专利名称：压铸用镁合金及镁压铸制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轻量而且比刚性高的镁合金，特别涉及一种压铸用镁合金及使用该合金的镁压铸制品。
背景技术：
在迄今为止大量使用的合金中，镁合金(下面称作“Mg合金”。)不仅轻量、比刚性高，而且作为电磁波屏蔽性和热传导性强的材料被人们熟知。
其中，在以便携式个人电脑和手机等手提式信息电子仪器的罩材为主，便携式电动工具等中应用的铸造用Mg合金中几乎都是AZ91合金。
该AZ91合金具有优良的强度、耐腐蚀性、成型性等性能，作为平衡性好的铸造用合金被广泛应用在压铸中。
但是，该AZ91合金不适合应用在对伸长、曲度、耐热性等机械特性具有高要求的汽车及二轮车等中。为此，在所述的应用中，通常使用减少Al量从而改善合金特性(特别是伸长)的AM60合金和AM50合金。
另外，近年来，随着汽车零件对轻量化要求的提高，配置在车辆发动机附近的盖类也要求Mg合金化，因此，广泛开发了具有耐热性能的新合金(例如，参照专利文献1)。
该专利文献1制造的合金是AM50合金或者AM60合金的改进产品，其中，以铝(Al)2～9重量％、锶(Sr)0.5～7重量％为基础，优选Al4～6重量％、以及Al4.5～5.5重量％且锌(Zn)0.35％以下(AM合金水平)。另外，对于上述现有技术制造的合金和AZ合金的比较，例如在非专利文献1中有记载。图17表示该文献中记载的比较内容。
进而，在专利文献2中，举出了利用硅(Si)、稀土(RE)等改进汽车用Mg合金的耐热耐磨损特性的试验例，其中一个例子是由以下成分构成RE0.1～4重量％、Si0.7～5重量％、锰(Mn)1重量％以下、锆(Zr)1重量％以下、钙(Ca)4重量％以下、Al10重量％以下、Zn5重量％以下、银(Ag)5重量％以下。
含有钇(Y)的Mg合金，已知有ASTM标准的WE合金。该WE合金的成分为Y1～6重量％、镧系元素(La)5重量％以下、Zr1重量％以下。该WE合金作为耐热强度高的合金已经形成标准。另外，含有Y、钪(Sc)的合金在专利文献3中有实例。
该专利文献3中记载的合金由如下成分构成铝1～9.5重量％、La0.5～5重量％、Ca0.5～5重量％、Mn或Zr1.5重量％以下，余量是Mg和不可避免的杂质。另外，专利文献3中记载的合金，通过在上述材料基础上，使其再含有Y5.5重量％以下、Sr1.5重量％以下及Sc10重量％以下中的至少一种，可以提高其室温强度和高温强度。
在该专利文献3中，通过含有上述的材料，来提高其合金的室温强度和高温强度。但是没有记载作为根据的适当的实施例，其效果不明确。另外，专利文献3中公开的合金因为是这样叙述的，即Al的添加量优选设定3％～7％，添加Al或Zn或Ag，因此推测不是属于所谓的AZ合金的合金。
另外，含有锡(Sn)的Mg合金，在专利文献4中有记载。该专利文献4中公开的合金是含有铈(Ce)2.0～10.0重量％、Sn1.4～7.0重量％，或者，另外含有不足1重量％的Zr、Sr、Mn的合金，得到高温蠕变强度优异的效果的合金。但是，上述合金不是AZ合金，实施例只是重力铸造，没有言及其金属液流动性和成型性，尽管公开应用于发动机等汽车零件，但是，没有说明大量生产时的成型性。另外，含有钡(Ba)的轻合金尽管在Al合金中有，但是，Mg合金中没有先例。
专利文献1特表2003-517098号公报专利文献2特开平9-316586号公报专利文献3特开平6-200348号公报专利文献4特开2003-129162号公报非专利文献1ペグレリユ一ツ、バリル共著“Development CreepResistant Mg-Al-Sr Alloys”Magnesium Technology 2001(TMS)发明内容但是，在上述现有的合金(AM50合金或者AM60合金的改进合金)中存在以下问题。
图17中，最下行是上述现有技术合金(下面适当地称作现有合金)的一个例子，与AZ91合金比较，其室温(常温)下的拉伸强度降低约15％。175℃下的拉伸强度改善了7％左右，但是室温、175℃下的伸长值都低。蠕变特性值等确实得到了改善，但是，当材料在实际应用时，因为通常在室温到175℃程度的高温下暴露，故不能忽视其室温下的物性。在现有技术中，没有考虑这一点，在室温下不能防止其强度低下。
本发明的目的在于，提供一种在不引起室温强度低下的条件下，可以提高高温蠕变性能的压铸用镁合金、以及使用该合金的镁压铸制品。
为了实现上述目的，第一发明的压铸用镁合金，其特征在于，对于铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％的AZ91系合金，作为晶体细化剂，添加锑和钙中的至少一种，和锶。
在第一发明中，其组成是将基体合金作为含有铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％的AZ91系合金，对其添加Sb、Ca、Sr。通过将基体作为AZ91系，可以防止象AM60系合金一样在室温下强度特性出现低下。并且通过在该AZ91系合金中作为晶体细化剂添加Sb、Ca、Sr，可以完善合金组织，使晶体粒径尺寸细化，在高温蠕变性能方面得到耐热性镁合金AS21合金所具有的相同的优良特性。结果，可以得到在不引起室温强度低下的条件下，提高高温蠕变性能的合金。
为了实现上述目的，第二发明的压铸用镁合金，其特征在于，对于铝(Al)6.0～11.0重量％、锌(Zn)0.1～2.5重量％、锰(Mn)0.1～0.5重量％以及不可避免的含有的其他成分构成的AZ91系合金，添加硅(Si)0.1～1.5重量％、含有稀土(RE)单质的混合稀土金属0.1～1.2重量％、锆(Zr)0.2～0.8重量％、钪(Sc)0.2～3.0重量％、钇(Y)0.2～3.0重量％、锡(Sn)0.2～3.0重量％、钡(Ba)0.2～3.0重量％中的至少一种，做成AZ91系基体合金，同时向该AZ91系基体合金中，作为晶体细化剂，添加锑(Sb)和钙(Ca)中的至少一种，和锶(Sr)。
上述第二发明中，对于含有铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％的所谓的AZ91系合金，添加硅0.1～1.5重量％、稀土0.1～1.2重量％、锆0.2～0.8重量％、钪0.2～3.0重量％、钇0.2～3.0重量％、锡0.2～3.0重量％、钡0.2～3.0重量％中的至少一种，做成AZ91系基体合金，添加元素使其维持成型性、常温强度的同时，提高高温蠕变性能。并且通过在该AZ91系基体合金中作为晶体细化剂添加Sb、Ca、Sr，可以完善合金组织，使晶体粒径尺寸细化。
也就是，在AZ91合金侧添加硅、含有稀土单质的混合稀土金属、锆、钪、钇、锡、钡中的至少一种，这些可以进入形成AZ91系合金特性上的弱点的晶界生成物Mg17Al12(β相)及添加Ca时生成的Al2Ca结晶的间隙中，分开这些相，可以提高其强度。但是，当添加过量时，会导致成型性变差等弊端，因此，优选硅1.5重量％，含有稀土单质的混合稀土金属1.2重量％，锆0.8重量％，钪、钇、锡、钡3.0重量％。其结果，可以切实地保持本发明合金的特征成型性，进一步提高耐热蠕变特性。
为了实现上述目的，第三发明的压铸用镁合金，在第一或第二发明的压铸用镁合金中，其特征在于，作为晶体细化剂添加锑0.1～1.5重量％和钙0.05～3.5重量％中的至少一种，和锶0.1～2.5重量％，其他成分不可避免地含有。
特别是通过将锑及钙和锶的添加量设定为锑0.1～1.5重量％、钙0.05～3.5重量％、锶0.1～2.5重量％，可以将晶体粒径尺寸切实地做成20μm以下，可以得到在高温蠕变性方面和耐热性镁合金的AS21合金同等的优良特性。结果，可以切实地得到在不导致室温强度低下的情况下、提高高温蠕变性能的合金。
为了实现上述目的，第四发明的镁压铸制品，其特征在于，使用压铸用镁合金，进行压铸铸造而制成，其中压铸用镁合金是在铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％的AZ91系合金中，作为晶体细化剂添加锑及钙中的任何一种，和锶。
在第四发明中，作为在镁压铸制品中使用的合金，使用向AZ91系合金中添加Sb、Ca、Sr构成的合金，其中AZ91系合金是含有铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％的合金。通过将合金的基体作为AZ91系，可以防止象AM60系合金一样在室温下出现强度特性低下。并且，对于该AZ91系合金，作为晶体细化剂添加Sb、Ca、Sr，其中晶体细化剂在为了压铸进行再熔化时不影响其效果，由此，可以在不影响金属液流动性的条件下，完善合金组织，使晶体粒径尺寸细化，同时得到在高温蠕变性能方面具有耐热性镁合金AS21合金相同的优良特性。结果，使用不导致室温强度低下、而且提高高温蠕变性能的合金，可以制造成型性好地制造压铸制品。
而且，第五发明的镁压铸制品，其特征在于，使用压铸用镁合金，进行压铸铸造而制成，其中压铸用镁合金是在铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％及含有不可避免的其他成分构成的AZ91系合金中，添加硅0.1～1.5重量％、含有稀土单质的混合稀土金属0.1～1.2重量％、锆0.2～0.8重量％、钪0.2～3.0重量％、钇0.2～3.0重量％、锡0.2～3.0重量％、钡0.2～3.0重量％中的至少一种，做成AZ91系基体合金，进而对于该合金作为晶体细化剂添加锑和钙中的至少一种，和锶。
在上述第五发明中，与上述第二发明相同，通过在AZ91合金侧添加硅、含有稀土单质的混合稀土金属、锆、钪、钇、锡、钡中的至少一种，所述合金进入AZ91系合金可以说是弱点的、晶界生成物Mg17Al12(β相)，及添加Ca时生成的Al2Ca结晶的间隙中，分开这些相，可以改善其强度。但是，当添加过量时，会导致成型性变差等弊端，因此，优选硅1.5重量％，含有稀土单质的混合稀土金属(以下简写为RE)1.2重量％，锆0.8重量％，钪、钇、锡、钡3.0重量％。结果，可以确实地保持本发明的合金的特征成型性，进一步提高耐热蠕变性。
第六发明的镁压铸制品，在上述第四或第五发明的镁压铸制品中，其特征在于，使用压铸用镁合金，进行压铸铸造而制成，其中，压铸用镁合金作为晶体细化剂添加锑0.1～1.5重量％和钙0.05～3.5重量％中的至少一种，和锶0.1～2.5重量％，进行熔炼而得到。
特别是通过将锑和钙和锶的添加量设定为锑0.1～1.5重量％、钙0.05～3.5重量％、锶0.1～2.5重量％，可以将晶体粒径尺寸切实地做成20μm以下，可以确实地得到在高温蠕变性方面和耐热性镁合金的AS21合金同等的优良特性。结果，使用在不导致室温强度低下的情况下、提高高温蠕变性能的合金，可以得到成型性好地压铸制品。
发明效果根据本发明，对于AZ91系合金添加Sb、Ca、Sr，可以防止室温下强度特性低下，另外通过添加Ca，Sr可以完善合金组织，细化晶体粒径尺寸，提高高温蠕变性能。
根据本发明，因为对于AZ91合金添加使其成型性没有大的变化程度的Si、RE、Zr、Sc、Y、Sn、Ba中的至少一种，将其做成AZ91系合金，故可以防止室温的强度特性低下，维持成型性。另外，这些的元素因为析出在β相的间隙中，其中，β相是析出在晶界导致高温蠕变性能弱的原因，故可以确实地提高高温蠕变性能。
图1a是表示在AZ91合金中添加了Ca和Sr的合金的熔点特性的图。
图1b是表示在AZ91合金中添加了Sb、Ca和Sr的合金的熔点特性的图。
图2是表示在AZ91合金中添加Ca、Si、RE、Sr、Zr、Sc、Y、Sn、Ba各1重量％时的AZ91系基体合金的熔点的图。
图3a是表示在AZ91合金中添加Ca时的晶体粒径的变化特性的图。
图3b是表示在AZ91系基体合金中添加细化剂的效果的图。
图4a是表示在AZ91合金中添加Ca和Sr时的晶体粒径的变化特性的图。
图4b是表示AZ91SbCa合金中添加Sr的效果的图。
图4c是表示AZ91CaSr合金的熔炼实例的图。
图5a是表示本发明的第一实施方式中在AZ91合金中添加Ca和Sr的比例范围的图。
图5b是表示本发明的第一实施方式中在AZ91系基体合金中添加Sb、Ca和Sr的比例范围的图。
图6a是表示AZ91合金和AZ91CaSr合金的晶体粒径尺寸比的变化趋势的图。
图6b是表示AZ91合金和AZ91SbCaSr合金的晶体粒径尺寸比的变化趋势的图。
图7a是表示合金锭组成的图。
图7b是表示合金锭组成的图。
图8a是表示合金的填充率趋势图。
图8b是表示合金的填充率趋势的图。
图9a是表示合金的室温拉伸强度的趋势的图。
图9b是表示合金的室温拉伸强度的趋势的图。
图10a是表示合金的室温伸长特性的趋势的图。
图10b是表示合金的室温伸长特性的趋势的图。
图11a是表示合金的高温变形速度和流动应力的关系趋势的图。
图11b是表示合金的高温变形速度和流动应力的关系趋势的图。
图12a是表示合金的高温变形速度和蠕变伸长值的关系趋势的图。
图12b是表示合金的高温变形速度和蠕变伸长值的关系趋势的图。
图13是表示各种镁合金中的高温蠕变速度和应力的关系的图。
图14是表示蠕变试验的实验条件的图。
图15a是表示在耐腐蚀性试验中使用的原料锭的组成的图。
图15b是表示在耐腐蚀性试验中使用的原料锭的组成图。
图16a是表示耐腐蚀性试验的结果的图。
图16b是表示耐腐蚀性试验的结果的图。
图17是表示公知技术文献中记载的合金特性的比较内容的图。
具体实施例方式
下面参照
本发明实施方式。
如上所述，本发明人等从使现有的合金在不引起室温强度的低下的条件下，提高高温蠕变性能的观点考虑，对压铸用镁合金和压铸制品进行了各种研究，使其维持AZ91合金优良的特性，并且改善高温蠕变特性。下面，按顺序说明其考虑方法和研究结果。
实施方式1本发明人等如上所述，从使现有的合金在不引起室温强度的低下的条件下，提高高温蠕变性能的观点考虑，对压铸用镁合金和压铸制品进行了各种研究，使其维持AZ91合金优良的特性，并且改善高温蠕变特性。下面，按顺序说明其考虑方法和研究结果。另外，文中的％显示都表示重量％。
(1)晶体粒径尺寸的细化首先，本发明人为了改善AZ91合金压铸制品的特性，对其进行了研究。
将AZ91合金进行压铸铸造时的晶体粒径尺寸为约40μm，与通常的重力铸造时的晶体粒径200～300μm的情况相比，晶体粒相当细化。因此，现有重力铸造中使用的晶体细化剂在进行压铸铸造时是不用的。本发明人等相反在压铸合金中添加细化剂，尝试利用该合金锭进行压铸成型。
在各种细化剂中，如六氯乙烷一样，其细化效果好，但是，在添加时产生氯气，并且象金属钠一样在操作上具有相当的危险性。本发明中，选择Sb、Ca、Sr作为细化剂，进行复合添加的研究，该细化剂在压铸时即使再进行熔化也不影响效果。
最初对AZ91合金和添加AZ91+Ca1％+Sr0.5％的合金，利用炉内冷却方法测定熔点。结果，添加Ca、Sr的合金和AZ91合金比较，其熔点稍微低(参照图1a)。将两种液体再次熔化，分别浇铸至铸模中，确认了两者流动性(在压铸制品中应用时相当于压铸成型性)都良好，没有问题。
另外，对AZ91合金，和在AZ91合金中添加Sb0.5％、Ca0.5％、Sr0.5％的合金利用炉内冷却方法测定熔点。
结果，如图1b所示，在AZ91合金中添加Sb、Ca、Sr的合金和AZ91合金比较，其熔点稍微低(参照图1b)。对于其他元素，在AZ91合金的金属液中分别每添加1％，测定熔点。结果如图2所示，各元素都是少量时，使熔点维持或下降。将各种金属液再次熔化，分别浇铸至铸模中，确认了其金属液流动性(在压铸制品中应用时相当于压铸成型性)都良好，没有问题。另外，在图2中，RE源使用Ce51重量％的混合稀土金属(MM)。
其次，在涂覆氧化铝的铁坩埚中，熔化AZ91合金3kg，使其在680℃保持之后，添加规定量的Ca和Sr，向加温至100℃的管型金属模具(壁厚3mm、内径32mmΦ、深度53mm)中，每次用勺子快速地浇入100g，作成试样。
该试样在中间位置横向切断，为了使晶体晶界鲜明，在410℃、溶体化处理2小时，研磨至镜面之后，用6％苦味酸乙醇溶液腐蚀，进行显微镜观察。晶体粒径尺寸利用钢铁JIS晶体粒度测定法中的切片法求得。
图3a表示在AZ91合金中添加Ca时的晶体粒径的测定结果；图4a同样表示在AZ91合金中添加1％Ca时的金属液中添加Sr时的结果。图4c是AZ91CaSr合金的熔炼的例子。将改变Ca和Sr的添加量，对每个试样进行测定的晶体粒径尺寸的结果概括表示在图5a中。
如图3a、图4a、图4c及图5a所示，在无添加时，结晶尺寸为40μm，即使单独添加Ca或者Sr也没有达到20μm以下；在复合添加时，在点划线包括的范围内达到了20μm以下。该范围为Ca 1.0重量％以上、3.5重量％以下，Sr 0.1重量％以上、1.5重量％以下。
图3b表示在AZ91合金中添加Sb和Ca时的结果。△是添加Sb达到1％后，添加Ca达到2.5％的情况。添加锑时效果稍不明显，当复合添加锑和钙时，锑显示和钙几乎相同的效果。
图4b表示复合添加的金属液中添加Sr时的实例。当添加Sr0.6％以上时，晶体粒尺寸为20μm以下。对AZ91合金中分别添加Si、RE、Zr为0.5～1.0％时的合金也进行同样的试验，晶体粒尺寸为几乎相同的结果。Si、RE、Zr分别分散出现特有的晶体，但是，整体的晶体粒尺寸没有变化。
图5b表示将Sb、Ca、Sr根据各种的基准，研究晶体粒径尺寸的关系的一个实例。另外，这种情况下所述的AZ合金是指AZ91合金之外，AZ91+0.5％Si合金、AZ91+0.5％RE合金、AZ91+0.5％Zr合金。如图5b所示，可知在Sb0.5％、Ca0.5～3.0％、Sr0.1～2.5％的范围内复合添加时，在点划线包围的范围内可以制成20μm以下。
另外，本发明人等利用另外的试验，对上述Sb和Ca来说，两种都不添加，通过添加Sb0.1～1.5％和Ca0.05～3.5％中至少一种进行试验，发现其得到上述点划线包围的范围的同样细化效果。因此为了得到该细化效果，可以复合添加Sb0.1～1.5％和Ca0.05～3.5％中至少一种，和Sr0.1～2.5％。
另外，本发明人等还利用另外的试验，对AZ91合金不一定如上所述添加Si、RE，Zr等，通过添加Sb0.1～1.5％和Ca0.05～3.5％中至少一种，和Sr0.1～2.5％进行试验，发现可以得到同样的细化效果。
将在AZ91合金中添加Ca和Sr的合金以及添加Sb、Ca和Sr的合金，进行压铸成型，与AZ91合金相比较，可见压铸成型品的晶体粒径尺寸和浇铸到管型金属模具时的晶体粒径尺寸几乎相等。
另外，如图6a和图6b所示，AZ91CaSr合金和AZ91SbCaSr合金对AZ91合金的晶体粒径尺寸比，即使是在不同的铸造·成型条件下，也细化为约1/3。以前，对于压铸品来说，因为晶体细化剂是没有用的，所以这是新的发现。
这样的晶体粒径尺寸细化，使晶界的网络纹理细腻，因而使材料的强度增加，并且在晶界析出的β相的厚度变薄，在晶界难以生成导致腐蚀的粗大的金属间化合物，因而可以提高耐腐蚀性。在AZ91合金中添加Si、RE、Zr、Sc、Y、Sn、Ba的AZ91系基体合金的强度和耐腐蚀性提高，防止进入晶界的金属间化合物之间而β相等粗大化，其结果是使特性得到提高，可以说这是非常相似的作用机理。
(2)室温强度及伸长特性和金属液流动性下面，本发明人等在上述(1)的结果的基础上，研究了上述的AZ91合金及在AZ91合金中添加Si、RE、Zr、Sc、Y、Sn、Ba中的至少任意一个的AZ91系基体合金，和在AZ91合金及AZ91系基体合金中分别再添加Sb、Ca、Sr的合金(下面根据情况简称为“添加Sb、Ca、Sr的合金”)的室温强度特性和室温伸长特性。
使用图7a和图7b所示的合金锭，用冷室压铸成型机，使用1.5mm厚、B5尺寸的板的试验金属模具，在成型温度(熔化炉温度)650℃，金属模具温度200℃下，各成型80张。将成型板5张在横方向等分3份、纵方向等分2份，切断，做成6小片，用水置换法测定密度，从分别分析的成分值和化学手册记载的原子密度表合计求得的理论密度，计算模具内的填充率。再从5张成型板中切出常温拉伸试样，利用英斯特朗拉伸试验机测定室温下的拉伸强度、伸长值。
图8a和图8b表示压铸成型的上述试验板的填充率(本发明组成的平均值)。图8a表示添加Ca和Sr的情况，图8b表示添加Sb、Ca和Sr的情况。可知当添加Sb和Ca中的至少一种，以及Sr时，填充率提高。
图9a和图9b表示压铸成型成型品的室温拉伸强度。图9a表示添加Ca和Sr的情况，图9b表示添加Sb、Ca和Sr的情况。也一并表示压铸试样在410℃、溶体化处理2小时时的测定结果。如图所示，在as-cast的情况下，添加Sb和Ca中的至少一种，以及Sr的合金比AZ91合金的拉伸强度高7％左右。另外，当AZ91系合金进行溶体化处理时，其强度下降，但是，试样观察结果可以看到分散有气泡，认为这是使物性降低，填充率下降的原因。
这样在添加了Sb和Ca中的至少一种，以及Sr的合金中，即使对其进行溶体化处理，其强度也不低下，也没有发现气泡。
图10a和图10b表示合金的伸长值。图10a表示添加Ca和Sr的情况，图10b表示添加Sb、Ca和Sr的情况。添加Sb和Ca中的至少一种，以及Sr的合金几乎和AZ91系合金相同。当在AZ91系基体合金中添加Sb、Ca、Sr时，在压铸时没有气泡进入，提高填充率，并且使拉伸强度提高，因而可以改善其压铸成型性。
另外，被添加Sb和Ca中的至少一种，以及Sr侧的AZ91系基体合金，本发明人等对其各成分进行了研究，当Al的含量低于6％时，可知不能得到前述的室温拉伸强度得到改善的效果。因此判定，为了改善室温拉伸强度，Al的量适合设定在6％以上。
对于Si、RE、Zr的添加效果，如前述利用目测确认金属液流动性，由此确定上述上限。当超过上限时，粘性增大，对金属液流动性产生不良影响。下限值是看添加后的合金的室温拉伸强度，将强度改善的量设定为下限值。
从以上结果，本发明人等判断对Al6～11.0％、Zn0.1～2.5％、Mn0.1～2.5％的AZ91合金添加规定量的Si、RE、Zr、Sc、Y、Sn、Ba中的至少一种，将其作为AZ91系基体合金就可以。总称该AZ91系基体合金为AZ91系合金，在各图中也显示其全体的平均值。
(3)高温蠕变特性下面，本发明人等在上述(1)、(2)的结果的基础上，对添加Ca、Sr的合金以及添加Sb、Ca、Sr的合金的高温蠕变特特性进行了研究。
从5张压铸成型品中切出试样，利用定速式高温蠕变试验机，求得175℃下的蠕变数据。另外，为了比较，对通常的AZ91合金或者其他的AZ系合金也进行了同样的测定。
在图11a和11b、图12a和12b、图13中表示175℃下定速法得到的高温蠕变试验的结果。
图11a以及图11b表示变形速度和流动应力的关系。在AZ91合金中添加Ca、Sr的本实施方式的添加Ca、Sr的合金和AZ91合金相比，在各种变形速度下，流动应力提高10～20％，耐蠕变性变高。在AZ91系基体合金中添加Sb、Ca、Sr的添加Sb、Ca、Sr的合金和AZ91合金相比，在各种变形速度下，流动应力提高30～63％，耐蠕变性变高。
图12a和12b表示蠕变伸长值的数据。对于AZ61合金和AZ91合金，根据蠕变速度其伸长值为25％以下，与此相对，添加Ca、Sr的合金在任意的变形速度下，都显示29％以上，另外，添加Sb、Ca、Sr的合金在任意的变形速度下，都显示35％以上。
图13是为了和其他的合金比较，在日本镁协会的数据库的图上追加记入这些结果得到的图。协会的测定法是定应力法。原理上任何方法都是评价相同的物性。另外也一并表示其他合金在175℃下的文献数据。图中，“Mercer”表示从文献“W.E.MercerII“镁压铸合金的高温应用”，SAE Paper No.900788，SAEWarrendale，PA，U.S.A.，1990.”得到的数据；“长冈技大”表示文献“后闲康裕、镰土重晴、武田秀他著“Mg-Zn-Al-Ca-RE系合金压铸材料的显微组织及高温强度特性”轻金属学会第103次秋季大会演讲摘要集P-16，P，375”得到的数据。
将图13中表示的本发明人等的蠕变试验和日本镁协会的蠕变试验的测定条件显示在图14中。
图13中，长冈技大的ZACE05411合金和AS21交叉上升。其他的数据利用Mercer基本合金的数据，可以看出耐热镁合金的AS41、AS21、AS42的耐蠕变性所处的水平。
本实施方式得到的添加Sb、Ca、Sr的合金，位于AS21合金的蠕变特性曲线的延长线上，认为其175℃下的耐蠕变性和AS21相等。也就是，通过在AZ91中添加Sb、Ca、Sr，可以得到具有和高温蠕变性高的AS21以上的高温蠕变性的合金。
另外，本发明人等和前述相同，不是研究Sb、Ca、Sr的添加量，而是对被添加侧的AZ91系基体合金的成分对室温拉伸强度的影响进行了另外的研究，当铝所含的比率超过11％时，伸长值劣化超过1％，因而为了提高其高温蠕变性，认为含铝的比率适合设定在11％以上。
(4)耐腐蚀性AZ91合金是Mg合金中耐腐蚀性最好的合金，在本实施方式的合金中作为AZ91系基体合金添加Si、RE、Zr、Sc、Y、Sn、Ba，作为细化剂添加新的元素Sb、Ca、Sr。由此，使其耐腐蚀性大幅度地劣化，不耐用。因此，本发明人等利用盐水喷雾试验对本实施方式的添加Sb、Ca、Sr的AZ91系合金和通常的AZ91合金进行耐腐蚀性确认。
盐水喷雾试验大致按如下进行。首先，作为原料锭，使用图15a图15b所示的组成的。对于压铸成型，使供试合金A、B，在620℃、650℃、680℃的各成型温度(熔化炉温度)下，进行压铸成型，做成板。另外作为盐水喷雾试验用样品形状做成其成型板的厚度为0.7mm，将其切出95mm×130mm。作为前处理条件，不进行化成处理，表面用丙酮擦干净。
试验方法是使用铜盐加速醋酸盐雾试验机(スガ试验机制)，试验槽内温度为35℃，喷雾压力为0.098Mpa(1kgf/cm2)。在该条件下连续喷雾2小时后，用流水洗净试样，放置16小时，通过目测用5个阶段评价腐蚀的程度几乎没有腐蚀-～5；有少量的腐蚀+～4；有腐蚀++～3；全面腐蚀+++～2；全面显著的腐蚀～1。
图16a表示添加Ca和Sr的合金的结果。如图16a所示，本实施方式得到的AZ91+Ca1.0％+Sr0.5％合金是上述的“有腐蚀++～3”；通常的AZ91合金也是“有腐蚀++～3”。也就是对于腐蚀性来说，上述两合金之间没有明显的差异，本实施方式的添加Ca、Sr的合金可以保证和通常的AZ合金具有相同的耐腐蚀性。
图16b表示添加Sb、Ca和Sr的合金的结果。如图16b所示，本实施方式得到的AZ91系基体Sb、Ca、Sr各0.5％合金中，是上述“有腐蚀++～3”。也就是对于腐蚀性来说，上述两合金之间没有明显的差异，本实施方式的添加Sb、Ca、Sr的合金也可以保证和通常的AZ合金具有相同的耐腐蚀性。
正如上述所说明，利用本实施方式可以得到压铸用镁合金，该合金具有良好的压铸成型性和耐腐蚀性，并且具有和AZ91合金相同的室温拉伸强度，具有与高温蠕变性高的AS21合金相同的高温蠕变性能。特别是本实施方式得到的合金，在可以发挥轻量化效果的传动盖和油盘，或者汽车空调活塞部罩、气囊盖、发动机盖等应用中，作为可以包括室温到高温区域的镁压铸制品用材料是有用的。
权利要求
1.一种压铸用镁合金，其特征在于，对于铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％的AZ91系合金，作为晶体细化剂，添加锑和钙中的至少一种、和锶。
2.一种压铸用镁合金，其特征在于，对于铝(Al)6.0～11.0重量％、锌(Zn)0.1～2.5重量％、锰(Mn)0.1～0.5重量％以及不可避免地含有的其他成分构成的AZ91合金，添加硅(Si)0.1～1.5重量％、含有稀土(RE)单质的混合稀土金属0.1～1.2重量％、锆(Zr)0.2～0.8重量％、钪(Sc)0.2～3.0重量％、钇(Y)0.2～3.0重量％、锡(Sn)0.2～3.0重量％、钡(Ba)0.2～3.0重量％中的至少一种，做成AZ91系基体合金，同时向该AZ91系基体合金中，作为晶体细化剂，添加锑(Sb)和钙(Ca)中的至少一种、和锶(Sr)。
3.如权利要求1或2所述的压铸用镁合金，其特征在于，作为晶体细化剂，添加锑(Sb)0.1～1.5重量％和钙(Ca)0.05～3.5重量％中的至少一种、和锶(Sr)0.1～2.5重量％，其他成分为不可避免的成分。
4.一种镁压铸制品，其特征在于，使用压铸用镁合金，进行压铸铸造而构成，其中，所述压铸用镁合金是对于铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％的AZ91系合金，作为晶体细化剂，添加锑及钙中的至少一种、和锶。
5.一种镁压铸制品，其特征在于，使用压铸用镁合金，进行压铸铸造而制成，其中所述压铸用镁合金是在铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％及不可避免地含有的其他成分构成的AZ91合金中，添加硅0.1～1.5重量％、含有稀土单质的混合稀土金属0.1～1.2重量％、锆0.2～0.8重量％、钪0.2～3.0重量％、钇0.2～3.0重量％、锡0.2～3.0重量％、钡0.2～3.0重量％中的至少一种，做成AZ91系基体合金，同时，在该AZ91系基体合金中，作为晶体细化剂，添加锑和钙中的至少一种、和锶，进行熔炼而得到。
6.如权利要求4或5所述的镁压铸制品，其特征在于，作为晶体细化剂，添加锑0.1～1.5重量％和钙0.05～3.5重量％中的至少一种、和锶0.1～2.5重量％，进行熔炼而得到。
全文摘要
本发明提供一种在不导致室温强度降低的条件下，可以提高高温蠕变性能的压铸用镁合金、及使用该合金的镁压铸制品。使用压铸用镁合金制造镁压铸制品，其中压铸用镁合金是对于铝6.0～11.0重量％、锌0.1～2.5重量％、锰0.1～0.5重量％的AZ91系合金，添加硅0.1～1.5重量％、含有稀土单质的混合稀土金属0.1～1.2重量％、锆0.2～0.8重量％中的至少一种，做成AZ91系基体合金，在该AZ91系基体合金中，添加锑0.1～1.5重量％和钙0.05～3.5重量％中的至少一种、和锶0.1～2.5重量％，其他成分为不可避免的成分。
文档编号C22C23/02GK1637160SQ200510003690
公开日2005年7月13日 申请日期2005年1月10日 优先权日2004年1月9日
发明者铃木邦辉, 平井勤二, 西长博, 东健司 申请人:高田株式会社, 东健司