(57)【要約】【課題】本発明は、スクラップまたは不純な銅含有前駆体から妥当なエネルギー消費で調製でき、鋳造または混練材料として使用できるような延性を示す、耐食マグネシウム合金に関する。【解決手段】このマグネシウム合金は、マグネシウム合金の総重量に対し、アルミニウム１〜９重量％、亜鉛０．６〜６重量％、マンガン０．１〜２重量％、希土類元素０〜２重量％、銅０．５〜２重量％を含有し、アルミニウム対亜鉛の重量比が１：１〜２：１の範囲内である、マグネシウム合金である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金の総重量に対し、アルミニウム１〜９重量％、亜鉛０．６〜６重量％、マンガン０．１〜２重量％、希土類元素０〜２重量％、銅０．５〜２重量％を含有するマグネシウム合金において、
アルミニウム対亜鉛の重量比が１：１〜２：１の範囲内である、
マグネシウム合金。
【請求項２】
請求項１に係るマグネシウム合金において、
マグネシウム合金の総重量に対しアルミニウム含量が２〜７．５重量％であることを特徴とする、
マグネシウム合金。
【請求項３】
請求項１又は２に係るマグネシウム合金において、
マグネシウム合金の総重量に対し亜鉛含量が１〜５重量％であることを特徴とする、
マグネシウム合金。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに係るマグネシウム合金において、
マグネシウム合金の総重量に対しマンガン含量が０．１〜１重量％であることを特徴とする、
マグネシウム合金。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに係るマグネシウム合金において、
マグネシウム合金の総重量に対し銅含量が０．５〜１重量％であることを特徴とする、
マグネシウム合金。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに係るマグネシウム合金において、
さらにニッケル、鉄および／またはケイ素を含有することを特徴とする、
マグネシウム合金。
【請求項７】
請求項６に係るマグネシウム合金において、
マグネシウム合金の総重量に対しニッケル含量が０．００５重量％未満であることを特徴とする、
マグネシウム合金。
【請求項８】
請求項６又は７に係るマグネシウム合金において、
マグネシウム合金の総重量に対し鉄含量が０．０１重量％未満であることを特徴とする、
マグネシウム合金。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに係るマグネシウム合金において、
マグネシウム合金の総重量に対しケイ素含量が０．１重量％未満であることを特徴とする、
マグネシウム合金。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに係るマグネシウム合金の製造方法において、
マグネシウムスクラップまたは不純な銅含有前駆体が溶融され、次に請求項１乃至９のいずれかにしたがい上記合金の成分の濃度が設定されることを特徴とする、
マグネシウム合金の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに係るマグネシウム合金の、鋳造および／または混練材料としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食マグネシウム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム合金は、銅、鉄およびニッケルの含量が極めて少なければ耐食性であることが知られている。ＡＺ群の合金（アルミニウムと亜鉛を持つマグネシウム）、ＡＭ群の合金（アルミニウムとマンガンを持つマグネシウム）、ＡＳ群の合金（アルミニウムとケイ素を持つマグネシウム）、ＡＪ群の合金（アルミニウムとストロンチウムを持つマグネシウム）では、最大許容量はほとんど銅２５０ｐｐｍ、ニッケル１０ｐｐｍ、鉄５０ｐｐｍに設定されている。下記非特許文献１，２によれば、銅、ニッケルおよび／または鉄の最大許容量を超えると、特に孔食に起因して顕著な腐食が起こる。
【０００３】
二次マグネシウム合金は一次合金よりはるかに少ないエネルギー消費で調製できるが、必然的に最大許容量より多い量で銅、ニッケルおよび鉄を含有する。最大許容量より少ない銅、ニッケルおよび／または鉄含量を持つマグネシウム合金は、極めて高いコストをかけた場合にのみ製造できるが、購入したスクラップをリサイクルした場合には製造できない。
【０００４】
しかしながら、耐食二次マグネシウム合金は下記特許文献１から知られている。より高い銅およびニッケル含量にかかわらず、下記特許文献１に開示されたマグネシウム合金は高純度一次マグネシウム合金と同等もしくはより良好な耐食特性を示し、アルミニウム１０〜２０重量％、亜鉛２．５〜１０重量％、マンガン０．１〜２重量％、銅０．３〜２重量％および／またはニッケル、コバルト、鉄、ケイ素、ジルコン、ベリリウム合計の含量１．５重量％までを含有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／００９４３５号パンフレット
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Bakke et al., Soc. Automotive Engineers, paper 1999-01-0926, 1999, pages 1-10
【非特許文献２】Kammer (Ed.): Magnesiumtaschenbuch, Aluminiumverlag Dusseldorf, 2000, 1st edition
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの合金は、比較的もろいので、押出、鍛造、圧延のような加工法に使用できず、塑性変形を介するエネルギー吸収を必要とする用途にも使用できない、という欠点がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、購入したスクラップをリサイクルすることにより、エネルギー消費をあまり多くすることなく製造でき、かつ延性がある耐食マグネシウム合金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、マグネシウム合金の総重量に対し、アルミニウム１〜９重量％、亜鉛０．６〜６重量％、マンガン０．１〜２重量％、希土類元素０〜２重量％、銅０．５〜２重量％を含有し、アルミニウム対亜鉛の重量比は１：１〜２：１の範囲内である、マグネシウム合金により達成される。好適な実施形態は従属クレイムからもたらされる。
【００１０】
本発明に係るマグネシウム合金のアルミニウム含量は、マグネシウム合金の総重量に対し２〜７．５重量％が好ましく、３〜６重量％がより好ましい。本発明に係るマグネシウム合金の亜鉛含量は、マグネシウム合金の総重量に対し１〜５重量％が好ましく、２〜４重量％がより好ましい。本発明に係るマグネシウム合金のマンガン含量は、０．１〜１重量％が好ましく、０．２〜０．７５重量％がより好ましい。本発明に係るマグネシウム合金の銅含量は、０．５〜１重量％が好ましく、０．５〜０．７重量％がより好ましい。
【００１１】
本発明に係るマグネシウム合金は、さらにニッケル、鉄および／またはケイ素を含有することができる。ニッケル含量は、マグネシウム合金の総重量に対し０．００５重量％未満であることが好ましく、０．００１重量％未満であることがより好ましく、０．０００５重量％未満であることがいっそう好ましい。鉄含量は、マグネシウム合金の総重量に対し０．０５重量％未満、好ましくは０．０１重量％未満、より好ましくは０．００５重量％未満とする必要があり、ケイ素含量は、マグネシウム合金の総重量に対し０．１重量％未満、好ましくは０．０５重量％未満とする必要がある。
【００１２】
本発明に係るマグネシウム合金は、スクラップを溶融させるか、または銅、ニッケルおよび／または鉄を含有するマグネシウム前駆体を溶融させることにより、二次合金として調製でき、その後、合金中の成分量を本発明に係るマグネシウム合金のそれと相当するように設定する。そのようなマグネシウム合金は、比較的少ないエネルギー消費で有利なコストで製造できる。
【００１３】
本発明に係るマグネシウム合金は、鋳造材料（砂型鋳物、鋳塊、金型鋳造品、半凝固鋳造品）としても、押出、鍛造、圧延等のための混練材料としても使用できる。
【発明の効果】
【００１４】
驚くべきことに、本発明に係るマグネシウム合金はより高い銅含量にかかわらず、高純度一次マグネシウム合金と比べると、耐食挙動が同様に良好であることが認められた。さらに、本発明に係るマグネシウム合金は延性のままである。
【００１５】
さらに、驚くべきことに、セリウム、ネオジム、イットリウム、スカンジウム、ガドリニウム、またはそれらの混合物のような希土類元素を添加することにより、耐食挙動がさらに向上することが判明した。特に、ニッケルが存在した場合の悪影響を低下することができる。希土類元素の総含量は、マグネシウム合金の総重量に対し２重量％までの範囲内であることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の実施例を利用して本発明をより詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
比較腐食試験は、３．５％の塩化ナトリウム溶液への浸漬と、ＤＩＮ  ５００２１にしたがう塩水噴霧試験を用いて行った。浸漬での測定においては、水素の発生量を測定することにより腐食速度を決定した。塩水噴霧試験では、腐食減量を測定した。
【００１８】
表１において、本発明に係るマグネシウム合金（ＡＭＺＣ）、純亜鉛含有マグネシウム合金（ＡＭＺ５０３）、純ＡＭ５０合金、および銅変性ＡＭ５０合金（ＡＭＣ）の腐食速度を比較する。表１に示したマグネシウム合金のアルミニウム、亜鉛、マンガン、銅、ニッケル、鉄およびケイ素含量（重量％）を表２に示す。表３は、本発明に係る合金の機械的性質と、比較合金ＡＭＺ５０１、ＡＭＺ５０２、ＡＭＺ５０５、ＡＭ５０、さらに上記特許文献１に係るＡＺＣ１２３１の機械的性質（これらの残部は常にマグネシウムである）を示す。
【００１９】
【表１】
2009263792.tif 000002
【００２０】
【表２】
2009263792.tif 000003
【００２１】
【表３】
2009263792.tif 000004
【００２２】
上記のデータは、本発明に係るマグネシウム合金（ＡＭＺＣ）の腐食速度は純合金ＡＭＺ５０３およびＡＭ５０の腐食速度と同等であるか、またはそれより改善されていることを示している。一方、銅変性ＡＭ５０合金は不適格の腐食速度を示す。
【００２３】
理論に縛られるつもりはないが、本発明に係るマグネシウム合金のミクロ組織は低濃度の二次相とβ相Ｍｇ17Ａｌ12の変化とを特徴とすることが推定される。上記特許文献１から知られている合金と異なり、二次相は網目構造を形成しない。これは、表３に示すように、本発明に係る合金の延性に良い影響を及ぼす。
【００２４】
β相は亜鉛との合金化により変性されており、四元ＭｇＡｌＺｎＣｕ相により部分的に抑制され、置換されていることが推定される。この相には、局部的元素形成材(local element formers)である銅、ニッケル、コバルト、鉄、およびそれらの金属間相が結合されており、ニッケル、コバルト、鉄はさらにＡｌ8Ｍｎ5相を介して結合されており、耐食性に対するそれらの悪影響は明らかに低減される。
【００２５】
一方、純ＡＭ５０合金のミクロ組織は主としてβ相を二次相として含有しており、この相は網目として形成されることなく局部的元素形成(local element formation)を介して腐食を促進させる。
【００２６】
したがって、本発明に係る合金は、より高い銅、ニッケル、コバルト、鉄含量を許容することができる。亜鉛および銅含量は、延性にあまり影響を与えずに合金の強度を増大し（表３参照）、さらに合金をより耐クリープ性にする。
【００２７】
また、本発明に係るマグネシウム合金は、純合金ＡＭＺ５０３またはＡＭ５０と異なり、スクラップを溶融させるか、または銅、ニッケルおよび／または鉄を含有する不純な前駆体を溶融させることにより、妥当なエネルギー消費で二次合金として調製でき、その後、合金の成分の濃度を設定できる。
【外国語明細書】
2009263792.tif 000005
2009263792.tif 000006
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