(57)【要約】【課題】低コストで高強度のマグネシウム合金板材を得る。【解決手段】質量％で、Ａｌ：１〜１１％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｒ：０．０２〜１．０％を含み、所望によりさらにＺｎ：０．１〜２．０％を含み、残部Ｍｇおよび不可避不純物からなるマグネシウム合金を溶解し、双ロール法などによって前記Ｍｇ合金溶湯を連続鋳造圧延によって急冷凝固して板厚３〜１０ｍの帯状板とする。好適には該帯状板を均質化処理し、次いで熱間圧延した後、温間圧延により製品板厚とする。帯状板を薄肉化する圧延工程においてロール間の回転速度比（周速比）を１．０から１．８とするのが望ましい。簡単な工程で高強度のマグネシウム合金材料が得られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ａｌ：１〜１１％，Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｒ：０．０２〜１．０％を含み、残部がＭｇおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする連続鋳造圧延用マグネシウム合金。
【請求項２】
前記組成に、さらに、質量％で、Ｚｎ：０．１〜２．０％を含有することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造圧延用マグネシウム合金。
【請求項３】
請求項１または２に記載の組成のマグネシウム合金溶湯を連続鋳造圧延により急冷凝固させ、帯状板とすることを特徴とするマグネシウム合金材料の製造方法。
【請求項４】
前記帯状板に均質化処理し、次いで、温間圧延により、または熱間圧延と温間圧延とにより製品板厚とする圧延工程を有し、該圧延工程時に異周速圧延を含み、該圧延工程に用いるロール間の回転速度比（周速比）を１．０〜１．８とすることを特徴とする請求項３記載のマグネシウム合金材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連続鋳造圧延に用いるマグネシウム合金および該マグネシウム合金を用いて連続鋳造圧延によりマグネシウム合金材料を製造する製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、展伸用マグネシウム合金としてＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系のＡＺ３１、ＡＺ４１、ＡＺ６１などが知られており、その材料特性に応じて、モバイル製品の筐体などに使用されている。その製法として、スラブを熱処理と熱間・温間圧延を繰返し薄肉化する方法や、予め押出された薄肉のフラットバーを熱間・温間圧延を繰返し薄肉化し製品板厚としている。他に、双ロール法で直接薄肉の板材を作製し、それを同様に圧延し製品板厚としている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、マグネシウム合金の機械的性質は結晶粒度に強く依存し、結晶粒が微細になるほど強度および伸びが向上する。従来、微細な結晶粒組織を有するマグネシウム合金板を製造する方法としては、加工熱処理法がよく用いられている。この方法は、熱間加工時の動的再結晶現象、あるいは温間加工の中間および／または後での熱処理時の溶質元素の固溶、析出現象や回復と再結晶現象を制御して、さらに多くの場合、前記の各現象を総合的に制御して結晶粒の微細化を図るものである。また、最近ではＥＣＡＰ（Equal-Channel Angular Pressing）などの強ひずみ加工法も開発されている。
【特許文献１】特開２００６−１４４０４３号公報
【特許文献２】特開２００６−１４４０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、最近になって、モバイル等の筐体に更なる強度が求められるようになり、展伸材の強度増加が必要である。強度増加には、同じＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系の材料を使用する場合は、Ａｌ添加量の高いＡＺ６１やＡＺ９１が有効である。また、本来、鋳物用合金であるＭｇ−Ａｌ系のＡＭ６０やＡＭ８０も有効である。ただし、これら合金は強度は高くなるものの、一方で、変形抵抗が大きいため、押出によるフラットバーの製造では、その押出速度が極端に低くなるとともに、割れが発生し健全な材料が得られない。また、双ロール法で帯状板を製造する場合、Ａｌ添加量の増加につれて溶湯の流動性が低下するため、健全な帯状板の製造が困難である。
【０００５】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、低コストで高強度のマグネシウム合金材料を得ることができる連続鋳造圧延用マグネシウム合金およびマグネシウム合金材料の製造方法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】
すなわち、本発明の連続鋳造圧延用マグネシウム合金のうち、第１の発明は、質量％で、Ａｌ：１〜１１％，Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｒ：０．０２〜１．０％を含み、残部がＭｇおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする。
【０００７】
第２の本発明の連続鋳造圧延用マグネシウム合金は、前記第１の本発明において、前記組成に、さらに、質量％で、Ｚｎ：０．１〜２．０％を含有することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の本発明のマグネシウム合金材料の製造方法は、前記第１または第２の本発明の組成のマグネシウム合金溶湯を連続鋳造圧延により急冷凝固させ、帯状板とすることを特徴とする。
【０００９】
第４の本発明のマグネシウム合金材料の製造方法は、前記第３の本発明において、前記帯状板に均質化処理し、次いで、温間圧延により、または熱間圧延と温間圧延とにより製品板厚とする圧延工程を有し、該圧延工程時に異周速圧延を含み、該圧延工程に用いるロール間の回転速度比（周速比）を１．０〜１．８とすることを特徴とする。
【００１０】
以下に、本発明で規定する組成および製造条件の理由について説明する。なお、以下の成分含有量はいずれも質量％を示している。
【００１１】
Ａｌ：１〜１１％
Ａｌは、鋳造性、強度等の機械的性質および耐食性の向上を目的として添加される。ただし、Ａｌの添加量が１％未満では、十分な鋳造性、強度および耐食性が得られない。一方、Ａｌの添加量が１１％を超えると、強度増加は飽和する。また、Ａｌ添加量が６％を超えると圧延工程における加工性が徐々に低下し、１１％を超えると圧延が困難になる。
これらの理由によりＡｌの含有量範囲を上記に定める。なお、強度増加の目的では、下限を４％とするのが望ましく、加工性の点から上限を９％とするのが望ましい。
【００１２】
Ｍｎ：０．１〜０．５％
Ｍｎは、耐食性を低下させる元素の影響を緩和する効果を有するものであるので、積極的に添加する。すなわち、Ｍｎを添加することによって、耐食性を低下させる不純物元素であるＦｅの影響を緩和することができる。０．１％以上の含有により、この効果を効果的に得ることができる。ただし、０．５％を超えて含有すると連続鋳造圧延時に粗大な金属間化合物が生成し、圧延性が悪化するので、Ｍｎの含有量を０．１〜０．５％に定める。
【００１３】
Ｓｒ：０．０２〜１．０％
Ｓｒは、マグネシウムとの原子半径差が大きいことから、わずかな固溶においてもその固溶硬化の影響が大きい。また、ＡｌとＡｌ−Ｓｒ系の化合物を形成し、強度の増加がはかれる。更に、Ｓｒにはマグネシウム合金溶湯の表面張力を低下させる作用があり、その結果、溶湯の流動性が改善され、連続鋳造圧延に際し、健全な帯状板を得ることが可能になる。ただし、Ｓｒが０．０２％未満では、上記作用が十分に得られず、１．０％を超えても、その作用は飽和するので、Ｓｒの含有量を上記範囲とする。なお、同様の理由で下限を０．０５％、上限を０．６％とするのが望ましい。
【００１４】
Ｚｎ：０．１〜２．０％
Ｚｎは、Ａｌと同様に、鋳造性と強度等の機械的性質の向上に寄与するので、所望により含有させる。Ｚｎの添加量が２．０％を超えると、鋳造性が低下する。また、Ｚｎの添加量が０．１％未満では、強度が低下することがあり、その結果としてプレス成形性が低下することがある。したがって、Ｚｎは、０．１〜２．０％の範囲内で添加されていることが好ましい。
【００１５】
次に、本発明のマグネシウム合金薄板の製造方法は、マグネシウム合金溶湯を連続鋳造圧延（好ましくは双ロール法）により、例えば、板厚３〜１０ｍｍの帯状板にする方法である。連続鋳造により得られた帯状板には好ましくは、均質化処理をし、熱間圧延した後、もしくは、熱間圧延し、均質化処理した後に、温間圧延により製品板厚とする工程において、上下ロールの回転速度比が１．０〜１．８で温間圧延する。前記熱間および／あるいは温間圧延工程途中に中間焼鈍を行うことも可能である。
【００１６】
連続鋳造圧延
この工程は、マグネシウム合金の溶湯を、例えば、水冷された一対のロールの間に供給し、連続的に薄い帯状板に鋳造圧延する工程である。本発明においては、この製造方法によって、極めて効率的なマグネシウム合金板の製造を可能にしたものである。
連続鋳造圧延の冷却速度としては、２００〜５５０℃／秒の範囲が好ましい。２００℃／秒未満では、急冷による作用を十分に得られない。一方、５５０℃／秒を超える条件では、ノズル内で凝固を生じやすくなり板の製造がストップしてしまう。
【００１７】
均質化処理
この熱処理は急冷凝固された連続鋳造圧延板におけるＡｌ（Ｚｎ）溶質元素のデンドライト・セル境界および板厚中心部での高濃度の偏析を解消する熱処理である。熱処理条件としては３７０〜４７０℃の温度範囲で１時間以上行うのが好ましい。この熱処理により上記偏析が解消され、その後の圧延性に優れたマグネシウム合金板を得ることができる。該均質化処理は、圧延工程前または熱間圧延と温間圧延との間に行うことができる。
【００１８】
熱間／温間圧延工程
圧延工程は、所定の厚さの連続鋳造圧延板を所定の厚さのマグネシウム合金板に加工するための工程である。ここで、３００℃以上での圧延を熱間圧延、３００℃未満での圧延を温間圧延とする。圧延工程は、温間圧延工程のみであっても良く、熱間圧延後に温間圧延を行う工程であってもよいが、いずれにしても最終製品板厚は温間圧延により得られる。最終温間圧延工程での圧下率としては、５０％以上の圧下率を特に好ましく適用できる。この圧下率は、一回（一パス）の圧延であっても複数回（複数パス）の圧延であってもよく特に限定されない。
【００１９】
温間圧延および温間異周速圧延
周速比１．０の圧延において５．０μｍまでの微細な結晶粒が得られるが、周速比を上げることで、せん断変形を付与し、それ以下の微細粒が得られる。ただし、周速比が１．８より大きくなると、結晶粒微細化への効果がそれほど向上しないばかりでなく、操業が困難になるおそれがあるので、圧延工程での周速比は１．０〜１．８が好ましい。
【００２０】
中間焼鈍
中間焼鈍工程は、熱間圧延工程と温間圧延工程の間に、あるいは温間圧延の圧下率が８０％を超える場合に温間圧延途中に好ましく設けられるものである。一の温間圧延工程での圧下率が８０％以下であっても、二以上の温間圧延工程でのトータルの圧下率が８０％を超える場合には、中間焼鈍工程を設け、その後に最終温間圧延工程を設けることが好ましい。中間焼鈍の条件としては、２００〜３００℃、１時間を例示することができる。中間焼鈍を行うと、平均粒径５μｍ以下の微細粒組織を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明の連続鋳造圧延用マグネシウム合金は、質量％で、Ａｌ：１〜１１％，Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｒ：０．０２〜１．０％を含み、残部がＭｇおよび不可避不純物からなる組成を有するので、高い強度特性を有し、連続鋳造圧延においても良好な流動性により健全な組織を有することができる。
【００２２】
また、本発明のマグネシウム合金材料の製造方法は、上記組成のマグネシウム合金溶湯を連続鋳造圧延により急冷凝固させ、帯状板とするので、合金の良好な流動性によって健全な帯状板が得られ、さらには従来の製造法より、高強度なマグネシウム合金材料を簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
質量％で、Ａｌ：１〜１１％，Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｓｒ：０．０２〜１．０％を含み、所望によりＺｎ：０．１〜２．０％を含有し、残部がＭｇおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金を用意し、該アルミニウム合金を溶解し、好適には双ロールによる連続鋳造圧延により、２００〜５５０℃／秒の冷却速度で急冷して帯状板を製造する。該帯状板は、例えば３〜１０ｍｍの板厚とする。
上記帯状板は、後述する圧延工程により製品板厚にまで圧延される。この圧延工程前または圧延工程における熱間圧延後、温間圧延前に、均質化処理を行うのが望ましい。均質化処理は、例えば３７０〜４７０℃で１時間以上加熱することにより行うことができる。
【００２４】
上記圧延工程は、温間圧延または、熱間工程と温間圧延とを行う工程により行うことができる。なお、該圧延工程では、異周速圧延を含むことにより材料に剪断変形を与えて結晶粒の微細化を図るのが望ましい。圧延工程では、周速比を１．０〜１．８とするのが好ましい。製品板厚は、温間圧延において、５０％以下の圧下率の最終圧延（一パスまたは複数パス）により得られる。
【００２５】
また、上記圧延工程では、中間焼鈍を介在させることができる。該中間焼鈍は、熱間圧延工程と温間圧延工程の間で行ったり、温間圧延の途中に行うことができ、温間圧延の途中で行う場合には温間圧延の圧下率が８０％を超える場合に、好ましく設けられる。
中間焼鈍は、例えば２００〜３００℃、１時間の加熱により行うことができる。
【００２６】
最終板厚のマグネシウム合金材料は、例えば３〜１０ｍｍの板厚とされるが、本発明としては、この板厚に限定をされるものではない。  最終板厚のマグネシウム合金材料のさらに２次加工などを経て種々の用途に用いることができ、例えば前記したようにモバイル品の筺体などに利用することができる。
【実施例１】
【００２７】
以下に、実施例と比較例によって本発明を更に詳しく説明する。
双ロール法（冷却速度３５０℃／秒）により、表１に示す合金組成（残部Ｍｇおよび不可避不純物）からなるマグネシウム合金溶湯から、厚さ５ｍｍの帯状板を連続鋳造圧延した。得られた鋳造圧延板を４００℃で２４時間の均質化処理を施した後、熱間圧延、温間圧延により厚さ１．０５ｍｍの板とし、その後、周速比を変量した温間異周速圧延で厚さ０．８ｍｍの薄板に製造した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表に示されるように、本発明の製造方法により製造された実施例の供試材は、連続鋳造圧延時に割れもなく、高い強度、伸び特性を有していた。一方、比較例の供試材は、Ａｌの量が少なく、Ｓｒも添加されていない比較例Ｎｏ．６では、強度が低く、Ａｌをある程度含有するものでは強度特性は良好であるものの、Ｓｒが添加されていないので連続鋳造圧延で得られる帯状板に割れの発生が見られた。