(57)【要約】【課題】熱伝導性に優れたＭｇ合金を提供する。【解決手段】質量％で、Ｚｎを２〜１５％含有するマグネシウム−亜鉛系合金からなり、全体のＺｎ含有量よりもＺｎ含有量が低い固相粒子を０．５〜５０体積％で含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｚｎを２〜１５％含有するマグネシウム−亜鉛系合金からなり、全体のＺｎ含有量よりもＺｎ含有量が低い固相粒子を０．５〜５０体積％で含むことを特徴とするマグネシウム−亜鉛系合金部材。
【請求項２】
前記固相粒子が、質量％で、Ｚｎを０．５〜４．０％含有するものであることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム−亜鉛系合金部材。
【請求項３】
前記マグネシウム−亜鉛系合金は、残部がＭｇと不可避不純物からなることを特徴とする請求項１または２に記載のマグネシウム−亜鉛系合金部材。
【請求項４】
質量比で、さらにＢｅを５〜５０ｐｐｍ含有する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−亜鉛系合金部材。
【請求項５】
成形体の肉厚が１０ｍｍ以下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−亜鉛系合金部材。
【請求項６】
空隙率が、体積比で５％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマグネシウム−亜鉛系合金部材。
【請求項７】
質量％で、Ｚｎを２〜１５％含有するマグネシウム−亜鉛系合金を、射出成形機を用いて固相と液相とが共存した状態で成形することを特徴とするマグネシウム−亜鉛系合金部材の製造方法。
【請求項８】
成形に際し、前記固相と前記液相のうち、前記固相が、体積率で０．５〜５０％であることを特徴とする請求項７または８に記載のマグネシウム−亜鉛系合金部材の製造方法。
【請求項９】
成形に際しての加熱温度を、マグネシウム−亜鉛系合金の液相線温度＋１０℃以下、−３０℃以上とすることを特徴とする請求項７または８に記載のマグネシウム−亜鉛系合金部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マグネシウムに亜鉛を含有するマグネシウム−亜鉛系合金部材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用照明器具（ランプ）が急激に（ＬＥＤ）化されつつある。ＬＥＤの発熱による温度上昇を抑えるため、ＬＥＤ照明器具にはヒートシンクが不可欠である。ヒートシンクとしては、現在アルミニウム合金（ＡＤＣ１２、ダイカスト品）が多用されている。ＡＤＣ１２は、比重が約２．７、熱伝導率が９０〜１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）という値を持っている。
しかし、燃費低減の観点から車両軽量化の要請は強く、その一環として、上記ヒートシンクの軽量化も求められている。軽量化の手段として、上記のアルミニウム合金に代わってマグネシウム合金を採用する動きがある。
【０００３】
マグネシウム合金は最軽量の金属材料であり、ノートパソコンやカメラの筐体など、携帯用電子機器の部品として、あるいは自動車など輸送機器の部品として、各種の合金が用いられている。（非特許文献１）
ＬＥＤ照明器具のヒートシンクにマグネシウム合金を使用して軽量化を実現している例として、体育館や工場などの天井に取り付けられる「高天井灯」がある。この例ではヒートシンクにＡＺ９１Ｄというマグネシウム合金を用いているが、ＡＺ９１Ｄの比重は上記のアルミニウム合金ＡＤＣ１２の約三分の二の１．８程度である。
ＡＺ９１Ｄの採用により軽量化は達成されるが、ＡＺ９１Ｄの熱伝導率は約５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、ＡＤＣ１２に比べると低い。熱伝導率が高いほうがヒートシンクとしての性能が高いと期待される。
【０００４】
ＡＺ９１Ｄより熱伝導率の高いマグネシウム合金としては、マグネシウム−亜鉛系合金が知られている（特許文献１）。この文献では、「ＭｇとＺｎが主体の合金で、Ａｌを含まず、熱伝導度の良い合金」が紹介されている。特許文献１では、マグネシウム−亜鉛系合金は金型重力鋳造で作製されており、実施例では、熱伝導率が１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の高い値を示す合金組成が紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１２６６２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鎌土、高圧ガス  ２０１３年８月号、  ｐ５
【非特許文献２】G. S. Foerster、第３３回ＩＭＡ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）年次大会報告（１９７６年）、ｐ．３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、マグネシウム−亜鉛系合金は、熱伝導率が高いので、ヒートシンクの材料として好適に使用可能であると考えられる。
しかし、特許文献１で示された材料は、必ずしも理想通りの熱伝導率が得られるものではない。
この原因は明らかではないが、鋳造時に凝固に伴う割れや偏析が発生していることも一因と考えられる。
例えば、マグネシウム−亜鉛系合金は、亜鉛の含有量が２〜１０ｍａｓｓ％程度の範囲では、鋳造時に凝固に伴う割れが発生し、ダイカストによる成形ができないことも報告されている（非特許文献２）。
【０００８】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、良好な熱伝導率を有するマグネシウム−亜鉛系合金部材およびそ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】
【０００９】
本発明のマグネシウム−亜鉛系合金部材のうち、第１の形態は、質量％で、Ｚｎを２〜１５％含有するマグネシウム−亜鉛系合金からなり、全体のＺｎ含有量よりもＺｎ含有量が低い固相粒子を０．５〜５０体積％で含むことを特徴とする。
【００１０】
第２の形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材の発明は、前記本発明の形態において、前記固相粒子が、質量％で、Ｚｎを０．５〜４．０％含有するものであることを特徴とする。
【００１１】
第３の形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材の発明は、前記本発明の形態において、前記マグネシウム−亜鉛系合金は、残部がＭｇと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１２】
第４の形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材の発明は、前記本発明の形態において、質量比で、さらにＢｅを５〜５０ｐｐｍ含有することを特徴とする。
【００１３】
第５の形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材の発明は、前記本発明の形態において、成形体の肉厚が１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
第６の形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材の発明は、前記本発明の形態において、空隙率が、体積比で５％以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明のマグネシウム−亜鉛系合金部材の製造方法のうち、第１の形態は、質量％で、Ｚｎを２〜１５％含有するマグネシウム−亜鉛系合金を、射出成形機を用いて固相と液相とが共存した状態で成形することを特徴とする。
【００１６】
第２の形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材の製造方法の発明は、前記本発明の形態において、成形に際し、前記固相と前記液相のうち、前記固相が、体積率で０．５〜５０％であることを特徴とする。
【００１７】
第３の形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材の製造方法の発明は、前記本発明の形態において、成形に際しての加熱温度を、マグネシウム−亜鉛系合金の液相線温度＋１０℃以下、−３０℃以上とすることを特徴とする。
【００１８】
以下に、本発明で規定する内容について以下に説明する。
【００１９】
（マグネシウム−亜鉛系合金組成）
・Ｚｎ：質量％で２〜１５％
Ｚｎが少ないほうが熱伝導率が高くなるが、同時に融点が高くなる。
また、成形機の部品（シリンダ、スクリュなど）の耐熱性の制限から、融点が６４０℃を越えるような合金は成形できない。６３０℃以下で運転可能な材料が望ましい。
上記の点から、Ｚｎ含有量の下限値は、２％とした。一方、Ｚｎ含有量を多くすると熱伝導率は下がってくる。また、Ｚｎ含有量を多くすると、合金の比重が重くなり、軽合金としての特性が失われてくる。そのため、Ｚｎ含有量の上限を１５％とした。
【００２０】
・Ｂｅ：５〜５０ｐｐｍ
Ｂｅは、合金取り扱い時の燃焼防止のために所望により添加することができる。５ｐｐｍ未満の含有では、その効果は十分ではなく、５０ｐｐｍを超えて含有しても、燃焼防止の効果がそれ以上増すことはない。
【００２１】
（固相粒子）
・成分
マグネシウム−亜鉛系合金全体のＺｎ含有量よりもＺｎ含有量が低い固相粒子がマトリックス中に存在することで、固相粒子を介して熱伝達性が高まる。
固相粒子のＺｎ含有量は、マグネシウム−亜鉛系合金全体のＺｎ含有量よりもＺｎ含有量の数値が低いものであればよく、本願発明としては、特定の範囲に限定されるものではないが、例えば、固相粒子のＺｎ含有量を、質量％で、０．５〜４．０％とするものを挙げることができる。
【００２２】
・体積率：０．５〜５０％
固相粒子は、多いほど熱伝導率は高くなる傾向にある。０．５％未満では、熱伝導率の向上効果は十分に得られない。一方、固相粒子が多くなりすぎると、製造が難しくなる。例えば、射出成形により製造する場合、射出機の内部で流動性が低下したり、射出機の運転が不安定になったりする。このため、固相粒子の体積率は５０％以下とする。
上記と同様の理由で、体積率の下限を５％、体積率の上限を３０％とするのが望ましく、下限を１５％とするのが一層望ましい。
【００２３】
・空隙率：体積比で５％以下
組織中に空隙があると、熱伝達の支障になる。このため、空隙率はできるだけ少ないのが望ましく、５％以下が望ましい。体積率５％を超える空隙があると、熱伝導率の向上効果が小さくなる。望ましくは０．５％以下である。
【００２４】
・成形体：肉厚１０ｍｍ以下
本発明のマグネシウム−亜鉛系合金部材は、種々の形状に成形することができ、例えば肉厚１０ｍｍ以下の成形体への成形を行うこともできる。
【００２５】
（製造方法）
射出成形機を用いて、マグネシウム−亜鉛系合金を、固相と液相とが共存した状態で成形することができる。
固液共存状態で射出成形することで、マグネシウム−亜鉛系合金全体のＺｎ含有量よりもＺｎ含有量の数値が低い固相粒子を残存させた状態で成形を行うことができる。
固相粒子の数や大きさ、組成は、射出成形時の温度などによって制御することができる。
【００２６】
・固相体積率：０．５〜５０％
固液共存状態での射出成形に際し、固相の体積率を０．５〜５０％とするのが望ましい。
固相の体積率が０．５％未満であると、固相粒子の体積率を十分に得ることが難しくなる。一方、固相の体積率が５０％を超えると、固相粒子の体積率が大きくなりすぎてしまう。したがって、固相体積率は０．５〜５０％とする。上記と同様の理由で、固相の体積率の下限を５％、固相の体積率の上限を３０％とするのが望ましく、さらに下限を１５％とするのが一層望ましい。
【００２７】
・成形加熱温度；マグネシウム−亜鉛系合金の液相線温度＋１０℃以下、−３０℃以上
固液共存状態にするために、射出成形での成形加熱温度は、マグネシウム−亜鉛系合金の液相線温度＋１０℃以下、−３０℃以上とするのが望ましい。温度を高くしすぎると、固液共存状態にして成形することができず、固相粒子の量が少なくなる。また、成形温度が低すぎると、固相の量が多くなり、成形体に多くの固相粒子が形成されてしまう。
固相では、成形時に融点の低い金属間化合物ＭｇＺｎが優先的に融解し、その結果、Ｚｎ濃度が相対的に低い固相粒子が残る。固相粒子のＺｎ濃度は、材料のＺｎ含有量と、成形加熱温度などによって定まる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、優れた熱電導性を有するマグネシウム−亜鉛系合金部材が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態におけるマグネシウム−亜鉛系合金部材の組織を模した図である。
【図２】同じく、マグネシウム−亜鉛系合金部材の製造に用いる金属射出成形機の構造を模式的に示すものである。
【図３】実施例における供試材の顕微鏡組織写真を示す図面代用写真である。
【図４】Ｍｇ−Ｚｎ合金の状態図である。
【図５】実施例における供試材の成形温度と熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図６】実施例における強度測定結果を示すグラフである。
【図７】実施例における空隙率測定位置を示すグラフである。
【図８】実施例における空隙率による熱伝導率変化を示すグラフである。
【図９】比較例における顕微鏡組織写真を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、Ｚｎを２〜１５％含有する、本実施形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材１の組織を示す模式図である。
マグネシウム−亜鉛系合金部材１は、Ｚｎを含むＭｇ固溶体とＭｇＺｎ金属間化合物との共晶相２をマトリクスとし、このマトリクス中に固相粒子３が分散している。固相粒子３は、マグネシウム−亜鉛系合金部材１全体のＺｎ含有量よりも低いＺｎを含有するＭｇ固溶体からなる。
固相粒子３は、マトリクス中に体積率で０．５〜５０体積％含まれている。
固相粒子３の組成は、マグネシウム−亜鉛系合金部材１全体のＺｎ含有量にもよるが、例えば、０．５〜４．０％のＺｎ含有量を示すことができる。この成分は、αＭｇ相である。
また、マグネシウム−亜鉛系合金部材１では、組織中に空隙が全くないか、体積率で５％以下になっている。
【００３１】
なお、固相粒子の大きさは特に限定されるものではないが、例えば、粒径１０〜２００μｍ（円相当径）を挙げることができる。固相粒子の粒径は、余りに小さいと、固相粒子とマトリックスとの境界面で熱伝達抵抗が生じ、熱伝導性の向上効果が小さくなる。一方、固相粒子の大きさが大きくなると、成形などが難しくなる。例えば射出成形の場合、固相粒子の大きさが大きすぎると、箔肉部への充填が阻害されて成形性が低下する。このため、粒径１０〜２００μｍが望ましい。同様の理由で粒径の下限を５０μｍ、粒径の上限を２００μｍとするのが望ましく、さらに、下限を８０μｍ、上限を１５０μｍとするのが望ましい。
【００３２】
このマグネシウム−亜鉛系合金部材１は、熱伝導率が１００〜１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）という、優れた熱伝導性を有している。また、強度が１２５ＭＰａ以上であり、高い強度を示す。
【００３３】
マグネシウム−亜鉛系合金部材１は、適宜の形状とすることができ、例えば１０ｍｍ以下、さらには２ｍｍ以下の肉厚に成形することができる。箔肉の材料においても、良好な熱伝導性を示す。
【００３４】
また、上記実施形態では、マグネシウム−亜鉛系合金部材は、ＺｎとＭｇとを含有しており、その他が不可避不純物からなるものとしてもよく、さらに、その他の成分を含有していても良い。その他の含有成分としては、Ｂｅ５〜５０ｐｐｍを挙げることができる。Ｂｅは、燃焼防止剤として添加することができる。
【００３５】
次に、本実施形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材を製造する方法の実施形態について説明する。
この実施形態では、射出成形を用いた方法について説明する。
【００３６】
Ｚｎを２〜１５％含有する所定成分のマグネシウム−亜鉛系合金を大気と遮断して溶解できるマグネシウム合金溶解装置（図示しない）で溶製し、一旦鋳型に鋳込んでインゴットとし、これを機械的に切削するなどの方法により粒径が２〜６ｍｍのマグネシウム−亜鉛系合金からなるチップ状原料２０を用意する。粒径は、より好適には、３〜４ｍｍとする。
【００３７】
図２は、射出成形に用いられる射出成形機１０を示すものである。
射出成形機１０は、シリンダ１１を有し、シリンダ１１内に材料を押し出す雄ねじ状のスクリュ１２が回転可能、かつ前後進可能に設置されている。シリンダ１１の上流側には、ホッパー１３に連なる原料送り部１４が連通している。シリンダ１１の先端に加熱された材料が射出される射出口１５が設けられている。また、シリンダ１１の外周側には、ヒーター１６がシリンダ１１の上流側から下流側にかけて設置されている。
射出口１５は、金型３０の注入口３１に接続される。前記注入口３１は、金型３０に形成された成形用キャビティ３２に連通している。
【００３８】
上記射出成形機１０を用いた製造工程について説明する。
金型３０を開き、キャビティ面に離型剤をスプレーし、金型３０を閉じる。
チップ状原料２０は、ホッパー１３に投入され、原料送り部１４によってシリンダ１１内に送り込まれる。シリンダ１１は、ヒーター１６によって各部位が所定の温度に加熱され、かつスクリュ１２を回転させて、チップ状原料２０を前方側へと送る。
チップ状原料２０は、ヒーター１６によって所定の温度に加熱され、スクリュ１２で送られつつ一部が軟化して溶湯２１を含み固液共存状態になる。このように、大気と遮断された状態で加熱溶解するので、燃焼しやすいマグネシウム−亜鉛系合金を燃焼させずに溶融させることができる。固液共存状態の原料は、射出口１５から金型３０の注入口３１へと次第に送られたのち、スクリュの前進運動により成形用キャビティ３２内に充填される。
【００３９】
なお、シリンダ１１前方部のヒーター１６の温度を制御することにより、内部の溶融合金の温度を制御可能である。ヒーター１６によって加熱する温度は、チップ状原料２０の組成によって定める。すなわち、チップ状原料２０の液相線温度（融点）を基準にして、＋１０℃〜−３０℃の範囲内で加熱温度を設定する。この際に、射出口１５から射出される時点で、材料の固相が体積率で０．５〜５０％となるように、前記温度範囲で加熱温度を決定する。
【００４０】
金型３０では、図示しない加熱装置で加熱保持されており、この温度に達するまでに、急速に冷却される。例えば、材料が、２００℃に至るまでに、５００〜３０℃／秒の冷却速度で冷却することができる。射出成形においては、溶融温度を低めに制御することで、ガス巻き込みを抑制することが可能になり、熱伝導に対する障害である気泡が少なくなる。
成形用キャビティ３２では、マグネシウム−亜鉛系合金成形体１Ａが成形される。金型３０を開き、凝固した製品を取り出す。
マグネシウム−亜鉛系合金成形体１Ａの組織は、前述したマグネシウム−亜鉛系合金部材１と同様である。
【００４１】
なお、上記実施形態では、図２に示す射出成形機を使用したが、射出成形機の構成が特に限定されるものではなく、例えば、竪型射出成形機を用いることもできる。
また、上記では、本実施形態のマグネシウム−亜鉛系合金部材を製造する方法として射出成形の方法を記載したが、本発明としてはマグネシウム−亜鉛系合金部材の製造方法がこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００４２】
次に、本発明の実施例を説明する。
マグネシウムに１０ｍａｓｓ％の亜鉛を含んだ合金、（Ｍｇ−１０ｍａｓｓ％Ｚｎ合金）を用意し、シリンダ内径が５１ｍｍである株式会社日本製鋼所製のマグネシウム合金射出成形機ＪＬＭ２８０−ＭＧＩＩｅ機を用いて、１００×２００×２ｍｍの平板成形体を成形した。成形機の金型温度（設定値）は２００℃とし、ショットサイクルは約４５秒で連続３０枚成形した。
【００４３】
Ｍｇ−１０ｍａｓｓ％Ｚｎ合金の液相線温度は６１５℃であり、成形温度を変えることで固相率（成形体に占める固相粒子の体積率）を変化させた。成形温度は、６２０℃、６１０℃、５９０℃で行った。
成形体から試料を採取して熱伝導率を測定した結果を、表１に示す。熱伝導率の測定は、レーザーフラッシュ法を用いた。サンプルの大きさは直径１２．７ｍｍ、厚さ２ｍｍである。
固相率の測定は、成形体の断面をフェノール樹脂に埋め込み、耐水研磨紙、およびダイヤモンドペーストで研磨し、さらに酢酸、硝酸、エチレングリコールを主成分とする腐食液により腐食した面で測定した。光学顕微鏡で倍率５０倍で観察した画像を、市販の画像解析ソフト（株式会社イノテック製、クイックグレイン）で解析して、コントラストを二値化（固相粒子が明色、マトリックスが暗色）し、固相粒子の面積率を測定した。その面積率をもって、試料中の固相率とした。以下も同様である。
成形時の固相率と、成形体における固相率は同等になる。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１から明らかなように、固相率が高いほど熱伝導率が高くなっている。固相率０％の場合の値も、汎用マグネシウム合金ＡＺ９１Ｄに比べれば高い値である。（ＡＺ９１Ｄの熱伝導率は、４５〜５０Ｗ／ｍ・Ｋである。）が、固相率が高いほうが、さらに熱伝導率の高い成形体が得られる。
【００４６】
また、上記成形温度をさらに追加して、冷却後の成形品を目視検査により割れ評価を行った。その結果を、表２に示す。成形温度が液相線温度を大きく超えると、割れの発生が顕著になっている。また、成形温度５９０℃、６００℃、６１０℃、６２０℃で、厚さ１ｍｍの家電品筐体を作製したところ、いずれの供試材においても割れの発生はなかった。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
図３は、各成形温度で得られた成形体の組織写真を示すものである。成形温度が低くなるに連れて固相粒子が多くなり、空隙も小さくなっている。
図３から明らかなように、成形温度が低くなるにつれて固相粒子が表れ始める。この粒子は、初相粒子であり、その化学組成は、図４の状態図に見られるように、Ｚｎ濃度が低い純Ｍｇに近いものである。
【００４９】
固相粒子の大きさ（円相当粒径）は、成形温度が低い方が大きくなる傾向がある。固相粒子が大きすぎると、箔肉部への充填が悪くなるので、２００μｍ以下が望ましい。実際の成形品では、厚さが０．５ｍｍ以下という箔肉品もある。
押送粒子の量（体積率）は、成形温度が低い方が多い。固相粒子が多すぎると、射出成形機の中で固相粒子と、残留粒子が分離したり、流動性が低下したりして、射出成形機の運転が不安定になる。このため、固相粒子の体積率は５０％以下が望ましい。
また、６２０℃成形、６１０℃成形では、鋳造欠陥（空隙）が見られる。空隙は、成形温度が低くなるにつれて減少している。
【００５０】
次に、Ｚｎを１０％含むＺ１０合金、燃焼防止のために、Ｂｅを１２ｐｐｍ、Ａｌを０．２ｐｐｍ含有したＺ１０−ＡｌＢｅ合金、および、比較のために、汎用マグネシウム合金であるＡｌを９％、Ｚｎを０．７％含むＡＺ９１Ｄ合金を用意し、シリンダ内径が５１ｍｍである株式会社日本製鋼所製のマグネシウム合金射出成形機ＪＬＭ２８０−ＭＧＩＩｅ機を用いて、異なる成形温度で１００×２００×２ｍｍの平板成形体を成形した。成形機の金型温度（設定値）は２００℃とし、ショットサイクルは約４５秒で連続３０枚成形した。
上記の各供試体の熱伝導率を測定した。熱伝導率の測定方法では、上記したレーザーフラッシュ法を用いた（以下、同様である）。
測定結果を図５に示す。Ｚｎを１０％含むＺ１０合金、燃焼防止のために、Ｂｅを１２ｐｐｍ、Ａｌを０．２ｐｐｍ含有したＺ１０−ＡｌＢｅ合金では、良好な熱伝導率を示している。
【００５１】
次に、表３に示すように、亜鉛を１０％含んだＭｇ合金（Ｚ１０合金）と亜鉛を５％含んだＭｇ合金（Ｚ５合金）を用意し、株式会社日本製鋼所製のマグネシウム合金射出成形機ＪＬＭ２８０−ＭＧＩＩｅ機を用いて、５８０〜６３０℃の成形温度で、Ｚ１０合金では、１００×２００×２ｍｍまたは３ｍｍの平板成形体を成形した。成形機の金型温度（設定値）は２００℃とし、ショットサイクルは約４５秒で連続３０枚成形した。
【００５２】
【表３】
2016204678.tif 000005
【００５３】
得られた成形体について、熱伝導率を測定した結果、Ｚ１０合金（２ｍｍ厚）では、成形温度６１０〜６３０℃で１００〜１２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られた。また、Ｚ５合金（３ｍｍ厚）では、成形温度６３０℃で、１０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られ、いずれも良好な熱伝導性を示していた。
また、上記供試材について、引張り試験によって強度を測定し、その結果を図６に示した。
いずれも高い強度が得られた。
【００５４】
次に、上記で得られた供試材について、空隙率を測定した。
空隙率は、エタノールを媒体としたアルキメデス法によって測定した。
Ｚｎを１０％含有する供試材（３ｍｍ厚平板；Ｚ１０）の測定結果を表４に示し、Ｚｎを５％含有する供試材（２ｍｍ厚平板；Ｚ５）の測定結果を表５に示した。
Ｚ１０合金では、６００〜６３０の成形温度の範囲で空隙率が小さくなっている。
また、Ｚ５合金では、図７に示す測定位置において、それぞれ空隙率を求めた。
製品形状となる１〜４の位置では、空隙率は小さくなっていた。
【００５５】
【表４】
2016204678.tif 000006
【００５６】
【表５】
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【００５７】
次に、空隙率の影響を調査するため、シミュレーションによって熱伝導率を評価した。
空隙を含むマグネシウム−亜鉛系合金部材の有効熱伝導率計算は、Ｂｒｕｇｇｅｍａｎ  の式により算出した。
Ａ相とＢ相からなる固体中に空隙が分散している状態を対象とする。固体中におけるＡ相の体積分率をφＡとする（Ａ相の体積をＶＡ、Ｂ相の体積をＶＢとしたとき。φＡ＝ＶＡ／（ＶＡ＋ＶＢ）と定義する）。φＡが小さく、Ｂ相中にＡ相が分散しているとする。Ａ相の形状を球形とすれば、固体の有効熱伝導率λｓはＢｒｕｇｇｅｍａｎの式により、下記式（１）により算出される。
【００５８】
【数１】
2016204678.tif 000008
【００５９】
ここに、λＡおよびλＢはＡ相およびＢ相の熱伝導率である。
固体中の空隙の体積率をφｐ（空隙の体積をＶｐとすれば。φｐ＝Ｖｐ／（ＶＡ＋ＶＢ＋Ｖｐ））、空隙の形状を球形とすれば、Ｂｒｕｇｇｅｍａｎの式により系全体の有効熱伝導率λｅは、下記式（２）で示される。
ここに、λｐは空隙に存在する気体の熱伝導率である。
【００６０】
【数２】
2016204678.tif 000009
【００６１】
上記算出結果を図８に示した。空隙率が減少するにつれて熱伝導率が高くなっており、空隙が熱伝導性に影響を与えることが分かる。空隙率５％によって得られる熱伝導率は、実用可能な範囲である。
【００６２】
次に、比較例を用意するため、大気を遮断した状態で、Ｚｎを１０％含んだ合金を６７０℃で溶解し、幅８０ｍｍ、深さ７０ｍｍ、長さ５００ｍｍの金型で鋳込み、空冷により凝固させた。
凝固後の合金塊の、長手方向に垂直な面で切断し、その中央部の金属組織を観察した。
断面は、フェノール樹脂に埋め込み、耐水研磨紙、およびダイヤモンドペーストで研磨し、さらに酢酸、硝酸、エチレングリコールを主成分とする腐食液により腐食した面で測定し、光学顕微鏡で観察した。
図９は、比較例における顕微鏡写真を示すものである。組織は、Ｍｇ（Ｚｎを少し含んだ固溶体）とＭｇＺｎ金属間化合物の共晶組織となっている。本願実施形態で見られる固相粒子は確認されない。また、組織中には、鋳造欠陥（空隙）が多く存在していることが認められる。
【符号の説明】
【００６３】
１    マグネシウム−亜鉛系合金部材
２    ＭｇＺｎ金属間化合物
３    固相粒子
１０    射出成形機
１１    シリンダ
１２    スクリュ
１５    射出口
１６    ヒーター
３０    金型
３２    成形用キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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【図９】
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