JP7324978B2 - Magnesium alloys and cast structural members using magnesium alloys - Google Patents
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Description
本発明は、マグネシウム合金およびマグネシウム合金を用いた鋳造構造部材に関する。 The present invention relates to magnesium alloys and cast structural members using magnesium alloys.
電子機器や精密機器、自動車や航空機などの輸送機器、製造機械など、様々な機器や装置において筐体や各種部品などを構成するために種々の金属素材が用いられる。このような様々な機器や装置の筐体や各種部品などは、鉄やアルミなどの単一金属素材で形成されるだけでなく、様々な合金素材が用いられることが多くなってきている。 2. Description of the Related Art Various metal materials are used to construct housings and various parts in various equipment and devices such as electronic equipment, precision equipment, transportation equipment such as automobiles and aircraft, and manufacturing machinery. Housings and various parts of such various devices and apparatuses are not only made of single metal materials such as iron and aluminum, but are increasingly made of various alloy materials.
電子機器や精密機器は、作業性や持ち運び容易性などの観点から、軽量化を必要としている。軽量でありながら、十分な耐久性や強度を必要としている。このような観点から、電子機器や精密機器の筐体や各種部品など(部材)を構成する素材として、軽量性のある合金素材が使われるようになってきている。 Electronic devices and precision devices require weight reduction from the viewpoint of workability and portability. It requires sufficient durability and strength while being lightweight. From this point of view, lightweight alloy materials have come to be used as materials for composing (members) such as housings and various parts of electronic equipment and precision equipment.
特に、輸送機器は、燃費向上や輸送性能向上のために軽量化が求められている。輸送機器の軽量化が図られれば、輸送機器の走行性能や飛行性能が高まる。さらには、輸送機器の軽量化が図られれば、燃費性能が向上するからである。もちろん、軽量化に伴うメリットはほかにも多々ある。 In particular, transportation equipment is required to be lighter in order to improve fuel efficiency and transportation performance. If the weight of transportation equipment is reduced, the running performance and flight performance of the transportation equipment will be improved. Furthermore, if the weight of transportation equipment is reduced, the fuel consumption performance will be improved. Of course, there are many other benefits that come with weight reduction.
当然に、輸送機器においては、十分な耐久性や強度も必要である。このような観点から、軽量性のある合金素材が用いられるようになってきている。あるいは、軽量性のある合金素材の必要性が高まっている。このような合金素材においても、ダイキャストなどの鋳造による成型工程に適した合金素材が求められるようになっている。 Naturally, transport equipment also requires sufficient durability and strength. From this point of view, lightweight alloy materials have come to be used. Alternatively, there is an increasing need for lightweight alloy materials. Even with such alloy materials, there is a demand for alloy materials suitable for casting processes such as die casting.
これは、製造機械などにおいても同様である。多くの機器や装置は、作業の容易性、運搬の容易性、低燃費性、エコロジー性などを必要としており、これを実現する基準の一つとして、軽量化が求められている。この軽量化を実現するために、軽量性のある合金素材が用いられている。あるいは開発されている。 This also applies to manufacturing machines and the like. Ease of work, ease of transportation, low fuel consumption, ecology, etc. are required for many devices and devices, and weight reduction is required as one of the standards for realizing these. In order to achieve this weight reduction, lightweight alloy materials are used. or have been developed.
一方で、これらの機器や装置においては、高い熱伝導性も求められている。 On the other hand, high thermal conductivity is also required for these devices and devices.
電子機器や精密機器は、半導体素子などによる電気的処理を実行する。この電気的処理による動作によって、電子機器や精密機器の内部が発熱する。この発熱により生じた熱は、電子機器や精密機器の動作、性能維持、耐久性などにおいて、好ましくない。このため、この熱を、素早くかつ適切に外部に放出する必要がある。 Electronic equipment and precision equipment perform electrical processing using semiconductor elements and the like. This electrical processing generates heat inside electronic devices and precision devices. The heat generated by this heat generation is undesirable in terms of the operation, maintenance of performance, durability, etc. of electronic equipment and precision equipment. Therefore, it is necessary to quickly and appropriately release this heat to the outside.
また、輸送機器においても、内燃機関や駆動機関を含むことで、動作中に熱が発生する。この熱が高すぎたり溜まりすぎたりすることは、動作機能や性能維持において、好ましくない。もちろん、熱が大きくなりすぎることで、輸送機器の強度や耐久性に悪影響が出ることもある。 Transportation equipment also generates heat during operation due to the inclusion of internal combustion engines and drive engines. Excessive heat build-up or build-up is undesirable in terms of operating functions and performance maintenance. Of course, too much heat can adversely affect the strength and durability of transportation equipment.
同様に製造機械などの機器や装置においても、その動作中に熱が発生することを防止できない。この熱による機能や性能への影響や、耐久性への影響が懸念される。 Similarly, equipment and devices such as manufacturing machines cannot prevent heat generation during their operation. There are concerns about the effects of this heat on functions and performance, as well as on durability.
このため、これらの機器や装置の部材を構成する合金素材としては、熱伝導率の高さが求められる。熱伝導率が高ければ、内部で発生した熱を部材や筺体を通じて伝導させて、外部に放出することが容易となるからである。機器や装置が動作中である限り、熱は発生し続ける。このとき、熱伝導率が高い素材で筐体や部材が構成されていれば、この熱が効率よく伝導されて、外部に放出されることが継続される。この継続によって、機器や装置の性能低下などを防止できる。 For this reason, high thermal conductivity is required for alloy materials constituting members of these devices and devices. This is because if the heat conductivity is high, the heat generated inside can be easily conducted through the members and the housing and released to the outside. Heat continues to be generated as long as the equipment or device is in operation. At this time, if the housing and members are made of a material with high thermal conductivity, the heat is efficiently conducted and continues to be released to the outside. This continuation can prevent deterioration in the performance of equipment and devices.
このように、輸送機器をはじめとした様々な機器の装置や筐体を構成する構造部材(構造体に用いられる部材、部品、部材などを含む)においては、軽量性が求められている。この軽量性に加えて、高い熱伝導率が求められている。加えて、ダイキャストなどの鋳造加工における加工性が高いことも求められる。また、構造部材などに用いられることから、機械的強度が十分であることも好ましい。また、当然ながら、熱の発生が考えられる機器(上述のように輸送機器など)に用いられることから、難燃性が高いことも必要である。 As described above, light weight is required for structural members (including members, parts, members, etc. used for structures) that constitute devices and housings of various devices including transportation equipment. In addition to this lightness, high thermal conductivity is required. In addition, it is also required to have high workability in casting processing such as die casting. In addition, it is preferable that the mechanical strength is sufficient because it is used for structural members and the like. In addition, of course, it is necessary to have high flame retardancy because it is used in equipment that is likely to generate heat (transportation equipment, etc., as described above).
このような熱伝導率と軽量性を両立できる合金素材として、アルミニウム系合金が使用されることがある。 An aluminum-based alloy is sometimes used as an alloy material capable of achieving both thermal conductivity and light weight.
しかしながら、アルミニウムは軽量であるが、軽量性としてまだまだ不十分であることもある。加えて、塑性加工性や機械的強度などの点で不十分な場合がある。このような観点から、アルミニウムよりも軽い元素であるマグネシウムが注目されている。 However, although aluminum is lightweight, its lightness is still insufficient. In addition, it may be insufficient in terms of plastic workability, mechanical strength, and the like. From such a point of view, attention has been paid to magnesium, which is an element lighter than aluminum.
マグネシウムの室温における密度は、1.7g/cm3であり、この密度は鉄の密度の約1/4であり、アルミニウムの密度の約2/3である。また、マグネシウムは、比強度、比剛性、切削性、耐くぼみ性、振動吸収性等の性質が優れていることも知られている。 The room temperature density of magnesium is 1.7 g/cm3, which is about 1/4 that of iron and about 2/3 that of aluminum. Magnesium is also known to have excellent properties such as specific strength, specific rigidity, machinability, dent resistance, and vibration absorption.
この軽量性の特性により、マグネシウム系合金についての技術が、いくつか提案されている(例えば、特許文献1、2、3、4参照)。 Due to this lightweight property, several techniques have been proposed for magnesium-based alloys (see Patent Documents 1, 2, 3, and 4, for example).
特許文献1は、全体を100質量%としたときに、2~6%のAlと、組成比(Ca/Al)が0.5~1.5のCaと、0.1~0.7%のMnと、1~6%のSrと、残部がMgと不可避不純物および/または改質元素とからなる。これにより、常温特性の他、耐クリープ性や熱伝導率などの高温特性にも優れるMg合金を開示する。 In Patent Document 1, when the whole is 100% by mass, 2 to 6% Al, Ca with a composition ratio (Ca / Al) of 0.5 to 1.5, and 0.1 to 0.7% of Mn, 1 to 6% of Sr, and the balance of Mg and unavoidable impurities and/or modifying elements. Accordingly, a Mg alloy is disclosed which is excellent in high temperature properties such as creep resistance and thermal conductivity as well as normal temperature properties.
特許文献1は、軽量であるマグネシウムを素材として、難燃性を高めるためにカルシウムを添加するマグネシウム合金を開示する。このとき、耐食性を向上させるために、特許文献1のマグネシウム合金は、アルミニウムを添加している。 Patent Literature 1 discloses a magnesium alloy in which lightweight magnesium is used as a raw material and calcium is added to enhance flame retardancy. At this time, aluminum is added to the magnesium alloy of Patent Document 1 in order to improve corrosion resistance.
しかしながら、アルミニウムの添加により熱伝導性や機械的強度を下げてしまう問題が生じる。このため、特許文献1に開示されるマグネシウム合金は、熱伝導性や機械的強度において不十分である問題がある。 However, the addition of aluminum causes a problem of lowering thermal conductivity and mechanical strength. Therefore, the magnesium alloy disclosed in Patent Document 1 has a problem of insufficient thermal conductivity and mechanical strength.
特許文献2は、全体を100質量%としたときに、0.5質量%以上10質量%以下の銅(Cu)と、0.01質量%以上3質量%以下のカルシウム(Ca)と、
を含み、残部がマグネシウム(Mg)と不可避不純物とからなることを特徴とする鋳造用マグネシウム合金を、開示する。
Patent Document 2 discloses that when the total is 100% by mass, copper (Cu) is 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, calcium (Ca) is 0.01% by mass or more and 3% by mass or less,
and the balance being magnesium (Mg) and inevitable impurities.
特許文献2も特許文献1と同じようにマグネシウム合金の難燃性を高めるために、カルシウムを添加している。同様に、耐食性を向上させるために、アルミニウムを添加している。 Similarly to Patent Document 1, Patent Document 2 also adds calcium to improve the flame retardancy of the magnesium alloy. Similarly, aluminum is added to improve corrosion resistance.
しかしながら、特許文献2も特許文献1と同様の問題を有する。 However, Patent Document 2 also has the same problem as Patent Document 1.
特許文献3は、2.6~5.5重量%のアルミニウム(Al)、2.7~3.5重量%のランタン(La)、0.1~1.6重量%のセリウム(Ce)、0.14~0.50重量%のマンガン(Mn)、0.0003~0.0020重量%のベリリウム(Be)、及び場合により最大0.35重量%の亜鉛(Zn)、最大0.40重量%のスズ(Sn)、最大0.20重量%のネオジム(Nd)、及び最大0.10重量%のプラセオジム(Pr)を含み、残余がマグネシウム及び不可避的な不純物であるマグネシウム系合金を開示する。 Patent Document 3 discloses 2.6-5.5% by weight aluminum (Al), 2.7-3.5% by weight lanthanum (La), 0.1-1.6% by weight cerium (Ce), 0.14-0.50% by weight manganese (Mn), 0.0003 ~0.0020% by weight beryllium (Be) and optionally up to 0.35% by weight zinc (Zn), up to 0.40% by weight tin (Sn), up to 0.20% by weight neodymium (Nd), and up to 0.10% by weight praseodymium A magnesium-based alloy containing (Pr) with the balance being magnesium and inevitable impurities is disclosed.
特許文献3に開示されるマグネシウム合金は、耐食性を高めるためにアルミニウムを添加している。ここで、アルミニウムの添加による熱伝導性や機械的強度の低下に対応するために、特許文献3のマグネシウム合金は、ランタン(La)やセリウム(Ce)を添加している。 The magnesium alloy disclosed in Patent Document 3 has aluminum added in order to improve corrosion resistance. Lanthanum (La) and cerium (Ce) are added to the magnesium alloy of Patent Document 3 in order to deal with the reduction in thermal conductivity and mechanical strength due to the addition of aluminum.
しかしながら、特許文献3に開示されるマグネシウム合金は、ランタンやセリウムを多く添加している。このため、鋳造などでの構造部材などへの成型時において、凝固温度範囲が小さくなり高い精度での成型が困難となる問題がある。すなわち、鋳造加工による加工性が悪い問題がある。また、難燃性が不十分である問題もある。このため、特許文献3に開示されるマグネシウム合金が輸送機器などの機器に用いられる場合には、発熱などへの対応が不十分となる問題がある。このため、発熱問題のある機器には適用が困難である問題がある。 However, the magnesium alloy disclosed in Patent Document 3 contains large amounts of lanthanum and cerium. For this reason, there is a problem that the range of solidification temperature is narrowed during molding into a structural member or the like by casting, etc., making it difficult to perform molding with a high degree of accuracy. That is, there is a problem of poor workability due to casting. There is also the problem of insufficient flame retardancy. Therefore, when the magnesium alloy disclosed in Patent Document 3 is used for equipment such as transportation equipment, there is a problem that the heat generation is insufficient. For this reason, there is a problem that it is difficult to apply it to equipment that has a problem of heat generation.
特許文献4は、マグネシウム系合金であって、重量で、2~5% 希土類元素(この合金は希土類元素としてランタンおよびセリウムを含有し、ランタン含量はセリウム含量よりも大きい);0.2~0.8% 亜鉛;0~0.15% アルミニウム;0~0.5% イットリウムまたはガドリニウム;0~0.2% ジルコニウム;0~0.3% マンガン;0~0.1% カルシウム;0~25ppm ベリリウムからなり、偶発的な不純物を除いて残りはマグネシウムである、マグネシウム系合金を開示する。 Patent Document 4 is a magnesium-based alloy containing, by weight, 2-5% rare earth elements (the alloy contains lanthanum and cerium as rare earth elements, and the lanthanum content is greater than the cerium content); 0.2-0. 0-0.15% aluminum; 0-0.5% yttrium or gadolinium; 0-0.2% zirconium; 0-0.3% manganese; 0-0.1% calcium; A magnesium-based alloy is disclosed consisting of beryllium, the balance being magnesium except for incidental impurities.
特許文献4は、難燃性を考慮してカルシウムを添加している。しかしながら、カルシウムの添加量は少なく、難燃性を実現するのに不十分である問題がある。同様に、耐食性を高めるためにアルミニウムを添加しているが、これも微量であって、耐食性の向上が不十分である問題がある。これに対して、機械的強度を確保するために、ランタンやセリウムを添加している。しかしながら、ランタンやセリウムの添加量が大きい。このため、鋳造などでの構造部材などへの成型時において、凝固温度範囲が小さくなり高い精度での成型が困難となる問題がある。すなわち、鋳造加工による加工性が悪い問題がある。 Patent document 4 considers flame retardancy and adds calcium. However, there is a problem that the amount of calcium added is small and insufficient to achieve flame retardancy. Similarly, aluminum is added in order to improve corrosion resistance, but this is also a very small amount, and there is a problem that the improvement in corrosion resistance is insufficient. On the other hand, lanthanum and cerium are added to ensure mechanical strength. However, the amounts of lanthanum and cerium added are large. For this reason, there is a problem that the range of solidification temperature is narrowed during molding into a structural member or the like by casting, etc., making it difficult to perform molding with a high degree of accuracy. That is, there is a problem of poor workability due to casting.
また、ランタンやセリウムなどの添加量が多いことで、コストが増加する問題もある。 In addition, there is also a problem of increased cost due to the large amount of lanthanum, cerium, and the like added.
すなわち、特許文献4は、難燃性、耐食性、加工性、機械的強度などにおいて、バランスが悪い問題を有している。 That is, Patent Document 4 has a problem of poor balance in flame retardancy, corrosion resistance, workability, mechanical strength, and the like.
以上のように、従来技術のマグネシウム合金は、難燃性、耐食性、加工性、機械的強度のいずれかが不十分である問題を有していた。結果として、鋳造加工に適さず、機器への適用も不充分となる問題があった。結果として、既存で流通しているアルミニウム合金などの代替としては不十分である問題を有していた。 As described above, conventional magnesium alloys have a problem of insufficient flame retardancy, corrosion resistance, workability, or mechanical strength. As a result, there was a problem that it is not suitable for casting and application to equipment is insufficient. As a result, it has a problem that it is insufficient as a substitute for existing and distributed aluminum alloys.
本発明は、軽量性と熱伝導性を両立しつつ、難燃性や加工性などでも適当であるマグネシウム合金およびマグネシウム合金を用いた鋳造構造部材を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnesium alloy and a cast structural member using a magnesium alloy, which are suitable for flame retardancy and workability while achieving both lightness and thermal conductivity.
上記課題に鑑み、本発明のマグネシウム合金は、全体に対して、0.25mass%~1.0mass%のカルシウムと、
全体に対して、2.5mass%~3.5mass%のアルミニウムと、
全体に対して、1.0mass%~1.5mass%の添加元素と、
全体に対して、0mass%~0.5mass%のマンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
前記添加元素は、ランタンおよびセリウムである。
In view of the above problems, the magnesium alloy of the present invention contains 0.25 mass% to 1.0 mass% calcium and
2.5 mass% to 3.5 mass% aluminum with respect to the whole;
With respect to the whole, 1.0 mass% to 1.5 mass% of additive elements,
0 mass% to 0.5 mass% manganese with respect to the whole ,
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
Said additive elements are lanthanum and cerium.
本発明のマグネシウム合金は、従来の汎用のアルミニウム合金にそん色のない熱伝導率を有する。加えて、アルミニウム合金よりも軽量性において優れている。マグネシウムそのものの元素密度が低いことで、本発明のマグネシウム合金の軽量化が実現されるからである。 The magnesium alloy of the present invention has thermal conductivity comparable to that of conventional general-purpose aluminum alloys. In addition, it is superior in lightness to aluminum alloy. This is because the element density of magnesium itself is low, so that the weight reduction of the magnesium alloy of the present invention is realized.
また、本発明のマグネシウム合金は、耐食性や耐熱性も高く、輸送機器をはじめとする機器の構造部材に適用が容易であるメリットがある。また、ダイキャストなどの鋳造加工における加工性も高いことで、様々な形状や大きさの構造部材への適用が可能となる。結果として、種々の機器への適用範囲が広まり、普及が進みやすくなる。 In addition, the magnesium alloy of the present invention has high corrosion resistance and heat resistance, and has the advantage of being easily applied to structural members of equipment such as transportation equipment. In addition, since it is highly workable in casting processes such as die casting, it can be applied to structural members of various shapes and sizes. As a result, the range of application to various devices is widened, facilitating the spread.
結果として、量産効果やこれに伴うコスト低減などにもつながる可能性がある。 As a result, there is a possibility that it will lead to mass production efficiency and associated cost reduction.
本発明の第1の発明に係るマグネシウム合金は、全体に対して、0.25mass%~1.0mass%のカルシウムと、
全体に対して、2.5mass%~3.5mass%のアルミニウムと、
全体に対して、1.0mass%~1.75mass%の添加元素と、
マンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
前記添加元素は、ランタンおよびセリウムを含む。
The magnesium alloy according to the first invention of the present invention contains 0.25 mass% to 1.0 mass% calcium with respect to the whole,
2.5 mass% to 3.5 mass% aluminum with respect to the whole;
With respect to the whole, 1.0 mass% to 1.75 mass% of additive elements,
manganese and
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
The additive elements include lanthanum and cerium.
この構成により、軽量性に難燃性および高い熱伝導率をバランスよく実現できるマグネシウム合金を実現できる。 With this configuration, it is possible to realize a magnesium alloy that achieves a good balance between lightness, flame resistance, and high thermal conductivity.
本発明の第2の発明に係るマグネシウム合金では、第1の発明に加えて、前記カルシウムは、全体に対して、0.5mass%~1.0mass%である。 In the magnesium alloy according to the second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the content of calcium is 0.5 mass% to 1.0 mass% with respect to the whole.
この構成により、より高い熱伝導率を実現できる。 With this configuration, a higher thermal conductivity can be achieved.
本発明の第3の発明に係るマグネシウム合金では、第1または第2の発明に加えて、前記添加元素は、全体に対して、1.25mass%~1.75mass%である。 In the magnesium alloy according to the third invention of the present invention, in addition to the first or second invention, the additive element is 1.25 mass% to 1.75 mass% with respect to the whole.
この構成により、より高い熱伝導率を実現できる。 With this configuration, a higher thermal conductivity can be achieved.
本発明の第4の発明に係るマグネシウム合金では、第1から第3のいずれかの発明に加えて、前記アルミニウムは、全体に対して、2.5mass%~3.0mass%である。 In the magnesium alloy according to the fourth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to third aspects, the aluminum content is 2.5 mass% to 3.0 mass% with respect to the whole.
この構成により、より高い熱伝導率を実現できる。 With this configuration, a higher thermal conductivity can be achieved.
本発明の第5の発明に係るマグネシウム合金では、第1から第4のいずれかの発明に加えて、前記マンガンは、全体に対して、0mass%~0.5mass%である。 In the magnesium alloy according to the fifth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to fourth aspects, the manganese content is 0 mass% to 0.5 mass% with respect to the whole.
この構成により、より高い熱伝導率を実現できる。 With this configuration, a higher thermal conductivity can be achieved.
本発明の第6の発明に係るマグネシウム合金は、全体に対して、略0.75mass%のカルシウムと、
全体に対して、略3.0mass%のアルミニウムと、
全体に対して、略1.5mass%の添加元素と、
全体に対して、略0.2mass%のマンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
前記添加元素は、ランタンおよびセリウムを含む。
The magnesium alloy according to the sixth aspect of the present invention includes approximately 0.75 mass% calcium with respect to the whole,
About 3.0 mass% aluminum with respect to the whole,
With respect to the whole, about 1.5 mass% of additive elements,
About 0.2 mass% manganese with respect to the whole,
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
The additive elements include lanthanum and cerium.
この構成により、軽量性に難燃性および高い熱伝導率をバランスよく実現できるマグネシウム合金を実現できる。 With this configuration, it is possible to realize a magnesium alloy that achieves a good balance between lightness, flame resistance, and high thermal conductivity.
本発明の第7の発明に係るマグネシウム合金では、全体に対して、略0.75mass%のカルシウムと、
全体に対して、略2.5mass%のアルミニウムと、
全体に対して、略1.5mass%の添加元素と、
全体に対して、略0.2mass%のマンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
前記添加元素は、ランタンおよびセリウムを含む。
In the magnesium alloy according to the seventh aspect of the present invention, calcium of approximately 0.75 mass% with respect to the whole,
Approximately 2.5 mass% aluminum with respect to the whole,
With respect to the whole, about 1.5 mass% of additive elements,
About 0.2 mass% manganese with respect to the whole,
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
The additive elements include lanthanum and cerium.
この構成により、軽量性に難燃性および高い熱伝導率をバランスよく実現できるマグネシウム合金を実現できる。 With this configuration, it is possible to realize a magnesium alloy that achieves a good balance between lightness, flame resistance, and high thermal conductivity.
本発明の第8の発明に係るマグネシウム合金では、第1から第7のいずれかの発明に加えて、さらに、追加元素群を含み、
前記追加元素群は、ケイ素(Si)、ベリリウム(Be)、ジルコニウム(Zr)、すず(Sn)、リチウム(Li)、銀(Ag)、銅(Cu)、イットリウム(Y)、ネオジウム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ストロンチウム(Sr)、ジスプロシウム(Dy)の少なくとも一つ以上の組み合わせである。
A magnesium alloy according to an eighth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to seventh aspects, further includes an additional element group,
The additional element group includes silicon (Si), beryllium (Be), zirconium (Zr), tin (Sn), lithium (Li), silver (Ag), copper (Cu), yttrium (Y), and neodymium (Nd). , gadolinium (Gd), strontium (Sr), and dysprosium (Dy).
この構成により、更なるバリエーションが図られる。 This configuration allows for further variations.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1) (Embodiment 1)
(参考技術の説明)
現在、すでに実用化されているアルミニウム合金ADC12が存在する。このアルミニウム合金は、軽量であると共に熱伝導性に優れている。熱伝導性に優れていることで、電子機器や輸送機器などの種々の機器や装置の筐体、部材、部品に使用されても、熱を排出しやすいとのメリットを有する。
(Description of reference technology)
Currently, there is an aluminum alloy ADC12 that has already been put into practical use. This aluminum alloy is lightweight and has excellent thermal conductivity. Due to its excellent thermal conductivity, it has the advantage of facilitating heat dissipation even when used for housings, members, and parts of various equipment and devices such as electronic equipment and transportation equipment.
このような既存のアルミニウム合金は、熱伝導率が90W/m・K以上である。 Such existing aluminum alloys have a thermal conductivity of 90 W/m·K or higher.
熱伝導率が90W/m・K以上であることで、このアルミニウム合金は、電子機器や輸送機器などの発熱しやすい機器や装置でも、熱を伝導しやすい。熱を伝導しやすければ、発熱部位の熱を外部に排出しやすくなる。排出しやすければ、機器や装置が使用される中で生じる熱の問題を解消しやすい。 With a thermal conductivity of 90 W/m·K or more, this aluminum alloy easily conducts heat even in equipment and devices that easily generate heat, such as electronic equipment and transportation equipment. If the heat can be easily conducted, the heat of the heat-generating part can be easily discharged to the outside. If it is easy to discharge, it is easy to solve the problem of heat generated while equipment and devices are used.
既存のアルミニウム合金は、90W/m・K以上の熱伝導率を有することで、このような熱の問題解消を実現している。このとき、上述のアルミニウム合金ADC12の熱伝導率が、90W/m・K以上を目安としている。 Existing aluminum alloys have a thermal conductivity of 90 W/m·K or higher to solve such heat problems. At this time, the thermal conductivity of the aluminum alloy ADC 12 described above should be 90 W/m·K or more as a guideline.
この点から、本発明のマグネシウム合金は、熱伝導率を90W/m・K以上を基準とすることが適当である。ここで、ADC12とのアルミニウム合金は、次の通りの組成を有する。9.6~12.0mass%のケイ素、1.5~3.5mass%の銅、0.3mass%以下のマグネシウム、1.0mass%以下の亜鉛、1.3mass%以下の鉄、0.5mass%以下のマンガン、0.5mass%以下のニッケル、0.2mass%以下のすず、0.2mass%以下の鉛、0.3mass%以下のチタン、残部がアルミニウムである。これは、JIS H 5302で規定されている。 From this point, it is suitable that the magnesium alloy of the present invention has a thermal conductivity of 90 W/m·K or more as a standard. Here, the aluminum alloy with ADC 12 has the following composition. 9.6-12.0 mass% silicon, 1.5-3.5 mass% copper, 0.3 mass% or less magnesium, 1.0 mass% or less zinc, 1.3 mass% or less iron, 0.5 mass% The following manganese, 0.5 mass% or less nickel, 0.2 mass% or less tin, 0.2 mass% or less lead, 0.3 mass% or less titanium, and the balance aluminum. This is defined in JIS H5302.
日本ダイカスト協会による開示では、ADC12のアルミニウム合金の熱伝導率は、96W/m・K以上となっている。これを考慮して、既存のアルミニウム合金に置き換えを目指す本発明のマグネシウム合金の熱伝導率が、90W/m・K以上であればよいことが分かる。 According to disclosure by the Japan Die Casting Association, the thermal conductivity of the aluminum alloy of the ADC 12 is 96 W/m·K or higher. Taking this into account, it can be seen that the thermal conductivity of the magnesium alloy of the present invention, which is intended to replace existing aluminum alloys, should be 90 W/m·K or more.
(マグネシウム合金)
本発明のマグネシウム合金は、次の組成を有する。
全体に対して、0.25mass%~1.0mass%のカルシウムと、
全体に対して、2.5mass%~3.5mass%のアルミニウムと、
全体に対して、1.0mass%~1.75mass%の添加元素と、
マンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
添加元素は、ランタンおよびセリウムを含む。
(magnesium alloy)
The magnesium alloy of the present invention has the following composition.
0.25 mass% to 1.0 mass% calcium with respect to the whole,
2.5 mass% to 3.5 mass% aluminum with respect to the whole;
With respect to the whole, 1.0 mass% to 1.75 mass% of additive elements,
manganese and
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
Additive elements include lanthanum and cerium.
マグネシウム合金は、上述の通り、含む組成として、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、マンガン、添加元素である。ここで、添加元素として、ランタンとセリウムを含む。このとき、原料の由来、製造工程などにおいて不可避に混じってしまう不可避混合物が、マグネシウム合金に含まれることは除外しない。 As described above, magnesium alloys contain magnesium, calcium, aluminum, manganese, and additional elements. Here, lanthanum and cerium are included as additive elements. At this time, it is not excluded that the magnesium alloy contains unavoidable mixtures that are unavoidably mixed in the origin of raw materials, manufacturing processes, and the like.
加えて、マグネシウム合金の特性や性質、および発明の意図を阻害しない成分が添加されることを除外しない。例えば、上述した成分以外の成分が添加されるが、本発明でのマグネシウム合金の性質や意図を阻害しない場合がある。マグネシウム合金としての熱伝導率などを阻害しない場合である。 In addition, it does not exclude the addition of ingredients that do not interfere with the properties and properties of magnesium alloys and the intent of the invention. For example, ingredients other than those mentioned above may be added, but may not interfere with the properties or intentions of the magnesium alloy of the present invention. This is the case where the thermal conductivity of the magnesium alloy is not hindered.
カルシウム(以下、必要に応じて「Ca」という)の組成比率は、全体に対して、0.25mass%~1.0mass%である。アルミニウム(以下、必要に応じて「Al」という)の組成比率は、全体に対して、2.5mass%~3.5mass%である。ランタン(以下、必要に応じて「La」という)およびセリウム(以下、必要に応じて「Ce」という)を含む添加元素は、全体に対して、1.0mass%~1.75mass%である。これにマンガン(以下、必要に応じて「Mn」という)を、含んでおり、残部がマグネシウムであるのが、本発明のマグネシウム合金である。 The composition ratio of calcium (hereinafter referred to as "Ca" as necessary) is 0.25 mass% to 1.0 mass% with respect to the whole. The composition ratio of aluminum (hereinafter referred to as “Al” as necessary) is 2.5 mass % to 3.5 mass % with respect to the whole. Additive elements including lanthanum (hereinafter referred to as "La" as necessary) and cerium (hereinafter referred to as "Ce" as necessary) are 1.0 mass% to 1.75 mass% of the whole. The magnesium alloy of the present invention contains manganese (hereinafter referred to as "Mn" as necessary) and the balance is magnesium.
なお、後述する通り、マンガンの組成比率は、全体に対して0mass%~0.5mass%であればよい。 As will be described later, the composition ratio of manganese may be 0 mass % to 0.5 mass % with respect to the whole.
マグネシウム合金は、これらの組成比率に応じたそれぞれの組成によって製造される。 Magnesium alloys are manufactured with respective compositions corresponding to these composition ratios.
図1は、本発明の実施の形態におけるマグネシウム合金の製造工程のフローチャートである。 FIG. 1 is a flow chart of manufacturing steps of a magnesium alloy according to an embodiment of the present invention.
図1のフローチャートに示される通り、マグネシウム合金は、秤量工程ST1、溶融工程ST2、固化工程ST3、成型工程ST4を経て、製造される。もちろん、図1では、製造工程における主だった工程を示しており、他の工程が追加されてマグネシウム合金が製造されても問題ない。 As shown in the flowchart of FIG. 1, a magnesium alloy is manufactured through a weighing process ST1, a melting process ST2, a solidification process ST3, and a molding process ST4. Of course, FIG. 1 shows the main steps in the manufacturing process, and there is no problem even if other steps are added to manufacture the magnesium alloy.
秤量工程ST1では、上述したような組成比率になるように、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、添加元素、マンガンが秤量される。不可避混合物は、原料である亜鉛などの純度などによって含まれうるし、秤量工程ST1などにおいて混合してしまうことで含まれうる。 In the weighing step ST1, calcium, aluminum, magnesium, additive elements, and manganese are weighed so as to achieve the composition ratios as described above. The unavoidable mixture may be included depending on the purity of raw materials such as zinc, or may be included by mixing in the weighing step ST1 or the like.
溶融工程ST2では、秤量されたそれぞれの原料が溶融容器にて溶融される。図2は、本発明の実施の形態における溶融工程を示す模式図である。秤量された原料である、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、添加元素、マンガンが溶融容器100に投入される。溶融容器100に投入されたこれらの原料は、加熱によって溶融される。 In the melting step ST2, each weighed raw material is melted in a melting container. FIG. 2 is a schematic diagram showing the melting process in the embodiment of the present invention. Calcium, aluminum, magnesium, additional elements, and manganese, which are weighed raw materials, are charged into the melting vessel 100 . These raw materials put into the melting vessel 100 are melted by heating.
溶融工程ST2を経て得られる溶融金属が、冷却によって固化される。これが固化工程ST3である。固化工程ST3にて冷却により固化されることで、固化した合金が得られる。 The molten metal obtained through the melting step ST2 is solidified by cooling. This is the solidification step ST3. A solidified alloy is obtained by being solidified by cooling in the solidification step ST3.
次いで、必要に応じて成型工程ST4(例えば、固化工程ST3の後で行われてもよいし、固化工程ST3と並行して成型工程ST4が行われてもよい)が、実施される。この成型工程ST4を経て、例えばインゴット形状などのマグネシウム合金が製造される。 Next, a molding step ST4 (for example, it may be performed after the solidification step ST3, or the molding step ST4 may be performed in parallel with the solidification step ST3) as necessary. Through this molding step ST4, for example, an ingot-shaped magnesium alloy is manufactured.
もちろん、成型工程ST4の後で、追加的な工程が実施されてもよい。 Of course, additional steps may be performed after the molding step ST4.
このようにして製造されたマグネシウム合金は、主原料がマグネシウムであることで、軽量性が高い。原子番号の通り、同じ組成比率であれば、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金よりも軽量である。また、この組成比率を有するマグネシウム合金は、高い熱伝導率を有する。 The magnesium alloy manufactured in this way has a high lightness because the main raw material is magnesium. As indicated by the atomic number, it is lighter than an aluminum alloy containing aluminum as the main component if the composition ratio is the same. Moreover, a magnesium alloy having this composition ratio has a high thermal conductivity.
このマグネシウム合金の熱伝導率は、後述する実験結果から明らかなとおり、90W/m・K以上である。熱伝導率が90W/m・K以上であることで、参考技術で説明したアルミニウム合金に代替して、様々な機器や装置の筐体、部材、部品に使用することができる。このマグネシウム合金は、アルミニウム合金よりも軽量であって、同等以上の熱伝導率を有する。このため、軽量化のためにアルミニウム合金が使用されていた分野において、このマグネシウム合金を代替使用することができる。 The thermal conductivity of this magnesium alloy is 90 W/m·K or more, as is clear from the experimental results described later. With a thermal conductivity of 90 W/m·K or more, it can be used for casings, members, and parts of various devices and devices in place of the aluminum alloys described in the reference technology. This magnesium alloy is lighter than an aluminum alloy and has a thermal conductivity equal to or greater than that of an aluminum alloy. Therefore, this magnesium alloy can be used as a substitute in fields where aluminum alloys have been used for weight reduction.
この代替使用の結果、より軽量化を図ることができる。従来はアルミニウム合金が使用されていた分野において、より軽量であるマグネシウム合金が使用されることにより、機器や装置の軽量化が図られる。電子機器であれば、モバイル性が高くなるメリットがあり、輸送機器であれば、燃費向上などのメリットがある。 This alternative use can result in greater weight savings. In fields where aluminum alloys have conventionally been used, the use of lighter magnesium alloys has made it possible to reduce the weight of equipment and devices. Electronic devices have the advantage of being more mobile, and transportation devices have the advantage of improved fuel efficiency.
加えて、既存に使用されているアルミニウム合金と同等90W/m・K以上の熱伝導率を有する。このため、発熱の問題を解消しなければならない電子機器や輸送機器においても、好適にマグネシウム合金が使用できる。 In addition, it has a thermal conductivity of 90 W/m·K or higher, which is equivalent to that of aluminum alloys currently in use. For this reason, magnesium alloys can be suitably used in electronic equipment and transportation equipment that must solve the problem of heat generation.
既述した通り、この90W/m・K以上の熱伝導率は、既存に使用されているアルミニウム合金の熱伝導率を基準としたものであり、この基準を満たしていることで、アルミニウム合金の代替品としての使用が可能である。 As mentioned above, the thermal conductivity of 90 W/m·K or more is based on the thermal conductivity of aluminum alloys that are currently in use. Can be used as an alternative.
ここで、本発明のマグネシウム合金は、カルシウムを含有することで、耐熱性を向上させている。加えて、熱伝導率も向上させている。しかしながら、カルシウムの添加によって、これら耐熱性と熱伝導率が向上するが、機械的特性が低下することがある。アルミニウムの添加によって、機械的特性や耐久性が上がる。しかしながら、アルミニウムの添加は、熱伝導率の向上の妨げとなるデメリットを有する。これに対応して、ランタンとセリウムを含む添加元素が備わることで、アルミニウムの添加によって低下する可能性のある熱伝導率を向上させることができる。 Here, the magnesium alloy of the present invention improves heat resistance by containing calcium. In addition, the thermal conductivity is also improved. However, the addition of calcium improves these heat resistances and thermal conductivity, but may reduce the mechanical properties. Addition of aluminum improves mechanical properties and durability. However, the addition of aluminum has a demerit that hinders improvement in thermal conductivity. Correspondingly, the inclusion of additive elements including lanthanum and cerium can improve the thermal conductivity that can be degraded by the addition of aluminum.
このように、本発明のマグネシウム合金は、耐熱性、熱伝導率に耐久性などの機械的強度のそれぞれをバランスよく実現する組成と組成比率を備えている。このような組成と組成比率を備えていることで、本発明のマグネシウム合金は、耐熱性、熱伝導性、機械的強度のそれぞれをバランスよく実現しつつ、加えて、マグネシムのもつ軽量性をも実現している。 As described above, the magnesium alloy of the present invention has a composition and a composition ratio that achieve a good balance between heat resistance, thermal conductivity, and mechanical strength such as durability. With such a composition and composition ratio, the magnesium alloy of the present invention achieves well-balanced heat resistance, thermal conductivity, and mechanical strength, and also has the lightness of magnesium. Realized.
このようなマグネシウム合金は、従来はアルミニウム合金や他の合金が使用されていた分野への置き換えに適している。 Such magnesium alloys are suitable for replacement in fields where aluminum alloys and other alloys have traditionally been used.
また、上述したマグネシウム合金の組成および組成比率を前提として、より細かく特定されたマグネシウム合金のバリエーションについて説明する。 Further, on the premise of the composition and composition ratio of the magnesium alloy described above, more detailed variations of the magnesium alloy will be described.
(マグネシウム合金1)
マグネシウム合金1として、カルシウムが全体に対して0.5mass%~1.0mass%であることも好適である。他の組成については、上述したマグネシウム合金に含まれる。
(Magnesium alloy 1)
As the magnesium alloy 1, it is also preferable that calcium is 0.5 mass% to 1.0 mass% with respect to the whole. Other compositions are included in the magnesium alloys mentioned above.
このようにカルシウムの組成比率をより特定した範囲とすることで、得られるマグネシウム合金1の熱伝導率が高まる。熱伝導率がより高まることで、耐熱性を必要とする様々な部品や構造部品において、好適に使用できる。熱伝導率が高ければ、使用される部品や構造部品において発熱を受ける場合でも、熱伝導率が高いことで、この熱を早期に逃がして、熱による悪影響を受けにくくすることができるからである。 By setting the composition ratio of calcium to a more specific range in this way, the thermal conductivity of the obtained magnesium alloy 1 increases. By further increasing the thermal conductivity, it can be suitably used in various parts and structural parts that require heat resistance. This is because if the thermal conductivity is high, even if heat is generated in the parts or structural parts that are used, the high thermal conductivity will allow the heat to escape early, making it less likely to be adversely affected by the heat. .
図3は、本発明の実施の形態における組成比率を変化させた場合の、熱伝導率のレベルを示すグラフである。図3の左側は、マグネシウム合金において、アルミニウムの含有量を3.0mass%に固定してカルシウムと添加元素(図中においては、Mm(ミッシュメタル)として表記)を、上述したマグネシウム合金の範囲で変化させた場合の、マグネシウム合金の熱伝導率のレベルを示したグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the level of thermal conductivity when changing the composition ratio in the embodiment of the present invention. The left side of FIG. 3 shows a magnesium alloy in which the content of aluminum is fixed at 3.0 mass%, and calcium and additional elements (indicated as Mm (misch metal) in the figure) are added within the range of the magnesium alloy described above. 1 is a graph showing varying levels of thermal conductivity of magnesium alloys.
図3の右側は、マグネシウム合金において、添加元素の含有量を1.5mass%に固定して、カルシウムとアルミニウムの組成範囲を変化させた場合のマグネシウム合金の熱伝導率のレベルを示したグラフである。図3のグラフにおいて四角の印は、熱伝導率が90W/m・K以上を示しており、丸の印は、熱伝導率が92.5W/m・K以上を示しており、二重丸の印は、熱伝導率が、95.0W/m・K以上を示している。すなわち、熱伝導率のレベルを示している。二重丸がレベルが最も高い状態である。 The right side of FIG. 3 is a graph showing the thermal conductivity level of the magnesium alloy when the content of the additive element is fixed at 1.5 mass% and the composition range of calcium and aluminum is changed. be. In the graph of FIG. 3, square marks indicate a thermal conductivity of 90 W / m K or more, circle marks indicate a thermal conductivity of 92.5 W / m K or more, and double circles. indicates that the thermal conductivity is 95.0 W/m·K or more. That is, it indicates the level of thermal conductivity. A double circle is the state with the highest level.
図3の左側において、カルシウムが0.5mass%~1.0mass%である場合においては、熱伝導率が丸印か二重丸の印のいずれかとなっており、熱伝導率がより高いことが示されている。図3の右側でも、同様の傾向がある。 On the left side of FIG. 3, when calcium is 0.5 mass% to 1.0 mass%, the thermal conductivity is either a circle or a double circle, indicating that the thermal conductivity is higher. It is shown. The right side of FIG. 3 also has the same tendency.
この点から、他の組成比率にもよるが、カルシウムが0.5mass%~1.0mass%であることは、より高い熱伝導率を実現できることが分かる。この点で、カルシウムが全体に対して、0.5mass%~1.0mass%であるマグネシウム合金1は、本発明のマグネシウム合金に含まれるものであって、より熱伝導率を高めることができる。 From this point, it can be seen that a calcium content of 0.5 mass % to 1.0 mass % can achieve a higher thermal conductivity, although it depends on other composition ratios. In this regard, the magnesium alloy 1 containing 0.5 mass % to 1.0 mass % of calcium relative to the whole is included in the magnesium alloy of the present invention, and can further increase the thermal conductivity.
(マグネシウム合金2)
マグネシウム合金2は、ランタンとセリウムを含む添加元素が、全体に対して1.25mass%~1.75mass%である。他の組成については、上述したマグネシウム合金に含まれる。
(Magnesium alloy 2)
Magnesium alloy 2 contains 1.25 mass% to 1.75 mass% of additive elements including lanthanum and cerium. Other compositions are included in the magnesium alloys mentioned above.
添加元素が、上述の通り全体に対して1.25mass%~1.75mass%に特定されることで、マグネシウム合金2は、その熱伝導率をより高めることができる。上述した本発明のマグネシウム合金は、添加元素は、全体に対して1.0mass%~1.75mass%の比率を有する。マグネシウム合金2は、この範囲をより特定した範囲であって、このマグネシウム合金に含まれる範囲である。 By specifying the additive element to be 1.25 mass % to 1.75 mass % with respect to the whole as described above, the magnesium alloy 2 can further increase its thermal conductivity. In the magnesium alloy of the present invention described above, the additive element has a ratio of 1.0 mass% to 1.75 mass% with respect to the whole. Magnesium alloy 2 is a more specific range of this range and is a range included in this magnesium alloy.
このように、添加元素を全体に対して1.25mass%~1.75mass%とすることで、図3の左側に示すように、熱伝導率のレベルが高まる。他の組成元素の変化にもよるが、添加元素の組成比率が全体に対して1.25mass%~1.75mass%であることで、熱伝導率の高まる傾向が見て取れる。 Thus, by setting the additive element to 1.25 mass % to 1.75 mass % with respect to the whole, the level of thermal conductivity increases as shown on the left side of FIG. It can be seen that the thermal conductivity tends to increase when the composition ratio of the additive element is 1.25 mass % to 1.75 mass % with respect to the whole, although it depends on changes in other composition elements.
図3の右側は、この中央値である添加元素が1.5mass%の場合を示している。この場合には、他の組成の含有量によって異なってくるが、熱伝導率が高い傾向であることも示している。このように、添加元素を全体に対して1.25mass%~1.75mass%と特定したマグネシウム合金2は、熱伝導率のレベルを上げることができる。 The right side of FIG. 3 shows the case where the additive element content, which is the median value, is 1.5 mass %. In this case, it also shows that the thermal conductivity tends to be high, although it varies depending on the content of other compositions. Thus, the magnesium alloy 2, in which the additive element is specified to be 1.25 mass% to 1.75 mass% with respect to the whole, can raise the level of thermal conductivity.
(マグネシウム合金3)
マグネシウム合金3は、アルミニウムが全体に対して2.5mass%~3.0mass%であるように、本発明のマグネシウム合金の組成比率の中で特定されたものである。アルミニウムの含有量が、より特定されている。
(Magnesium alloy 3)
Magnesium alloy 3 is specified in the composition ratio of the magnesium alloy of the present invention so that aluminum is 2.5 mass% to 3.0 mass% with respect to the whole. The content of aluminum is more specified.
マグネシウム合金3は、アルミニウムの組成比率を、より細かく特定していることで、熱伝導率を更に高めることができる。図3の右側のグラフにおいては、アルミニウムが全体に対して2.5mass%~3.0mass%であることで、熱伝導率のレベルが高い。他の組成の含有量によっても変化するが、アルミニウムが3.5mass%である場合よりも、熱伝導率が高くなる傾向がある。このため、アルミニウムが全体に対して2.5mass%~3.0mass%であるマグネシウム合金3は、本発明のマグネシウム合金に含まれる中で、より高い熱伝導率を実現できる。 The magnesium alloy 3 can further increase the thermal conductivity by specifying the composition ratio of aluminum more precisely. In the graph on the right side of FIG. 3, aluminum is 2.5 mass % to 3.0 mass % with respect to the whole, so the level of thermal conductivity is high. Although it varies depending on the contents of other compositions, the thermal conductivity tends to be higher than when aluminum is 3.5 mass%. For this reason, the magnesium alloy 3 in which aluminum is 2.5 mass% to 3.0 mass% with respect to the whole can realize a higher thermal conductivity among the magnesium alloys of the present invention.
もちろん、マグネシウム合金1~3でなくても、本発明のマグネシウム合金は、目的とするレベルの熱伝導率を有する。しかしながら、マグネシウム合金1~3のように組成の一部の組成比率をより特定することも、熱伝導率をより高めたマグネシウム合金の実現にとって好適である。 Of course, even if the magnesium alloys 1-3 do not, the magnesium alloy of the present invention has the desired level of thermal conductivity. However, it is also suitable for realizing a magnesium alloy with a higher thermal conductivity to specify a partial composition ratio as in the magnesium alloys 1 to 3.
(マンガン)
マンガンは、全体に対して、0mass%~0.5mass%であることが好適である。マンガンそのものは、マグネシウム合金の特性に悪影響を及ぼさない。一方で、機械的強度を向上させたり、製造上の容易性が上がったりするなどの観点から含有させることも適当である。
(manganese)
Manganese is preferably 0 mass% to 0.5 mass% with respect to the whole. Manganese itself does not adversely affect the properties of magnesium alloys. On the other hand, it is also suitable to contain from the viewpoint of improving the mechanical strength and increasing the ease of manufacturing.
一方で、マンガンの含有量が多すぎることも好ましくない。 On the other hand, too much manganese content is also undesirable.
このため、マンガンの含有量は、全体に対して、0mass%~0.5mass%であることが好適である。 Therefore, the content of manganese is preferably 0 mass% to 0.5 mass% with respect to the whole.
(マグネシウム合金4)
マグネシウム合金4は、
全体に対して、略0.75mass%のカルシウムと、
全体に対して、略3.0mass%のアルミニウムと、
全体に対して、略1.5mass%の添加元素と、
全体に対して、略0.2mass%のマンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
添加元素は、ランタンおよびセリウムを含む組成を有する。
(Magnesium alloy 4)
Magnesium alloy 4 is
Approximately 0.75 mass% calcium with respect to the whole,
About 3.0 mass% aluminum with respect to the whole,
With respect to the whole, about 1.5 mass% of additive elements,
About 0.2 mass% manganese with respect to the whole,
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
The additive element has a composition that includes lanthanum and cerium.
マグネシウム合金4は、本発明のマグネシウム合金に含まれる組成であって、構成するカルシウム、アルミニウム、添加元素、マンガンを特定した組成比率としたものである。 Magnesium alloy 4 has a composition included in the magnesium alloy of the present invention, and has a specified composition ratio of constituent calcium, aluminum, additional elements, and manganese.
マグネシウム合金4は、後述するように(後述する実施例6)、その電気伝導率は24.2(IACS%)、熱伝導率は93W/mKである。電気伝導率は熱伝導率と密接な相関関係がある。マグネシウム合金4の電気伝導率と熱伝導率を総合的に勘案すると、マグネシウム合金4は、本発明のマグネシウム合金に含まれる組成比率において、好適な性能を発揮できることが分かる。本発明のマグネシウム合金に含まれる中でも、高いメリットを生じさせる組成比率のマグネシウム合金4は、従来のアルミニウム合金などから好適に代替できる。 Magnesium alloy 4 has an electrical conductivity of 24.2 (IACS %) and a thermal conductivity of 93 W/mK, as described later (Example 6 described later). Electrical conductivity has a close correlation with thermal conductivity. Comprehensively considering the electrical conductivity and thermal conductivity of the magnesium alloy 4, it can be seen that the magnesium alloy 4 can exhibit suitable performance at the composition ratio included in the magnesium alloy of the present invention. Among the magnesium alloys of the present invention, the magnesium alloy 4 having a composition ratio that produces high merits can be suitably substituted for conventional aluminum alloys and the like.
(マグネシウム合金5) (Magnesium alloy 5)
マグネシウム合金5は、
全体に対して、略0.75mass%のカルシウムと、
全体に対して、略2.5mass%のアルミニウムと、
全体に対して、略1.5mass%の添加元素と、
全体に対して、略0.2mass%のマンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
前記添加元素は、ランタンおよびセリウムを含む組成を有する。
Magnesium alloy 5 is
Approximately 0.75 mass% calcium with respect to the whole,
Approximately 2.5 mass% aluminum with respect to the whole,
With respect to the whole, about 1.5 mass% of additive elements,
About 0.2 mass% manganese with respect to the whole,
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
The additive element has a composition including lanthanum and cerium.
マグネシウム合金5は、本発明のマグネシウム合金に含まれる組成であって、構成するカルシウム、アルミニウム、添加元素、マンガンを特定した組成比率としたものである。 Magnesium alloy 5 has a composition included in the magnesium alloy of the present invention, and has a specified composition ratio of constituent calcium, aluminum, additional elements, and manganese.
マグネシウム合金4は、後述するように(後述する実施例7)、その電気伝導率は24.9(IACS%)、熱伝導率は98W/mKである。電気伝導率は熱伝導率と密接な相関関係がある。マグネシウム合金4の電気伝導率と熱伝導率を総合的に勘案すると、マグネシウム合金5は、本発明のマグネシウム合金に含まれる組成比率において、好適な性能を発揮できることが分かる。本発明のマグネシウム合金に含まれる中でも、高いメリットを生じさせる組成比率のマグネシウム合金5は、従来のアルミニウム合金などから好適に代替できる。 Magnesium alloy 4 has an electrical conductivity of 24.9 (IACS %) and a thermal conductivity of 98 W/mK, as described later (Example 7 described later). Electrical conductivity has a close correlation with thermal conductivity. Comprehensively considering the electrical conductivity and thermal conductivity of the magnesium alloy 4, it can be seen that the magnesium alloy 5 can exhibit suitable performance at the composition ratio included in the magnesium alloy of the present invention. Among the magnesium alloys of the present invention, the magnesium alloy 5 having a composition ratio that produces high merits can be suitably substituted for conventional aluminum alloys and the like.
以上のような組成を有するマグネシウム合金の熱伝導率は、90W/m・K以上である。熱伝導率が90W/m・K以上であることで、参考技術で説明したアルミニウム合金に代替して、様々な機器や装置の筐体、部材、部品に使用することができる。このマグネシウム合金1は、アルミニウム合金よりも軽量であって、同等以上の熱伝導率を有する。このため、軽量化のためにアルミニウム合金が使用されていた分野において、このマグネシウム合金を代替使用することができる。 The thermal conductivity of the magnesium alloy having the above composition is 90 W/m·K or more. With a thermal conductivity of 90 W/m·K or more, it can be used for casings, members, and parts of various devices and devices in place of the aluminum alloys described in the reference technology. This magnesium alloy 1 is lighter than the aluminum alloy and has thermal conductivity equal to or higher than that of the aluminum alloy. Therefore, this magnesium alloy can be used as a substitute in fields where aluminum alloys have been used for weight reduction.
この代替使用の結果、より軽量化を図ることができる。従来はアルミニウム合金が使用されていた分野において、より軽量であるマグネシウム合金が使用されることにより、機器や装置の軽量化が図られる。電子機器であれば、モバイル性が高くなるメリットがあり、輸送機器であれば、燃費向上などのメリットがある。 This alternative use can result in greater weight savings. In fields where aluminum alloys have conventionally been used, the use of lighter magnesium alloys has made it possible to reduce the weight of equipment and devices. Electronic devices have the advantage of being more mobile, and transportation devices have the advantage of improved fuel efficiency.
加えて、既存に使用されているアルミニウム合金と同等の90W/m・K以上の熱伝導率を有する。このため、発熱の問題を解消しなければならない電子機器や輸送機器においても、好適にマグネシウム合金が使用できる。 In addition, it has a thermal conductivity of 90 W/m·K or higher, which is equivalent to that of aluminum alloys currently in use. For this reason, magnesium alloys can be suitably used in electronic equipment and transportation equipment that must solve the problem of heat generation.
(使用態様)
上述したマグネシウム合金1~4は、電子機器の筐体、部材、構造材、部品などの用途に使用される。例えば、ノートブック型パソコンやタブレット端末の筐体であったり、内部の構造材だったりに使用される。あるいは、携帯端末の部品や部材に使用される。
(Mode of use)
Magnesium alloys 1 to 4 described above are used for applications such as housings, members, structural materials, and parts of electronic devices. For example, it is used for the housing of notebook computers and tablet terminals, as well as for internal structural materials. Alternatively, it is used for parts and members of mobile terminals.
また、輸送機器の構造材や部品に使用される。例えば、輸送機器の車軸、ねじなどの部品、シャーシなどの構造材の一部などに使用される。これらは、いずれも熱の問題と軽量化の問題を解決する必要があるからである。 It is also used for structural materials and parts of transportation equipment. For example, it is used for parts such as axles and screws of transportation equipment, and parts of structural materials such as chassis. This is because all of these need to solve the problem of heat and the problem of weight reduction.
電子機器や輸送機器以外であっても、精密機器や工場などで使用される種々の装置の筐体、部品、部材、構造材などに使用される。これらにおいても、排熱効率を維持しつつも、軽量化することが求められるからである。 In addition to electronic equipment and transportation equipment, it is also used for housings, parts, members, structural materials, etc. of various devices used in precision equipment and factories. This is because, in these cases as well, it is required to reduce the weight while maintaining the exhaust heat efficiency.
(マグネシウム合金を用いた鋳造構造部材)
上述したマグネシウム合金を用いた鋳造構造部材も、マグネシウム合金の用途である。マグネシウム合金を鋳造した上で成型して、様々な構造部材に適用する場合である。
(Cast structural member using magnesium alloy)
Cast structural members using magnesium alloys as described above are also applications of magnesium alloys. This is the case where a magnesium alloy is cast and then molded and applied to various structural members.
この鋳造構造部材として、自動車、二輪車、航空機、船舶、鉄道車両のいずれかにおける、内燃機関、伝達機関、ピストン、シャフト、コンロッド、カバー部、シリンダー、シリンダーブロック、アーム、ナックル、ピラー、ホイール、コンプレッサー筐体、ステアリング、内部筺体、エンジンマウント、オイルパン、ギア、ギアケース、ナット、ねじ、ボルトおよびLED照明装置のヒートシンクの少なくとも一つが含まれる。 This cast structural member is used for internal combustion engines, transmission engines, pistons, shafts, connecting rods, covers, cylinders, cylinder blocks, arms, knuckles, pillars, wheels, and compressors in any of automobiles, motorcycles, aircraft, ships, and railway vehicles. At least one of a housing, a steering, an internal housing, an engine mount, an oil pan, a gear, a gear case, nuts, screws, bolts, and a heat sink for the LED lighting device.
また、電気自動車などに使用される熱伝導が必要となる部品にも好適に使用される。例えば、インバータケース、コンバータケース、水冷装置、ウォータージャケット、ヒートパイプなどに使用される。 It is also suitable for use in parts that require heat conduction, such as those used in electric vehicles. For example, it is used for inverter cases, converter cases, water cooling devices, water jackets, heat pipes, and the like.
マグネシウム合金が、これらの用途の鋳造構造部材に用いられることで、発熱などによる問題が生じても、高い熱伝導率でこれを排出できる。この結果、発熱が生じえる分野においても好適に使用できる。また、これらの用途に、マグネシウム合金の鋳造構造部材が使用されることで、軽量化を更に図ることができ、低燃費、低エネルギーなどを実現できる。 By using magnesium alloys for cast structural members for these applications, even if problems such as heat generation occur, they can be discharged with high thermal conductivity. As a result, it can be suitably used even in fields where heat generation is possible. In addition, by using magnesium alloy cast structural members for these applications, it is possible to further reduce the weight, thereby realizing low fuel consumption, low energy consumption, and the like.
(追加元素群) (additional element group)
上述した本発明のマグネシウム合金(マグネシウム合金1、2などを含む)は、更に追加元素群を含むことも好適である。 It is also preferred that the above magnesium alloys of the present invention (including magnesium alloys 1, 2, etc.) further contain additional elements.
追加元素群としては、ケイ素(Si)、ベリリウム(Be)、ジルコニウム(Zr)、すず(Sn)、リチウム(Li)、銀(Ag)、銅(Cu)、イットリウム(Y)、ネオジウム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ストロンチウム(Sr)、ジスプロシウム(Dy)の少なくとも一つ以上の組み合わせである。 Additional element groups include silicon (Si), beryllium (Be), zirconium (Zr), tin (Sn), lithium (Li), silver (Ag), copper (Cu), yttrium (Y), and neodymium (Nd). , gadolinium (Gd), strontium (Sr), and dysprosium (Dy).
これらの追加元素が含まれても、熱伝導率や軽量性といった本発明の目的を阻害することはない。一方で、機械的強度の向上などのプラスアルファが図れることもあり、これらの追加元素が添加されることのメリットもありえる。あるいは、製造工程で使用される原料の組成によっては、これらの追加元素が含まれることになったり、製造工程の都合で含まれることになったりすることもある。 The inclusion of these additional elements does not interfere with the objectives of the present invention, such as thermal conductivity and light weight. On the other hand, the addition of these additional elements may also have the advantage of improving the mechanical strength. Alternatively, depending on the composition of the raw materials used in the manufacturing process, these additional elements may be included or may be included due to the convenience of the manufacturing process.
また、他の理由で、これらの追加元素が含まれることになることもある。 These additional elements may also be included for other reasons.
これらの追加元素が含まれる場合でも、それが微量であれば、本発明のマグネシウム合金の熱伝導率などの主たる機能に影響を与えない。このため、これらの追加元素が含まれる場合でも、本発明のマグネシウム合金に含まれる。 Even when these additional elements are included, if they are present in trace amounts, they do not affect the main functions such as the thermal conductivity of the magnesium alloy of the present invention. Therefore, even when these additional elements are included, they are included in the magnesium alloy of the present invention.
また、これらの追加元素が添加されることで、追加元素によっては、上述の通り機械的強度や耐久性の向上などが実現できる。このため、必要に応じて、追加元素のいずれかが添加されることも好適である。 Further, by adding these additional elements, depending on the additional elements, it is possible to improve the mechanical strength and durability as described above. For this reason, it is also preferred that any of the additional elements are added, if desired.
添加される微量の追加元素は、全体に対して総量が1.0mass%以下である。このため、上述した追加元素のいずれか一つあるいは、2つ以上の組み合わせが添加されてもよい。 The total amount of the trace amount of additional elements added is 1.0 mass % or less with respect to the whole. Therefore, any one or a combination of two or more of the additional elements described above may be added.
(実験結果の説明)
発明者は、本発明のマグネシウム合金についての実験を行った。この実験を通じて、本発明を確認した。
(Explanation of experimental results)
The inventor conducted experiments on the magnesium alloy of the present invention. Through this experiment, the present invention was confirmed.
(実験1:熱伝導率の測定)
発明者は、マグネシウム合金について、熱伝導率を測定した。カルシウム、アルミニウム、添加元素、マンガンおよび残部のマグネシウムであるマグネシウム合金を製造した。この際に、それぞれの組成を変えてマグネシウム合金を製造して、それぞれのマグネシウム合金の熱伝導率を測定した。この測定を通じて、最初の基準である90W/m・K以上の熱伝導率となる組成範囲を確認した。
(Experiment 1: Measurement of thermal conductivity)
The inventor measured the thermal conductivity of magnesium alloys. A magnesium alloy was produced which was calcium, aluminum, additional elements, manganese and the balance magnesium. At this time, magnesium alloys were manufactured with different compositions, and the thermal conductivity of each magnesium alloy was measured. Through this measurement, the compositional range was confirmed to have a thermal conductivity of 90 W/m·K or higher, which was the initial criterion.
図4は、マグネシウム合金の熱伝導率などの実験結果を示す表である。図4の表は、カルシウム、アルミニウム、添加元素、マンガンおよび残部のマグネシウムの組成比率を変化させていきながら、熱伝導率を測定したものである。このとき、熱伝導率と相関関係を有する電気伝導率を測定した上で、熱伝導率を測定した。加えて引張強度についても図4の表に示している。 FIG. 4 is a table showing experimental results such as the thermal conductivity of magnesium alloys. The table in FIG. 4 shows the thermal conductivity measured while changing the composition ratio of calcium, aluminum, additional elements, manganese and the balance magnesium. At this time, the thermal conductivity was measured after measuring the electrical conductivity having a correlation with the thermal conductivity. In addition, the tensile strength is also shown in the table of FIG.
電気伝導率については、HOCKING社製のAutoSigma3000を用いて、製造したマグネシウム合金のサンプルに電気端子を取り付けて測定した。熱伝導率については、NETASCH社製の熱定数測定システムのLFA447を用いて測定した。 The electric conductivity was measured by attaching an electric terminal to the produced magnesium alloy sample using AutoSigma3000 manufactured by Hocking. Thermal conductivity was measured using LFA447, a thermal constant measurement system manufactured by NETASCH.
ここで、電気伝導率と熱伝導率とは相関関係にある。このため、図4での実験では、電気伝導率と熱伝導率とを測定している。電気伝導率の測定は、上述の通りである。熱伝導率の測定としては、上述した機器を用いて次のように測定した。
(熱伝導率の測定方法)
測定機器名:熱定数測定装置
(メーカー、型番:NETZSCH社、LFA447)
測定条件 :測定温度=20℃
:測定サンプルサイズ=φ10×2mm厚
測定定数 :熱拡散率、比熱、熱伝導率
サンプルに熱源を加えて、熱拡散率と比熱を測定して、これらから熱伝導率を算出する。
Here, there is a correlation between the electrical conductivity and the thermal conductivity. Therefore, in the experiment in FIG. 4, electrical conductivity and thermal conductivity are measured. Electrical conductivity measurements are as described above. The thermal conductivity was measured using the above-described equipment as follows.
(Method for measuring thermal conductivity)
Measurement equipment name: thermal constant measurement device (manufacturer, model number: NETZSCH, LFA447)
Measurement conditions: Measurement temperature = 20°C
: Measurement sample size=φ10×2 mm thickness Measurement constant : Thermal diffusivity, specific heat, thermal conductivity A heat source is added to the sample, thermal diffusivity and specific heat are measured, and thermal conductivity is calculated from these.
引張強度については、マグネシウム合金の試験片を所定の形状とした上で、引張強度を測定する装置を用いて測定した。図5は、本発明のマグネシウム合金の引張強度を測定する方法を示す模式図である。図5に示される形状の試験片を作成して、株式会社東京試験機製の300kN万能試験機をもちいて試験片を引っ張る。このとき、試験片の耐久状態(試験片の破断時の圧力)を確認して、引張強度を測定した。
(引張強度の測定方法)
測定機器名:300kN万能試験機
(メーカー、型番:東京試験機社、AY-300P)
測定条件 :測定温度=20℃
:試験片平行部=直径6mm、長さ45mm
The tensile strength was measured using a device for measuring tensile strength after forming a magnesium alloy test piece into a predetermined shape. FIG. 5 is a schematic diagram showing a method for measuring the tensile strength of the magnesium alloy of the present invention. A test piece having the shape shown in FIG. 5 is prepared, and the test piece is pulled using a 300 kN universal testing machine manufactured by Tokyo Shikenki Co., Ltd. At this time, the durability state of the test piece (pressure at break of the test piece) was confirmed, and the tensile strength was measured.
(Method for measuring tensile strength)
Measuring equipment name: 300kN universal testing machine (manufacturer, model number: Tokyo Testing Machine Co., Ltd., AY-300P)
Measurement conditions: Measurement temperature = 20°C
: Parallel part of test piece = diameter 6 mm, length 45 mm
(電気伝導率の実験結果) (Experimental results of electrical conductivity)
図4の表の左上から順に電気伝導率および熱伝導率の測定結果を説明する。図4の表および後述する図6のグラフに記載のある数字は、実施例のそれぞれを示している。 The measurement results of electrical conductivity and thermal conductivity are described in order from the upper left of the table in FIG. Numerals described in the table of FIG. 4 and the graph of FIG. 6, which will be described later, indicate respective examples.
(実施例1)
実施例1のマグネシウム合金は、全体に対して3.0mass%のアルミニウム、0.75mass%のカルシウム、1.0mass%の添加元素、0.2mass%のマンガン、残部のマグネシウムを含む。この実施例1のマグネシウム合金についての、実験結果は次の通りである。
(Example 1)
The magnesium alloy of Example 1 contains 3.0 mass% aluminum, 0.75 mass% calcium, 1.0 mass% additional elements, 0.2 mass% manganese, and the balance magnesium. Experimental results for the magnesium alloy of Example 1 are as follows.
電気伝導率:21.8(IACS%)
熱伝導率:94W/mK
Electrical conductivity: 21.8 (IACS%)
Thermal conductivity: 94W/mK
実施例1のマグネシウム合金は、既述した通りの組成と組成比率に含まれるマグネシウム合金である。特に、上述したマグネシウム合金1に対応するマグネシウム合金である。この実施例1のマグネシウム合金は、熱伝導率が基準とする90W/mKを超えており、実施例1の実験結果からも、本発明のマグネシウム合金の組成と組成比率が、目標となる熱伝導率を有することが確認された。 The magnesium alloy of Example 1 is a magnesium alloy contained in the composition and composition ratio as described above. In particular, it is a magnesium alloy corresponding to magnesium alloy 1 described above. The magnesium alloy of Example 1 has a thermal conductivity exceeding the standard of 90 W / mK, and from the experimental results of Example 1, the composition and composition ratio of the magnesium alloy of the present invention are the target thermal conductivity It was confirmed to have a rate.
(実施例2)
実施例2のマグネシウム合金は、全体に対して3.0mass%のアルミニウム、0.75mass%のカルシウム、1.25mass%の添加元素、0.2mass%のマンガン、残部のマグネシウムを含む。この実施例2のマグネシウム合金についての、実験結果は次の通りである。
(Example 2)
The magnesium alloy of Example 2 contains 3.0 mass% aluminum, 0.75 mass% calcium, 1.25 mass% additional elements, 0.2 mass% manganese, and the balance magnesium. Experimental results for the magnesium alloy of Example 2 are as follows.
電気伝導率:22.6(IACS%)
熱伝導率:96W/mK
Electrical conductivity: 22.6 (IACS%)
Thermal conductivity: 96W/mK
実施例2のマグネシウム合金は、既述した通りの組成と組成比率に含まれるマグネシウム合金である。特に、上述したマグネシウム合金2に対応するマグネシウム合金である。この実施例2のマグネシウム合金は、熱伝導率が基準とする90W/mKを超えており、実施例2の実験結果からも、本発明のマグネシウム合金の組成と組成比率が、目標となる熱伝導率を有することが確認された。 The magnesium alloy of Example 2 is a magnesium alloy contained in the composition and composition ratio as described above. In particular, it is a magnesium alloy corresponding to magnesium alloy 2 described above. The magnesium alloy of this Example 2 has a thermal conductivity exceeding the reference value of 90 W/mK. It was confirmed to have a rate.
(実施例3)
実施例3のマグネシウム合金は、全体に対して3.0mass%のアルミニウム、0.25mass%のカルシウム、1.5mass%の添加元素、0.2mass%のマンガン、残部のマグネシウムを含む。この実施例3のマグネシウム合金についての、実験結果は次の通りである。
(Example 3)
The magnesium alloy of Example 3 contains 3.0 mass% aluminum, 0.25 mass% calcium, 1.5 mass% additional elements, 0.2 mass% manganese, and the balance magnesium. Experimental results for the magnesium alloy of Example 3 are as follows.
電気伝導率:21.9(IACS%)
熱伝導率:90W/mK
Electrical conductivity: 21.9 (IACS%)
Thermal conductivity: 90W/mK
実施例3のマグネシウム合金は、既述した通りの組成と組成比率に含まれるマグネシウム合金である。この実施例3のマグネシウム合金は、熱伝導率が基準とする90W/mKを超えており、実施例3の実験結果からも、本発明のマグネシウム合金の組成と組成比率が、目標となる熱伝導率を有することが確認された。 The magnesium alloy of Example 3 is a magnesium alloy contained in the composition and composition ratio as described above. The magnesium alloy of this Example 3 has a thermal conductivity exceeding the reference value of 90 W/mK. It was confirmed to have a rate.
(実施例4)
実施例4のマグネシウム合金は、全体に対して3.0mass%のアルミニウム、0.5mass%のカルシウム、1.5mass%の添加元素、0.2mass%のマンガン、残部のマグネシウムを含む。この実施例4のマグネシウム合金についての、実験結果は次の通りである。
(Example 4)
The magnesium alloy of Example 4 contains 3.0 mass% aluminum, 0.5 mass% calcium, 1.5 mass% additional elements, 0.2 mass% manganese, and the balance magnesium. Experimental results for the magnesium alloy of Example 4 are as follows.
電気伝導率:22.6(IACS%)
熱伝導率:97W/mK
Electrical conductivity: 22.6 (IACS%)
Thermal conductivity: 97W/mK
実施例4のマグネシウム合金は、既述した通りの組成と組成比率に含まれるマグネシウム合金である。特に、上述したマグネシウム合金3に対応するマグネシウム合金である。この実施例2のマグネシウム合金は、熱伝導率が基準とする90W/mKを超えており、実施例4の実験結果からも、本発明のマグネシウム合金の組成と組成比率が、目標となる熱伝導率を有することが確認された。 The magnesium alloy of Example 4 is a magnesium alloy contained in the composition and composition ratio as described above. In particular, it is a magnesium alloy corresponding to magnesium alloy 3 described above. The magnesium alloy of Example 2 has a thermal conductivity exceeding the standard of 90 W / mK, and from the experimental results of Example 4, the composition and composition ratio of the magnesium alloy of the present invention are the target thermal conductivity It was confirmed to have a rate.
(実施例5)
実施例5のマグネシウム合金は、全体に対して3.5mass%のアルミニウム、0.75mass%のカルシウム、1.5mass%の添加元素、0.2mass%のマンガン、残部のマグネシウムを含む。この実施例5のマグネシウム合金についての、実験結果は次の通りである。
(Example 5)
The magnesium alloy of Example 5 contains 3.5 mass% aluminum, 0.75 mass% calcium, 1.5 mass% additional elements, 0.2 mass% manganese, and the balance magnesium. Experimental results for the magnesium alloy of Example 5 are as follows.
電気伝導率:22.0(IACS%)
熱伝導率:90W/mK
Electrical conductivity: 22.0 (IACS%)
Thermal conductivity: 90W/mK
実施例5のマグネシウム合金は、既述した通りの組成と組成比率に含まれるマグネシウム合金である。この実施例5のマグネシウム合金は、熱伝導率が基準とする90W/mKを超えており、実施例5の実験結果からも、本発明のマグネシウム合金の組成と組成比率が、目標となる熱伝導率を有することが確認された。 The magnesium alloy of Example 5 is a magnesium alloy contained in the composition and composition ratio as described above. The magnesium alloy of Example 5 has a thermal conductivity exceeding the standard of 90 W/mK, and the experimental results of Example 5 also show that the composition and composition ratio of the magnesium alloy of the present invention are the target thermal conductivity It was confirmed to have a rate.
(実施例6)
実施例6のマグネシウム合金は、全体に対して3.0mass%のアルミニウム、0.75mass%のカルシウム、1.5mass%の添加元素、0.2mass%のマンガン、残部のマグネシウムを含む。この実施例6のマグネシウム合金についての、実験結果は次の通りである。ここで実施例6は、上述したマグネシウム合金4に相当する。
(Example 6)
The magnesium alloy of Example 6 contains 3.0 mass% aluminum, 0.75 mass% calcium, 1.5 mass% additional elements, 0.2 mass% manganese, and the balance magnesium. Experimental results for the magnesium alloy of Example 6 are as follows. Here, Example 6 corresponds to magnesium alloy 4 described above.
電気伝導率:24.2(IACS%)
熱伝導率:93W/mK
Electrical conductivity: 24.2 (IACS%)
Thermal conductivity: 93W/mK
実施例6のマグネシウム合金は、既述した通りの組成と組成比率に含まれるマグネシウム合金である。この実施例6のマグネシウム合金は、熱伝導率が基準とする90W/mKを超えており、実施例6の実験結果からも、本発明のマグネシウム合金の組成と組成比率が、目標となる熱伝導率を有することが確認された。 The magnesium alloy of Example 6 is a magnesium alloy contained in the composition and composition ratio as described above. The magnesium alloy of this Example 6 has a thermal conductivity exceeding the reference value of 90 W/mK. It was confirmed to have a rate.
(実施例7)
実施例7のマグネシウム合金は、全体に対して2.5mass%のアルミニウム、0.75mass%のカルシウム、1.5mass%の添加元素、0.2mass%のマンガン、残部のマグネシウムを含む。この実施例7のマグネシウム合金についての、実験結果は次の通りである。ここで、実施例7は、上述したマグネシウム合金5に相当する。
(Example 7)
The magnesium alloy of Example 7 contains 2.5 mass% aluminum, 0.75 mass% calcium, 1.5 mass% additional elements, 0.2 mass% manganese, and the balance magnesium. Experimental results for the magnesium alloy of Example 7 are as follows. Here, Example 7 corresponds to magnesium alloy 5 described above.
電気伝導率:24.9(IACS%)
熱伝導率:98W/mK
Electrical conductivity: 24.9 (IACS%)
Thermal conductivity: 98W/mK
実施例7のマグネシウム合金は、既述した通りの組成と組成比率に含まれるマグネシウム合金である。この実施例7のマグネシウム合金は、熱伝導率が基準とする90W/mKを超えており、実施例7の実験結果からも、本発明のマグネシウム合金の組成と組成比率が、目標となる熱伝導率を有することが確認された。 The magnesium alloy of Example 7 is a magnesium alloy contained in the composition and composition ratio as described above. The magnesium alloy of this Example 7 has a thermal conductivity exceeding the reference value of 90 W/mK. It was confirmed to have a rate.
また、ランタンおよびセリウムを含む添加元素が含有されていることにより、アルミニウムの含有による熱伝導率の低下を解消して、熱伝導率を十分なレベルに引き上げていることが分かる。 Moreover, it can be seen that the inclusion of additive elements including lanthanum and cerium eliminates the decrease in thermal conductivity due to the inclusion of aluminum and raises the thermal conductivity to a sufficient level.
図6は、本発明のマグネシウム合金の実際の製作例である実施例1~実施例7の熱伝導率の測定結果を示すグラフである。上述した、図4で説明した実施例1~実施例7の熱伝導率の結果をグラフ化したものを、図6は示している。 FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the thermal conductivity of Examples 1 to 7, which are practical examples of manufacturing the magnesium alloy of the present invention. FIG. 6 shows a graph of the thermal conductivity results of Examples 1 to 7 described with reference to FIG.
図6のグラフから明らかなとおり、実施例1~7のいずれも、基準とする熱伝導率である90W/mK以上である。このため、既述した組成と組成比率を有するマグネシウム合金(マグネシウム合金1、2なども含む)は、十分な熱伝導率を有することが実験からも確認された。加えて、マグネシウムを主成分とすることで、軽量化が実現できる。これにより、軽量化に加えて、発熱対応をしなければならない分野にも様々に適用できる。 As is clear from the graph in FIG. 6, all of Examples 1 to 7 have a standard thermal conductivity of 90 W/mK or higher. Therefore, it was also confirmed from experiments that magnesium alloys (including magnesium alloys 1 and 2, etc.) having the compositions and composition ratios described above have sufficient thermal conductivity. In addition, weight reduction can be achieved by using magnesium as the main component. As a result, in addition to weight reduction, it can be applied in various fields where heat generation must be dealt with.
(引張強度の確認)
また、実施例5~7については、製作したマグネシウム合金の引張強度を測定した。図7は、本発明の実施例5~7についての引張強度および伸びの実験結果を示す表である。図8は、本発明の実施例5~7についての引張強度および伸びの実験結果を示すグラフである。
(Confirmation of tensile strength)
Also, for Examples 5 to 7, the tensile strength of the manufactured magnesium alloy was measured. FIG. 7 is a table showing experimental results of tensile strength and elongation for Examples 5-7 of the present invention. FIG. 8 is a graph showing experimental results of tensile strength and elongation for Examples 5-7 of the present invention.
引張強度の測定方法は上述した通りである。 The method for measuring the tensile strength is as described above.
実施例5の引張強度は、228.7MPaであり、伸びは7.8%である。 The tensile strength of Example 5 is 228.7 MPa and the elongation is 7.8%.
実施例6の引張強度は、225.8MPaであり、伸びは9.4%である。 The tensile strength of Example 6 is 225.8 MPa and the elongation is 9.4%.
実施例7の引張強度は、215.7MPaであり、伸びは、5.8%である。 The tensile strength of Example 7 is 215.7 MPa and the elongation is 5.8%.
いずれも、十分な引張強度と伸びを有している。このレベルの引張強度や伸びを有していることで、成型加工などにおける延性が十分にある。延性が十分にあることで、様々な形状に成型加工することが容易となりつつ、耐久性も十分となる。 Both have sufficient tensile strength and elongation. Having this level of tensile strength and elongation provides sufficient ductility in molding and the like. Sufficient ductility facilitates molding into various shapes while ensuring sufficient durability.
この結果、本発明のマグネシウム合金を用いた鋳造構造部材も、製造における容易性や精度が高まる。 As a result, the cast structural member using the magnesium alloy of the present invention also has improved easiness and accuracy in manufacturing.
なお、実施の形態で説明されたマグネシウム合金は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。 It should be noted that the magnesium alloy described in the embodiment is merely an example for explaining the gist of the present invention, and includes modifications and alterations within the scope of the gist of the present invention.
100 溶融容器 100 melting vessel
Claims (9)
全体に対して、2.5mass%~3.5mass%のアルミニウムと、
全体に対して、1.0mass%~1.5mass%の添加元素と、
全体に対して、0mass%~0.5mass%のマンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
前記添加元素は、ランタンおよびセリウムである、マグネシウム合金。 0.25 mass% to 1.0 mass% calcium with respect to the whole,
2.5 mass% to 3.5 mass% aluminum with respect to the whole;
With respect to the whole, 1.0 mass% to 1.5 mass% of additive elements,
0 mass% to 0.5 mass% manganese with respect to the whole ,
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
A magnesium alloy, wherein the additive elements are lanthanum and cerium.
全体に対して、3.0mass%のアルミニウムと、
全体に対して、1.5mass%の添加元素と、
全体に対して、0.2mass%のマンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
前記添加元素は、ランタンおよびセリウムである、マグネシウム合金。 0.75 mass% calcium with respect to the whole,
With respect to the whole, 3.0 mass% aluminum,
1.5 mass% additive element with respect to the whole,
With respect to the whole, 0.2 mass% manganese,
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
A magnesium alloy, wherein the additive elements are lanthanum and cerium.
全体に対して、2.5mass%のアルミニウムと、
全体に対して、1.5mass%の添加元素と、
全体に対して、0.2mass%のマンガンと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
前記添加元素は、ランタンおよびセリウムである、マグネシウム合金。 0.75 mass% calcium with respect to the whole,
2.5 mass% aluminum with respect to the whole,
1.5 mass% additive element with respect to the whole,
With respect to the whole, 0.2 mass% manganese,
consisting of the balance magnesium and unavoidable mixtures,
A magnesium alloy, wherein the additive elements are lanthanum and cerium.
内燃機関、伝達機関、ピストン、シャフト、コンロッド、カバー部、シリンダー、シリンダーブロック、アーム、ナックル、ピラー、ホイール、コンプレッサー筐体、ステアリング、内部筺体、エンジンマウント、オイルパン、ギア、ギアケース、ナット、ねじ、ボルトおよびLED照明装置のヒートシンクの少なくとも一つを含む、請求項8記載のマグネシウム合金を用いた鋳造構造部材。
The cast structural member is used in any one of automobiles, motorcycles, aircraft, ships, and railway vehicles,
Internal combustion engine, transmission engine, piston, shaft, connecting rod, cover, cylinder, cylinder block, arm, knuckle, pillar, wheel, compressor housing, steering, internal housing, engine mount, oil pan, gear, gear case, nut, 9. The magnesium alloy cast structural member of claim 8 , comprising at least one of a screw, a bolt and a heat sink of an LED lighting device.
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