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公開番号2025070094
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023180170
出願日2023-10-19
発明の名称Mg合金材料の製造方法、Mg合金部材の製造方法、Mg合金材料及びMg合金部材
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所,株式会社SUBARU,株式会社イチタン,矢島工業株式会社
代理人個人,個人
主分類C22C 1/10 20230101AFI20250424BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】耐熱性及び機械的強度に優れるMg合金材料の製造方法を提供する。
【解決手段】Mg₂Siの第1粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により合金片を成形して、Mg₂Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、を含むMg合金材料の製造方法。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
Ｍｇ
2
Ｓｉの第１粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、
前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、
ホットプレス法により前記合金片を成形して、Ｍｇ
2
Ｓｉの第２粒子を含むＭｇ合金材料を製造するＭｇ合金材料製造工程と、
を含むＭｇ合金材料の製造方法。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記Ｍｇ合金材料製造工程は、
ホットプレス法により前記合金片を成形してプリフォームを形成する工程と、
前記プリフォームを３００℃以上で押出し加工してＭｇ合金材料を製造する工程と、
を含む請求項１に記載のＭｇ合金材料の製造方法。
【請求項３】
前記ホットプレス法における圧力は、５０ＭＰａ～３００ＭＰａである請求項１又は請求項２に記載のＭｇ合金材料の製造方法。
【請求項４】
前記ホットプレス法における温度は、３００℃～７００℃である請求項１又は請求項２に記載のＭｇ合金材料の製造方法。
【請求項５】
前記Ｍｇ
2
Ｓｉの第２粒子の平均粒径は、１．０μｍ～５０．０μｍである請求項１又は請求項２に記載のＭｇ合金材料の製造方法。
【請求項６】
前記Ｍｇ合金材料がマトリックスを含み、
前記マトリックスの結晶粒径は、２．０μｍ～８０．０μｍである請求項１又は請求項２に記載のＭｇ合金材料の製造方法。
【請求項７】
前記Ｍｇ合金材料は、３００℃における熱伝導率が１００Ｗ/ｍ・Ｋ以下である請求項１又は請求項２に記載のＭｇ合金材料の製造方法。
【請求項８】
Ｍｇ
2
Ｓｉの第１粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、
前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、
ホットプレス法により前記合金片を成形して、Ｍｇ
2
Ｓｉの第２粒子を含むＭｇ合金材料を製造するＭｇ合金材料製造工程と、
前記Ｍｇ合金材料を鍛造してＭｇ合金部材を得る鍛造工程と、
を含むＭｇ合金部材の製造方法。
【請求項９】
Ｍｇ
2
Ｓｉの第１粒子を含む加工用合金材料の微細化物である合金片の成形体であり、
Ｍｇ
2
Ｓｉの第２粒子を含むＭｇ合金材料。
【請求項１０】
請求項９に記載のＭｇ合金材料の鍛造物であるＭｇ合金部材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｍｇ合金材料の製造方法、Ｍｇ合金部材の製造方法、Ｍｇ合金材料及びＭｇ合金部材に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
Ｍｇ合金は軽量材料として様々な用途への応用が検討されている。このような用途としては、例えば輸送機器が挙げられ、特にエンジン部材への応用による輸送機器の燃費の向上が期待されている。Ｍｇ合金の製造方法については、所望の特性を得るために、種々の製造方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、ケイ素を１～１８重量％、アルミニウム、亜鉛及び銀の少なくとも１種を１２重量％以下含有し、残部がマグネシウムである合金の溶湯を急冷凝固させて得た、微細な初晶Ｍｇ
2
Ｓｉを有するＭｇ－Ｓｉ合金チップが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、製造段階で材質改良用の添加成分が加えられるマグネシウム合金の製造方法であって、所定のマグネシウム合金に、添加成分として珪素を加える珪素添加工程と、該珪素添加工程により生じるＭｇ
2
Ｓｉ化合物を、粒径が４０μｍ以下のＭｇ
2
Ｓｉ粒子とする粒子分散工程と、を含み、所定のマグネシウム合金は、ＡＭ６０２の難燃性マグネシウム合金であり、珪素添加工程における珪素の添加量は、製造されるマグネシウム合金の質量に対する珪素の含有率に換算して、５．０～１５．０質量％の範囲で調節され、珪素添加工程は、鋳造法を使用して行われ、粒子分散工程は、塑性加工処理として押し出し法を使用して、２００～４００℃の温度範囲で行われることを特徴とする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１１－０７４４６９号
特開平８－１２０３９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えばＭｇ合金をエンジン部材に応用する場合には、燃費の向上が期待できる。一方、耐熱性の低いＭｇを含むＭｇ合金は、エンジン内の高温に耐えるほどの耐熱性を備えることが困難である。
Ｍｇ合金の耐熱性の向上には希土類元素の添加が有効であると考えられるが、希土類元素は高価な場合が多い。また、希土類元素を添加して鋳造にてエンジンのピストンを作製しても、ピストンとしてエンジン内の高温に耐えるほどの十分な機械的強度に達しない場合が多い。
本発明者は、可能な限り希土類金属を使用しない方法を検討した結果、Ｓｉの添加が有用であるとの知見を得た。
Ｓｉの添加によりＭｇ
2
Ｓｉ粒子を形成し、Ｍｇ合金の耐熱性を向上させることが期待できるが、十分な耐熱性を得るためには、Ｍｇ
2
Ｓｉ粒子を高度に微細化し、高度に均一に分散させることが求められる。
また、Ｓｉの添加したＭｇ合金は、鋳造法ではＳｉにより溶湯の粘性が増加するため、Ｓｉ添加量の限界値が１質量％程度である場合が多い。そのため、得られるＭｇ合金の機械的強度も不十分になる場合が多い。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、耐熱性及び機械的強度に優れるＭｇ合金材料の製造方法及びＭｇ合金部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の態様を含む。
＜１＞Ｍｇ
2
Ｓｉの第１粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により前記合金片を成形して、Ｍｇ
2
Ｓｉの第２粒子を含むＭｇ合金材料を製造するＭｇ合金材料製造工程と、を含むＭｇ合金材料の製造方法。
＜２＞前記Ｍｇ合金材料製造工程は、ホットプレス法により前記合金片を成形してプリフォームを形成する工程と、前記プリフォームを３００℃以上で押出し加工してＭｇ合金材料を製造する工程と、を含む＜１＞に記載のＭｇ合金材料の製造方法。
＜３＞前記ホットプレス法における圧力は、５０ＭＰａ～３００ＭＰａである＜１＞又は＜２＞に記載のＭｇ合金材料の製造方法。
＜４＞前記ホットプレス法における温度は、３００℃～７００℃である＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のＭｇ合金材料の製造方法。
＜５＞前記Ｍｇ
2
Ｓｉの第２粒子の平均粒径は、１．０μｍ～５０．０μｍである＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のＭｇ合金材料の製造方法。
＜６＞前記Ｍｇ合金材料がマトリックスを含み、前記マトリックスの結晶粒径は、２．０μｍ～８０．０μｍである＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載のＭｇ合金材料の製造方法。
＜７＞前記Ｍｇ合金材料は、３００℃における熱伝導率が１００Ｗ/ｍ・Ｋ以下である＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載のＭｇ合金材料の製造方法。
＜８＞Ｍｇ
2
Ｓｉの第１粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により前記合金片を成形して、Ｍｇ
2
Ｓｉの第２粒子を含むＭｇ合金材料を製造するＭｇ合金材料製造工程と、前記Ｍｇ合金材料を鍛造してＭｇ合金部材を得る鍛造工程と、を含むＭｇ合金部材の製造方法。
＜９＞Ｍｇ
2
Ｓｉの第１粒子を含む加工用合金材料の微細化物である合金片の成形体であり、Ｍｇ
2
Ｓｉの第２粒子を含むＭｇ合金材料。
＜１０＞＜９＞に記載のＭｇ合金材料の鍛造物であるＭｇ合金部材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐熱性及び機械的強度に優れるＭｇ合金材料の製造方法及びＭｇ合金部材の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態における微細化工程を行う前の加工用合金材料を表す模式図である。
本実施形態における微細化工程を行った後の加工用合金材料及び合金片を表す模式図である。
比較例１のＭｇ合金材料の光学顕微鏡組織図である。
実施例１のＭｇ合金材料の光学顕微鏡組織図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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