(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ粉末とＭｎＢ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を加圧成形する工程、
得られた成形体を熱処理することにより該成形体内にＡｌＢ２を内部生成させる工程、および
得られたＡｌＢ２含有成形体をＭｇ合金溶湯に添加する工程
を含むことを特徴とするＭｇ合金のリサイクル方法。
【請求項２】
Ｍｇ粒子、Ｍｎ粒子、Ａｌ粒子および少なくともＡｌＢ２粒子を含むＡｌ−Ｂ化合物粒子が混在する成形体から成ることを特徴とするＭｇ合金のリサイクル剤。
【請求項３】
Ｍｇ粉末とＭｎＢ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を加圧成形する工程、および
得られた成形体を熱処理することにより該成形体内にＡｌＢ２を内部生成させる工程
を含むことを特徴とするＭｇ合金のリサイクル剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｍｇ合金をリサイクルする方法、リサイクル剤およびリサイクル剤の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
資源の有効活用とコスト低減の観点から、Ｍｇ合金スクラップを溶解・鋳造用の原料として再利用すなわちリサイクルすることが行なわれている。このようにしてＭｇ合金をリサイクルする際には、下記の２点Ｑ１、Ｑ２が重要である。
【０００３】
（Ｑ１）Ｍｇ合金スクラップ中のＦｅ分を除去する必要がある。Ｆｅが残存するとＭｇ合金の耐食性が低下する。
【０００４】
（Ｑ２）鋳造組織を微細化する処理が必要である。Ｍｇ合金スクラップを単に溶解して鋳造すると、鋳造組織が粗粒化して強度の低下を招く。
【０００５】
そのため、従来は下記の手段Ａ１、Ａ２が採られていた。（例えば、「マグネシウム技術便覧」日本マグネシウム協会編（発行日：２０００年５月１７日）を参照。）
（Ａ１）Ｆｅ分を除去するために、Ｍｇ合金溶湯中にＡｌ−１０％Ｍｎ合金を投入して、金属間化合物（ＦｅＭｎ）Ａｌ６を生成させ、その沈殿分離によりＦｅを溶湯中から除去する。
【０００６】
（Ａ２）鋳造組織を微細化するために、Ｍｇ合金溶湯中に微細化剤としてヘキサクロロエタン（Ｃ２Ｃｌ６）を添加する。
【０００７】
しかし上記従来の方法には、下記の問題があった。
【０００８】
まず、要件Ｑ１、Ｑ２を共に満たすためには手段Ａ１、Ａ２を両方実施する必要がある。すなわち、Ａｌ−１０％Ｍｎ合金（Ａ１）には微細化効果（Ｑ２）はなく、ヘキサクロロエタン（Ａ２）にはＦｅ分除去効果（Ｑ１）はない。
【０００９】
また、ヘキサクロロエタンは、有害な塩素化炭化水素（ＣＨＣ）を発生するため、環境保護の観点から望ましくない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題を解消し、環境に有害な添加剤を用いることなく、Ｆｅ分の除去と鋳造組織の微細化とを同時に達成できるＭｇ合金のリサイクル方法、リサイクル剤、リサイクル剤の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のＭｇ合金のリサイクル方法は、下記の工程：
Ｍｇ粉末とＭｎＢ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を加圧成形する工程、
得られた成形体を熱処理することにより該成形体内にＡｌＢ２を内部生成させる工程、および
得られたＡｌＢ２含有成形体をＭｇ合金溶湯に添加する工程
を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のＭｇ合金のリサイクル剤は、Ｍｇ粒子、Ｍｎ粒子、Ａｌ粒子および少なくともＡｌＢ２粒子を含むＡｌ−Ｂ化合物粒子が混在する成形体から成ることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明のＭｇ合金のリサイクル剤の製造方法は、下記の工程：
Ｍｇ粉末とＭｎＢ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を加圧成形する工程、および
得られた成形体を熱処理することにより該成形体内にＡｌＢ２を内部生成させる工程
を含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のＭｇ合金のリサイクル方法においては、Ｍｇ粉末とＭｎＢ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を加圧成形し、得られた成形体を熱処理することにより該成形体内にＡｌＢ２を内部生成させる。ＡｌＢ２の内部生成は典型的には下記の反応により行なわれる。
【００１５】
２ＭｎＢ＋Ａｌ→２Ｍｎ＋ＡｌＢ２……(A)
熱処理された成形体は、Ｍｇ粒子、Ｍｎ粒子およびＡｌ粒子から成る金属マトリクス中にＡｌＢ２金属間化合物粒子が分散した粒子分散型金属基複合材料の状態になっていると言える。
【００１６】
次に、上記で得られたＡｌＢ２含有成形体をＭｇ合金溶湯に添加すると、Ｍｇ粒子、Ｍｎ粒子およびＡｌ粒子から成る金属マトリクスは溶湯中に溶解して、溶湯と下記のように反応する。
【００１７】
Ｍｎ＋６Ａｌ＋Ｆｅ→（ＦｅＭｎ）Ａｌ６……(B)
これにより、Ｍｇ合金中のＦｅは金属間化合物（ＦｅＭｎ）Ａｌ６として固定され、沈殿分離により溶湯から除去される。
【００１８】
同時に、溶湯中への金属マトリクスの溶解に伴い、ＡｌＢ２粒子が溶湯中に分散する。内部生成ＡｌＢ２粒子はサブミクロン〜１μｍ程度の微細な粒子であり、多数の微細な凝固核として作用し、微細な鋳造組織を生成させる。
【００１９】
このように本発明によれば、Ｍｇ合金中のＦｅ分の除去と鋳造組織の微細化とを同時に行なうことができる。
【００２０】
しかも、本発明においては、従来のようにヘキサクロロエタンのような環境に有害な添加剤を用いることがないので、環境保護の観点からも問題を生じない。
【００２１】
なお、成形体の構成成分であるＭｇは、上記反応(A)(B)のいずれにも関与していない。しかし、熱処理後の成形体をＭｇ溶湯に添加した際に、成形体の濡れ性を確保し、溶湯中への金属マトリクスの溶解とＡｌＢ２粒子の分散とを実現するためにＭｇは不可欠な構成成分である。
【００２２】
成形体を構成するＭｎＢ粉末とＡｌ粉末の配合比は、前記反応(A)に対応するＡｌとＢとの化学量論比（原子比でＡｌ：Ｂ＝１：２）と、前記反応(B)に対応するＭｎとＡｌとの化学量論比（原子比でＭｎ：Ａｌ＝１：６）とを共に満たすように設定することを標準とする。Ｍｇ粉末の配合比は、成形体とＭｇ合金溶湯との濡れ性を確保するのに十分な量に設定できる。これらの条件をまとめると、反応式(A)(B)を下記(A')(B'）のように表現することができる。
【００２３】
αＭｇ＋２ＭｎＢ＋１３Ａｌ→αＭｇ＋２Ｍｎ＋１２Ａｌ＋ＡｌＢ２…(A')
２Ｍｎ＋１２Ａｌ＋２Ｆｅ→２（ＦｅＭｎ）Ａｌ６……(B')
ここで、各係数は成形体原料粉末の配合比に対応しており、Ｍｇの係数αは一般に数１０以上の大きい数値（配合比）になる。
【００２４】
【実施例】
下記の条件および手順によりＭｇ合金のリサイクル処理を行なった。
【００２５】
まず、Ｍｇ粉末、ＭｎＢ粉末およびＡｌ粉末を表１に示した配合比になるように秤量し、Ｖ型混粉機にて３０分混合した。
【００２６】
【表１】
0003903829.tif 000002
【００２７】
得られた混合粉末を、成形圧７ton/cm２で加圧成形し、円柱状成形体（φ３０mm、２０ｇ／個）を作製した。
【００２８】
この成形体をＡｒ雰囲気中にて表２に示した各温度でそれぞれ１時間熱処理した。
【００２９】
【表２】
0003903829.tif 000003
【００３０】
表３に示す組成のＭｇ合金スクラップを溶解してＭｇ合金溶湯を形成した。
【００３１】
【表３】
0003903829.tif 000004
【００３２】
上記Ｍｇ合金溶湯２０００ｇを７５０℃に保持し、上記各熱処理後の成形体を表２に示した添加量で添加した。
【００３３】
成形体を添加した溶湯を下記の条件にて鋳造した。
【００３４】
〔鋳造条件〕
鋳造方法      ：重力鋳造
鋳型          ：ＪＩＳ４号試験片用舟金型
鋳型予熱温度  ：１００℃
添加時溶湯温度：７５０℃
鋳造時溶湯温度：７５０℃
得られた各鋳造品について、Ｆｅ含有量の分析および結晶粒径の測定を行なった結果を表２に示す。
【００３５】
Ｆｅ含有量は、原料スクラップの０.０１４mass％に対して、成形体の熱処理を８００℃で行なった実験No.１〜３では０.０１４mass％であり、原料スクラップと同等であったが、成形体の熱処理を１０００℃または１２００℃で行なった実験No.４〜９では０.００４mass％であり顕著に低減した。いずれの場合も、添加量の影響は認められなかった。なお、成形体無添加の場合は原料スクラップと同等であることを確認した。図１に、添加によるＦｅ除去効果が得られた実験No.４〜９と無添加の実験No.１０について、鋳造品のＦｅ含有量を対比して示す。
【００３６】
結晶粒径は、成形体無添加の場合の３００μｍに対して、成形体の熱処理を８００℃で行なった実験No.１〜３では３００μｍであり、無添加の実験No.１０と同等であったが、成形体の熱処理を１０００℃または１２００℃で行なった実験No.４〜９では５０〜２００μｍであり明瞭な細粒化効果が認められた。更に、熱処理温度１０００℃の実験No.４〜６の方が、熱処理温度１２００℃の実験No.７〜９よりも微細化効果が大きかった。
【００３７】
上記の結果は下記のように解釈できる。
【００３８】
８００℃では、前記反応(A)(B)はどちらも起きないため、反応(A)の生成物ＡｌＢ２による細粒化効果も、反応(B)によるＦｅ除去効果も得られない。
【００３９】
１０００℃および１２００℃では、反応(A)(B)のどちらも起きるため、反応(A)の生成物ＡｌＢ２による細粒化効果および反応(B)によるＦｅ除去効果の両方が得られる。また、１０００℃に対して細粒化効果が小さい１２００℃では、反応(A)によるＡｌＢ２の生成に加えて下記反応(C)によってＡｌＢ１２の生成も起きており、その分だけＡｌＢ２の生成量が少ない。１２００℃の熱処理で生成するＡｌＢ１２は凝固核として機能しないため細粒化には寄与せず、細粒化作用を持つＡｌＢ２の生成量が減少した分だけ細粒化効果が小さくなる。
【００４０】
αＭｇ＋１２ＭｎＢ＋１３Ａｌ→αＭｇ＋１２Ｍｎ＋１２Ａｌ＋ＡｌＢ１２………(C)
なお、Ａｌ−Ｂ２元系では６６０℃以上でＡｌＢ２が生成し、９７５℃以上でＡｌＢ１２が生成するが、多量のＭｇの存在が前提となる多元系としてのＭｇ合金中では、上記各生成温度が高温側にシフトしたと考えられる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、環境に有害な添加剤を用いることなく、Ｆｅ分の除去と鋳造組織の微細化とを同時に達成できるＭｇ合金のリサイクル方法、リサイクル剤、リサイクル剤の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるリサイクル処理を行なった場合と無処理の場合とについてＦｅ含有量を比較して示すグラフである。
【図１】
0003903829.tif 000005