JP2002348646A

JP2002348646A - 展伸用の長尺マグネシウム合金コイル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002348646A
Application number: JP2001157174A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Oka; 武岡; Yozo Suga; 洋三菅
Original assignee: NIPPON CROSE ROLLING CORP
Current assignee: NIPPON CROSE ROLLING CORP
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、塑性加工に適する良質のマグネ
シウム合金薄板を得ることを目的としたものである。【解決手段】この発明は、鋳造したマグネシウム合金
のスラブを熱間で薄板に押出成形し、該薄板を巾方向に
圧延すると共に、長手方向に圧延したことを特徴とする
展伸用の長尺マグネシウム合金コイルによりその目的を
達成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プレスによる深
絞り成形、曲げ成形、しごき成形、穴開け加工、穴広げ
加工等又はこれらを組合せた塑性加工に適した材料を提
供することを目的とした展伸用の長尺マグネシウム合金
コイル及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】元来、マグネシウム合金の比重は、鉄の
１／４、アルミニウムの２／３、チタンの１／３と実用
金属の中で最も軽く、かつ資源が多く存在することと、
融点温度が低いことから再生エネルギーが非常に少な
く、リサイクル性に優れていること等の特徴がある。従
ってマグネシウム合金は、各種機器の部品、例えばパソ
コンや携帯電話の筐体、自動車や電機機器の部品として
ダイカストあるいは射出成形法によって作られている。

【０００３】従来重量％で希土類金属０．５〜１．５
％、ジルコニウム０．１〜０．６％、亜鉛２．０〜４．
０％を含有し、残部が実質的にマグネシウムからなる合
金湯を鋳造し、鋳塊を熱間圧延した後、１８０℃〜２３
０℃で圧下率４０％〜７０％の温間加工するプレス成形
性に優れたマグネシウム合金薄板の製造方法が提案され
ている（特開平６−２９３９４４）。

【０００４】また深絞りその他の塑性加工に適する金属
薄板を得る為に、金属薄板を巾方向及び長手方向に圧延
する圧延方法及び装置の提案もある（特公昭６２−４５
００７）。

【０００５】

【発明により解決しようとする課題】前記マグネシウム
合金薄板の製造方法は、熱間及び温間加工という制約が
あるのみならず、圧下率が大きいなどの理由により、表
面粗度が悪く、かつ巾方向圧延をしていないので、縦横
の材質が均一になりにくい問題点があり、特に薄板の場
合に問題点があった。

【０００６】この発明におけるマグネシウム合金溶湯は
丸型あるいは矩形状の鋳塊に鋳造される。鋳造は連続、
半連続あるいはパッチ処理で行うが、成分の均一化が容
易である連続式鋳造が望ましい。

【０００７】前記により成形された鋳塊（インゴット）
を２００℃〜４５０℃の範囲で押出し加工し、薄板にす
る。１個の鋳塊から複数枚押出すことも可能であるが、
均質な薄板を得るためには１枚の薄板を押出すことが望
ましい。この時に、鋳塊の断面積が縮減あるいは拡大さ
れて薄板の断面積になるが、薄板の結晶粒組織を小さく
して機械特性を良好にするためには、縮減される方が有
利である。例えば直径１５０ｍｍの丸型鋳塊（断面積：
約１６５０ｍｍ^２）を１．６ｍｍ厚×１５０ｍｍ巾（断
面積：２４０ｍｍ^２）の薄板に押出し加工する。

【０００８】前記押出し加工は従来の熱間圧延に比べ
て、一度の処理で薄板を得られることから処理費用は極
めて安価である。しかしながら、従来の熱間圧延に比べ
て板断面の形状が不均一であり、又は押出し鋳型の熱変
化によって押出し処理が進むに連れて断面形状が変化す
る。このためにこの薄板をそのまま通常の圧延を行った
場合には、良好な板形状が得られない。例えば押出し薄
板の巾方向の位置で片側が厚い場合には、圧延で厚い側
が伸びるために曲るおそれがある。また押出し薄板の巾
方向で中央が厚い場合には、圧延で中央が伸びるために
中伸び形状、あるいは破断のおそれがある。次に押出し
薄板の巾方向で両端が厚い場合には、圧延で両端が伸び
るために耳波形状になる。そこでこの出願の発明者はこ
のような押出し薄板の断面形状の不均一を解決する方法
として、長手方向に対して巾方向に圧延することが極め
て有効であることを確認した。

【０００９】巾方向に連続的に圧延可能な圧延機とし
て、例えば特許２９９０６１８号がある。この場合に上
下の圧延治具としては図１に示す２個のロール、あるい
は図２に示す１個のロールと１台の固定金型（アンビ
ル）の組合せがあり、何れでも可能である。このように
巾方向に圧延することによって押出し薄板の巾方向での
板厚形状は均一になる。

【００１０】この時の圧延温度は高いほど板が軟質であ
るために、圧延後のスプリングバックを少なくするため
に、より巾方向での断面形状は均一になることが望まし
い。例えば、１５０℃〜２７０℃が望ましい。

【００１１】また合金の成分系によって温室での強加工
が不可能な場合には、加工が可能な温度にして圧延を行
うことが必須であるが、室温での加工が可能な合金の成
分系で温度を上げて圧延することは必ずしも必要ではな
い。

【００１２】巾方向への圧延の圧下率は、押出し薄板の
板厚不均一が大きいほど高くすることが必要であるが、
圧下率として１０％以上行えば充分である。

【００１３】このような巾方向の圧延の有効性は、板厚
形状がより不均一である巾広の押出し薄板、またこの発
明が特に機器の筐体への応用を主目的にしていることか
ら巾広の押出し薄板ほど大きいので、巾１００ｍｍ以上
の押出し薄板に適用することが望ましい。

【００１４】この巾方向の圧延によって、製品まで仕上
げることも可能であるが、薄塗り塗装を可能にするため
に、この発明では、巾方向の圧延後に長手方向、即ち巾
方向の直角方向にロールによる圧延を行うことが構成要
素になる。

【００１５】巾方向への圧延は板断面形状の改善には有
効であるが、板平面の平滑性からは問題点が生じる。即
ち、巾方向への圧延を連続的に長尺状で行うためには、
板が圧延治具と絶えず接触していては不可能であるため
に、巾方向へ圧延した後、圧延治具を板から離し、板を
一定長だけ進行方向に移動させ、その後巾方向に圧延す
ることを繰り返すことが必須である。

【００１６】このような間欠的な巾方向の圧延を行う
と、長手の進行方向で、巾方向の１回目の圧延とその後
の巾方向の圧延との境目に若干の筋が巾方向に出てく
る。この巾方向での筋を無くするために必要な長手方向
への圧下量は、２０％以上が望ましい。上側の圧延治具
をロールとし、下側の圧延治具を固定金型（アンビル）
として、巾方向に１０％の圧下率で圧延し、その後長手
方向に３０％の圧下率でロールによって圧延した場合の
板表面粗度を図３及び図４に示した。薄板の表、裏とも
に表面粗さＲａが１μｍ前後で、平滑性が良好である。
上下圧延治具がロールの場合に比べ、上側の圧延治具が
ロールで下側が固定金型の場合は板と金型の接触が厳し
いので長手方向のロールによる圧延率を高めることが望
ましい。この長手方向の圧延温度は室温で強圧延加工が
可能である成分系では室温圧延が表面平滑性からは望ま
しい。室温での強圧延が不可能な成分系では、圧延可能
な温度にして圧延することもこの発明範囲である。

【００１７】以上のように、この発明は熱間で鋳塊を押
出して薄板を製造する工程、巾方向圧延する工程、さら
に長手方向に圧延する工程の利点と問題点の特徴を有機
的に組合せることによって、形状と平滑性の良好な展伸
性の長尺マグネシウム合金コイルとその製造方法を提供
するものである。

【００１８】なお、巾方向の圧延を３０％前後の圧下
率、そして長手方向の圧下率を３５％前後行えば、成品
の巾方向と長手方向の機械特性である伸び、強度が等方
的になり、プレス成形性が改善される。

【００１９】前記巾方向圧延の方法は優れており、幾多
の品質良好な薄板を提供したのであるが、マグネシウム
合金については、考慮されていなかったので、未知の技
術として研究の結果、幾多の問題点を克服し、良質のマ
グネシウム合金薄板の高速加工に成功したのである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明は、マグネシウ
ム合金スラブを熱間で薄板に押出し成形し、この薄板を
巾方向へ圧延すると共に、長手方向へ圧延して、良品の
マグネシウム合金コイルを得ることに成功し、前記従来
の問題点を解決したのである。

【００２１】即ちコイルの発明は、鋳造したマグネシウ
ム合金のインゴットを熱間で薄板に押出成形し、該薄板
を巾方向に圧延すると共に、長手方向に圧延したことを
特徴とする展伸用の長尺マグネシウム合金コイルであ
り、薄板の巾は１００ｍｍ以上とし、巾方向の圧下率は
１０％以上とし、長手方向の圧下率は２０％以上とし、
巾が１２０ｍｍ〜３５０ｍｍ、厚さが０．０３ｍｍ〜
１．２ｍｍとし、表面粗度を表わす平均粗さＲａが５μ
ｍ以下としたものである。

【００２２】また方法の発明は、マグネシウム合金溶湯
をインゴットに鋳造し、該インゴットを熱間で薄板に押
出し成形した後、該薄板を巾方向に圧延し、ついで長手
方向に圧延することを特徴とした展伸用の長尺マグネシ
ウム合金コイルの製造方法である。次に薄板は、巾を１
００ｍｍ以上に押出し成形し、巾方向に１０％以上の圧
下率で多段圧延すると共に、長手方向へ２０％以上の総
圧下率で多段圧延すると共に、表面の平均粗度Ｒａを５
μｍ以下にするものであり、巾方向の圧延における温度
は常温〜２７０℃とするものである。

【００２３】この発明の対象となるマグネシウム合金
は、ＪＩＳに展伸用として規格化されているＭｇ−Ａｌ
−Ｚｎ系及びＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系が中心であるが、その
他開発が進められているＭｇ−Ｌｉ−Ａｌ系及びＭｇ−
Ｍｎ系についても対象とすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】この発明は、マグネシウム合金の
インゴットを、熱間で薄板に押出成形し、この薄板を常
温又は温間で巾方向に圧延し、ついで長手方向に圧延し
て展伸用の長尺マグネシウム合金コイルとするものであ
り、前記連続加工ラインとした製造方法である。

【００２５】前記熱間押出成形は２００℃〜４５０℃と
し、巾方向及び長手方向の圧延は常温〜２７０℃とす
る。前記加工により、巾１２０ｍｍ〜３５０ｍｍで厚さ
０．０３ｍｍ〜１．２ｍｍのコイルを得る。

【００２６】

【実施例１】この発明の実施例を図１について説明す
る。マグネシウム合金のインゴット２２を４００℃で薄
板（テープ３、厚さ１．６ｍｍ、巾１５０ｍｍ）に押し
出し成形し、このテープ３をテーパーロール１、１ａ
（又はロール軸を傾斜させたロール）にかけ、総圧下率
２０％で巾方向へ圧延し、次いでロール２３、２３ａ、
２４、２４ａにかけて長手方向へ圧延する。この場合の
総圧下率は１０％〜３５％とし、１回の圧下率により、
長手方向の圧延に必要なローラ数を定める。図中２５、
２５ａはテープ３を間欠移動させる引張ロール２６は、
テープの張力を一定に保つ為の調整ロールである。即
ち、巾方向の圧延は間欠的に行われ、長手方向の圧延は
連続的に行われるので、調整ローラにより、加工速度の
相違を調整する。

【００２７】

【実施例２】アルミ：３％、亜鉛：１％、残部：不可避
的な不純物を含む約７ｋｇのマグネシウム合金の鋳造イ
ンゴットを熱間押出しにて、幅１２０ｍｍ、厚さ１．５
ｍｍのコイルにした。この後、１８０℃の温度で巾方向
に約２％づつの圧下率で複数回の圧延を行い、その時の
合計圧下率を５％、１０％、３０％で行った。その後、
各圧下率の板について、圧延ロールの研磨仕上げをＲｍ
ａｘ＝３Ｓ（ＪＩＳ基準）とし、それぞれ長手方向に５
％、１０％、３５％で、圧延を１８０℃で行った。この
場合における薄板の長手方向の曲り形状、表面粗度及び
機械特性は表１の通りである。

【００２８】

【表１】

【００２９】即ち巾方向の圧下率が１０％、３０％そし
て、長手方向の圧下率が１０％、３５％のものは板の曲
りもなく直線状で圧延がされており、また板表面粗度も
平均粗さが５μｍ以下と良好である。巾方向の圧下率が
５％の場合には長手方向の圧延時に板曲りが発生してい
る。

【００３０】巾方向の圧下率が１０％、３０％の場合で
も、長手方向の圧下率が５％では板表面粗度の平均粗さ
Ｒａが５μｍを超えており、平滑度が悪い。また巾方向
の圧下率が３０％で長手方向の圧下率が３５％の場合の
機械特性は、巾方向と長手方向の伸びと引張強さがほぼ
同じであり、ほかの場合に比べて等方的（均一）であ
る。

【００３１】前記実施例のコイルを製造する際に、巾方
向の圧延に用いたロール装置を図２及び図３に基づいて
説明する。

【００３２】図２は、上下のテーパーロール１、１ａの
ロール軸２、２ａと平行に加工すべきテープ３を矢示４
のように送入し、前記テーパーロール１、１ａを矢示５
又は６の方向に回転して、前記テープ３を巾方向へテー
プ３ａのように圧延し、前記テーパーロールの圧下力が
働かない時に、前記テープ３を矢示４の方向へ移動させ
て、逐次圧延する。この場合に、テーパーロール１、１
ａを通過した際、圧下率２０％とするならば、前記テー
パーロール１、１ａを通過する間におけるテープ３の間
欠移動回数により、１回の圧下率が定まる。

【００３３】図３は、アンビル７上へ、テープ３を矢示
８の方向へ移動可能に乗せ、前記テープ３上へテーパー
ロール９を、その軸９ａが前記テープ３の進行方向と平
行になるように、回転可能に当接し、テーパーロール９
の軸受け１０にロッド１１の一端を取り付け、ロッド１
１を矢示１２又は１３の方向へ移動させて、前記テーパ
ーロール９を矢示１４又は１５の方向へ転動させること
により、前記テープ３を巾方向へ圧延する。図中１６は
軸受け１０に架設したコロ、１７は軸受け固定ピン、１
８はロッド取付け軸、１９、１９は全ロール機構を持ち
上げているスプリング（バランススプリング）、２０は
アンビルの電熱線孔、２１は同じく冷却用孔である。前
記実施例において、ロッド１１を矢示１２又は１３の方
向へ往復移動させると、テーパーロール９が矢示１４又
は１５の方向へ回転するので、アンビル７とテーパーロ
ール９との間で適度の圧下率で、テープ３を巾方向へ圧
延する。この場合に、テーパーロール９がテープ３を所
定長さだけ、矢示８の方向へ間欠移動させることによ
り、圧延は続行される。前記において、一パスに３０％
の総圧下率とするならば、１回の圧下率５％として、テ
ープ３を数回に分けて進行させる。

【００３４】

【実施例３】（Ａ）アルミ：３％、Ｚｎ：１％、残部：
不可避的な不純物と、（Ｂ）リチウム：１４％、アル
ミ：１％、残部：不可避的な不純物を含むそれぞれ約７
ｋｇの２種類のマグネシウム合金の鋳造インゴットを熱
間押出しにて、幅１５０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのコイル
にした。この後、室温、１８０℃、３５０℃の温度で巾
方向に約２．５％づつの圧下率で複数回の圧延を行い、
その時の合計圧下率は２０％であった。その後、室温、
１８０℃の温度で長手方向に３％の圧下率で複数回圧延
し、総圧下率４０％で圧延した。その場合の、圧延時の
割れ、機械特性を表２に示した。

【００３５】（Ｂ）の成分系では圧延温度が室温でも圧
延時の割れは発生しないが、（Ａ）の成分系では室温で
圧延した場合に割れが発生する。

【００３６】巾方向の圧延温度が１８０℃の場合、３５
０℃の場合に比べて、伸びは大きく、引張強さは高くて
優れている。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【発明の効果】この発明によれば、連続的プレス成形加
工を可能にし、また成形加工後の塗装を美麗かつ簡便に
行うことを可能にする形状と平滑性の良好な展伸用の長
尺マグネシウム合金コイルを提供すると共に、その多量
生産を容易にした効果がある。

【００３９】また、巾方向圧下率と長手方向圧下率を組
合せることによって、巾方向と長手方向の伸び、引張強
さなどの機械特性を等方的（均一）にすることによっ
て、プレス成形などの塑性加工により良質の製品を成形
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）この発明の加工ラインの正面概念図。（ｂ）同じく平面概念図。

【図２】同じく実施例に使用する上下ロールによる巾
方向圧延を示す概念図。

【図３】同じく上側ロールと下側固定金型による巾方
向圧延を示す概念図。

【図４】（ａ）同じく巾方向に２０％の圧下率で、長
手方向に３０％の圧下率で圧延した薄板の表面の粗度形
状を示すグラフ。（ｂ）同じく薄板の裏面の粗度形状を示すグラフ。

【符号の説明】

１、１ａテーパーロール３テープ７アンビル９テーパーロール１０軸受け１１ロッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２３Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２３６３０６３０Ｋ６８３６８３６８５６８５Ａ６８５Ｚ６９４６９４Ａ６９４Ｂ６９４Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造したマグネシウム合金のスラブを熱
間で薄板に押出成形し、該薄板を巾方向に圧延すると共
に、長手方向に圧延したことを特徴とする展伸用の長尺
マグネシウム合金コイル。
【請求項２】薄板の巾は１００ｍｍ以上とし、巾方向
の圧下率は１０％以上とし、長手方向の圧下率は２０％
以上とし、巾が１２０ｍｍ〜３５０ｍｍ、厚さが０．０
３ｍｍ〜１．２ｍｍとし、表面粗度を表わす平均粗さＲ
ａが５μｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の
展伸用の長尺マグネシウム合金コイル。
【請求項３】マグネシウム合金溶湯をスラブに鋳造
し、該スラブを熱間で薄板に押出し成形した後、該薄板
を巾方向に圧延し、ついで長手方向に圧延することを特
徴とした展伸用の長尺マグネシウム合金コイルの製造方
法。
【請求項４】薄板は、巾を１００ｍｍ以上に押出し成
形し、巾方向に１０％以上の圧下率で多段圧延すると共
に、長手方向へ２０％以上の圧下率で多段圧延すると共
に、表面の平均粗度Ｒａを５μｍ以下にすることを特徴
とした請求項３記載の展伸用の長尺マグネシウム合金コ
イルの製造方法。
【請求項５】巾方向の圧延における温度は常温〜２７
０℃とすることを特徴とした請求項３又は４記載の展伸
用の長尺マグネシウム合金コイルの製造方法。