(57)【要約】【課題】成形性の優れたＭｇまたはＭｇ合金からなる板材を簡単な工程で製造し得る方法を提供する。【解決手段】第１軸からこの第１軸に交差する第２軸の方向に屈曲された第１屈曲部、さらにこの第２軸から第１、第２の軸を含む平面に交差する第３軸の方向に屈曲された第２屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第１、第２の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことを特徴とする。【選択図】　　図１
2004050231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸からこの第１軸に交差する第２軸の方向に屈曲された第１屈曲部、さらにこの第２軸から第１、第２の軸を含む平面に交差する第３軸の方向に屈曲された第２屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第１、第２の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことを特徴とするＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造方法。
【請求項２】
前記第１、第２の屈曲部は、６０〜１２０°の角度を持つことを特徴とする請求項１記載のＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造方法。
【請求項３】
前記押出し加工時に前記金型を２００〜３５０℃に加熱することを特徴とする請求項１または２記載のＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造方法。
【請求項４】
前記金型から押出し加工された直後の板材にさらにロール圧延を施すことを特徴とする請求項１記載のＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭｇまたはＭｇ合金は、その結晶構造が稠密六方晶であり、底面、柱面、錘面の３種のうち、常温では底面すべりのみが生じやすいため、変形能が乏しく、加工性が劣るといわれている。
【０００３】
ＭｇまたはＭｇ合金の板材は、従来、その素材を大気中で４００〜４５０℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返すことにより製造されている。しかしながら、このように製造されたＭｇまたはＭｇ合金の板材は、（０００１）面がその板面に平行に配向した集合組織になり易いため、鉄やアルミニウムに比べて低温域における延性が乏しく、延び、曲げ、絞りのような成形性が劣り、成形性を上げるべく高温に加熱、保持して成形しなければならないという問題があった。
【０００４】
また、板材を製造する工程において、加熱、圧延の工程を繰り返し行なう必要があるため、板材の製造コストが高騰化し、前記成形性が劣ることと合わせて、ＭｇまたはＭｇ合金の板材、またはそれを用いた製品の普及を阻害する要因になっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成形性の優れたＭｇまたはＭｇ合金からなる板材を生産性の優れる簡単な工程で製造し得る方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造方法は、第１軸からこの第１軸に交差する第２軸の方向に屈曲された第１屈曲部、さらにこの第２軸から第１、第２の軸を含む平面に交差する第３軸の方向に屈曲された第２屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第１、第２の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
まず、第１軸からこの第１軸に交差する第２軸の方向に屈曲された第１屈曲部、さらにこの第２軸から第１、第２の軸を含む平面に交差する第３軸の方向に屈曲された第２屈曲部を少なくとも有する押出孔が開口された金型を用意する。
【０００９】
このような２つの屈曲部を有する押出孔が開口された金型を図１〜図３を参照して具体的に説明する。図１は、金型の斜視図、図２は図１の金型の縦断面図、図３は図１の横断面図である。
【００１０】
この金型は、例えば矩形状でほぼ同形状の上部金型本体１および下部金型本体２を備え、これらの金型本体１，２に押出孔３が開口されている。この押出孔３は、前記上部金型本体１上面の入口４からその面に対して垂直な第１軸方向に延びる例えば円柱状の第１孔３１と、この第１孔３１からこの第１孔３１に交差する第２軸の方向に延びる断面矩形状の第２孔３２と、この第２孔３２から第１、第２の軸を含む平面に交差する第３軸の方向に延び、出口５に達する断面矩形状の第３孔３３とから構成されている。前記金型は、例えばＳＫＤ−６１のような工具鋼から作られる。なお、前記第１孔３１は円柱状に限らず、四角柱状、六角柱状、八角柱状等の多角柱状であってもよい。前記第１、第２の孔３１、３２の交差部には、第１屈曲部６１が形成され、前記第２、第３の孔３２、３３の交差部には第２屈曲部６２が形成されている。
【００１１】
前記第１屈曲部６１の角度（θ１）は、６０〜１２０°、より好ましくは８５〜９５°にすることが望ましい。前記第２屈曲部６２の角度（θ２）は、６０〜１２０°、より好ましくは８５〜９５°にすることが望ましい。
【００１２】
次いで、図１に示すように六方晶の結晶構造を有する多結晶のＭｇまたはＭｇ合金からなるＭｇ系素材７を前記金型の上部金型本体１の入口４から第１から第３の孔３１〜３３を有する押出孔３内に押込み、押出し加工を施し、下部金型本体２の出口からＭｇまたはＭｇ合金からなる板材８を押出す。
【００１３】
前記Ｍｇ合金としては、例えばＭｇ−Ａｌ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金等を挙げることができる。
【００１４】
前記Ｍｇ系素材は、予め押出孔の形状に合わせて加工したものが用いられる。
【００１５】
前述した押出し加工において、Ｍｇ系素材７が前記押出孔３の第１、第２の孔３１，３２の交差部である第１屈曲部６１、第２、第３の孔３２，３３の交差部である第２屈曲部６２を通過する時に、２回の剪断変形が付与され、板材を構成している結晶粒の回転により個々の結晶粒の（０００１）面が板面に対して大きく傾斜した成形物が板材８として下部金型本体２の出口５から押出される。
【００１６】
このような六方晶の結晶構造を有する多結晶体のＭｇまたはＭｇ合金からなるＭｇ系素材を押出孔３内を通過させる際に第１、第２の屈曲部６１、６２でＭｇ系素材が受ける剪断変形を図４〜図６を参照して具体的に説明する。なお、ここでは剪断変形の表示をわかり易くするためにＭｇ系素材を四角柱状とし、第１孔３１を四角柱状にした。また、第１、第２の屈曲部６１、６２の角度（θ１、θ２）をいずれも９０°とし、ＸＹＺの座標軸を想定して前記押出孔３を構成する第１孔３１の軸方向をＺ、第２孔３２の軸方向をＸ、第３孔３３の軸方向をＹとした。
【００１７】
図４に示すように素材を構成する結晶粒の（０００１）面が押出し方向と平行なＭｇまたはＭｇ合金からなるＭｇ系素材７を用意する。この図４において、素材７を構成する結晶粒を便宜的に符号９で示し、この結晶粒の（０００１）面を符号１０で示す。前記Ｍｇ系素材７を図５の（Ａ）に示すように前記金型の上部金型本体１の入口４から押出孔３に押込み、Ｚ軸方向の第１孔３１からＸ軸方向の第２孔３２を通過させる。このとき、第１、第２の孔３１，３２の交差部である第１屈曲部６１において、前記Ｍｇ系素材７に図５の（Ｂ）の矢印の方向に剪断変形が付与されて、前記方位を持つ結晶粒９のうち、いくつかの結晶粒９が回転される。さらに、前記Ｍｇ系素材７が押込まれて図６の（Ａ）に示すようにＸ軸方向の第２孔３２からＹ方向の第３孔３３を通過する。このとき、第２、第３の孔３２，３３の交差部である第２屈曲部６２において、前記Ｍｇ系素材７に図６の（Ｂ）の矢印の方向に剪断変形が付与されて前記方位を持つ結晶粒９のうち、いくつかの結晶粒９が回転された板材８が得られる。その結果、図７に示すように結晶粒９を構成する六方晶の（０００１）面１０が押出し方向と平行なＭｇまたはＭｇ合金からなるＭｇ系素材７を前記金型の上部金型本体１の入口４から第１から第３の孔３１〜３３を有する押出孔３内に押込み、押出し加工を施すことによって、結晶粒９が初期状態から２つの形態で回転されたＭｇまたはＭｇ合金からなる板材８が製造される。つまり、板材を構成している結晶粒９の回転により（０００１）面が板面に対して大きく傾斜したＭｇまたはＭｇ合金からなる板材８が製造される。
【００１８】
なお、前記Ｍｇ系素材に剪断変形を付与する際、剪断変形を容易にするために前記金型を例えば２００〜３５０℃に加熱保持することが有効である。この加熱温度を２００℃未満にすると、前記Ｍｇ系素材の変形能が低下してその素材が前記金型を通過する際、割れが発生する虞がある。一方、加熱温度が３５０℃を超えると前記Ｍｇ系素材が前記金型を通過する際、潤滑材の効果が低下して焼付けを生じる虞がある。
【００１９】
以上、第１実施形態によれば第１軸からこの第１軸に交差する第２軸の方向に屈曲された第１屈曲部、さらにこの第２軸から第１、第２の軸を含む平面に交差する第３軸の方向に屈曲された第２屈曲部を有する押出孔が開口された金型を用い、六方晶の結晶構造を有する多結晶のＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ系素材を前記金型の押出孔内に押込み、その押出孔の第１、第２の屈曲部を通過させて押出し加工を施すことによって、１回の押出操作により六方晶の結晶構造の（０００１）面が板面に対して傾斜したＭｇまたはＭｇ合金からなる板材を製造することができる。
【００２０】
得られたＭｇまたはＭｇ合金からなる板材は、その板材を構成している結晶粒の（０００１）面が板面に対して大きく傾斜しているため、従来法のようにＭｇ系素材を４００〜４５０℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返して製造された板材に比べて延び、曲げ、絞りのような加工性を向上できる。その結果、従来法で製造された板材では困難であった複雑形状の成形が可能になる。
【００２１】
また、得られたＭｇまたはＭｇ合金からなる板材は延性が高いため、材料としての信頼性が向上される。
【００２２】
さらに、本発明では従来法のように高温の加熱、圧延の工程を複数回繰り返すことなく、低温、１回の押出操作により加工性の優れたＭｇまたはＭｇ合金からなる板材を製造できるため、製造コストの低減化が可能になる。
【００２３】
（第２実施形態）
図８は、この第２実施形態を説明すための斜視図である。なお、図８において図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００２４】
図８に示すように下部金型本体２の出口５から押出されたＭｇまたはＭｇ合金の板材８を圧延ロールの上下ロール１１ａ，１１ｂ間に直接供給し、ロール圧延を施すことにより、薄厚化されたＭｇまたはＭｇ合金の板材１２を製造する。
【００２５】
このような第２実施形態によれば、下部金型本体２の出口５から押出されたＭｇまたはＭｇ合金の板材を連続的に薄厚化することが可能になる。
【００２６】
特に、前記金型を例えば２００〜３５０℃に加熱保持した場合、下部金型本体２の出口５から押出されたＭｇまたはＭｇ合金の板材８も変形に有利な高温に保持されることと、板材８を構成している結晶粒の（０００１）面が板面に対して大きく傾斜していることとの相互作用により１パスの最大圧下率を大きくでき、板材の生産性をより一層向上できる。
【００２７】
なお、前述した第２実施形態においてロール圧延を１パスのみ行なう場合に限らず、圧延ロールとして上下ロールを圧延方向に複数配列して２パス以上のロール圧延を行なってもよい。
【００２８】
【実施例】
以下、好ましい実施例を前述した図１を参照して詳細に説明する。
【００２９】
（実施例１）
まず、ＳＫＤ−６１から作られた金型として前述した図１に示す構造（第１孔３１は円柱状、第１、第２の屈曲部６１、６２の角度（θ１、θ２）をいずれも９０°）のものを用意した。
【００３０】
また、六方晶の結晶構造を有する多結晶のＭｇ合金素材（ＡＺ３１）を前記金型の押出孔３の第１孔３１に合わせて円柱状に加工した。
【００３１】
次いで、図１に示すように前記Ｍｇ合金素材（ＡＺ３１）７を３００℃に予熱した金型の上部金型本体１の入口４から第１〜第３の孔３１〜３３を有する押出孔３内に押込み、第１、第２の孔３１，３２の交差部である第１屈曲部６１、第２、第３の孔３２，３３の交差部である第２屈曲部６２を通過する時に、２回の剪断変形を付与する押出し加工を施し、下部金型本体２の出口から押出すことによりＭｇ合金板材８を製造した。
【００３２】
得られた板材８について図９に示す押出し方向と平行する引張方向Ａの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Ｂの伸びを測定した。なお、図９ではＭｇ合金素材７を四角柱状とし、第１孔３１を四角柱状として示した。その結果を下記表１に示す。
【００３３】
（比較例１）
矩形状でほぼ同形状の上部金型本体および下部金型本体を備え、これらの金型本体に押出孔が開口されたＳＫＤ−６１から作られた金型を用意した。前記押出孔は、前記上部金型本体上面の入口からその面に対して垂直なＺ軸方向に延びる円柱状の第１孔と、この第１孔からこの第１孔に直角交差するＸ軸の方向に延びる断面矩形状の第２孔とから構成され、前記第１、第２の孔の交差部には９０°に曲げられた屈曲部が形成されている。
【００３４】
実施例１と同様なＭｇ合金素材（ＡＺ３１）を３００℃に予熱した前記金型の上部金型本体１の入口から第１、第２の孔を有する押出孔内に押込み、第１、第２の孔の交差部である屈曲部を通過する時に、剪断変形を付与する押出し加工を施し、下部金型本体の出口から押出すことによりＭｇ合金板材を製造した。
【００３５】
得られた板材について、図１０に示す押出し方向と平行する板材１３の引張方向Ａの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Ｂの伸びを測定した。なお、図１０ではＭｇ合金素材２１を四角柱状とし、押出孔２２の第１、第２の孔２２１、２２２を四角柱状として示した。その結果を下記表１に示す。
【００３６】
（比較例２）
矩形状のＭｇ合金素材（ＡＺ３１）を大気中で４００℃に加熱し、圧延する工程を複数回繰り返すことにより図１１に示す前記素材に対する圧下率が８６％のＭｇ合金板材３１を製造した。
【００３７】
得られた板材について、図１１に示す押出し方向と平行する引張方向Ａの伸び、および押出し方向と直交する引張方向Ｂの伸びを測定した。その結果を下記表１に示す。
【００３８】
【表１】
2004050231.tif 000003
【００３９】
前記表１から明らかなように実施例１で得られたＭｇ合金の板材は比較例１，２で得られたＭｇ合金の板材に比べて押出方向と平行する引張方向Ａの伸びが大きいばかりか、押出方向と直交する引張方向Ｂの伸びも大きく、高い成形性を有することがわかる。
【００４０】
また、得られた実施例１および比較例２の板材（いずれも板厚６ｍｍ）を直径２００ｍｍの上下ロールを有する圧延ロール用いて室温下でロール圧延を実施した。その結果、板材に割れを発生しない１パス最大圧下率は実施例１では３０％と大きくできたのに対し、比較例２では数％であった。
【００４１】
（実施例２）
図８に示すように実施例１と同様な方法により下部金型本体２の出口５から押出された温度３００℃、厚さ６ｍｍのＭｇ合金板材８を圧延ロールの直径２００ｍｍの上下ロール１１ａ，１１ｂ間に直接供給し、ロール圧延を施すことにより、薄厚化されたＭｇ合金板材１２を製造した。このときの板材に割れを発生しない１パス最大圧下率を下記表２に示す。また、Ｍｇ合金板材の板厚が０．３ｍｍまでに要するパス数を下記表２に示す。
【００４２】
（比較例３）
前述した比較例２の板材（いずれも板厚６ｍｍ）を直径２００ｍｍの上下ロールを有する圧延ロール用い、３００℃の温度下でロール圧延を実施した。このときの板材に割れを発生しない１パス最大圧下率を下記表２に示す。また、Ｍｇ合金板材の板厚が０．３ｍｍまでに要するパス数を下記表２に示す。
【００４３】
【表２】
2004050231.tif 000004
【００４４】
前記表２から明らかなように実施例２では３００℃の温度下での１パス最大圧下率が８０％と大きく、そのため板厚が０．３ｍｍまでに要するパス数も２回で済み高い生産性を有することがわかる。
【００４５】
これに対し、比較例３では３００℃の温度下での１パス最大圧下率が５０％と小さく、そのため板厚が０．３ｍｍまでに要するパス数も１０回必要であった。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、延び、曲げ、絞りのような加工性が向上されて、複雑形状の成形が可能で、かつ延性が高く、材料としての信頼性が向上され、さらに製造コストの低減化が可能なＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態におけるＭｇまたはＭｇ合金からなる板材を製造するための金型を示す斜視図。
【図２】図１の金型の縦断面図。
【図３】図１の金型の横断面図。
【図４】本発明に係る第１実施形態におけるＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図５】本発明に係る第１実施形態におけるＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図６】本発明に係る第１実施形態におけるＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造過程を示す概略斜視図。
【図７】本発明に係る第１実施形態におけるＭｇ系素材からＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造を示す概略斜視図。
【図８】本発明に係る第２実施形態におけるＭｇ系素材からＭｇまたはＭｇ合金からなる板材の製造を示す概略斜視図。
【図９】本発明の実施例１で製造されたＭｇ合金からなる板材とその引張試験の試験採取方向を示す概略斜視図。
【図１０】比較例１で製造されたＭｇ合金からなる板材の引張方向測定個所を示す概略斜視図。
【図１１】比較例２で製造されたＭｇ合金からなる板材の引張方向測定個所を示す概略斜視図。
【符号の説明】
１…上部金型本体、
２…下部金型本体、
３…押出孔、
３１，３２，３３…孔、
６１，６２…屈曲部、
７…Ｍｇ系素材、
８、１２…板材、
９…結晶粒
１０…（０００１）面、
１１ａ、１１ｂ…ロール。
【図１】
2004050231.tif 000005
【図２】
2004050231.tif 000006
【図３】
2004050231.tif 000007
【図４】
2004050231.tif 000008
【図５】
2004050231.tif 000009
【図６】
2004050231.tif 000010
【図７】
2004050231.tif 000011
【図８】
2004050231.tif 000012
【図９】
2004050231.tif 000013
【図１０】
2004050231.tif 000014
【図１１】
2004050231.tif 000015