【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウムまた
はマグネシウム合金の鋳造方法に関し、特に鋳造時にお
けるマグネシウムまたはマグネシウム合金の溶湯の酸化
や燃焼を防止しながらマグネシウムまたはマグネシウム
合金を鋳造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境の観点から、例えば車輌
の燃費向上を目的として、エンジン、フレーム等を構成
する強度部材にマグネシウムが適用されている。マグネ
シウムは、構造材として使用する場合、実用的に最も軽
い金属であり（例えばアルミニウムの約２／３、鉄の約
１／４の比重）、比強度、比剛性が鉄やアルミニウムよ
りも優れており、実用金属中最大の振動吸収性（減衰
能）を有しており、耐くぼみ性が優れており、温度や時
間が変化しても寸法変化が少なく、しかもリサイクルし
ての再生使用が容易である。このことから、マグネシウ
ムは、車輌用構造材や携帯用端末の構造材として注目さ
れている金属である。
【０００３】しかし、マグネシウムは、一般の金属とは
異なり以下のような性質を有している。すなわち、
（ａ）大気中の炭酸ガスや亜硫酸ガス、湿気等と反応し
て酸化物、硫化物、水酸化物の被膜を形成する。（ｂ）
大気中の窒素と反応して、水と接触すると高熱を発する
窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）を形成する。（ｃ）燃焼
中に水と触れると、触れた水が水素と酸素に分解され、
分解により生じた水素が爆発を引き起こしたり、水素の
発生と同時に生じた酸素がマグネシウムの燃焼を加速さ
せる。（ｄ）適度に水を含んだマグネシウムの切り屑や
微粉は、裸火により容易に着火し、含有された水を分解
して水素と酸素とを発生させながら激しく燃焼する。
（ｅ）高温水や塩化物を含む水溶液と反応し、水素を発
生しながら水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）を形
成する。という性質である。そのため、マグネシウムは
その取り扱いに際し注意を要する金属である。
【０００４】特に、マグネシウムを素材として取り扱う
場合には、加工のために、一旦マグネシウムを溶融させ
てマグネシウムの溶湯とするが、このマグネシウムの溶
湯は、（ｆ）酸素と接触すると閃光を発しながら燃焼し
て酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を形成する、（ｇ）加熱
された酸化鉄に触れると、高温を発しながら激しく反応
して、酸化鉄の還元により生じた鉄を遊離させると共
に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を生成する（テルミッ
ト反応）、といった性質を有している。したがって、マ
グネシウムの溶湯は固体状態にあるマグネシウムよりも
活性に富むために、取り扱いに際して酸化や燃焼に対す
る注意が一層必要であった。
【０００５】そのため、従来からマグネシウムの溶湯の
酸化や燃焼を防止する方法が種々検討されており、その
中でも（１）フラックスの溶融塩被膜によりマグネシウ
ムの溶湯を大気から遮断する方法、（２）ガス雰囲気の
形成によりマグネシウムの溶湯を大気から遮断する方
法、（３）マグネシウムに添加した元素により酸化被膜
を形成させ、マグネシウムの溶湯を大気から遮断する方
法、等が代表的な方法である。
【０００６】ここで、各方法について具体的に説明する
と、（１）フラックスの溶融塩被膜によりマグネシウム
の溶湯を大気から遮断する方法とは、塩化物系のフラッ
クスをマグネシウムの溶湯に散布し、溶融状態またはク
ラフト状態の被膜をマグネシウムの溶湯の表面に形成さ
せてマグネシウムの溶湯の表面を保護し、酸化や燃焼を
防止するものである。
【０００７】（２）ガス雰囲気の形成によりマグネシウ
ムの溶湯を大気から遮断する方法とは、アルゴン（Ａ
ｒ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、亜硫酸（ＳＯ2）および六
フッ化硫黄（ＳＦ6）の中のいずれか一つのガスを単独
で、もしくはこれらのガスの中から任意に選択した２種
類以上のガスからなる混合ガスを、マグネシウムの溶湯
の表面に流すことにより、マグネシウムの溶湯の表面を
保護し、酸化や燃焼を防止するものである。なお、マグ
ネシウムの溶湯に硫黄粉末を散布することで、前記亜硫
酸（ＳＯ2）ガスを発生させてマグネシウムの溶湯の表
面を保護し、酸化や燃焼を防止する方法も用いられてい
る。
【０００８】（３）マグネシウムに添加した元素により
酸化被膜を形成させ、マグネシウムの溶湯を大気から遮
断する方法とは、マグネシウムに微量（０．０００５〜
０．００３質量％）のベリリウムを添加することで、マ
グネシウムの溶湯の表面に酸化ベリリウム被膜を形成さ
せてマグネシウムの溶湯表面を保護し、酸化や燃焼を防
止するものである。なお、近年は酸化ベリリウムに代え
てカルシウムを添加する方法も用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
方法では、以下のような問題点があった。（１）の方法
の場合、塩素ガスが発生する。発生した塩素ガスは人体
に有害であると共に、建屋や周辺の装置を腐食するとい
う問題である。
【００１０】（２）の方法の場合、六フッ化硫黄（ＳＦ
6）は、二酸化炭素（ＣＯ2）に比べて２３９００倍の地
球温暖化効果があり、地球環境の観点から使用が規制さ
れる方向にあるという問題。また、六フッ化硫黄（ＳＦ
6）の代替として硫黄粉末や亜硫酸（ＳＯ2）等が挙げら
れるが、亜硫酸（ＳＯ2）もまた前記塩素ガスの場合と
同様に人体に有害であるという問題である。
【００１１】（３）の方法の場合、マグネシウムの溶湯
の酸化や燃焼を防止する効果は不十分であり、前記
（２）の方法との併用が必要である。また、マグネシウ
ムの溶湯を高温条件の下で保持し続けると、やがてベリ
リウムやカルシウムが失われ、マグネシウムの溶湯の酸
化や燃焼を防止する効果が低下するという問題である。
【００１２】したがって、本発明の目的は、このような
問題を生ずることがなく、かつマグネシウムの溶湯の酸
化や燃焼を防止しながらマグネシウムまたはマグネシウ
ム合金を鋳造できる方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
に鑑みて鋭意検討した結果、所定量のイットリウム
（Ｙ）を添加されたマグネシウムを溶融させてマグネシ
ウムの溶湯とすると、マグネシウムの溶湯の酸化や燃焼
を防止できることを見出し、本発明を創作するに至っ
た。
【００１４】すなわち、本発明のマグネシウムまたはマ
グネシウム合金の鋳造法は、マグネシウムまたはマグネ
シウム合金にイットリウムを０．００２〜１．０質量％
添加して、マグネシウムまたはマグネシウム合金の溶湯
表面に酸化被膜を形成させることを特徴とする（請求項
１）。このように、マグネシウムまたはマグネシウム合
金を作製するために、所定量のイットリウムを添加した
マグネシウムまたはマグネシウム合金を溶融させてマグ
ネシウムまたはマグネシウム合金の溶湯とすると、マグ
ネシウムまたはマグネシウム合金の溶湯の表面にはイッ
トリウムを含む緻密な酸化被膜が形成される。その結
果、大気中の酸素とマグネシウムまたはマグネシウム合
金の溶湯との接触が、酸化被膜により遮断され、マグネ
シウムまたはマグネシウム合金の酸化や燃焼が防止され
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明はこれ
らの実施の形態に限定されるものではない。
【００１６】本発明にかかるマグネシウムまたはマグネ
シウム合金の鋳造方法では、所定量のイットリウム
（Ｙ）を添加したマグネシウムまたはマグネシウム合金
を溶融させ、溶融により得られたマグネシウムまたはマ
グネシウム合金の溶湯の上面にイットリウム（Ｙ）の酸
化被膜を形成させることで、マグネシウムまたはマグネ
シウム合金の酸化や燃焼を防止しながら、マグネシウム
またはマグネシウム合金を鋳造する。
【００１７】ここで、マグネシウムとは、主成分として
マグネシウムと不可避不純物とから構成される。また、
マグネシウム合金とは、主成分としてマグネシウム、添
加元素、および不可避不純物とから構成される。なお、
添加元素とは目的とするマグネシウム合金の特性に応じ
て前記マグネシウムに適宜添加される金属元素である。
この添加元素として良く知られているものとして、例え
ばアルミニウムが挙げられる。本発明は、このようなマ
グネシウムおよびマグネシウム合金を対象とするもので
ある。なお、本明細書中では前記マグネシウムおよびマ
グネシウム合金を、以下必要に応じて「マグネシウム
材」と総称する。
【００１８】（ａ）マグネシウム材の溶湯
一般に、マグネシウム材による部品を成形する際には、
一旦、マグネシウム材を溶融させて溶湯とする。そし
て、マグネシウム材の溶湯を鋳型に注湯し、鋳型内で冷
却固化させて、マグネシウム材による部品を成形する。
一般に、マグネシウム材の溶湯は、大気中の酸素と接触
すると閃光を発しながら燃焼し白色の酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）を形成する、また加熱された酸化鉄に触れる
と高温を発しながら激しく反応して、酸化鉄を還元して
単体の鉄を遊離させると共に、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）を形成する、といった性質を有している。したがっ
て、マグネシウム材の溶湯は、取り扱いに際し酸化や燃
焼に対する注意が必要であり、特に、酸素との接触に注
意する必要がある。
【００１９】（イットリウム（Ｙ））本発明のマグネシ
ウムまたはマグネシウム合金の鋳造方法は、鋳造する際
に大気中の酸素に起因して、マグネシウム材の溶湯が酸
化されたり燃焼することを防止するために、マグネシウ
ム材に対して、０．００２質量％以上、好ましくは０．
００２〜１．０質量％、さらに好ましくは０．００２〜
０．３質量％のイットリウム（Ｙ）を添加する。
【００２０】ここで、イットリウム（Ｙ）が添加された
マグネシウム材を溶融させると、マグネシウム材の溶湯
の表面にイットリウム（Ｙ）を含む緻密な酸化被膜が形
成される。この酸化被膜はマグネシウム材の溶湯と大気
中の酸素との接触を遮断するので、マグネシウム材の溶
湯の酸化や燃焼が防止される。
【００２１】なお、イットリウム（Ｙ）の下限添加量は
後述する実験により見出された値である。以下に、図１
を用いてイットリウム（Ｙ）の添加量を前記範囲に決定
した理由を説明する。図１は、酸素を含む環境下にイッ
トリウム（Ｙ）が添加されたマグネシウムの溶湯を曝し
た場合、イットリウム（Ｙ）が添加されたマグネシウム
の溶湯が燃焼を開始するまでに要した時間とイットリウ
ム（Ｙ）の添加量との関係を表す図である。
【００２２】図１において、イットリウム（Ｙ）の添加
量が０．００２質量％未満の場合、酸素を含む環境下に
イットリウム（Ｙ）が添加されたマグネシウムの溶湯を
曝すと、イットリウム（Ｙ）が添加されたマグネシウム
の溶湯はごく短時間の間に燃焼を始めた。これは、溶湯
表面にイットリウム（Ｙ）を含む緻密な酸化被膜が形成
される量が少ないためである。
【００２３】そして、イットリウム（Ｙ）の添加量が
０．００２質量％を超えると共に、徐々に燃焼防止の効
果が現れることが確認された。イットリウム（Ｙ）の添
加量が０．００５質量％になると、イットリウム（Ｙ）
が添加されたマグネシウムの溶湯は、酸素を含む環境下
に曝されてから、約３分経過する時点まで燃焼しなかっ
た。
【００２４】その後も、イットリウム（Ｙ）の添加量の
増加と共に、燃焼が防止される時間が長くなり、イット
リウム（Ｙ）の添加量が０．０１質量％を超えると、マ
グネシウムの溶湯を、酸素を含む環境下に５分以上曝し
ても、マグネシウムの溶湯の燃焼は生じなかった。
【００２５】このように、図１に示す実験結果より、マ
グネシウムに添加するイットリウム（Ｙ）の添加量の下
限は、０．００２質量％であることが判明した。したが
って、本発明の鋳造方法において、マグネシウム材に添
加するイットリウム（Ｙ）は、０．００２質量％以上で
あると、目的を達成できる。
【００２６】ここで、イットリウム（Ｙ）は高価な元素
であり添加量が多くなると経済的な理由により不都合が
生ずること、イットリウム（Ｙ）の添加量が過剰となる
とイットリウム（Ｙ）とマグネシウムとが合金化するお
それがあること、等の理由により、イットリウム（Ｙ）
の添加量は、マグネシウム材を鋳造する際に、マグネシ
ウムの溶湯の酸化や燃焼を防止できる必要最小限の酸化
被膜が、マグネシウム材の溶湯の表面に形成される量で
あれば良い。
【００２７】よって、マグネシウム材に添加されるイッ
トリウム（Ｙ）の添加量の上限は、作製されるマグネシ
ウム合金のコストや、マグネシウム溶湯を鋳型へ注湯す
る際の作業性等に応じて適宜選択可能であるが０．３質
量％（酸化被膜の厚さが約０．０５ｍｍ）で、作業性を
損なうことなく目的とする効果が十分に得られる。
【００２８】以上説明した通り、本発明にかかるマグネ
シウムまたはマグネシウム合金の鋳造方法を用いると、
マグネシウムまたはマグネシウム合金の溶湯の表面にイ
ットリウム（Ｙ）の酸化被膜が形成されて、マグネシウ
ムまたはマグネシウム合金の溶湯が大気中に含まれる酸
素から遮断されるので、マグネシウムまたはマグネシウ
ム合金の溶湯の酸化や燃焼を防止することができる。
【００２９】なお、イットリウム（Ｙ）の添加効果は、
マグネシウム材の溶湯の温度が７００℃以上の高温であ
っても好適に発揮され、イットリウム（Ｙ）が添加され
たマグネシウム材の溶湯を、高温条件の下で長時間保持
しても、従来の燃焼防止方法で用いられるベリリウムや
カルシウムのように、マグネシウム材の溶湯中における
存在量が経時的に減少することがない。さらに、イット
リウム（Ｙ）が添加されたマグネシウム材の溶湯からマ
グネシウム材を鋳造すると、イットリウム（Ｙ）の結晶
構造（粒）の粒径が粗大化することがない。すなわち、
鋳造したマグネシウム材の各結晶構造（粒）の粒径が小
さく抑えられるので、耐熱特性に優れたマグネシウム材
を得ることができる。
【００３０】また、イットリウム（Ｙ）が添加されたマ
グネシウム材の溶湯を用いると、マグネシウム材の溶湯
の切れが良くなる。よって、マグネシウム材の溶湯を鋳
型へ注湯する際に、イットリウム（Ｙ）が添加されてい
ないマグネシウム材の溶湯のように、マグネシウム材の
溶湯が柄杓にまとわりついたりすることがない。また、
鋳造後に鋳造物を鋳型から取り外す際の型離れが容易と
なるので作業性が良好となる。これらは、イットリウム
（Ｙ）を含む酸化被膜の、程良い濡れ性、表面張力等特
異な特性に起因するものである。
【００３１】
【実施例】保護ガス（アルゴン（Ａｒ）＋５％六フッ化
硫黄（ＳＦ6））雰囲気下において、イットリウム
（Ｙ）を０．０２８質量（％）添加した純マグネシウム
と、比較例として何も添加していない純マグネシウム
を、それぞれ小型溶解炉（１０Ｋｇ）内で、７００℃に
達するまで加熱して溶融させた。なお、マグネシウムの
溶融は、内面をアルマ処理したボイラ鋼板で作られた溶
融ルツボ中で行った。ルツボの大きさは、内径１５０ｍ
ｍ、深さ２００ｍｍであり、外気と接触する溶湯表面の
面積は、１７７ｃｍ2であった。また、マグネシウム材
溶湯の表面に形成される酸化被膜の厚さは、約０．０５
ｍｍであった。
【００３２】７００℃において、５分間保持した後、保
護ガスを止めて、ルツボ蓋を取り去り、溶湯表面の変化
を観察した。保護ガスを止めてから５分経過しても、イ
ットリウム（Ｙ）を添加した純マグネシウムの溶湯は燃
焼しなかった。一方、イットリウム（Ｙ）を添加しなか
った純マグネシウムの溶湯は、保護ガスを止めてから約
１０秒後に燃焼が開始され、純マグネシウムの溶湯の表
面には燃焼に伴って生じた黒色で粒状の酸化物が確認さ
れた。
【００３３】なお、イットリウム（Ｙ）を添加した純マ
グネシウムを、舟形鋳型に鋳造するために、この鋳型に
マグネシウムの溶湯を注湯した。注湯の際に、このマグ
ネシウムの溶湯はルツボおよび柄杓にまとわり着かず、
注湯作業が良好に行えた。
【００３４】このように、本発明はマグネシウムまたは
マグネシウム合金に所定量のイットリウム（Ｙ）を添加
することで、マグネシウムまたはマグネシウム合金の溶
湯の燃焼を防止する。ここで、前記実施例に使用したル
ツボ（内径１５０ｍｍ、深さ２００ｍｍ、外気と接触す
る溶湯表面の面積１７７ｃｍ2）において、マグネシウ
ム溶湯の表面に形成される酸化被膜の厚さは、イットリ
ウムの添加量が０．３質量％の場合は０．０５ｍｍであ
り、１．０質量％の場合は０．２ｍｍであった。
【００３５】すなわち、イットリウム（Ｙ）の添加量が
多いほど、マグネシウム溶湯の表面には、より安定な酸
化被膜が形成される。しかし、酸化被膜の厚さが厚くな
り過ぎると、マグネシウム溶湯を鋳型に注湯する際に作
業性が低下するという傾向が確認され、作業性の点か
ら、酸化被膜の厚さは０．０５ｍｍ未満が好ましいこと
が確認された。
【００３６】よって、外気と接触してマグネシウムの溶
湯が燃焼するのを防止するために、マグネシウム溶湯の
表面に形成させる酸化被膜の厚さは、０．２ｍｍ未満、
好ましくは、０．０５ｍｍ未満である。なお、酸化被膜
の厚みの下限は、イットリウムの添加量が０．００２質
量％の場合にマグネシウムの溶湯の表面に形成される酸
化被膜の厚さ、おおよそ０．０１ｍｍである。なお、マ
グネシウムの溶湯を鋳型に注湯すると、徐々に酸化被膜
の厚みが薄くなるので、マグネシウム溶湯の表面に形成
される酸化被膜の厚みに応じて、あるいは、ルツボ内の
溶湯の深さ・残量に応じて、イットリウム（Ｙ）を任意
に追加するようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】本発明のマグネシウムまたはマグネシウ
ム合金の鋳造方法は、酸素の存在下であっても、マグネ
シウムまたはマグネシウム合金の溶湯が酸化されたり、
燃焼することなく、マグネシウムまたはマグネシウム合
金を鋳造することができる。よって、従来のマグネシウ
ムまたはマグネシウム合金の溶湯の酸化や燃焼を防止し
ながらマグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳造する
方法に比べ、簡便にマグネシウムまたはマグネシウム合
金を鋳造することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for casting magnesium or a magnesium alloy, and more particularly to a method for casting magnesium or a magnesium alloy while preventing oxidation or combustion of molten magnesium or a magnesium alloy during casting. The present invention relates to a method for casting a magnesium alloy. In recent years, from the viewpoint of the global environment, magnesium has been applied to strength members constituting an engine, a frame, and the like for the purpose of improving fuel efficiency of a vehicle, for example. When used as a structural material, magnesium is the lightest metal for practical use (for example, about 2/3 of aluminum and about 1/4 of specific gravity of iron), and has higher specific strength and specific rigidity than iron and aluminum. It has the largest vibration absorption (damping ability) among practical metals, has excellent dent resistance, has little dimensional change even when temperature and time change, and is easy to recycle and reuse. It is. For this reason, magnesium is a metal that has attracted attention as a structural material for vehicles and a structural material for portable terminals. However, magnesium has the following properties unlike general metals. That is,
(A) Reacts with carbon dioxide gas, sulfurous acid gas, moisture and the like in the atmosphere to form oxide, sulfide and hydroxide coatings. (B)
Reacts with atmospheric nitrogen to form magnesium nitride (Mg 3 N 2 ) which generates high heat when contacted with water. (C) If you touch water during combustion, the touched water is broken down into hydrogen and oxygen,
Hydrogen generated by decomposition causes an explosion, and oxygen generated at the same time as the generation of hydrogen accelerates combustion of magnesium. (D) Magnesium chips and fines containing moderately water are easily ignited by an open flame and burn violently while decomposing the contained water to generate hydrogen and oxygen.
(E) Reacts with high-temperature water or an aqueous solution containing chloride to generate magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) while generating hydrogen. That is the nature. For this reason, magnesium is a metal that requires careful handling. In particular, when magnesium is used as a raw material, magnesium is first melted into a molten magnesium for processing, and this molten magnesium is (f) burned while emitting flash when it comes into contact with oxygen. (G) When heated iron oxide is touched, it reacts violently while generating high temperature to release iron generated by reduction of iron oxide, and at the same time, magnesium oxide (MgO) (Thermite reaction). Therefore, a molten magnesium is more active than magnesium in a solid state, and thus requires more attention to oxidation and combustion during handling. For this reason, various methods for preventing the oxidation and combustion of molten magnesium have been conventionally studied. Among them, (1) a method of shielding a molten magnesium from the atmosphere by a molten salt coating of a flux, and (2) a gas Representative methods include a method of shielding the molten magnesium from the atmosphere by forming an atmosphere, and (3) a method of forming an oxide film by an element added to magnesium and shielding the molten magnesium from the atmosphere. Here, each method will be described in detail. (1) The method of shielding the molten magnesium from the atmosphere by a molten salt coating of the flux is as follows. A coating in a state or a kraft state is formed on the surface of the molten magnesium to protect the surface of the molten magnesium and prevent oxidation and combustion. (2) The method of shielding the molten magnesium from the atmosphere by forming a gas atmosphere is described in US Pat.
r), any one gas of carbon dioxide (CO 2 ), sulfurous acid (SO 2 ) and sulfur hexafluoride (SF 6 ) alone or two or more arbitrarily selected from these gases By flowing a mixed gas composed of the above gases on the surface of the molten magnesium, the surface of the molten magnesium is protected, and oxidation and combustion are prevented. A method of spraying sulfur powder on a molten magnesium to generate the sulfurous acid (SO 2 ) gas to protect the surface of the molten magnesium and prevent oxidation and combustion is also used. (3) A method of forming an oxide film with an element added to magnesium and isolating the molten magnesium from the atmosphere is as follows.
By adding beryllium (0.003% by mass), a beryllium oxide film is formed on the surface of the molten magnesium to protect the surface of the molten magnesium and prevent oxidation and combustion. In recent years, a method of adding calcium instead of beryllium oxide has been used. However, these conventional methods have the following problems. In the case of the method (1), chlorine gas is generated. The generated chlorine gas is harmful to the human body and corrodes buildings and peripheral devices. In the case of the method (2), sulfur hexafluoride (SF
6 ) has a global warming effect 23,900 times that of carbon dioxide (CO 2 ), and its use is being regulated from the viewpoint of the global environment. In addition, sulfur hexafluoride (SF
As an alternative to 6 ), sulfur powder and sulfurous acid (SO 2 ) can be cited, but sulfurous acid (SO 2 ) is also harmful to the human body as in the case of chlorine gas. In the case of the method (3), the effect of preventing the oxidation and combustion of the molten magnesium is insufficient, and it is necessary to use the method together with the method (2). Further, if the molten magnesium is kept under high-temperature conditions, beryllium and calcium are eventually lost, and the effect of preventing oxidation and combustion of the molten magnesium is reduced. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of casting magnesium or a magnesium alloy without causing such a problem and preventing oxidation or combustion of a molten magnesium. Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in view of the above-mentioned problems, and as a result, when magnesium containing a predetermined amount of yttrium (Y) is melted to obtain a molten magnesium, The inventors have found that oxidation and combustion of molten magnesium can be prevented, and have led to the creation of the present invention. That is, in the casting method of magnesium or magnesium alloy of the present invention, yttrium is added to magnesium or magnesium alloy by 0.002 to 1.0 mass%.
It is characterized in that an oxide film is formed on the surface of the molten magnesium or magnesium alloy by addition. Thus, in order to produce magnesium or a magnesium alloy, when magnesium or a magnesium alloy to which a predetermined amount of yttrium is added is melted to obtain a molten magnesium or a magnesium alloy, yttrium is coated on the surface of the molten magnesium or the magnesium alloy. And a dense oxide film is formed. As a result, the contact between oxygen in the atmosphere and the molten magnesium or magnesium alloy is blocked by the oxide film, and oxidation or combustion of magnesium or magnesium alloy is prevented. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the method for casting magnesium or a magnesium alloy according to the present invention, magnesium or a magnesium alloy to which a predetermined amount of yttrium (Y) has been added is melted and yttrium (Y) is added to the upper surface of the molten magnesium or magnesium alloy obtained by melting. By forming an oxide film of Y), magnesium or a magnesium alloy is cast while preventing oxidation or combustion of the magnesium or magnesium alloy. Here, magnesium is composed of magnesium and inevitable impurities as main components. Also,
The magnesium alloy is composed of magnesium, an additive element, and inevitable impurities as main components. In addition,
The additive element is a metal element that is appropriately added to the magnesium according to the desired properties of the magnesium alloy.
A well-known example of the additive element is aluminum. The present invention is directed to such magnesium and magnesium alloys. In the present specification, the magnesium and the magnesium alloy are hereinafter collectively referred to as “magnesium material” as necessary. (A) Melt of magnesium material In general, when molding a part made of a magnesium material,
The magnesium material is once melted to form a molten metal. Then, the molten magnesium material is poured into the mold, cooled and solidified in the mold, and a component made of the magnesium material is formed.
Generally, molten magnesium material emits a flash when it comes into contact with oxygen in the atmosphere to form white magnesium oxide (MgO), and when it comes in contact with heated iron oxide, it reacts violently while emitting high temperature, In addition to reducing iron oxide to release simple iron, magnesium oxide (Mg)
O). Therefore, when handling a molten magnesium material, it is necessary to pay attention to oxidation and combustion during handling, and particularly to pay attention to contact with oxygen. (Yttrium (Y)) The method of casting magnesium or magnesium alloy of the present invention is intended to prevent the molten magnesium material from being oxidized or burned due to oxygen in the atmosphere during casting. , Based on the magnesium material, 0.002% by mass or more,
002 to 1.0% by mass, more preferably 0.002 to 1.0% by mass.
0.3% by mass of yttrium (Y) is added. Here, when the magnesium material to which yttrium (Y) is added is melted, a dense oxide film containing yttrium (Y) is formed on the surface of the molten magnesium material. The oxide film blocks contact between the molten magnesium material and oxygen in the atmosphere, so that oxidation and combustion of the molten magnesium material are prevented. The lower limit of the amount of yttrium (Y) is a value found by an experiment described later. Below, Figure 1
The reason why the addition amount of yttrium (Y) was determined to be in the above range by using the above will be described. FIG. 1 shows that when a molten magnesium containing yttrium (Y) is exposed to an environment containing oxygen, the time required for the molten magnesium containing yttrium (Y) to start burning and yttrium ( It is a figure showing the relationship with addition amount of Y). In FIG. 1, when the addition amount of yttrium (Y) is less than 0.002% by mass, when the molten magnesium containing yttrium (Y) is exposed to an environment containing oxygen, yttrium (Y) becomes The added magnesium melt started burning in a very short time. This is because the amount of the dense oxide film containing yttrium (Y) formed on the surface of the molten metal is small. It was confirmed that the addition of yttrium (Y) exceeded 0.002% by mass and that the effect of preventing combustion gradually appeared. When the amount of yttrium (Y) added becomes 0.005% by mass, yttrium (Y)
The magnesium melt to which was added did not burn until about 3 minutes after being exposed to an environment containing oxygen. Thereafter, as the amount of yttrium (Y) added increases, the time during which combustion is prevented is prolonged. If the amount of yttrium (Y) exceeds 0.01% by mass, the molten magnesium is converted to oxygen Exposure to an environment containing at least 5 minutes did not result in combustion of the molten magnesium. Thus, from the experimental results shown in FIG. 1, it was found that the lower limit of the amount of yttrium (Y) added to magnesium was 0.002% by mass. Therefore, in the casting method of the present invention, the object can be achieved if the amount of yttrium (Y) added to the magnesium material is 0.002% by mass or more. Here, yttrium (Y) is an expensive element, and if the amount of yttrium (Y) is too large, inconvenience occurs due to economic reasons. If the amount of yttrium (Y) is excessive, yttrium (Y) and magnesium Yttrium (Y) for reasons such as alloying
The amount of addition may be such that a minimum necessary oxide film capable of preventing oxidation and combustion of the molten magnesium at the time of casting the magnesium material is formed on the surface of the molten magnesium material. Therefore, the upper limit of the amount of yttrium (Y) added to the magnesium material can be appropriately selected according to the cost of the magnesium alloy to be produced, the workability when pouring the molten magnesium into the mold, and the like. However, when the content is 0.3% by mass (the thickness of the oxide film is about 0.05 mm), the intended effect can be sufficiently obtained without impairing the workability. As described above, when the method for casting magnesium or magnesium alloy according to the present invention is used,
Since the oxide film of yttrium (Y) is formed on the surface of the molten magnesium or magnesium alloy, the molten magnesium or magnesium alloy is shielded from oxygen contained in the atmosphere, and thus the oxidation or combustion of the molten magnesium or magnesium alloy Can be prevented. The effect of adding yttrium (Y) is as follows.
Even if the temperature of the molten magnesium material is as high as 700 ° C. or more, the conventional combustion can be performed even if the molten magnesium material to which yttrium (Y) is added is kept under a high temperature condition for a long time. Unlike the beryllium and calcium used in the prevention method, the amount of the magnesium material in the molten metal does not decrease with time. Furthermore, when a magnesium material is cast from a melt of a magnesium material to which yttrium (Y) is added, the crystal structure (grain) of yttrium (Y) does not become coarse. That is,
Since the grain size of each crystal structure (grain) of the cast magnesium material can be kept small, a magnesium material having excellent heat resistance can be obtained. Further, when a molten magnesium material to which yttrium (Y) is added is used, the melting of the molten magnesium material is improved. Therefore, when pouring the molten magnesium material into the mold, unlike the molten magnesium material to which yttrium (Y) is not added, the molten magnesium material does not cling to the ladle. Also,
Workability is improved because the mold is easily released when the casting is removed from the mold after casting. These are due to unique properties such as moderate wettability and surface tension of the oxide film containing yttrium (Y). EXAMPLES In a protective gas (argon (Ar) + 5% sulfur hexafluoride (SF 6 )) atmosphere, pure magnesium to which 0.028 mass (%) of yttrium (Y) was added was compared with a comparative example. Pure magnesium to which nothing was added was heated and melted in a small melting furnace (10 kg) until it reached 700 ° C. The melting of magnesium was performed in a molten crucible made of a boiler steel plate whose inner surface was subjected to an alma treatment. Crucible size is 150m inside diameter
m, the depth was 200 mm, and the area of the surface of the molten metal in contact with the outside air was 177 cm 2 . The thickness of the oxide film formed on the surface of the molten magnesium material is about 0.05.
mm. After holding at 700 ° C. for 5 minutes, the protective gas was stopped, the crucible lid was removed, and changes in the surface of the molten metal were observed. Even 5 minutes after the protection gas was stopped, the molten pure magnesium containing yttrium (Y) did not burn. On the other hand, the melt of pure magnesium to which yttrium (Y) was not added starts burning about 10 seconds after the protection gas was stopped, and the surface of the melt of pure magnesium has a black and granular form produced by the combustion. An oxide was identified. In order to cast pure magnesium containing yttrium (Y) into a boat-shaped mold, molten magnesium was poured into the mold. During pouring, this molten magnesium does not cling to crucibles and ladles,
Pouring work was performed well. As described above, the present invention prevents the combustion of molten magnesium or magnesium alloy by adding a predetermined amount of yttrium (Y) to magnesium or magnesium alloy. Here, in the crucible (inner diameter 150 mm, depth 200 mm, surface area of the molten metal in contact with the outside air of 177 cm 2 ) used in the above example, the thickness of the oxide film formed on the surface of the molten magnesium is determined by the amount of yttrium added. Was 0.05 mm when 0.3% by mass, and 0.2 mm when 1.0% by mass. That is, as the amount of yttrium (Y) added increases, a more stable oxide film is formed on the surface of the molten magnesium. However, when the thickness of the oxide film is too thick, the workability tends to decrease when pouring the molten magnesium into the mold. From the viewpoint of workability, the thickness of the oxide film is less than 0.05 mm. Was confirmed to be preferable. Therefore, in order to prevent the molten magnesium from burning in contact with the outside air, the thickness of the oxide film formed on the surface of the molten magnesium is less than 0.2 mm.
Preferably, it is less than 0.05 mm. The lower limit of the thickness of the oxide film is approximately 0.01 mm, which is the thickness of the oxide film formed on the surface of the molten magnesium when the amount of yttrium is 0.002% by mass. When the molten magnesium is poured into the mold, the thickness of the oxide film gradually decreases, so that the depth of the molten metal in the crucible or the depth of the molten metal in the crucible depends on the thickness of the oxide film formed on the surface of the molten magnesium. Yttrium (Y) may be arbitrarily added according to the amount. According to the method for casting magnesium or magnesium alloy of the present invention, even in the presence of oxygen, molten magnesium or magnesium alloy can be oxidized,
Magnesium or magnesium alloys can be cast without burning. Therefore, magnesium or a magnesium alloy can be cast more easily than the conventional method of casting magnesium or a magnesium alloy while preventing oxidation or combustion of a molten magnesium or magnesium alloy.
【図面の簡単な説明】
【図１】イットリウム（Ｙ）を添加されたマグネシウム
の溶湯が燃焼を開始するまでに要した時間とイットリウ
ム（Ｙ）の添加量との関係を表すグラフである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing the relationship between the time required for a molten magnesium containing yttrium (Y) to start burning and the amount of yttrium (Y) added.