JP2008503651A - Die-cast magnesium alloy - Google Patents
Die-cast magnesium alloy Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008503651A JP2008503651A JP2007516892A JP2007516892A JP2008503651A JP 2008503651 A JP2008503651 A JP 2008503651A JP 2007516892 A JP2007516892 A JP 2007516892A JP 2007516892 A JP2007516892 A JP 2007516892A JP 2008503651 A JP2008503651 A JP 2008503651A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnesium
- zinc
- alloy
- calcium
- beryllium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Forging (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Abstract
マグネシウム基合金は、亜鉛、アルミニウム、カルシウムおよび/またはベリリウム、場合によってマンガン、ならびに偶発的な不純物を除いて残りはマグネシウムを含有する。亜鉛およびアルミニウムの含量は、直線AB、BC、CD、およびDAによって画定される四辺形の範囲に入り、カルシウムおよびベリリウムの含量は、直線EF、FG、GH、およびHEによって画定される四辺形の範囲に入り、ここで、Aは、10%Zn−2.5%Alであり、Bは、10%Zn−5%Alであり、Cは、13%Zn−6.4%Alであり、Dは、19%Zn−2.5%Alであり、Eは、0.01%Ca−0%Beであり、Fは、1%Ca−0%Beであり、Gは、0%Ca−0.0025%Beであり、Hは、0%Ca−0.0001%Beである。 Magnesium-based alloys contain zinc, aluminum, calcium and / or beryllium, possibly manganese, and the remainder, except for accidental impurities, magnesium. The zinc and aluminum content falls within the quadrilateral defined by the straight lines AB, BC, CD, and DA, and the calcium and beryllium content is the quadrilateral defined by the straight lines EF, FG, GH, and HE. Entering the range, where A is 10% Zn-2.5% Al, B is 10% Zn-5% Al, and C is 13% Zn-6.4% Al; D is 19% Zn-2.5% Al, E is 0.01% Ca-0% Be, F is 1% Ca-0% Be, and G is 0% Ca- 0.0025% Be and H is 0% Ca-0.0001% Be.
Description
本発明は、少量のカルシウムおよび/またはベリリウムを含有するマグネシウム/亜鉛/アルミニウム(Mg−Zn−Al)合金に関する。 The present invention relates to magnesium / zinc / aluminum (Mg—Zn—Al) alloys containing small amounts of calcium and / or beryllium.
重量比に対するそれらの優れた強度のために、マグネシウム合金は、商業的に魅力がある材料として十分に認められている。最も普通に使用されるマグネシウム合金は、約90%のマグネシウム、9%のアルミニウムおよび1%の亜鉛を含有するAZ91である。重量基準で、亜鉛はマグネシウムの価格の約65%であり、それ故、亜鉛含有量の多いマグネシウム合金は、それらが商業的に満足できる特性を発揮するならば望ましい。
マグネシウム合金を使用する重大な不都合は、溶融合金の発火の危険である。酸化に対して十分に耐性があり、溶融合金が空気にさらされるとき保護カバーガスまたは同様のものの必要性を回避するマグネシウム合金が好都合である。
Due to their superior strength to weight ratio, magnesium alloys are well recognized as commercially attractive materials. The most commonly used magnesium alloy is AZ91 which contains about 90% magnesium, 9% aluminum and 1% zinc. On a weight basis, zinc is about 65% of the price of magnesium, so magnesium alloys with high zinc content are desirable if they exhibit commercially satisfactory properties.
A serious disadvantage of using magnesium alloys is the risk of ignition of the molten alloy. A magnesium alloy that is sufficiently resistant to oxidation and avoids the need for a protective cover gas or the like when the molten alloy is exposed to air is advantageous.
1945年に発行された特許文献1は、マグネシウム基合金、ならびにマグネシウムおよびマグネシウム基合金の酸化を防止する方法に関するものである。その特許は以下のことを記している:
「その一般的な目的は、空気、水蒸気または酸素を含有するその他の媒体と接触したときのマグネシウムの酸化する性質から生ずる問題を軽減する改良を提供することである。マグネシウムのような金属の商業的有用性は、その本質的な性質、またはそれを少量の他の金属との合金にすることによってそれに付与することができる性質だけによるのではなく、金属またはその合金を、再溶融、鋳造、使用する容易さ、またはさもなければ、最終的使用に必要なさまざまな条件および形状に形作ることができる容易さにもよる。マグネシウムは、溶融状態のときに壊滅的に酸化する傾向が顕著である。他の溶融金属の扱いには当たり前の多くの条件下で、溶融マグネシウムは、燃焼するか、さもなければ、まさに本質的な部分が酸化物に逆戻りする。固体状態のとき、マグネシウム基合金は、ある条件下で、比較的厳しい限界まで酸化する。マグネシウムおよびマグネシウム基合金の溶融状態における広汎な操作が、その金属を成型または使用するように計画された作業に必要な準備段階であるために、この顕著な酸化の傾向によって与えられる問題にほとんどすべての場合に遭遇し、マグネシウム産業においては一般的である」。
“Its general purpose is to provide an improvement that alleviates the problems arising from the oxidizing nature of magnesium when in contact with air, water vapor or other media containing oxygen. The usefulness is not only due to its essential properties, or the properties that can be imparted to it by alloying it with a small amount of other metals, but by remelting, casting, Depending on ease of use or otherwise ease of shaping into various conditions and shapes required for final use Magnesium is prone to catastrophic oxidation in the molten state Under many conditions that are normal for handling other molten metals, the molten magnesium burns or otherwise reverts back to an oxide. When in the solid state, magnesium-based alloys oxidize to relatively severe limits under certain conditions, and extensive operations in the molten state of magnesium and magnesium-based alloys are planned to mold or use the metal. The problem given by this remarkable oxidation tendency is almost always encountered and is common in the magnesium industry because it is the preparatory step necessary for the new work. "
「これらの問題に直面して、該業界は、溶融したマグネシウムおよびマグネシウム基合金を製造作業中に空気および水蒸気あるいはその他の有害な媒体と接触することから保護する方法および装置を考案している。上記方法の1つは、溶融金属を保護ガス中にくるむものである。もう1つはその露出した表面を塩フラックスで常時保護するものである。その他のより複雑な方法および装置がしばしば必要である。マグネシウムおよびマグネシウム基合金の酸化の傾向を最小限に抑えるため、ひいては上記の費用のかかる保護手段の必要性を削減するために、その他の手段もまた探求されている。この目的のためにカルシウムがマグネシウムと合金にされており、そのようにして合金にされたマグネシウムまたはマグネシウム基合金は、以前より激しくは酸化しないけれども、全体的な効果は、十分ではなく、通常の保護手段の補足をするに過ぎない。ベリリウムをマグネシウムまたはマグネシウム基合金に添加した場合は、より良い結果が得られており、マグネシウムの酸化を最小限にするベリリウムの効果は、カルシウムの相当する量のそれよりはるかに大きいことが見出されている」。 “In the face of these problems, the industry has devised methods and apparatus that protect molten magnesium and magnesium-based alloys from contact with air and water vapor or other harmful media during manufacturing operations. One is to wrap the molten metal in a protective gas, the other is to always protect the exposed surface with salt flux, and other more complex methods and equipment are often needed. Other means have also been explored to minimize the tendency for oxidation of magnesium and magnesium-based alloys and thus reduce the need for the above-mentioned expensive protection measures. Magnesium and magnesium-based alloys so alloyed with magnesium have been previously Although it does not oxidize vigorously, the overall effect is not sufficient and only supplements the usual protective measures: better results have been obtained when beryllium is added to magnesium or magnesium-based alloys, It has been found that the effect of beryllium to minimize magnesium oxidation is much greater than that of the corresponding amount of calcium. "
特許文献2は、「雰囲気の酸素含量が増すにつれて燃焼を阻止するためにベリリウムの量が増加された」、0.0025〜0.0125%の溶解したベリリウムを含有するMg−Al−Zn−Si−Mn合金に関する。米国特許第4543234号は、また、「約0.001パーセントのベリリウム含量は、溶融マグネシウムの過剰な酸化を阻止する目的には不十分であると考えられる」ということを記している。
第4回アジア国際鋳物会議(Asian Foundry Congress)、1996年10月27日〜31日において発表されたM. Sakamoto、S. AkiyamaおよびK. Ogiによる題名「Characterization of the oxidation surface layer on non-combustible Ca-bearing Mg melts」の論文は、カルシウム含有マグネシウム基合金の発火温度を報告した(その論文の図2参照)。測定した発火温度は、同一合金組成の反復の間でかなり変動した。これらの反復のほとんどで、0.5%以上のカルシウムの合金は、合金の融点を上回るまで発火しなかった。しかしながら、カルシウム量が4%もの高さに対して融点より下で発火が起こった例も示されている。
The title “Characterization of the oxidation surface layer on non-combustible” by M. Sakamoto, S. Akiyama, and K. Ogi announced at the 4th Asian Foundry Congress, October 27-31, 1996. The paper “Ca-bearing Mg melts” reported the ignition temperature of calcium-containing magnesium-based alloys (see FIG. 2 of that paper). The measured ignition temperature varied considerably between repetitions of the same alloy composition. In most of these iterations, alloys of more than 0.5% calcium did not ignite until the melting point of the alloy was exceeded. However, there are also examples in which ignition occurs below the melting point for calcium levels as high as 4%.
特許文献3は、優れた高温特性を有している、酸化抑制とは関係しないマグネシウム合金に関する。特許文献3は、カルシウムの添加が、高温強度および耐クリープ性を改良することが知られており、0.2重量%以上のカルシウム含量が望ましいことを記している。それはさらに、上記カルシウムの添加が大幅に可鋳性を低下させ、その合金を従来のダイカスティング法により鋳造することを不可能にすることを記している。特許文献3は、マグネシウム−アルミニウム−カルシウム合金の可鋳性は、亜鉛を含めることによって回復させることができることを教示している。約6から約12重量%、より好ましくは約6から約10重量%の亜鉛含量が教示されており、「亜鉛の範囲の上限は、合金の密度が低くとどまるように、約12重量%、より好ましくは約10重量%に設定される」。亜鉛の存在により、カルシウムを、「合金が、最大の耐クリープ性を獲得し、同時に良好な鋳造性を維持するために最大で2重量%まで、好ましくは最大で1.5%まで添加する」ことが可能となることが記述されている。
特許文献3は、下に記載する合金を例示した。したがって、特許文献3は、8.15%を超えるZnを含有する合金は例示していない。
・Mg−5%Al−8%Znで、Ca含量が0と2%の間の範囲(特許文献3の図2および図3を参照)
・Mg−5%Al−1%Znで、Ca含量が0と2%の間の範囲(特許文献3の図2および図3を参照)
・Mg−4.57%Al−8.15%Zn−0.23%Ca−0.25%Mn(特許文献3の表1を参照)
・Mg−4.74%Al−8.12%Zn−0.59%Ca−0.25%Mn(特許文献3の表1を参照)
・Mg−4.67%Al−8.12%Zn−1.17%Ca−0.27%Mn(特許文献3の表1を参照)
Mg-5% Al-8% Zn, Ca content in the range between 0 and 2% (see FIG. 2 and FIG. 3 of Patent Document 3)
Mg-5% Al-1% Zn, Ca content between 0 and 2% (see FIG. 2 and FIG. 3 of Patent Document 3)
Mg-4.57% Al-8.15% Zn-0.23% Ca-0.25% Mn (see Table 1 of Patent Document 3)
Mg-4.74% Al-8.12% Zn-0.59% Ca-0.25% Mn (see Table 1 of Patent Document 3)
Mg-4.67% Al-8.12% Zn-1.17% Ca-0.27% Mn (see Table 1 of Patent Document 3)
本発明は、
Aが、10%Zn−2.5%Alであり、
Bが、10%Zn−5%Alであり、
Cが、13%Zn−6.4%Alであり、
Dが、19%Zn−2.5%Alである直線AB、BC、CD、およびDAによって画定される四辺形の範囲に入る量の亜鉛(Zn)およびアルミニウム(Al)と;
Eが、0.01%Ca−0%Beであり、
Fが、1%Ca−0%Beであり、
Gが、0%Ca−0.0025%Beであり、
Hが、0%Ca−0.0001%Beである直線EF、FG、GH、およびHEによって画定される四辺形の範囲に入る量のカルシウム(Ca)および/またはベリリウム(Be)と;
場合によってマンガンと;
偶発的な不純物を除いて残りがマグネシウムとからなる合金を提供する。特に明記しない限り、本文書中の百分率は重量%である。
The present invention
A is 10% Zn-2.5% Al,
B is 10% Zn-5% Al,
C is 13% Zn-6.4% Al;
Amounts of zinc (Zn) and aluminum (Al) that fall within the quadrilateral defined by the straight lines AB, BC, CD, and DA where D is 19% Zn-2.5% Al;
E is 0.01% Ca-0% Be;
F is 1% Ca-0% Be,
G is 0% Ca-0.0025% Be,
An amount of calcium (Ca) and / or beryllium (Be) that falls within the quadrilateral defined by the straight lines EF, FG, GH, and HE, where H is 0% Ca-0.0001% Be;
Optionally with manganese;
An alloy is provided, the remainder of which consists of magnesium, excluding incidental impurities. Unless otherwise specified, percentages in this document are weight percent.
直線AB、BC、CD、およびDAによって画定される四辺形は、図1に示されており、これはアルミニウム対亜鉛の含量区画である。直線EF、FG、GH、およびHEによって画定される四辺形は、図2に示されており、これはベリリウム対カルシウムの含量区画である。 The quadrilateral defined by the straight lines AB, BC, CD, and DA is shown in FIG. 1, which is the aluminum to zinc content compartment. The quadrilateral defined by the straight lines EF, FG, GH, and HE is shown in FIG. 2, which is the beryllium to calcium content compartment.
本発明の合金はすべて、最低で10%の亜鉛、好ましくは11%を超える亜鉛、より好ましくは12%を超える亜鉛、より好ましくは約12〜14%の亜鉛、最も好ましくは約12〜13%の亜鉛を含有する。最も驚いたことには、本発明者は、上記亜鉛の添加により、ベリリウムまたはカルシウム等のアルカリ土類元素が存在しなくても溶融状態の合金の発火を抑制できることを突き止めた。理論に制約されることは望まないが、この発火の抑制は、マグネシウムと亜鉛の蒸気圧および合金中に存在する亜鉛の量の結果であると考えられる。 All of the alloys of the present invention are at least 10% zinc, preferably more than 11% zinc, more preferably more than 12% zinc, more preferably about 12-14% zinc, most preferably about 12-13%. Containing zinc. Most surprisingly, the present inventor has found that the addition of the zinc can suppress the ignition of the molten alloy even in the absence of an alkaline earth element such as beryllium or calcium. While not wishing to be bound by theory, it is believed that this suppression of ignition is a result of the vapor pressure of magnesium and zinc and the amount of zinc present in the alloy.
溶融合金上の亜鉛とマグネシウムの蒸気圧は、Thermochimica Acta, 1988, vol 130, pages 193-203中のK.T. Jacob, S. SrikanthおよびY. Wasedaによる「Vapour Composition and Activities in Mg-zn Liquid Alloy at 923K」の題名による論文からの情報を用いて計算することができる。亜鉛の蒸気圧のマグネシウムの蒸気圧に対する比は、溶融合金中の亜鉛の量が増すと急速に増大する。10重量%の亜鉛と90重量%のマグネシウムを含有する溶融合金は、22重量%の亜鉛と78重量%のマグネシウムを含有する蒸気を生成するものと計算される。理論に制約されることは望まないが、亜鉛蒸気は、マグネシウム蒸気の発火を妨げるものと考えられる。 The vapor pressures of zinc and magnesium on the molten alloy are described in `` Vapor Composition and Activities in Mg-zn Liquid Alloy at 923K '' by KT Jacob, S. Srikanth and Y. Waseda in Thermochimica Acta, 1988, vol 130, pages 193-203. It can be calculated using information from a paper with the title " The ratio of zinc vapor pressure to magnesium vapor pressure increases rapidly as the amount of zinc in the molten alloy increases. A molten alloy containing 10 wt% zinc and 90 wt% magnesium is calculated to produce steam containing 22 wt% zinc and 78 wt% magnesium. While not wishing to be bound by theory, it is believed that zinc vapor prevents the ignition of magnesium vapor.
10%を超える亜鉛を含有する溶融合金は発火に耐えるが、それらは固体になった試料の表面に黒ずんだ層を形成する傾向がある。少量のカルシウムおよび/または少量のベリリウムの添加が、固体になった時に光沢のある表面の外観をもたらすのに十分であることが見出されている。この効果を生ずるためには、本発明による亜鉛とアルミニウムの内容と組み合わせた0.01%という少量のカルシウムまたは0.0001%という少量のベリリウムで十分であることが見出されている。理論に制約されることは望まないが、光沢のある表面の外観は、溶融物の表面に形成された酸化皮膜のカルシウムおよび/またはベリリウム含量の濃縮の結果であると考えられる。 Although molten alloys containing more than 10% zinc resist ignition, they tend to form a dark layer on the surface of the solidified sample. It has been found that the addition of small amounts of calcium and / or small amounts of beryllium is sufficient to provide a glossy surface appearance when solidified. In order to produce this effect, it has been found that as little as 0.01% calcium or as little as 0.0001% beryllium in combination with the zinc and aluminum content according to the invention is sufficient. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the glossy surface appearance is a result of the concentration of calcium and / or beryllium content of the oxide film formed on the surface of the melt.
存在する場合、カルシウム含量は、好ましくは0.01〜0.5%、より好ましくは0.01〜0.3%、より好ましくは0.02〜0.3%、より好ましくは0.05〜0.3%、より好ましくは0.05〜0.2%、より好ましくは0.05〜0.15%、最も好ましくは約0.1%である。1%を超えるカルシウム含量は、それらが合金の力学的性質を損ない、ダイカストしたときダイソルダリング(die soldering)を引き起こすことが見出されているために望ましくない。 When present, the calcium content is preferably 0.01-0.5%, more preferably 0.01-0.3%, more preferably 0.02-0.3%, more preferably 0.05-0.3%. It is 0.3%, more preferably 0.05 to 0.2%, more preferably 0.05 to 0.15%, and most preferably about 0.1%. Calcium contents above 1% are undesirable because they have been found to impair the mechanical properties of the alloy and cause die soldering when die cast.
存在する場合、ベリリウム含量は、好ましくは0.0002〜0.0025%、より好ましくは0.0002〜0.002%、より好ましくは0.0005〜0.002%、より好ましくは0.0005〜0.0015%、より好ましくは0.0005〜0.001%、最も好ましくは約0.0008%である。0.0025%を超えるベリリウム含量は、所望の効果を得るためには不必要である。ベリリウムの毒性を考慮すると、ベリリウム含量をこのレベルより低く保つことによってその使用を最小限にすることがそれ故望ましい。 When present, the beryllium content is preferably 0.0002-0.0025%, more preferably 0.0002-0.002%, more preferably 0.0005-0.002%, more preferably 0.0005. 0.0015%, more preferably 0.0005 to 0.001%, and most preferably about 0.0008%. A beryllium content above 0.0025% is not necessary to obtain the desired effect. In view of the toxicity of beryllium, it is therefore desirable to minimize its use by keeping the beryllium content below this level.
マンガン(Mn)は、合金の任意の成分であって、鉄(Fe)を除去する必要がある場合に含めることができる。Mnが一成分であるとき、それは、好ましくは1%未満、より好ましくは0.75%未満、より好ましくは0.1〜0.5%、より好ましくは0.2〜0.4%、最も好ましくは約0.3%の量で存在する。他の元素も、それらが合金の商業的に重要な特性に悪影響を与えないならば、合金の任意的成分を形成することができる。
鉄の存在は、耐食性を低下させる。本発明の合金が含む鉄は、好ましくは100ppm未満、より好ましくは40ppm未満であり、実質的に鉄を含まないのが最も好ましい。
Manganese (Mn) is an optional component of the alloy and can be included when iron (Fe) needs to be removed. When Mn is one component, it is preferably less than 1%, more preferably less than 0.75%, more preferably 0.1-0.5%, more preferably 0.2-0.4%, most Preferably it is present in an amount of about 0.3%. Other elements can also form optional components of the alloy if they do not adversely affect the commercially important properties of the alloy.
The presence of iron reduces the corrosion resistance. The iron contained in the alloy of the present invention is preferably less than 100 ppm, more preferably less than 40 ppm, and most preferably substantially free of iron.
本発明者は、耐食性はアルミニウム含量が減少するにつれて減少することを突き止めた。本発明の合金はすべて最低でも2.5%のアルミニウムを含有する。本発明の合金は、好ましくは2.5〜5%のアルミニウム、より好ましくは約3〜4.5%のアルミニウム、最も好ましくは約3.5〜4%のアルミニウムを含有する。
本発明者は、また、アルミニウムが多く、亜鉛が多い直線CD側に向かってもろさが増すことを突き止めた。
The inventor has found that the corrosion resistance decreases as the aluminum content decreases. All alloys of the present invention contain a minimum of 2.5% aluminum. The alloys of the present invention preferably contain 2.5-5% aluminum, more preferably about 3-4.5% aluminum, most preferably about 3.5-4% aluminum.
The present inventor has also found that the brittleness increases toward the straight CD side with a lot of aluminum and a lot of zinc.
ニッケル(Ni)の存在は、耐食性を低下させる。本発明の合金が含むニッケルは、好ましくは25ppm未満、より好ましくは10ppm未満であり、実質的にニッケルを含まないのが最も好ましい。
ケイ素(Si)の存在は、耐食性および力学的性質を低下させる。本発明の合金が含むケイ素は、好ましくは0.1%未満、より好ましくは0.08%未満であり、実質的にケイ素を含まないのが最も好ましい。
The presence of nickel (Ni) reduces the corrosion resistance. The nickel contained in the alloy of the present invention is preferably less than 25 ppm, more preferably less than 10 ppm, and most preferably substantially free of nickel.
The presence of silicon (Si) reduces corrosion resistance and mechanical properties. The silicon contained in the alloy of the present invention is preferably less than 0.1%, more preferably less than 0.08%, and most preferably substantially free of silicon.
溶融したときの発火に対する耐性に加えて、本発明のさまざまな好ましい実施形態は、リサイクル性、可鋳性、高温割れ耐性、耐食性、耐クリープ性、低消音率および良好な表面仕上げ等の1つまたは複数のその他の商業的に望ましい特性を示す。
マグネシウム合金の使用に対する重大な商業的障害は、ダイカスティングからのランナー、ビスケットなどを含むいわゆる「リターン材」をリサイクルすることの困難さに由来する廃棄物である。一般的には、ダイカスティングの30〜70%は、リサイクルする必要のあるランナーおよびビスケットからなる。マグネシウム合金のリサイクリングにおける問題は、湯垢および汚泥の形の高い融解物のロスをもたらす多量の表面酸化物に一般に起因すると考えられる。一般に、リサイクリングは、酸化物の除去を、それらを溶融物中に混入してそれらをその後のダイカスティングに含めることをしないでできるようにするために別々の作業の中で行う。意外にも、本発明者は、本発明の合金の少なくとも好ましい実施形態は、高められたリサイクル性を有することを突き止めた。本発明の合金のランナーおよびその他のダイカスティングのくずは、何らの精製もしくは浄化の必要もなく、直接溶融物に首尾よく戻された。理論に制約されることは望まないが、このリサイクル性は、溶融合金の発火の抑制を引き起こす酸化挙動の改良と密接に関係しているものと考えられる。
In addition to resistance to ignition when melted, the various preferred embodiments of the present invention include one such as recyclability, castability, resistance to hot cracking, corrosion resistance, creep resistance, low sound deadening rate and good surface finish. Or exhibit several other commercially desirable properties.
A significant commercial hindrance to the use of magnesium alloys is waste resulting from difficulties in recycling so-called “return materials” including runners, biscuits, etc. from die casting. Generally, 30-70% of die casting consists of runners and biscuits that need to be recycled. Problems in recycling magnesium alloys are generally attributed to the high amount of surface oxides that result in high melt loss in scale and sludge form. In general, recycling is done in a separate operation to allow the removal of oxides without having to mix them into the melt and include them in subsequent die casting. Surprisingly, the inventors have determined that at least preferred embodiments of the alloys of the present invention have enhanced recyclability. The runners and other die-casting debris of the alloy of the present invention were successfully returned directly to the melt without the need for any purification or purification. While not wishing to be bound by theory, it is believed that this recyclability is closely related to the improvement in oxidation behavior that causes suppression of ignition of the molten alloy.
ベリリウムの添加はなく、さまざまな量のアルミニウム、亜鉛およびカルシウムを含むマグネシウム合金を、六フッ化硫黄(SF6)を含む保護雰囲気下700℃で溶融し、次いで空気中で鋳型に注いだ。得られた鋳造物の上面は、空気にさらしたまま放置した。組成によって4つの異なるタイプの挙動が観察された。
挙動1−鋳造物の表面が最初に黒変し、次いで図3に示すように発火した。
挙動2−表面は黒変したが、図4に示すように発火はしなかった。
Without addition of beryllium, magnesium alloys containing varying amounts of aluminum, zinc and calcium were melted at 700 ° C. in a protective atmosphere containing sulfur hexafluoride (SF 6 ) and then poured into molds in air. The upper surface of the resulting casting was left exposed to air. Four different types of behavior were observed depending on the composition.
挙動3−表面は最初光沢があり、次いで遅れて図5に示すように発火した。
挙動4−図6に示すように発火することなく表面は光沢を保持した。
表1は、一連の異なる合金に対して観察された挙動の一覧表である。10%を超える亜鉛の添加で、燃焼を防止するには十分であり、黒変した表面になった。亜鉛なしのカルシウムの添加は、光沢表面を生じたが、発火を防止するためには0.8%のカルシウムを必要とした。燃焼を防止するのに十分な亜鉛を含む合金へのカルシウムの添加は、わずかに0.05%のカルシウムで部分的に光沢のある表面を生じて表面を光沢のある外観に転化した。カルシウム含量の増加は、黒変量の連続的減少をもたらす。0.4%のカルシウムで黒変は観察されなかった。
Table 1 is a list of behaviors observed for a series of different alloys. Addition of more than 10% zinc was sufficient to prevent combustion and resulted in a blackened surface. Addition of calcium without zinc resulted in a glossy surface but required 0.8% calcium to prevent ignition. The addition of calcium to an alloy containing enough zinc to prevent burning resulted in a partially shiny surface with only 0.05% calcium, converting the surface to a shiny appearance. An increase in calcium content results in a continuous decrease in blackening. No blackening was observed at 0.4% calcium.
10%の亜鉛を含有する合金(表1参照)は、黒変して間もなく発火したが、一方それより高い亜鉛含量の合金は発火しなかった。合金は、発火しない有力な理由である低温を取り除くために故意に高温(700℃)で注いだ。商業的鋳造は、これよりほぼ30〜40℃低い温度であり、当然発火の傾向は減少することが予想される。 Alloys containing 10% zinc (see Table 1) turned black and ignited shortly, while alloys with higher zinc content did not ignite. The alloy was deliberately poured at a high temperature (700 ° C.) to remove the low temperature, which is the dominant reason not to ignite. Commercial casting is approximately 30-40 ° C. below this, and naturally the tendency to ignition is expected to decrease.
さらなる溶融物を調製し、上記の実施例1と同様にして鋳型に注いだ。注型後間もなく、ただし金属がまだ溶融している間に、金属の表面に金属スクレーパーをかけた。
図7は、非常に早く酸化されて光沢金属を露出することが不可能であった純粋なマグネシウムの挙動を示している。
図8は、同様に急速に酸化されるMg−5%Znの合金の挙動を示している。1秒のほんの小さなかけらほどであるが、光沢金属を露出することができた。
A further melt was prepared and poured into the mold as in Example 1 above. A metal scraper was applied to the metal surface shortly after casting but while the metal was still melting.
FIG. 7 shows the behavior of pure magnesium that was oxidized so quickly that it was impossible to expose the bright metal.
FIG. 8 shows the behavior of an alloy of Mg-5% Zn that is also rapidly oxidized. The glossy metal could be exposed, although it was only a small fraction of a second.
図9は、Mg−10%合金の挙動を示している。酸化の傾向は、周囲を取り巻く「カリフラワーのような」成長がないことおよび露出した光沢金属が増加したことにより示されるように大きく減少した。
図10および図11は、それぞれMg−15%ZnおよびMg−20%Znの合金の挙動を示している。いずれの場合も、光沢金属を露出させるのは比較的容易であり、それは再度酸化するまで数秒がかかった。どちらも「カリフラワーのような」成長は形成しなかった。
FIG. 9 shows the behavior of the Mg-10% alloy. The tendency to oxidize was greatly reduced as indicated by the absence of “cauliflower-like” growth surrounding and an increase in exposed bright metal.
FIGS. 10 and 11 show the behavior of alloys of Mg-15% Zn and Mg-20% Zn, respectively. In either case, it was relatively easy to expose the bright metal, which took several seconds to oxidize again. Neither formed “cauliflower-like” growth.
すべて0.1%のカルシウムおよび変化する量の亜鉛を含有するさらなる一連の合金を製造した。図12、図13および図14は、注型した直後の合金(図12a、図13aおよび図14a)、それから短時間(約1分)後(図12b、図13bおよび図14b)の合金の外観を示している。
図12aおよび図12bは、亜鉛なしの合金の挙動を示す。最初に光沢があるように見えた後、この合金は「カリフラワーのような」成長を展開し次いでその後発火した。
A further series of alloys were produced, all containing 0.1% calcium and varying amounts of zinc. FIGS. 12, 13 and 14 show the appearance of the alloy immediately after casting (FIGS. 12a, 13a and 14a) and after a short time (about 1 minute) (FIGS. 12b, 13b and 14b). Is shown.
Figures 12a and 12b show the behavior of the zinc-free alloy. After initially appearing shiny, the alloy developed “cauliflower-like” growth and then ignited.
図13aおよび図13bは、5%の亜鉛を含有する亜鉛の挙動を示す。この合金もまた「カリフラワーのような」成長を展開して発火したが、図12の亜鉛なしの合金より遅い速度であった。
図14aおよび図14bは、10%の亜鉛の合金の挙動を示す。この合金においては、「カリフラワーのような」成長および発火は、両方とも抑制された。試料を室温まで空冷したままにした後の最終的な外観は、図14bから変化しなかった。
Figures 13a and 13b show the behavior of zinc containing 5% zinc. This alloy also developed a “cauliflower-like” growth and ignited, but at a slower rate than the zinc-free alloy of FIG.
Figures 14a and 14b show the behavior of an alloy of 10% zinc. In this alloy, both “cauliflower-like” growth and ignition were suppressed. The final appearance after leaving the sample air cooled to room temperature did not change from FIG. 14b.
さらなる溶融物を調製し、上記の実施例1と同様にして鋳型に注いだ。その溶融物は、13%の亜鉛、3.6%のアルミニウムならびに変動する量のベリリウムおよびカルシウムを含有した。これらの合金のカルシウムおよびベリリウムの含量は表2に示されている。合金1および6は、カルシウムなしであり、合金1〜4は、ベリリウムなしであった。鋳造物の最終的な外観を図15に示す。いくらかのカルシウムまたはベリリウムを含有した合金はすべて光沢のある表皮をもって固化した。カルシウムとベリリウムを両方とも含まない合金1は、黒変した表皮をもって固化した。
A further melt was prepared and poured into the mold as in Example 1 above. The melt contained 13% zinc, 3.6% aluminum and varying amounts of beryllium and calcium. The calcium and beryllium contents of these alloys are shown in Table 2.
従来技術の出版物が本明細書で参照されているが、この参照は、これらの文書がオーストラリアまたは他のいずれかの国において当技術分野における一般的な周知の事実の一部を形成していることを是認する性質のものでないことを明確に理解すべきである。 Prior art publications are referenced herein, but this reference forms part of the fact that these documents are commonly known in the art in Australia or any other country. It should be clearly understood that it is not of a nature to admit.
Claims (16)
Bが、10%Zn−5%Alであり、
Cが、13%Zn−6.4%Alであり、
Dが、19%Zn−2.5%Alである直線AB、BC、CD、およびDAによって画定される四辺形の範囲に入る量の亜鉛(Zn)およびアルミニウム(Al)と;
Eが、0.01%Ca−0%Beであり、
Fが、1%Ca−0%Beであり、
Gが、0%Ca−0.0025%Beであり、
Hが、0%Ca−0.0001%Beである直線EF、FG、GH、およびHEによって画定される四辺形の範囲に入る量のカルシウム(Ca)および/またはベリリウム(Be)と;
場合によってマンガンと;
偶発的な不純物を除いて残りがマグネシウムとからなることを特徴とする合金。 A is 10% Zn-2.5% Al,
B is 10% Zn-5% Al,
C is 13% Zn-6.4% Al;
Amounts of zinc (Zn) and aluminum (Al) that fall within the quadrilateral defined by the straight lines AB, BC, CD, and DA where D is 19% Zn-2.5% Al;
E is 0.01% Ca-0% Be;
F is 1% Ca-0% Be,
G is 0% Ca-0.0025% Be,
With an amount of calcium (Ca) and / or beryllium (Be) that falls within the quadrilateral defined by the straight lines EF, FG, GH, and HE, where H is 0% Ca-0.0001% Be;
Optionally with manganese;
An alloy characterized in that the remainder consists of magnesium, excluding incidental impurities.
3%から4.5%のアルミニウムと、
0.05%から0.15%のカルシウムと、
0.0005%から0.001%のベリリウムと、
場合によって、0.5%未満の量のマンガンと、
偶発的な不純物を除いて残りがマグネシウムとからなることを特徴とするマグネシウム基合金。 11% to 13.5% zinc,
3% to 4.5% aluminum,
0.05% to 0.15% calcium;
0.0005% to 0.001% beryllium;
In some cases, less than 0.5% manganese and
Magnesium-based alloy characterized in that the remainder consists of magnesium, excluding incidental impurities.
3%から4.5%のアルミニウムと、
場合によって、0.5%未満の量のマンガンと、
0.05%から0.15%のカルシウムか、または0.0005%から0.001%のベリリウムのいずれかと、
偶発的な不純物を除いて残りがマグネシウムとからなることを特徴とするマグネシウム基合金。 11.5% to 13.5% zinc;
3% to 4.5% aluminum,
In some cases, less than 0.5% manganese and
Either 0.05% to 0.15% calcium or 0.0005% to 0.001% beryllium;
Magnesium-based alloy characterized in that the remainder consists of magnesium, excluding incidental impurities.
3%から4.5%のアルミニウムと、
0.2%から0.4%のマンガンと、
0.05%から0.15%のカルシウムと、
0.0005%から0.001%のベリリウムと、
偶発的な不純物を除いて残りがマグネシウムとからなることを特徴とするマグネシウム基合金。 11.5% to 13.5% zinc;
3% to 4.5% aluminum,
0.2% to 0.4% manganese,
0.05% to 0.15% calcium;
0.0005% to 0.001% beryllium;
Magnesium-based alloy characterized in that the remainder consists of magnesium, excluding incidental impurities.
3%から4.5%のアルミニウムと、
0.2%から0.4%のマンガンと、
0.05%から0.15%のカルシウムか、または0.0005%から0.001%のベリリウムのいずれかと、
偶発的な不純物を除いて残りがマグネシウムとからなることを特徴とするマグネシウム基合金。 11.5% to 13.5% zinc;
3% to 4.5% aluminum,
0.2% to 0.4% manganese,
Either 0.05% to 0.15% calcium or 0.0005% to 0.001% beryllium;
Magnesium-based alloy characterized in that the remainder consists of magnesium, excluding incidental impurities.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AU2004903446A AU2004903446A0 (en) | 2004-06-24 | Die cast magnesium alloy | |
AU2004903446 | 2004-06-24 | ||
AU2004906768 | 2004-11-25 | ||
AU2004906768A AU2004906768A0 (en) | 2004-11-25 | Die cast magnesium alloy | |
PCT/AU2005/000903 WO2006000022A1 (en) | 2004-06-24 | 2005-06-23 | Die cast magnesium alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008503651A true JP2008503651A (en) | 2008-02-07 |
JP4729567B2 JP4729567B2 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=35781499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007516892A Expired - Fee Related JP4729567B2 (en) | 2004-06-24 | 2005-06-23 | Die-cast magnesium alloy |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070212250A1 (en) |
EP (1) | EP1761652A4 (en) |
JP (1) | JP4729567B2 (en) |
KR (1) | KR20070049114A (en) |
CN (1) | CN101006191B (en) |
CA (1) | CA2572002A1 (en) |
IL (1) | IL180193A0 (en) |
MX (1) | MXPA06015208A (en) |
NO (1) | NO20070414L (en) |
RU (1) | RU2007101661A (en) |
TW (1) | TW200600588A (en) |
WO (1) | WO2006000022A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019504186A (en) * | 2015-12-14 | 2019-02-14 | バオシャン アイアン アンド スティール カンパニー リミテッド | Low cost and high thermal conductivity magnesium alloy for die casting and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8313692B2 (en) * | 2008-06-03 | 2012-11-20 | National Institute For Materials Science | Mg-based alloy |
CN102108466B (en) * | 2009-12-23 | 2012-07-11 | 中国科学院金属研究所 | Anticorrosion magnesium alloy |
RU2506337C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-02-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Castable magnesium alloy |
CN102965556B (en) * | 2012-11-20 | 2014-12-31 | 南通大学 | Multi-element Mg-Zn-Al based magnesium alloy and preparation method thereof |
CN104264022B (en) * | 2014-10-01 | 2016-08-10 | 无棣向上机械设计服务有限公司 | A kind of magnesium alloy and preparation method thereof |
CN105132769B (en) * | 2015-09-11 | 2017-07-28 | 湖南大学 | A kind of low aluminum calcium, high Ca/Al are than Mg Ca Al alloys and preparation method |
CN105937005B (en) * | 2016-06-17 | 2019-12-06 | 东北大学秦皇岛分校 | Ageing strengthening magnesium alloy with uniformly distributed granular quasicrystal and rod-shaped phase and preparation method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5062112A (en) * | 1973-10-01 | 1975-05-28 | ||
JPH10324941A (en) * | 1997-05-21 | 1998-12-08 | Aisin Takaoka Ltd | Magnesium alloy having excellent high temperature characteristic and die castability |
JP2001247926A (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Japan Steel Works Ltd:The | Magnesium alloy excellent in fluidity and magnesium alloy material |
JP2002266044A (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Aisin Takaoka Ltd | Magnesium alloy |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2380200A (en) * | 1942-07-10 | 1945-07-10 | Aluminum Co Of America | Magnesium base alloy |
US4659377A (en) * | 1979-05-23 | 1987-04-21 | Nl Industries, Inc. | Method for producing an oxidation resistant magnesium alloy melt |
JPH06306523A (en) * | 1993-04-20 | 1994-11-01 | Ube Ind Ltd | Heat resistant magnesium alloy |
JPH0881728A (en) * | 1994-07-12 | 1996-03-26 | Ube Ind Ltd | Magnesium alloy having creep resistance and corrosion resistance |
RU2220221C2 (en) * | 2002-02-20 | 2003-12-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Alloy based on magnesium |
-
2005
- 2005-06-23 EP EP05752425A patent/EP1761652A4/en not_active Ceased
- 2005-06-23 RU RU2007101661/02A patent/RU2007101661A/en not_active Application Discontinuation
- 2005-06-23 CA CA002572002A patent/CA2572002A1/en not_active Abandoned
- 2005-06-23 WO PCT/AU2005/000903 patent/WO2006000022A1/en active Application Filing
- 2005-06-23 JP JP2007516892A patent/JP4729567B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-23 MX MXPA06015208A patent/MXPA06015208A/en unknown
- 2005-06-23 KR KR1020067026978A patent/KR20070049114A/en not_active Application Discontinuation
- 2005-06-23 CN CN2005800281663A patent/CN101006191B/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-23 US US11/571,038 patent/US20070212250A1/en not_active Abandoned
- 2005-06-24 TW TW094121293A patent/TW200600588A/en unknown
-
2006
- 2006-12-19 IL IL180193A patent/IL180193A0/en unknown
-
2007
- 2007-01-24 NO NO20070414A patent/NO20070414L/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5062112A (en) * | 1973-10-01 | 1975-05-28 | ||
JPH10324941A (en) * | 1997-05-21 | 1998-12-08 | Aisin Takaoka Ltd | Magnesium alloy having excellent high temperature characteristic and die castability |
JP2001247926A (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Japan Steel Works Ltd:The | Magnesium alloy excellent in fluidity and magnesium alloy material |
JP2002266044A (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Aisin Takaoka Ltd | Magnesium alloy |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019504186A (en) * | 2015-12-14 | 2019-02-14 | バオシャン アイアン アンド スティール カンパニー リミテッド | Low cost and high thermal conductivity magnesium alloy for die casting and manufacturing method thereof |
US10870905B2 (en) | 2015-12-14 | 2020-12-22 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Low-cost high-heat-conduction die-casting magnesium alloy and manufacturing method therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4729567B2 (en) | 2011-07-20 |
RU2007101661A (en) | 2008-07-27 |
EP1761652A4 (en) | 2009-02-18 |
EP1761652A1 (en) | 2007-03-14 |
CN101006191B (en) | 2010-11-24 |
KR20070049114A (en) | 2007-05-10 |
US20070212250A1 (en) | 2007-09-13 |
MXPA06015208A (en) | 2007-03-15 |
CN101006191A (en) | 2007-07-25 |
TW200600588A (en) | 2006-01-01 |
NO20070414L (en) | 2007-03-20 |
IL180193A0 (en) | 2007-06-03 |
WO2006000022A1 (en) | 2006-01-05 |
CA2572002A1 (en) | 2006-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4729567B2 (en) | Die-cast magnesium alloy | |
JP5595891B2 (en) | Method for producing heat-resistant magnesium alloy, heat-resistant magnesium alloy casting and method for producing the same | |
Foerster | HiLoN: A new approach to magnesium die casting | |
US3622234A (en) | Hot corrosion resistant superalloys | |
KR100331154B1 (en) | Non-combustible Mg-Alloy | |
US4659377A (en) | Method for producing an oxidation resistant magnesium alloy melt | |
US2683662A (en) | Manufacture of iron and steel and products obtained | |
JP3420815B2 (en) | Oxidation and corrosion resistant alloys based on doped iron aluminide and their use | |
JP3112452B2 (en) | Method for modifying microstructure of master alloy, eutectic and hypoeutectic aluminum-silicon casting alloy, and method for manufacturing master alloy | |
AU2005256143A1 (en) | Die cast magnesium alloy | |
GB2085471A (en) | Oxidation resistant magnesium alloy | |
JP5276133B2 (en) | Aluminum alloy ingot manufacturing method | |
KR102274566B1 (en) | KINIZ Alloy having homogeneous microstructure | |
JP6698533B2 (en) | Al alloy containing Cu and C and method for producing the same | |
JPS626737B2 (en) | ||
US2059557A (en) | Copper-base alloys | |
US4543234A (en) | Oxidation resistant magnesium alloy | |
JPS626736B2 (en) | ||
JP5373422B2 (en) | Copper alloy casting method | |
US20040159188A1 (en) | Strontium for melt oxidation reduction of magnesium and a method for adding stronium to magnesium | |
US2385685A (en) | Magnesium base alloy | |
SU514035A1 (en) | Modifier | |
JP5794125B2 (en) | Steel wire for welding used in gas shielded arc welding and gas shielded arc welding method using the same | |
US1932840A (en) | Aluminum alloys | |
GB2051129A (en) | Oxidation Resistant Magnesium Alloys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110304 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110329 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110418 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140422 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |