1.理論上無限に長い長尺な鋳造材を得ることができ、量産が可能である、2.横断面における冷却が均一的に行われ易いため、表面性状に優れる、特に、長手方向に均一的で上品質な鋳造材が得られるといった効果も奏する。
【００１３】
なお、溶解時や鋳造時、Mgと大気中の酸素とが反応して燃焼したり、酸化による黒変化が生じるなどの不具合を防止するべく、溶解炉内や可動鋳型近傍にアルゴンガスなどの不活性ガスやSF6などの防燃用ガスを混合させた空気などを充填して密閉するといった構成としておくことが好ましい。また、添加元素としてCaを添加して、上記燃焼や酸化を抑制するようにしてもよい。
【００１４】
次に、本発明製造方法では、上記のようにして得られた鋳造材に塑性加工を施して棒状或いは線状といった長尺な加工材を作製する。特に、本発明製造方法において鋳造材から長尺な加工材を作製するまでに施す塑性加工(以下、長尺加工と呼ぶ)には、断面減少を伴う加工を含むものとする。従って、長尺加工を全て断面減少を伴う加工としてもよいし、最終的に長尺な加工材となっていれば、途中の塑性加工に断面減少を伴わない加工(等面積加工)を含んでいてもよい。断面減少を伴う加工としては、例えば、圧延、鍛造(例えば、スウェージングなどの回転鍛造)、伸線が挙げられる。従って、長尺加工材は、圧延材でもよいし、鍛造材でもよいし、伸線材でもよい。より具体的には、長尺加工材は、鋳造材を圧延して長尺に加工した圧延材としてもよいし、鋳造材をスウェージングして長尺に加工した鍛造材としてもよいし、更に得られた鍛造材を圧延して長尺に加工した圧延材としてもよいし、更に得られた圧延材又は鍛造材を伸線して長尺に加工した伸線材としてもよい。
【００１５】
上記断面減少を伴う加工は、同一種の加工を1パスのみ行ってもよいし(例えば、伸線を1パス行う)、異なる複数種の加工を行ってもよいし(例えば、スウェージングと伸線とを行う)、同一種の加工を2パス以上の複数パスに亘って行ってもよい(例えば、圧延を複数パス行う)。特に、同一種の塑性加工を2パス以上行う場合、その加工前の被加工材の横断面形状と、その加工後の加工材の横断面形状が非相似形となる非相似加工を行ってもよい。非相似加工としては、例えば、複数のロールを用いた孔型圧延が挙げられる。孔型圧延は、表面部に所定形状の溝を有するロールを2〜4個用いて行うものであり、例えば、2個のロールを対向配置させ、ロール間に被加工材を挿通させることで所定形状の圧延材を得たり、3個のロールを三角形状に配置させ、これらロールで囲まれる空間に被加工材を挿通させることで所定形状の圧延材を得たり、4個のロールのうち2個ずつを対向させて矩形状に配置させ、これらロールで囲まれる空間に被加工材を挿通させることで所定形状の圧延材を得るものが挙げられる。圧延材の形状としては、ボックス、オーバル、ラウンドなどが挙げられる。非相似圧延は、これら形状の異なる圧延を連続的に行うものであり、例えば、オーバル-ラウンド圧延やボックス-オーバル-ラウンド圧延などが挙げられる。
【００１６】
また、上記断面減少を伴う加工の少なくとも1パスは、250℃以上の温度で行う。即ち、本発明では、長尺加工材を得るに当たり、断面減少を伴う加工を250℃以上の温度で少なくとも1パス行う。断面減少を伴う加工を全て250℃以上の温度で行ってもよいし、250℃以上の温度で行う加工と、250℃未満の温度で行う加工とを組み合わせて行ってもよく、例えば、鋳造材にスウェージング加工を行う際、250℃以上で行い、この熱間加工材を伸線する際、室温で行ってもよい。更に、温度に加えて適切な加工度を選択することで、得られた長尺加工材は、結晶粒が微細化され、その後に伸線加工や鍛造加工などの塑性加工(以下、2次加工と呼ぶ)の加工性を向上することができる。温度が高いほど断面減少を伴う加工が行い易く、より好ましい温度は350℃以上である。しかし、温度が高過ぎると酸化物の生成が過剰に促進されるため、500℃以下、特に450℃以下が好ましい。被加熱対象である鋳造材又はスウェージングや圧延などが施された加工材を上記温度に加熱するには、ヒータや高周波加熱器などの加熱手段により、被加熱対象を直接加熱してもよいし、圧延ロールや金型、ダイスなどの加工用部材にヒータなどの加熱手段を設けて被加熱対象を間接的に加熱してもよい。なお、室温にて伸線する場合は、加工度を小さくする(20％以下/パス)と共に、伸線前に熱処理(200〜450℃×15〜60分、好ましくは250〜400℃×15〜60分)を施して塑性加工性を高めておくことが好ましい。
【００１７】
長尺な加工材は、断面形状が円形状のものだけでなく、楕円や矩形、多角形などといった非円形状の異形としてもよい。断面形状は、ダイスの孔形状やロールの溝形状などにより適宜変更することができる。
【００１８】
そして、本発明製造方法の最も特徴とするところは、上記長尺な加工材の表面層を除去することにある。上述のように長尺な加工材を得るに当たり、本発明製造方法では、250℃以上といった温度で塑性加工を行っており、この熱間加工中、被加工材の表面近傍において酸化物が生成され、加工材の表面近傍に酸化物が存在することになる。特に、熱間加工の温度を高くすることで、上記酸化物の生成量は増加する。また、熱間加工を行わなくても、加工途中で熱処理を施すことでも酸化物は生成される。そこで、本発明製造方法では、2次加工の際に割れや断線などといった不具合を低減するために上記酸化物を効果的に除去するべく、酸化物が最も存在していると考えられる長尺加工材の表面層を除去する。酸化物がよく存在する領域としては、長尺加工材の横断面において表面からの距離(深さ)が0.01mmまでの領域である。そこで、表面から深さ0.01mmまでの領域を最低限除去するべく、除去する表面層の最小値を表面から深さ0.01mmまでの領域とする。より好ましくは、表面からの距離が0.05mmまでの領域である。一方、本発明者が調べたところ、表面からの距離が0.5mmまでの領域を除去すれば、2次加工性に優れる素材が得られるとの知見を得た。また、除去する表面層の量が多すぎると、歩留まりが悪く、生産性を阻害する。そこで、除去する表面層の最大値は、表面から深さ0.5mmまでの領域とする。
【００１９】
表面層の除去は、旋削工具を用いて行ってもよいし、皮剥ぎダイスを用いて行ってもよい。これら旋削工具や皮剥ぎダイスは、公知のものを利用するとよい。
【００２０】
上記のように表面層の除去が行われた本発明マグネシウム長尺材は、割れや断線などの起点となる酸化物が低減される、或いはほとんど存在しないため、伸線加工や鍛造加工などの塑性加工性に優れる。具体的には、例えば、長尺加工材として圧延材又は鍛造(スウェージング)材を用い、2次加工として伸線加工を行う場合、伸線加工前に表面層の除去が行われていることで、本発明長尺材は、伸線加工中に断線などが生じにくく、伸線加工性に優れる。また、例えば、上記長尺加工材として伸線材を用い、2次加工として更に伸線加工を行う場合(即ち、伸線加工の途中に表面層の除去が行われる状況)も同様に本発明長尺材は、2次加工における伸線加工中に断線などが生じにくく、伸線加工性に優れる。このように伸線加工を複数パスに亘って行う場合、被加工材の断面積が小さいほど、即ち、被加工材が小径になるほど、被加工材の断面積における表面層の面積割合が大きくなるため、表面近傍に存在する酸化物が影響して断線が起こりやすくなる。つまり、伸線加工を行っていっても総加工度が小さい加工のうちは、断線が起こらなくても、総加工度が大きくなって被加工材が細径となってくると、上記酸化物が起因して断線が生じ易くなる。従って、1次加工では、断線が生じなくても、2次加工では断線が生じ易くなる。そのため、複数パスに亘る伸線加工を行う際、表面層を除去しておくことは、断線防止に非常に効果的である。そして、2次加工として上記伸線加工を行うことで、本発明マグネシウム伸線材が得られる。更に、例えば、上記長尺加工材として圧延材、鍛造材、伸線材のいずれかを用い、2次加工として鍛造加工を行う場合、鍛造加工前に表面層の除去が行われていることで、鍛造加工中に割れなどが生じにくく、本発明長尺材は、鍛造加工性に優れる。そして、2次加工として上記鍛造加工を行うことで、本発明マグネシウム鍛造材が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように鋳造材に熱間加工を施して得られた加工材の表面層を除去することで、得られたマグネシウム長尺材は、伸線加工や鍛造加工などの2次加工性に優れる。従って、本発明マグネシウム長尺材は、展伸用素材として好適に利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
(試験例1)
ホイール-ベルト方式鋳型を具える連続鋳造装置を用いて、溶解したマグネシウム合金を連続鋳造し、マグネシウム合金からなる鋳造材(横断面積：約300mm2,幅18mm,高さ17mm)を作製した。本例で用いたマグネシウム合金は、AZ31合金相当材(質量％で、Al：3.0％、Zn：1.0％、Mn：0.15％を含み、残部がMg及び不純物、組成は化学分析により調べた)とした。
【００２３】
連続鋳造装置は、溶湯が接触する表面部に溶湯が流し込まれる矩形状溝(横断面積:約300mm2)を具える鋳造用ホイールと、この鋳造用ホイールに従動する一対の従動ホイールと、矩形状溝に流し込んだ溶湯が流れ出ないように溝の開口部を覆うように配置されるベルトと、ベルトの張力を調整する張力ロールとを具えるものを用いた。一対の従動ホイールは、鋳造用ホイールを挟むように配置され、張力ロールは、これら三つのホイールの後方に配置される。ベルトは、鋳造用ホイールの外周、鋳造用ホイールと従動ホイールとの間、従動ホイールの外周、従動ホイールから張力ロールに亘る間、及び張力ロールの外周に亘って配置されて閉ループを形成する。鋳造用ホイールと一方の従動ホイールとの間には、溶解炉から溶湯を鋳造用ホイールの溝に流入する注湯口(スパウト)を有する供給部が配置される。溶解炉から供給部に注がれた溶湯は、注湯口を介して鋳造用ロールの溝に流し込まれ、溝の開口部がベルトにより覆われて、断面矩形状の鋳造材を連続的に得る。本例では、鋳造用ホイールの内部に冷却水を流し、ホイールを冷却できるようにし、鋳造速度：3m/min、鋳造材の冷却速度：10℃/sec〜20℃/secとなるようにした。
【００２４】
なお、本例では、注湯口の横断面形状と鋳造用ホイールの溝の横断面形状とを同一形状とすると共に、注湯口から鋳造用ホイール間に亘って密閉構造として、供給部及び鋳造用ホイール近傍において溶湯が外部の空気に接触しない構造とした。また、本例では、溶解炉内の雰囲気を空気に0.2体積％のSF6ガスを混合させた雰囲気としてマグネシウム合金を溶解した。
【００２５】
得られた鋳造材について、その横断面を光学顕微鏡にて確認したところ、晶析出物が認められたが、その大きさは、最大でも10μmであった。また、結晶組織は、柱状晶及び粒状晶の少なくとも一方からなる微細な鋳造組織であった。
【００２６】
得られた鋳造材に250℃以上400℃以下で熱間圧延を複数パス実施し、横断面円形状の圧延材(線径φ13.2mm)を作製した。本例では、オーバル-ラウンド孔型圧延を行った。具体的には、表面部に所定形状の溝を有する2個のロールを対向配置させてオーバル形状の圧延と、表面部に所定形状の溝を有する2個のロールを対向配置させてラウンド形状の圧延とを連続的に行った。そして、得られた圧延材に皮剥ぎダイスを用いて、圧延材の横断面において表面からの距離が0.1mmまでの領域(表面層)を除去した試料を作製した。これら表面層を除去した試料(線径φ13mm)と、表面層の除去を行っていない圧延材(線径φ13.2mm)に伸線加工を施した。伸線加工条件は、加工温度：200℃,1パスの減面率：10〜15％,2〜3パスごとに300℃×30minの熱処理実施、最終線径φ8mmとした。この伸線加工は、試料10kg、圧延材10kgについて行った。
【００２７】
その結果、表面層を除去した試料及び表面層の除去を行っていない圧延材のいずれも断線することなく伸線加工を施すことができた。φ13→φ8までの伸線加工では、線径が比較的大きく、被加工材の断面積における表面層の面積割合が小さいため、被加工材の表面近傍に酸化物が存在していても断線に影響しなかったと考えられる。また、φ13→φ8までの総加工度(約62％)が比較的小さいため、断線が生じなかったと考えられる。しかし、上記と同様の条件で更に伸線加工(最終線径φ2.8mm)を行ったところ、表面層を除去した試料では、断線することなくφ2.8mmの伸線材10kgを得ることができたのに対し、表面層の除去を行っていない圧延材では、φ2.8mmの伸線材10kgを得るに当たり5回の断線が生じた。このことから、表面層の除去を行った素材は、伸線加工性に優れることが確認された。特に、被加工材が細径になることで被加工材の断面積における表面層の面積割合が大きくなり、被加工材の表面近傍に存在する酸化物が影響して断線が生じ易くなるため、表面層を除去することは、断線防止に効果があることがわかる。
【００２８】
(試験例2)
試験例1により得られた伸線材(線径φ8mm)から高さ12mmの試験片を20個切り出し、各試験片にそれぞれ据え込み試験を行った。据え込み試験条件は、据え込み速度：12mm/sec,据え込み率：70％(高さ：3.6mm),温度：300℃とした。
【００２９】
その結果、表面層の除去を行った試料を伸線した伸線材から切り出した試験片では、20個全てが割れなく据え込み加工を行うことができた。これに対し、表面層の除去を行っていない圧延材を伸線した伸線材から切り出した試験片では、20個中3個に割れが発生した。このことから、表面層の除去を行った素材は、鍛造加工性に優れることが確認された。
【００３０】
(試験例3)
試験例1と同様の条件で連続鋳造により鋳造材(横断面積：約300mm2,幅18mm,高さ17mm)を作製し、この鋳造材に400℃で熱間スウェージング加工を実施し、横断面円形状の熱間加工材(線径φ13.2mm)を作製した。そして、得られた熱間加工材に皮剥ぎダイスを用いて、表面から深さが0.1mmまでの領域(表面層)を除去した試料を作製した。これら表面層を除去した試料(線径φ13mm)と、表面層の除去を行っていない熱間加工材(線径φ13.2mm)とから高さ16mmの試験片を20個切り出し、各試験片にそれぞれ据え込み試験を行った。据え込み試験条件は、据え込み速度：16mm/sec,据え込み率：70％(高さ：4.8mm),温度：300℃とした。
【００３１】
その結果、表面層の除去を行った試料から切り出した試験片では、20個全てが割れなく据え込み加工を行うことができた。これに対し、表面層の除去を行っていない熱間加工材から切り出した試験片では、20個中7個に割れが発生した。
【００３２】
(試験例4)
上記試験例1で用いたマグネシウム合金と異なる組成の金属材料を用意し、同様に連続鋳造して鋳造材を作製した後、熱間圧延を実施し、圧延材を作製した。以下に組成を示す。
(材料組成)
純マグネシウム相当材：99.9質量％以上のMgと不純物からなる
AM60合金相当材：質量％でAl：6.1％、Mn：0.44％を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金
AZ61合金相当材：質量％でAl：6.4％、Zn：1.0％、Mn：0.28％を含み、残部がMgおよび不純物からなるマグネシウム合金
ZK60合金相当材：質量％でZn：5.5％、Zr：0.45％を含み、残部がMgおよび不純物からなるマグネシウム合金
更に、上記AM60合金相当材、AZ61合金相当材、ZK60合金相当材にCa：0.01質量％含有させた合金
【００３３】
そして、試験例1と同様に得られた圧延材(φ13.2mm)の表面層を皮剥ぎダイスにより除去した試料(φ13mm)を作製し、これら試料に対し、試験例1と同様の条件で伸線加工を行ったところ、いずれの組成の試料においても、断線することなく伸線加工を施すことができ、線径φ8mmの伸線材を得ることができた。また、試験例2と同様に得られた伸線材(線径φ8mm)を切り出して試験片(高さ12mm)を20個作製し、試験例2と同様の条件で据え込み試験を行ったところ、いずれの試験片においても、20個全てに割れが生じることなく、据え込み加工を行うことができた。比較として、皮剥ぎダイスによる表面層の除去を行っていない圧延材(φ13mm)を作製し、同様に伸線加工を行ったところ、φ8mmまでの伸線では、断線が生じることなく伸線加工を行うことができた。しかし、得られた伸線材(φ8mm)を切り出して試験片を20個作製し、同様に据え込み試験を行ったところ、20個中5個割れが生じた。
【００３４】
また、Caを添加していない材料を用いた場合、鋳造材の表面に一部酸化して黒変化したものも認められたが、Caを添加した材料を用いた場合、鋳造材表面に酸化が認められず、Caの添加は、酸化防止に効果があることが確認された。しかし、本発明では、Caを添加していなくても、表面層を除去するため、鋳造材に生成された酸化物や、鋳造後の圧延やスウェージングなどの加工により生成された酸化物を効果的に取り除くことができる。従って、本発明マグネシウム長尺材からなるマグネシウム素材は、鍛造加工や伸線加工といった2次加工において加工性に優れる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明マグネシウム長尺材の製造方法は、伸線加工や鍛造加工などの塑性加工が施される展伸用素材に適したマグネシウム長尺材の製造に好適に利用することができる。また、本発明製造方法により得られたマグネシウム長尺材は、塑性加工性に優れており、展伸用素材に最適である。