JP2020026573A - Magnesium alloy powder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、合金ビレットを機械的に粉砕、削り出しなどを行うのではなく、粉末として製造して粉末状態であるマグネシウム合金粉末に関する。 The present invention relates to a magnesium alloy powder which is manufactured as a powder and is in a powder state, instead of mechanically pulverizing or shaving an alloy billet.
電子機器、自動車や航空機などの輸送機器、精密機器、製造機械など、様々なアプリケーションにおいて筐体などを構成するために種々の金属素材が用いられる。このような電子機器、輸送機器、精密機器、製造機械などは、軽量化が求められている。電子機器や精密機器などは、携帯性を高めるために軽量化が求められる。輸送機器などは、その燃費性能向上や動作性能向上のために、軽量化が求められる。 2. Description of the Related Art Various metal materials are used in various applications such as electronic devices, transportation devices such as automobiles and airplanes, precision devices, and manufacturing machines to form housings and the like. Such electronic equipment, transportation equipment, precision equipment, manufacturing machines, and the like are required to be reduced in weight. Electronic devices and precision devices are required to be lightweight in order to enhance portability. Transport equipment and the like are required to be reduced in weight in order to improve fuel efficiency and operation performance.
加えて、電子機器や輸送機器などの多くの分野では、強度や耐久性も求められる。電子機器や精密機器ではその筐体に軽量でありながら強度などを有する金属素材が求められる。輸送機器では、軽量であって強度および耐熱性などを有する金属素材が求められる。特に、電子機器や輸送機器などの構造材（部品、筐体、骨格部材などの様々な部分）での軽量化が求められる。 In addition, strength and durability are also required in many fields such as electronic equipment and transport equipment. In electronic equipment and precision equipment, a metal material having strength and the like is required for its housing while being lightweight. For transport equipment, a metal material that is lightweight and has strength and heat resistance is required. In particular, it is required to reduce the weight of structural materials (various parts such as components, housings, frame members, etc.) of electronic equipment and transport equipment.
このように軽量でありながら耐久性や強度（耐熱性）に優れた金属素材が、これら機器の構造部材に使用されることが多くなってきている。例えば、アルミニウムやアルミニウム合金が軽量性の観点から採用されている場合もある。鉄素材に比較すれば、その軽量性が高いからである。 Such a lightweight metal material having excellent durability and strength (heat resistance) has been increasingly used for structural members of these devices. For example, aluminum or an aluminum alloy may be adopted from the viewpoint of lightness. This is because its lightness is higher than that of an iron material.
しかしながら、アルミニウムやアルミニウム合金は、強度、耐久性などの観点で不十分な点が多い。このため、アルミニウムやアルミニウム合金に代わる金属素材が求められる傾向がある。 However, aluminum and aluminum alloys are often insufficient in terms of strength, durability and the like. For this reason, there is a tendency for a metal material to be substituted for aluminum or an aluminum alloy.
加えて、インゴット態様や板状態様の金属素材を、成型加工して構造材などにすることよりも、粉末素材の金属素材を積層造形して構造材が製造されることも行われるようになっている。あるいは、粉末素材の金属素材を、成型して焼結させる焼結加工が行われて構造材が製造されることも行われる。板状部材などを成型加工するよりも、加工容易性が高く、複雑形状への加工が容易に行えるメリットがある。 In addition, rather than forming a metal material in an ingot form or a plate state into a structural material, a structural material is manufactured by laminating and molding a metal material of a powder material. ing. Alternatively, a sintering process of molding and sintering a powder metal material is performed to produce a structural material. There is a merit that processing easiness is higher than forming a plate member or the like and processing into a complicated shape can be easily performed.
また、粉末素材からの積層造形や焼結加工により製造される構造材の方が、高い強度を発現しやすいとのメリットもある。 In addition, there is also an advantage that a structural material manufactured by additive manufacturing or sintering from a powder material can easily exhibit high strength.
積層造形としては、例えば、３次元プリンターによる製造がある。加工容易性やコスト面のメリットから、様々な場面で、３次元プリンターが使用されている。これらの状況から、上述したように、軽量でありつつも耐久性、強度、耐熱性に優れており、粉末形態の金属素材が求められるようになってきている。 As the additive manufacturing, for example, there is a manufacturing using a three-dimensional printer. Due to advantages in processing easiness and cost, three-dimensional printers are used in various situations. Under these circumstances, as described above, a metal material in powder form, which is lightweight but has excellent durability, strength, and heat resistance, has been required.
このような状況で、構造材料として実用可能な金属においては、最も低密度のマグネシウムが注目されている。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、振動吸収等の性質が優れていることも知られている。 Under such circumstances, among metals that can be used as structural materials, magnesium having the lowest density has been attracting attention. The density of magnesium at room temperature is 1.7 g / cm3, which is about 1/4 of the density of iron and about 2/3 of the density of aluminum. It is also known that magnesium has excellent properties such as specific strength, specific rigidity, machinability, dent resistance, and vibration absorption.
すなわち、鉄などの金属素材はもちろんのこと、アルミニウムに対しても、軽量化やその他の点で、マグネシウムは高い優位性を有している。このため、マグネシウムは、ノートパソコンや携帯端末の筐体などの小型の電子機器に用いられてきた。更なる展開として、上述のように、電子機器を始めとした輸送機器の各種部品に使用されることが望まれている。あるいは、筐体のみならず、内部の構造部材（内燃機関の一部など）にも採用されることが求められている。 That is, magnesium has a high advantage over aluminum as well as metal materials such as iron in terms of weight reduction and other points. For this reason, magnesium has been used for small electronic devices such as notebook personal computers and housings of portable terminals. As a further development, as described above, it is desired to be used for various parts of transport equipment such as electronic equipment. Alternatively, it is required to be employed not only for the housing but also for internal structural members (such as a part of the internal combustion engine).
しかしながら、マグネシウムは低温で発火しやすく、高温環境下での強度特性が低い（難燃性が低い）という問題を有している。電子機器においても機器が高温となることもあり、難燃性が低いことは、マグネシウム金属を電子機器の部材や筐体に利用しにくい問題を生じさせる。更には、輸送機器のように熱を発生させやすい機器にマグネシウム金属を適用する場合には、この難燃性が低いことの問題がより顕著に表れる。 However, magnesium has a problem that it easily ignites at a low temperature and has low strength characteristics (low flame retardancy) under a high temperature environment. Even in electronic devices, the temperature of the devices may be high, and the low flame retardancy causes a problem that it is difficult to use magnesium metal for members and housings of the electronic devices. Furthermore, when magnesium metal is applied to equipment that easily generates heat, such as transportation equipment, the problem of low flame retardancy appears more prominently.
例えば、多くの輸送機器は、エンジン機構によって駆動されることが多い。輸送機器に用いられる各種部品は、このエンジン機構からの熱や駆動による熱を受けやすく、高温環境となりやすい。小型の電子機器と異なり、輸送機器の各種部品には、この耐熱性の問題で、マグネシウム金属が適用されにくい状態であった。 For example, many transportation devices are often driven by an engine mechanism. Various components used in transportation equipment are susceptible to heat from the engine mechanism and heat from driving, and are likely to be in a high-temperature environment. Unlike small electronic devices, it has been difficult for magnesium metal to be applied to various parts of transportation equipment due to the problem of heat resistance.
また、上述したように、近年では３次元プリンターを用いた部材製造や、焼結加工による部材製造がおこなわれることも多くなっている。このような製造工程では、金属素材がインゴット形態から成型加工されるよりも、粉末態様の金属素材から製造されることが適切である。特に、３次元プリンターでは、粉末の金属素材が必要である。積層造形においては、この粉末金属からの製造が必要となるからである。 In addition, as described above, in recent years, member production using a three-dimensional printer and member production by sintering have been frequently performed. In such a manufacturing process, it is more appropriate that the metal material is manufactured from a powdery metal material than molded from an ingot. In particular, a three-dimensional printer requires a powdered metal material. This is because, in additive manufacturing, production from this powder metal is required.
また、電子機器や輸送機器の構造部材だけでなく、電池の電極材、医療用デバイス、塗料等の様々な分野でも、軽量性や化学的特性から、マグネシウム系金属素材の適用が求められている。このような用途でも、インゴット態様や板状態様ではなく、粉末態様のマグネシウム系金属素材が求められる。 In addition to the structural members of electronic equipment and transport equipment, the application of magnesium-based metal materials is required in various fields such as electrode materials for batteries, medical devices, and paints because of their light weight and chemical properties. . Even in such applications, a magnesium-based metal material in a powder form, not an ingot form or a plate state, is required.
このように、軽量であると共に難燃性を実現し、粉末態様から製造することが求められる用途に対して、粉末形態のマグネシウム合金が求められている。この粉末形態は、マグネシウム合金が製造される際に粉末として実現され、インゴットなどを切削加工して微細化するものではない。 As described above, a magnesium alloy in a powder form is required for an application that is lightweight and realizes flame retardancy and is required to be manufactured from a powder form. This powder form is realized as a powder when a magnesium alloy is manufactured, and is not one that is cut into an ingot or the like to make it finer.
このような状況で、マグネシウム合金粉末の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Under such circumstances, a technology of magnesium alloy powder has been proposed (for example, see Patent Document 1).
特許文献１は、０．２質量％以上５質量％以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、粒子表面が酸化カルシウムを含む被覆層で覆われてなる粉末であって、粒子の平均粒径が１００μｍ以上１５００μｍ以下であり、粒子断面の１０か所についてマイクロビッカース硬度を測定したとき、その最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である硬度ばらつき指標の平均値が０．３以下であることを特徴とするマグネシウム基合金粉末を開示する。 Patent Document 1 is a powder composed of a magnesium-based alloy containing 0.2% by mass or more and 5% by mass or less of calcium and having a particle surface covered with a coating layer containing calcium oxide. Is not less than 100 μm and not more than 1500 μm, and when the micro-Vickers hardness is measured at 10 places in the particle cross section, the average value of the hardness variation index, which is the value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value by the maximum value, is 0. Disclosed is a magnesium-based alloy powder characterized by being not more than 0.3.
しかしながら、特許文献１のマグネシウム基合金粉末は、その平均粒径が１００μｍ以上であって粒径が大きい問題がある。例えば、３次元プリンターなどでは、１００μｍ未満の粒径での粉末金属素材が必要であり、特許文献１に開示されるマグネシウム基合金粉末では、３次元プリンターでの利用が困難である。また、３次元プリンターにより製造される構造部材だけでなく、電極材、塗料、医療用デバイスなどでも、その強度、耐久性、加工性などから、粉末粒径が小さいことが必要である。 However, the magnesium-based alloy powder of Patent Document 1 has a problem that the average particle diameter is 100 μm or more and the particle diameter is large. For example, a three-dimensional printer or the like requires a powder metal material having a particle size of less than 100 μm, and the magnesium-based alloy powder disclosed in Patent Document 1 is difficult to use in a three-dimensional printer. Further, not only structural members manufactured by a three-dimensional printer but also electrode materials, paints, medical devices, and the like need to have a small powder particle size due to the strength, durability, workability, and the like.
この点でも、特許文献１の技術は不十分である問題がある。 Also in this respect, there is a problem that the technique of Patent Document 1 is insufficient.
また、特許文献１の技術は、その請求項１０に記載のように、押出体を用途としている点で、上述したような、３次元プリンターでの構造部材等、電極材、塗料、医療用デバイスなどの用途に適していない問題も有している。 In addition, the technique of Patent Document 1 uses an extruded body as described in claim 10, and thus, as described above, a structural member in a three-dimensional printer, an electrode material, a paint, a medical device, and the like. There is also a problem that is not suitable for such uses.
本発明は、これらの課題に鑑み、軽量なマグネシウム合金であって３次元プリンターでの構造部材等、電極材、塗料、医療用デバイスなどの用途に適している粉末態様の、マグネシウム合金粉末を、提供することを目的とする。 In view of these problems, the present invention provides a magnesium alloy powder that is a lightweight magnesium alloy and is in a powder form suitable for applications such as a structural member in a three-dimensional printer, an electrode material, a paint, and a medical device. The purpose is to provide.
上記課題に鑑み、本発明のマグネシウム合金粉末は、カルシウム（Ｃａ）と、
マグネシウム（Ｍｇ）と、
添加元素を含み、
粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、
凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である。
In view of the above problems, the magnesium alloy powder of the present invention contains calcium (Ca)
Magnesium (Mg),
Including additional elements,
The average particle size of the powder is less than 200 μm,
The average particle size of the solidified structure is less than 5 μm.
本発明のマグネシウム合金粉末は、インゴットなどからの切削加工などによる微細化ではなく、粉末として製造される。このため、粉末のそれぞれにおいて凝固組織を含んでおり、マグネシウムの特性および添加された他の物質の特性を、適切に反映できる。加えて、凝固組織が成長した粒子の粉末であるので、粉末の個々の形状、物性の均一性が高く、その後の部材製造に適している。特に、マグネシウムの特徴である軽量性などを、製造される部材においても実現できる。 The magnesium alloy powder of the present invention is manufactured as a powder instead of being refined by cutting from an ingot or the like. For this reason, each of the powders has a solidified structure and can appropriately reflect the properties of magnesium and the properties of other substances added. In addition, since the solidified structure is a powder of the grown particles, the individual shape and physical properties of the powder are highly uniform, which is suitable for the subsequent production of members. In particular, the lightness and the like, which are the characteristics of magnesium, can be realized in the manufactured member.
また、従来技術に比較して、粒径や凝固組織の粒径が十分に小さいことで、３次元プリンターにも最適に使用できる。 In addition, since the particle size and the particle size of the solidified structure are sufficiently small as compared with the related art, it can be optimally used for a three-dimensional printer.
また、凝固組織の粒径が非常に小さいことで、組織微細化により機械的特性が向上する。更に、強度などのプラスメリットがありながらも、金属粉末とすることや耐熱性などへの悪提供を与えない、添加元素が加わることも許容できることで、製造での柔軟性が高まる。 Further, since the particle size of the solidified structure is very small, the mechanical properties are improved by the refinement of the structure. Further, while having a positive merit such as strength, it does not give adverse effects on metal powder and heat resistance, and it is acceptable to add an additional element, thereby increasing flexibility in production.
本発明の第１の発明に係るマグネシウム合金粉末は、カルシウム（Ｃａ）と、
マグネシウム（Ｍｇ）と、
添加元素を含み、
粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、
凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である。
The magnesium alloy powder according to the first invention of the present invention comprises calcium (Ca),
Magnesium (Mg),
Including additional elements,
The average particle size of the powder is less than 200 μm,
The average particle size of the solidified structure is less than 5 μm.
この構成により、軽量かつ難燃性でありながら、焼結体や積層造形や吹付などの工程で部材や部品を製造できる合金素材を提供できる。 With this configuration, it is possible to provide an alloy material that is lightweight and flame-retardant, but is capable of producing members and components in processes such as sintering, additive manufacturing, and spraying.
本発明の第２の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１の発明に加えて、添加元素は、第１添加元素群を含み、
第１添加元素群は、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）およびマンガン（Ｍｎ）の内の、少なくとも一つ以上の組み合わせである。
In the magnesium alloy powder according to the second invention of the present invention, in addition to the first invention, the additional element includes a first additional element group,
The first additive element group is a combination of at least one of aluminum (Al), zinc (Zn), and manganese (Mn).
この構成により、軽量性や難燃性を損なわず、粒径においても十分なマグネシウム合金粉末が得られる。 With this configuration, it is possible to obtain a magnesium alloy powder having a sufficient particle size without impairing lightness and flame retardancy.
本発明の第３の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１または第２の発明に加えて、添加元素は、第２添加元素群を含み、
第２添加元素群は、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）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、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。
In the magnesium alloy powder according to the third aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect, the additional element includes a second additional element group,
The second additional element group includes silicon (Si), beryllium (Be), zirconium (Zr), tin (Sn), lithium (Li), silver (Ag), copper (Cu), yttrium (Y), and lanthanum (La). ), Cerium (Ce), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), strontium (Sr), and dysprosium (Dy).
この構成により、軽量性や難燃性を損なわず、粒径においても十分なマグネシウム合金粉末が得られる。また、場合に応じて、機械的強度の向上などを実現できる。 With this configuration, it is possible to obtain a magnesium alloy powder having a sufficient particle size without impairing lightness and flame retardancy. Further, depending on the case, improvement in mechanical strength and the like can be realized.
本発明の第４の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、粉末の平均粒径が、１００μｍ未満である。 In the magnesium alloy powder according to a fourth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to third aspects, the powder has an average particle size of less than 100 μm.
この構成により、より粒径が小さくなり、積層造形や塗布などの様々な用途に最適に使用できるマグネシウム合金粉末が実現できる。 With this configuration, a magnesium alloy powder having a smaller particle size and optimally usable for various applications such as additive manufacturing and coating can be realized.
本発明の第５の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、粉末の平均粒径が、６７μｍ未満である。 In the magnesium alloy powder according to a fifth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to third aspects, the powder has an average particle size of less than 67 μm.
この構成により、例えば３次元プリンターにおいて最適に使用できる。 With this configuration, for example, it can be optimally used in a three-dimensional printer.
本発明の第６の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、カルシウムは、全体に対して０〜２０ｍａｓｓ％である。 In the magnesium alloy powder according to the sixth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to fifth aspects, calcium is 0 to 20 mass% with respect to the whole.
この構成により、難燃性を実現しつつも、マグネシウムの特性を維持できるマグネシウム合金粉末を実現できる。 With this configuration, it is possible to realize a magnesium alloy powder that can maintain the characteristics of magnesium while achieving flame retardancy.
本発明の第７の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、添加元素は、全体に対して０〜２０ｍａｓｓ％である。 In the magnesium alloy powder according to the seventh aspect of the present invention, in addition to any one of the first to sixth aspects, the additive element is 0 to 20 mass% with respect to the whole.
この構成により、難燃性を実現しつつも、マグネシウムの特性を維持できるマグネシウム合金粉末を実現できる。また、添加元素の特性に応じた特性を発揮させることもできる。 With this configuration, it is possible to realize a magnesium alloy powder that can maintain the characteristics of magnesium while achieving flame retardancy. In addition, characteristics according to the characteristics of the added element can be exhibited.
本発明の第８の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１から第７のいずれかの発明に加えて、粉末の粒径形状が、略球状である。 In the magnesium alloy powder according to an eighth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to seventh aspects, the particle size of the powder is substantially spherical.
この構成により、様々な用途での使用が容易となる。 This configuration facilitates use in various applications.
本発明の第９の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、マグネシウム合金粉末は、３次元プリンターに使用される。 In the magnesium alloy powder according to a ninth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to eighth aspects, the magnesium alloy powder is used for a three-dimensional printer.
この構成により、３次元プリンターにおいても、マグネシウムの特性を活かした部材や部品の製造が可能となる。 With this configuration, even in a three-dimensional printer, it is possible to manufacture members and components utilizing the characteristics of magnesium.
本発明の第１０の発明に係るマグネシウム合金粉末では、第１から第９のいずれかの発明に加えて、マグネシウム合金粉末は、電子機器、輸送機器、精密機器、電極材、医療用デバイスの構造材における焼結体用の粉体原料、もしくは塗料用の粉体原料に使用される。 In the magnesium alloy powder according to the tenth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to ninth aspects, the magnesium alloy powder is used for a structure of an electronic device, a transport device, a precision device, an electrode material, and a medical device. It is used as a powder material for a sintered body in a material or a powder material for a paint.
この構成により、粉末形態であることが好適である種々の用途に、最適に使用できる。 This configuration allows it to be optimally used in various applications where powder form is preferred.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（実施の形態１） (Embodiment 1)
（全体概要）
まず、本発明のマグネシウム合金粉末の全体概要について説明する。
(Overview)
First, the overall outline of the magnesium alloy powder of the present invention will be described.
本発明の実施の形態１におけるマグネシウム合金粉末は、粉末状態としての結果物で製造される。インゴットなどの部材が切削加工などされて紛体が得られるものではない。すなわち、製造工程を経て製造される合金が、粉末状である。この粉末状であるものが、本発明のマグネシウム合金粉末である。 The magnesium alloy powder according to the first embodiment of the present invention is manufactured as a resultant in a powder state. Powders cannot be obtained by cutting members such as ingots. That is, the alloy manufactured through the manufacturing process is in a powder form. This powder is the magnesium alloy powder of the present invention.
実施の形態１におけるマグネシウム合金粉末は、カルシウムとマグネシウムと追加元素を含み、粉末としての平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である。 The magnesium alloy powder in the first embodiment contains calcium, magnesium, and an additional element, has an average particle size of less than 200 μm as a powder, and has an average particle size of a solidified structure of less than 5 μm.
マグネシウム合金粉末は、製造された段階で粉末状である。この形態である粉末の平均粒径が２００μｍ未満である。平均粒径であるので、複数のマグネシウム合金粉末の粒径の平均として、２００μｍ未満である。このため、複数のマグネシウム合金粉末の一部の粒径が、２００μｍ以上であっても、全体としての平均が、２００μｍ未満であればよい。 Magnesium alloy powder is in powder form at the stage of manufacture. The average particle size of the powder in this form is less than 200 μm. Since it is an average particle diameter, the average particle diameter of the plurality of magnesium alloy powders is less than 200 μm. For this reason, even if a part of the plurality of magnesium alloy powders has a particle size of 200 μm or more, the average as a whole may be less than 200 μm.
平均粒径２００μｍ未満と非常に小さいことで、電極材、医療用デバイス、塗料、積層デバイス用の素材などに、好適に使用できる。例えば、このマグネシウム合金粉末は、電子機器、輸送機器、精密機器、電極材、医療用デバイスの構造材における焼結体用の粉体原料、もしくは塗料用の粉体原料、もしくは積層用の粉体原料に好適に使用できる。 Since the average particle diameter is extremely small, less than 200 μm, it can be suitably used for an electrode material, a medical device, a paint, a material for a laminated device, and the like. For example, this magnesium alloy powder is used as a powder material for a sintered body, a powder material for a paint, or a powder for lamination in a structural material of an electronic device, a transport device, a precision device, an electrode material, and a medical device. It can be suitably used as a raw material.
また、マグネシウム合金粉末は、内部に凝固組織を有する。製造される過程で凝固組織が成長する。この凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である。凝固組織の平均粒径が５μｍ未満であることで、マグネシウム合金粉末の強度が実現される。この結果、マグネシウム合金粉末は上述のように、電極材、医療用デバイス、塗料、積層デバイス用の素材などに、好適に使用できる。 The magnesium alloy powder has a solidified structure inside. A solidified structure grows during the manufacturing process. The average particle size of the solidified structure is less than 5 μm. When the average particle size of the solidified structure is less than 5 μm, the strength of the magnesium alloy powder is realized. As a result, as described above, the magnesium alloy powder can be suitably used for an electrode material, a medical device, a paint, a material for a laminated device, and the like.
また、凝固組織の平均粒径が５μｍ未満と非常に小さいことで、マグネシウム合金粉末を用いて製造された部材や部品などの機械的特性が向上する。凝固組織の平均粒径が小さいことで、マグネシウム合金粉末の凝固組織を起点とする破壊を減少させることができるからである。 Further, when the average particle size of the solidified structure is very small, that is, less than 5 μm, mechanical properties of members and components manufactured using the magnesium alloy powder are improved. This is because, when the average particle size of the solidified structure is small, breakage of the magnesium alloy powder starting from the solidified structure can be reduced.
このように本発明のマグネシウム合金粉末は、平均粒径および凝固組織のそれぞれの平均粒径が非常に小さいことで、電子機器、輸送機器、精密機器、電極材、医療用デバイス、塗料、積層デバイス用の粉体原料などに、好適に使用できる。また、３次元プリンターなどの積層デバイス用素材にも好適に使用できる。粉末状であることが必要であると共に、その粒径が小さいことが必要な分野において、好適に使用できる。 As described above, the magnesium alloy powder of the present invention has an extremely small average particle diameter and a very small average particle diameter of a solidified structure, so that electronic equipment, transportation equipment, precision equipment, electrode materials, medical devices, paints, and laminated devices can be obtained. It can be suitably used as a powder raw material for use. Further, it can be suitably used as a material for a laminated device such as a three-dimensional printer. It can be suitably used in the field where it is necessary to be in a powder form and the particle size is required to be small.
また、本発明のマグネシウム合金粉末は、カルシウムを含有していることで、難燃性であるメリットも有する。難燃性であることで（発火温度が高い）、高温になることが有り得る電子機器や輸送機器の部品、部材、構造材などにも使用可能である。 In addition, the magnesium alloy powder of the present invention has an advantage of being flame retardant by containing calcium. Because it is flame-retardant (has a high ignition temperature), it can be used for parts, members, structural materials, and the like of electronic equipment and transportation equipment that can be high in temperature.
図１は、カルシウムを混合した場合のマグネシウム合金の発火温度が上昇することを示すグラフである。図１のグラフに示されるように、カルシウムが混合されたマグネシウム合金の発火温度は、マグネシウム単体よりも高く、混合される量の増加によっては、その発火温度も上昇する。この結果、カルシウムが添加されたマグネシウム合金の難燃性が高まっていることが分かる。 FIG. 1 is a graph showing that the ignition temperature of a magnesium alloy increases when calcium is mixed. As shown in the graph of FIG. 1, the ignition temperature of a magnesium alloy mixed with calcium is higher than that of magnesium alone, and the ignition temperature increases with an increase in the amount of magnesium mixed. As a result, it is understood that the flame retardancy of the magnesium alloy to which calcium was added was increased.
（添加元素）
また、本発明のマグネシウム合金粉末は、カルシウムとマグネシウムに加えて添加元素を含んでいる。この添加元素は、後述するように、第１添加元素群から選択される元素あるいは第２添加元素群から選択される元素を含んでいる。これらのいずれかの添加元素を含むことで、製造の幅が広がるメリットがある。添加元素がふくまれることで、例えば、機械的強度を上げたり、加工性を向上させたりする効果のある添加元素を含めることができる。このように、添加元素を含むことが許容されることで、製造の幅が広がったり、追加的な効果を狙ったりすることができる。
(Additive element)
Further, the magnesium alloy powder of the present invention contains additional elements in addition to calcium and magnesium. This additional element includes an element selected from the first additional element group or an element selected from the second additional element group, as described later. By including any of these additional elements, there is an advantage that the range of production can be expanded. When the additive element is included, for example, the additive element having an effect of increasing mechanical strength or improving workability can be included. As described above, by allowing the additive element to be included, the range of production can be widened, and additional effects can be aimed at.
ここで、添加元素は、まず第１添加元素群を含む。 Here, the additive element first includes the first additive element group.
第１添加元素群は、第１添加元素群は、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）およびマンガン（Ｍｎ）の内の、少なくとも一つ以上の組み合わせである。このように定義される第１添加元素群を、マグネシウム合金粉末は含む。マグネシウム合金粉末は、このように定義される第１添加元素群を含む場合でも、マグネシウム合金粉末は、上述の通り、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である。 The first additive element group is a combination of at least one of aluminum (Al), zinc (Zn), and manganese (Mn). The magnesium alloy powder includes the first additive element group defined as above. Even when the magnesium alloy powder contains the first additive element group defined as above, the magnesium alloy powder has an average particle diameter of less than 200 μm and an average particle diameter of the solidified structure of less than 5 μm as described above. It is.
例えば、カルシウム、マグネシウム、亜鉛とを含むマグネシウム合金粉末が、第１添加元素群を含むマグネシウム合金粉末である。 For example, a magnesium alloy powder containing calcium, magnesium, and zinc is a magnesium alloy powder containing the first additive element group.
また、添加元素は、第２添加元素群を含む。 Further, the additional element includes a second additional element group.
第２添加元素群は、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）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、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。このように定義される第２添加元素群を含む場合でも、マグネシウム合金粉末は、上述の通り、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である。 The second additive element group includes silicon (Si), beryllium (Be), zirconium (Zr), tin (Sn), lithium (Li), silver (Ag), copper (Cu), yttrium (Y), and lanthanum (La). ), Cerium (Ce), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), strontium (Sr), and dysprosium (Dy). Even when the magnesium alloy powder contains the second additive element group defined as above, the average particle diameter of the powder of the magnesium alloy powder is less than 200 μm and the average particle diameter of the solidified structure is less than 5 μm as described above.
例えば、カルシウム、マグネシウム、ベリリウムを含むマグネシウム合金粉末が、第２添加元素群を含むマグネシウム合金粉末である。 For example, a magnesium alloy powder containing calcium, magnesium, and beryllium is a magnesium alloy powder containing the second additive element group.
このような第１添加元素群や第２添加元素群を含むことで、例えば、機械的強度などの面での向上を目指しつつも、難燃性と微小性による粉体原料の最適化を実現できる。 By including such a first additive element group and a second additive element group, it is possible to optimize a powder raw material based on flame retardancy and fineness while aiming to improve, for example, mechanical strength. it can.
また、第１添加元素群と第２添加元素群で定義される元素のそれぞれが含まれる場合もありえる。すなわち、アルミニウムとケイ素の両方を含むことでもよい。すなわち、本発明のマグネシウム合金粉末は、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素を含んで、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であって、凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である粉体である。 Further, each of the elements defined by the first additional element group and the second additional element group may be included. That is, it may include both aluminum and silicon. That is, the magnesium alloy powder of the present invention is a powder containing calcium, magnesium, aluminum and silicon, having an average particle diameter of less than 200 μm and an average particle diameter of a solidified structure of less than 5 μm.
（平均粒径）
上述においては、第１段階として、マグネシウム合金粉末の平均粒径が２００μｍ未満である場合を説明した。第２段階として、本発明のマグネシウム合金粉末の平均粒径は、１００μｍ未満であることも好適である。
(Average particle size)
In the above, the case where the average particle size of the magnesium alloy powder is less than 200 μm has been described as the first stage. As the second step, it is also preferable that the average particle size of the magnesium alloy powder of the present invention is less than 100 μm.
平均粒径が１００μｍ未満であることで、本発明のマグネシウム合金粉末は、より小さくなり、上述した電子機器、輸送機器、精密機器、電極材、医療用デバイス、塗料、積層デバイス用の素材などに、より好適に使用できる。粒径が小さいことは、これらのようなデバイスにおける製造工程が容易になると共に、製造されたこれらのデバイスや部材の耐久性や強度が向上する。特に、これらの構造材における焼結体に適した粉体原料であったり、塗料用の粉体原料であったりすることに好適である。 When the average particle size is less than 100 μm, the magnesium alloy powder of the present invention becomes smaller, and is used in the above-described electronic devices, transport devices, precision devices, electrode materials, medical devices, paints, materials for laminated devices, and the like. Can be used more preferably. When the particle size is small, the manufacturing process of such a device is facilitated, and the durability and strength of the manufactured device and member are improved. In particular, it is suitable to be a powder raw material suitable for a sintered body in these structural materials or a powder raw material for paint.
また、第３段階として、マグネシウム合金粉末の平均粒径が６７μｍ未満であることも好適である。次に述べるように、３次元プリンターの積層用の粉体原料として好適に使用できるからである。 Also, as the third stage, it is preferable that the average particle size of the magnesium alloy powder is less than 67 μm. As described below, this is because it can be suitably used as a powder material for lamination of a three-dimensional printer.
近年、３次元プリンターが様々な分野で使用されている。成型加工や研削加工などの従来の加工技術を用いて部品や部材を製造するだけでなく、３次元プリンターで部品や部材を製造することが増えてきている。特に、少量多品種などの場合や試作品などの場合には、３次元プリンターが使用される場合が増えてきている。 In recent years, three-dimensional printers have been used in various fields. Increasingly, not only are parts and members manufactured using conventional processing techniques such as molding and grinding, but also parts and members are manufactured using a three-dimensional printer. In particular, a three-dimensional printer is increasingly used in the case of small lots of many kinds or prototypes.
この３次元プリンターは、粉末素材を用いて積層して部品や部材を製造する。このため、粉末素材が必要となる。このとき、３次元プリンターに用いられる粉末素材は、粒径が小さいことが好ましい。その中でも、６７μｍ以下であることは、３次元プリンターでの使用として、一つの基準である。 This three-dimensional printer manufactures parts and members by laminating using a powder material. For this reason, a powder material is required. At this time, the powder material used in the three-dimensional printer preferably has a small particle size. Among them, a size of 67 μm or less is one criterion for use in a three-dimensional printer.
このため、本発明のマグネシウム合金粉末の平均粒径が、６７μｍ未満であることは、非常に好適である。 Therefore, it is very preferable that the average particle size of the magnesium alloy powder of the present invention is less than 67 μm.
なお、３次元プリンターの構造や種類によって、使用される粉末部材に要求される粒径は異なりうる。６７μｍ未満とは、この一例である。他の大きさを基準とすることもありえる。 The particle size required for the powder member used may vary depending on the structure and type of the three-dimensional printer. The case of less than 67 μm is an example of this. Other sizes may be the basis.
このように、本発明のマグネシウム合金粉末は、平均粒径が非常に小さい。加えて、平均粒径も用途において必要とされる段階に対応して調整が可能である。この結果、電極材、医療用デバイス、塗料、積層デバイス用の素材などに適切に使用できる。これらの素材に使用できることで、電子機器、精密機器、輸送機器などの部品や部材にも最終的に適用が可能となる。 Thus, the magnesium alloy powder of the present invention has a very small average particle size. In addition, the average particle size can be adjusted according to the stage required in the application. As a result, it can be appropriately used for an electrode material, a medical device, a paint, a material for a laminated device, and the like. By being able to be used for these materials, it can finally be applied to parts and members of electronic equipment, precision equipment, transportation equipment, and the like.
（一例の説明）
実施の形態１におけるマグネシウム合金粉末の一例について説明する。
(Example explanation)
An example of the magnesium alloy powder according to the first embodiment will be described.
（マグネシウム合金粉末の写真） (Photo of magnesium alloy powder)
図２は、本発明の実施の形態１におけるマグネシウム合金粉末の写真である。図２の写真に示されるマグネシウム合金粉末１は、実際に発明者が製作したものである。マグネシウム合金粉末１は、実際に粉末状態として製造される。 FIG. 2 is a photograph of a magnesium alloy powder according to Embodiment 1 of the present invention. The magnesium alloy powder 1 shown in the photograph of FIG. 2 was actually manufactured by the inventor. The magnesium alloy powder 1 is actually manufactured in a powder state.
また、図２の写真のマグネシウム合金粉末１の内部に凝固組織２が成長している。写真における網目状の黒色部分とそれに囲まれた白色部分が、凝固組織２である。 Further, a solidified structure 2 is growing inside the magnesium alloy powder 1 in the photograph of FIG. The network-like black portion and the white portion surrounded by the mesh-like portion in the photograph are the coagulated structure 2.
マグネシウム合金粉末１の平均粒径とは、図２の写真に示される円形の直径に基づくものである。凝固組織２の平均粒径は、図２の写真の内部の網目状の黒色部分に囲まれた白色部分の直径に基づくものである。 The average particle size of the magnesium alloy powder 1 is based on the circular diameter shown in the photograph of FIG. The average particle size of the solidified structure 2 is based on the diameter of a white portion surrounded by a net-like black portion in the photograph of FIG.
図３は、本発明の実施の形態１における平均粒径の異なるマグネシウム合金粉末の写真である。図３の写真では、左側から粒径が４６μｍのマグネシウム合金粉末、粒径が７０μｍのマグネシウム合金粉末、粒径が１０７μｍのマグネシウム合金粉末のそれぞれが示されている。 FIG. 3 is a photograph of magnesium alloy powders having different average particle sizes according to Embodiment 1 of the present invention. The photograph of FIG. 3 shows a magnesium alloy powder having a particle size of 46 μm, a magnesium alloy powder having a particle size of 70 μm, and a magnesium alloy powder having a particle size of 107 μm from the left side.
これらは、いずれも発明者が実際に製作したマグネシウム合金粉末である。左の粒径が４６μｍのマグネシウム合金は、平均粒径が６７μｍ未満のマグネシウム合金粉末の一例である。真ん中の粒径が７０μｍのマグネシウム合金粉末は、平均粒径が１００μｍ未満のマグネシウム合金粉末の一例である。右側の粒径が１０７μｍのマグネシウム合金粉末は、平均粒径が２００μｍ未満のマグネシウム合金粉末の一例である。 These are all magnesium alloy powders actually manufactured by the inventor. The magnesium alloy having a particle size of 46 μm on the left is an example of a magnesium alloy powder having an average particle size of less than 67 μm. The magnesium alloy powder having a particle diameter of 70 μm in the middle is an example of a magnesium alloy powder having an average particle diameter of less than 100 μm. The magnesium alloy powder having a particle diameter of 107 μm on the right is an example of a magnesium alloy powder having an average particle diameter of less than 200 μm.
このように、平均粒径が２００μｍ未満のマグネシウム合金粉末において、１００μｍ未満、６７μｍ未満のそれぞれの段階でのものを製造できる。 As described above, magnesium alloy powder having an average particle diameter of less than 200 μm can be produced at each stage of less than 100 μm and less than 67 μm.
（凝固組織）
図２の写真に示されるように、マグネシウム合金粉末１の内部には、凝固組織２が含まれている。マグネシウム合金粉末１が製造される過程で、内部の凝固組織が成長する。
(Coagulated structure)
As shown in the photograph of FIG. 2, a solidified structure 2 is contained inside the magnesium alloy powder 1. In the process of manufacturing the magnesium alloy powder 1, an internal solidification structure grows.
凝固組織２の平均粒径は、５μｍ未満である。このように凝固組織２の平均粒径が非常に小さいことで、機械的特性が向上する。特に、マグネシウム合金粉末１を用いて製造された部品や部材の機械的特性も向上する。 The average particle size of the solidified structure 2 is less than 5 μm. Since the average particle size of the solidified structure 2 is very small as described above, mechanical properties are improved. In particular, the mechanical properties of parts and members manufactured using the magnesium alloy powder 1 are also improved.
マグネシウム合金粉末１は、その平均粒径が小さいだけでなく、内部の凝固組織２の平均粒径も小さいので、電極材、医療用デバイス、塗料、積層デバイス用の素材などに好適に使用でき、機械的特性も高い。 Since the magnesium alloy powder 1 has not only a small average particle size but also a small average particle size of the solidified structure 2 inside, the magnesium alloy powder 1 can be suitably used as an electrode material, a medical device, a paint, a material for a laminated device, and the like. High mechanical properties.
例えば、マグネシウム合金粉末１を用いて積層造形された部材や部品は、機械的特性が高い。また、この部材を加工して作られる部品や構造材の機械的特定も高い。このように、マグネシウム合金粉末１の特性を引き継いで、目的とする部品や部材が製造できる。 For example, a member or a component formed by lamination using the magnesium alloy powder 1 has high mechanical properties. Also, the mechanical specification of parts and structural materials made by processing this member is high. In this way, a desired part or member can be manufactured by inheriting the characteristics of the magnesium alloy powder 1.
（カルシウムの含有率）
マグネシウム合金粉末は、カルシウムとマグネシウムと上述した添加元素を含む。添加元素群は、第１添加元素群の元素および第２添加元素群の元素の少なくとも一つを含む。
(Calcium content)
The magnesium alloy powder contains calcium, magnesium and the above-mentioned additional elements. The additional element group includes at least one of the elements of the first additional element group and the elements of the second additional element group.
ここで、カルシウムは、全体に対して０〜２０ｍａｓｓ％であることも好適である。カルシウムの含有率が、この範囲であることで、マグネシウム合金粉末の難燃性を向上させつつ、マグネシウム合金粉末のマグネシウムの特性（軽量性など）を損なわない。 Here, it is also preferable that calcium is 0 to 20 mass% with respect to the whole. When the content of calcium is within this range, the properties (eg, lightness) of magnesium of the magnesium alloy powder are not impaired while improving the flame retardancy of the magnesium alloy powder.
（添加元素の含有率）
添加元素は、全体対して０〜２０ｍａｓｓ％であることも好適である。添加元素の含有率が、この範囲であることで、マグネシウム合金粉末の難燃性や軽量性などを損なわずに、粉体原料としての利用に適した状態とできる。また、機械的強度などのプラスメリットを与えつつも、粉体原料としての難燃性や軽量性を維持したままとできる。
(Content of added elements)
It is also preferable that the additive element is 0 to 20 mass% with respect to the whole. When the content of the additive element is within this range, the magnesium alloy powder can be in a state suitable for use as a powder raw material without impairing the flame retardancy and light weight of the magnesium alloy powder. Further, it is possible to maintain the flame retardancy and light weight as a powder raw material while giving a positive merit such as mechanical strength.
（粉末形状）
図２、図３に示される通り、マグネシウム合金粉末の外形形状は、略球状であることも好適である。図２、図３では、発明者が実際に製造したマグネシウム合金粉末であり、いずれも外形が略球状である。略球状であることで、焼結体用としてや積層造形するための素材として適切である。
(Powder shape)
As shown in FIGS. 2 and 3, the external shape of the magnesium alloy powder is also preferably substantially spherical. FIGS. 2 and 3 show magnesium alloy powder actually produced by the inventor, and both have a substantially spherical outer shape. The substantially spherical shape is suitable as a material for a sintered body or a material for lamination molding.
３次元プリンターのように、積層造形に用いられる場合には、略球状であることで、使用が容易となるからである。また、使用が容易となるのに加えて、積層造形されて製造される部材や部品の精度が向上するからである。 This is because, when used for additive manufacturing, as in a three-dimensional printer, it is easy to use because it has a substantially spherical shape. Further, in addition to the ease of use, the accuracy of members and components manufactured by lamination molding is improved.
（用途）
上述で説明したマグネシウム合金粉末１は、種々の用途に使用される。その中でも、焼結体用としての粉体原料や、積層造形での部品や部材製造の粉体原料が好適である。粉末形態であることで、焼結体の製造工程や積層造形での製造工程に適しているからである。
(Application)
The magnesium alloy powder 1 described above is used for various applications. Among them, powder raw materials for sintered bodies and powder raw materials for manufacturing parts and members by additive manufacturing are preferable. This is because the powder form is suitable for a manufacturing process of a sintered body or a manufacturing process of additive manufacturing.
積層造形を行う３次元プリンターで用いる粉末素材して使用されることが好適である。近年の製造現場や開発現場では、３次元プリンターが盛んに使用されている。３次元プリンターを用いた部材や部品の製造においても、マグネシウムを主成分とする素材が求められている。軽量化が求められるからである。 It is preferable to use it as a powder material used in a three-dimensional printer that performs additive manufacturing. In recent years, three-dimensional printers have been actively used in manufacturing sites and development sites. Also in the production of members and components using a three-dimensional printer, a material containing magnesium as a main component is required. This is because weight reduction is required.
このため、マグネシウム合金粉末１は、この３次元プリンターの使用において最適である。また、カルシウムが含有されていることで、難燃性も実現されている。 For this reason, the magnesium alloy powder 1 is most suitable for use of this three-dimensional printer. Further, by containing calcium, flame retardancy is also realized.
また、マグネシウム合金粉末１は、電子機器、輸送機器、精密機器、電極材、医療用デバイスの構造材や、塗料のいずれかに使用されることも好適である。これらも粉末を固めて製造されたり、基体に粉末が塗布や蒸着されて製造されたりするからである。すなわち、焼結体用の粉体原料として好適に使用できる。 The magnesium alloy powder 1 is also preferably used for any of electronic equipment, transportation equipment, precision equipment, electrode materials, structural materials of medical devices, and paints. This is because these are also produced by solidifying the powder or by applying or vapor-depositing the powder on the substrate. That is, it can be suitably used as a powder raw material for a sintered body.
これらの用途においても、マグネシウムの軽量性とカルシウムが含有されていることでの難燃性が適している。添加元素は、これらの特性に影響を与えない。また機械的特性の向上などの追加的なメリットを生じさせる。また、粉末であって、平均粒径および凝固組織の平均粒径のそれぞれが小さいことで、製造が容易であると共に、製造後の機械的特性が高くなる。 Also in these applications, the light weight of magnesium and the flame retardancy due to the inclusion of calcium are suitable. The added elements do not affect these properties. It also provides additional benefits such as improved mechanical properties. In addition, since the powder is small in average particle diameter and average particle diameter of the solidified structure, the production is easy and the mechanical properties after production are high.
以上のように、実施の形態１におけるマグネシウム合金粉末は、平均粒径と凝固組織の平均粒径が小さいことで、積層造形などを始めとした様々な分野で好適に使用できる。また、平均粒径が小さいことで、用途への広がりや製造精度の向上が実現できる。加えて、凝固組織の平均粒径が小さいことで、機械的強度などの特性が向上する。 As described above, the magnesium alloy powder according to Embodiment 1 has a small average particle diameter and a small average particle diameter of a solidified structure, and thus can be suitably used in various fields such as additive manufacturing. In addition, since the average particle diameter is small, it is possible to realize a wider application and an improved manufacturing accuracy. In addition, since the average particle size of the solidified structure is small, characteristics such as mechanical strength are improved.
（実施の形態２） (Embodiment 2)
実施の形態２においては、いくつかの実施例について説明する。 In the second embodiment, some examples will be described.
（実施例１：添加元素がほとんどないか微量の場合）
発明者は、実施例１として、添加元素がほとんどないか微量である、全体に対して０．５ｍａｓｓ％のカルシウムと残部のマグネシウムを含有するマグネシウム合金粉末を作製した。作製工程は次の通りである。
(Example 1: When there is almost no or trace amount of added element)
As Example 1, the inventor produced a magnesium alloy powder containing 0.5 mass% of calcium and the balance of magnesium with respect to the whole, with little or no added element. The manufacturing process is as follows.
（１）原料となるマグネシウムおよびカルシウムを所定含有率となるように秤量する。
（２）秤量された原料を溶融する。
（３）溶融した溶融金属を、環境雰囲気を制御した状態で、冷却部へ滴下する。
（４）冷却部による冷却により、凝固した粉末を、マグネシウム合金粉末として回収する。
(1) Magnesium and calcium as raw materials are weighed to a predetermined content.
(2) Melting the weighed raw materials.
(3) The molten metal is dropped into the cooling unit while controlling the environmental atmosphere.
(4) The powder solidified by cooling by the cooling unit is collected as a magnesium alloy powder.
このようにして作製された実施例１のマグネシウム合金粉末の粒径および凝固組織を測定した。 The particle size and solidification structure of the magnesium alloy powder of Example 1 thus manufactured were measured.
（粉末の平均粒径の測定）
粉末の平均粒径の測定は次の通りに行った。
装置：マイクロトラック９３２０・Ｘ１００ ＨＲＡ（日機装(株)製）
試料粒子の分散媒体：イオン交換水
(Measurement of average particle size of powder)
The measurement of the average particle size of the powder was performed as follows.
Apparatus: Microtrack 9320 X100 HRA (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.)
Dispersion medium for sample particles: ion-exchanged water
測定方法：マグネシウム合金粉末をイオン交換水とともに流動・循環させ、これにレーザー光を照射して生じた光の散乱角度等を読み取ることで、粉末の粒径を測定する。これを繰り返すことで粒度分布と平均粒径が計算する。また、図４に示される「Ｄ」が、マグネシウム合金粉末そのものの粒径であり、これを測定すれば、一つの粉末の粒径が測定できる。図４は、粉末の粒径および凝固組織を測定する際の状態を示す説明図である。 Measuring method: The particle diameter of the powder is measured by flowing and circulating the magnesium alloy powder together with ion-exchanged water, and irradiating the magnesium alloy powder with laser light to read the scattering angle and the like of the generated light. By repeating this, the particle size distribution and the average particle size are calculated. “D” shown in FIG. 4 is the particle size of the magnesium alloy powder itself, and by measuring this, the particle size of one powder can be measured. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state when measuring the particle size and the solidified structure of the powder.
（結晶組織の平均粒径の測定）
結晶組織の平均粒径の測定は、次の通りに行った。顕微鏡写真から凝固組織の平均粒径を測定した。凝固組織の粒径については、図４に示されるように粉末断面の同心円と交わる結晶の数で、円周を除算して、凝固組織の粒径を算出する。図４に示される算出式によって、凝固組織の平均粒径の算出が行われる。
(Measurement of average grain size of crystal structure)
The measurement of the average particle size of the crystal structure was performed as follows. The average particle size of the solidified structure was measured from the micrograph. As for the particle size of the solidified structure, as shown in FIG. 4, the circumference is divided by the number of crystals intersecting with the concentric circles of the powder cross section to calculate the particle size of the solidified structure. The average particle size of the solidified structure is calculated by the calculation formula shown in FIG.
図５は、実施例１の粉末の平均粒径の測定結果を示すグラフである。図５のグラフから明らかな通り、実施例１のマグネシウム合金粉末の平均粒径は、５０．４μｍである。また、図６は、実施例１のマグネシウム合金粉末の顕微鏡写真である。図６の写真から明らかな通り、実施例１のマグネシウム合金粉末の凝固組織の平均粒径は、４．９μｍである。すなわち、５μｍ未満である。 FIG. 5 is a graph showing the measurement results of the average particle size of the powder of Example 1. As is clear from the graph of FIG. 5, the average particle size of the magnesium alloy powder of Example 1 is 50.4 μm. FIG. 6 is a micrograph of the magnesium alloy powder of Example 1. As is clear from the photograph of FIG. 6, the average particle size of the solidified structure of the magnesium alloy powder of Example 1 is 4.9 μm. That is, it is less than 5 μm.
このように、全体に対して０．５ｍａｓｓ％のカルシウムと残部のマグネシウムを含有するマグネシウム合金粉末は、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径は５μｍ未満であることが確認された。このような特性を有することで、焼結体用の粉体材料や積層造形の粉体材料として好適であることが確認された。 As described above, the magnesium alloy powder containing 0.5 mass% of calcium and the balance of magnesium with respect to the whole has an average particle diameter of the powder less than 200 μm and an average particle diameter of the solidified structure of less than 5 μm. confirmed. It has been confirmed that having such characteristics, it is suitable as a powder material for a sintered body or a powder material for additive manufacturing.
（実施例２：５ｍａｓｓ％アルミニウム、０．３ｍａｓｓ％マンガン、１ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムのマグネシウム合金粉末）
発明者は、実施例２として、全体に対して５ｍａｓｓ％アルミニウム、全体に対して０．３ｍａｓｓ％マンガン、全体に対して１ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムのマグネシウム合金粉末を作製した。作製工程は実施例1と（原料と含有率を除いて）同様である。このようにして作製された実施例２のマグネシウム合金粉末の平均粒径および凝固組織の平均粒径を測定した。粉末の平均粒径と凝固組織の平均粒径の測定方法は、実施例１で説明したのと同様である。
(Example 2: Magnesium alloy powder of 5 mass% aluminum, 0.3 mass% manganese, 1 mass% calcium, and the remainder magnesium)
As Example 2, the inventor made a magnesium alloy powder of 5 mass% aluminum, 0.3 mass% manganese, 1 mass% calcium, and magnesium as the whole. The fabrication process is the same as in Example 1 (except for the raw materials and content). The average particle size and the average particle size of the solidified structure of the magnesium alloy powder of Example 2 thus manufactured were measured. The method for measuring the average particle size of the powder and the average particle size of the solidified structure is the same as that described in Example 1.
図７は、実施例２の粉末の平均粒径の測定結果を示すグラフである。図７のグラフから明らかな通り、実施例２のマグネシウム合金粉末の平均粒径は、４９．５μｍである。また、図８は、実施例２のマグネシウム合金粉末の顕微鏡写真である。図８の写真から明らかな通り、実施例２のマグネシウム合金粉末の凝固組織の平均粒径は、３．１μｍである。すなわち、５μｍ未満である。 FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the average particle size of the powder of Example 2. As is clear from the graph of FIG. 7, the average particle size of the magnesium alloy powder of Example 2 is 49.5 μm. FIG. 8 is a photomicrograph of the magnesium alloy powder of Example 2. As is clear from the photograph of FIG. 8, the average particle size of the solidified structure of the magnesium alloy powder of Example 2 is 3.1 μm. That is, it is less than 5 μm.
このように、 全体に対して５ｍａｓｓ％アルミニウム、全体に対して０．３ｍａｓｓ％マンガン、全体に対して１ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムのマグネシウム合金粉末は、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径は５μｍ未満であることが確認された。このような特性を有することで、焼結体用の粉体材料や積層造形の粉体材料として好適であることが確認された。 Thus, the magnesium alloy powder of 5 mass% aluminum, 0.3 mass% manganese, 1 mass% calcium, and the balance magnesium has a mean particle size of less than 200 μm. It was confirmed that the average particle size of the solidified structure was less than 5 μm. It has been confirmed that having such characteristics, it is suitable as a powder material for a sintered body or a powder material for additive manufacturing.
第１添加元素群から選択されるアルミニウム、マンガンが０〜２０ｍａｓｓ％含まれる場合でも、粉末の粒径や凝固組織の粒径は、目的通りの値である。結果として、積層造形や焼結体などに好適に利用できる粉体原料となる。もちろん、軽量性や難燃性を有しつつ、粒径の小ささによる機械的強度の実現もできる。 Even when aluminum and manganese selected from the first additive element group are contained in an amount of 0 to 20 mass%, the particle size of the powder and the particle size of the solidified structure are as intended. As a result, a powder raw material that can be suitably used for additive manufacturing, a sintered body, and the like is obtained. Of course, it is possible to realize mechanical strength due to small particle size while having light weight and flame retardancy.
（実施例３：９ｍａｓｓ％アルミニウム、０．７ｍａｓｓ％亜鉛、２ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムのマグネシウム合金粉末 ）
発明者は、実施例３として、全体に対して９ｍａｓｓ％アルミニウム、全体に対して０．７ｍａｓｓ％亜鉛、全体に対して２ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムであるマグネシウム合金粉末を作製した。作製工程は実施例1と（原料と含有率を除いて）同様である。このようにして作製された実施例３のマグネシウム合金粉末の平均粒径および凝固組織の平均粒径を測定した。粉末の平均粒径と凝固組織の平均粒径の測定方法は、実施例１で説明したのと同様である。
(Example 3: Magnesium alloy powder of 9 mass% aluminum, 0.7 mass% zinc, 2 mass% calcium, and the remainder magnesium)
The inventor produced, as Example 3, a magnesium alloy powder containing 9 mass% aluminum, 0.7 mass% zinc, 2 mass% calcium, and the balance magnesium. The fabrication process is the same as in Example 1 (except for the raw materials and content). The average particle size of the magnesium alloy powder of Example 3 and the average particle size of the solidified structure thus produced were measured. The method for measuring the average particle size of the powder and the average particle size of the solidified structure is the same as that described in Example 1.
図９は、実施例３の粉末の平均粒径の測定結果を示すグラフである。図９のグラフから明らかな通り、実施例３のマグネシウム合金粉末の平均粒径は、５２．３μｍである。また、図１０は、実施例３のマグネシウム合金粉末の顕微鏡写真である。図１０の写真から明らかな通り、実施例３のマグネシウム合金粉末の凝固組織の平均粒径は、２．５μｍである。すなわち、５μｍ未満である。 FIG. 9 is a graph showing the measurement results of the average particle size of the powder of Example 3. As is clear from the graph of FIG. 9, the average particle size of the magnesium alloy powder of Example 3 is 52.3 μm. FIG. 10 is a micrograph of the magnesium alloy powder of Example 3. As is clear from the photograph of FIG. 10, the average particle size of the solidified structure of the magnesium alloy powder of Example 3 is 2.5 μm. That is, it is less than 5 μm.
このように、全体に対して９ｍａｓｓ％アルミニウム、全体に対して０．７ｍａｓｓ％亜鉛、全体に対して２ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムであるマグネシウム合金粉末は、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径は５μｍ未満であることが確認された。このような特性を有することで、焼結体用の粉体材料や積層造形の粉体材料として好適であることが確認された。 Thus, a magnesium alloy powder having 9 mass% aluminum, 0.7 mass% zinc, 2 mass% calcium, and the balance magnesium, has an average particle diameter of less than 200 μm. It was confirmed that the average particle size of the solidified structure was less than 5 μm. It has been confirmed that having such characteristics, it is suitable as a powder material for a sintered body or a powder material for additive manufacturing.
このように、カルシウムとマグネシウムに加えて、第１添加元素群から選択される添加元素がふくまれる場合でも、粉末の平均粒径および凝固組織の平均粒径とは、所望の基準を達成できる。 As described above, even when the additive element selected from the first additive element group is included in addition to calcium and magnesium, desired standards can be achieved for the average particle diameter of the powder and the average particle diameter of the solidified structure.
（実施例４：４ｍａｓｓ％アルミニウム、３ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムのマグネシウム合金粉末）
発明者は、実施例４として、全体に対して４ｍａｓｓ％アルミニウム、全体に対して３ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムのマグネシウム合金粉末を作製した。作製工程は実施例1と（原料と含有率を除いて）同様である。このようにして作製された実施例４のマグネシウム合金粉末の平均粒径および凝固組織の平均粒径を測定した。粉末の平均粒径と凝固組織の平均粒径の測定方法は、実施例１で説明したのと同様である。
(Example 4: Magnesium alloy powder of 4 mass% aluminum, 3 mass% calcium, and the remainder magnesium)
As Example 4, the inventor produced a magnesium alloy powder of 4 mass% aluminum, 3 mass% calcium, and magnesium as the rest. The fabrication process is the same as in Example 1 (except for the raw materials and content). The average particle size of the magnesium alloy powder of Example 4 and the average particle size of the solidified structure thus produced were measured. The method for measuring the average particle size of the powder and the average particle size of the solidified structure is the same as that described in Example 1.
図１１は、実施例４の粉末の平均粒径の測定結果を示すグラフである。図１１のグラフから明らかな通り、実施例４のマグネシウム合金粉末の平均粒径は、５３．０μｍである。また、図１２は、実施例４のマグネシウム合金粉末の顕微鏡写真である。図１２の写真から明らかな通り、実施例４のマグネシウム合金粉末の凝固組織の平均粒径は、１．８μｍである。すなわち、５μｍ未満である。 FIG. 11 is a graph showing the measurement results of the average particle size of the powder of Example 4. As is clear from the graph of FIG. 11, the average particle size of the magnesium alloy powder of Example 4 is 53.0 μm. FIG. 12 is a micrograph of the magnesium alloy powder of Example 4. As is clear from the photograph of FIG. 12, the average particle size of the solidified structure of the magnesium alloy powder of Example 4 is 1.8 μm. That is, it is less than 5 μm.
このように、全体に対して４ｍａｓｓ％アルミニウム、全体に対して３ｍａｓｓ％カルシウム、残部はマグネシウムのマグネシウム合金粉末は、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径は５μｍ未満であることが確認された。このような特性を有することで、焼結体用の粉体材料や積層造形の粉体材料として好適であることが確認された。 Thus, the magnesium alloy powder of 4 mass% aluminum, 3 mass% calcium, and the balance magnesium, has an average particle diameter of less than 200 μm and an average particle diameter of the solidified structure of less than 5 μm. It was confirmed that there was. It has been confirmed that having such characteristics, it is suitable as a powder material for a sintered body or a powder material for additive manufacturing.
このように、カルシウムとマグネシウムに加えて、第１添加元素群から選択される添加元素であるアルミニウムが含まれる場合でも、粉末の平均粒径および凝固組織の平均粒径とは、所望の基準を達成できる。 As described above, even when aluminum, which is an additional element selected from the first additional element group, is contained in addition to calcium and magnesium, the average particle diameter of the powder and the average particle diameter of the solidified structure are determined based on desired standards. Can be achieved.
（実施例５：１３．５ｍａｓｓ％のアルミニウム、１０．０ｍａｓｓ％のカルシウム、残部のマグネシウム）
発明者は、実施例５として、全体に対して１３．５ｍａｓｓ％のアルミニウムと、全体に対して１０．０ｍａｓｓ％のカルシウムと、残部のマグネシウムを含有するマグネシウム合金粉末を作製した。作製工程は実施例1と（原料と含有率を除いて）同様である。このようにして作製された実施例５のマグネシウム合金粉末の平均粒径および凝固組織の平均粒径を測定した。粉末の平均粒径と凝固組織の平均粒径の測定方法は、実施例１で説明したのと同様である。
(Example 5: 13.5 mass% of aluminum, 10.0 mass% of calcium, balance of magnesium)
As Example 5, the inventor produced a magnesium alloy powder containing 13.5 mass% of aluminum, 10.0 mass% of calcium, and the balance of magnesium as a whole. The fabrication process is the same as in Example 1 (except for the raw materials and content). The average particle size of the magnesium alloy powder of Example 5 and the average particle size of the solidified structure thus produced were measured. The method for measuring the average particle size of the powder and the average particle size of the solidified structure is the same as that described in Example 1.
図１３は、実施例５の粉末の平均粒径の測定結果を示すグラフである。図１３のグラフから明らかな通り、実施例５のマグネシウム合金粉末の平均粒径は、５０．４μｍである。また、図１４は、実施例５のマグネシウム合金粉末の顕微鏡写真である。図１４の写真から明らかな通り、実施例５のマグネシウム合金粉末の凝固組織の平均粒径は、１．２μｍである。すなわち、５μｍ未満である。 FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the average particle size of the powder of Example 5. As is clear from the graph of FIG. 13, the average particle size of the magnesium alloy powder of Example 5 is 50.4 μm. FIG. 14 is a photomicrograph of the magnesium alloy powder of Example 5. As is clear from the photograph of FIG. 14, the average particle size of the solidified structure of the magnesium alloy powder of Example 5 is 1.2 μm. That is, it is less than 5 μm.
このように、全体に対して１３．５ｍａｓｓ％のアルミニウムと、全体に対して１０．０ｍａｓｓ％のカルシウムと、残部のマグネシウムを含有するマグネシウム合金粉末は、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径は５μｍ未満であることが確認された。このような特性を有することで、焼結体用の粉体材料や積層造形の粉体材料として好適であることが確認された。 Thus, the magnesium alloy powder containing 13.5 mass% of aluminum, 10.0 mass% of calcium, and the balance of magnesium has an average particle diameter of less than 200 μm, It was confirmed that the average particle size of the solidified structure was less than 5 μm. It has been confirmed that having such characteristics, it is suitable as a powder material for a sintered body or a powder material for additive manufacturing.
このように、カルシウムとマグネシウムに加えて、第１添加元素群から選択される添加元素が含まれる場合でも、粉末の平均粒径および凝固組織の平均粒径とは、所望の基準を達成できる。 As described above, even when the additive element selected from the first additive element group is included in addition to calcium and magnesium, desired standards can be achieved for the average particle diameter of the powder and the average particle diameter of the solidified structure.
以上のように、実施の形態２において、添加元素を含む場合でも、焼結体や積層造形に好適に使用できる粉体原料のマグネシウム合金粉末が得られることが確認された。 As described above, in the second embodiment, it was confirmed that a magnesium alloy powder as a powder raw material that can be suitably used for a sintered body and an additive manufacturing even when an additive element is included.
（実施の形態３） (Embodiment 3)
次に実施の形態３について説明する。実施の形態３では、実施の形態１、２で説明したマグネシウム合金粉末の製造方法について説明する。マグネシウム合金粉末の製造方法は、次の工程を備える。 Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, a method of manufacturing the magnesium alloy powder described in the first and second embodiments will be described. The method for producing a magnesium alloy powder includes the following steps.
（溶融工程）
マグネシウムとカルシウムと添加元素を溶融させて溶融金属を製造する溶融工程。
(Melting process)
A melting process in which magnesium, calcium, and additional elements are melted to produce a molten metal.
（滴下工程）
溶融金属を滴下させる滴下工程。
(Drip process)
A dropping step of dropping molten metal.
（冷却凝固工程）
滴下される溶融金属を冷却して粉末凝固させる冷却凝固工程。
これらの工程を備えることで、実施の形態１，２で説明したマグネシウム合金粉末を製造することができる。
(Cooling and solidification process)
A cooling and solidifying step of cooling the dropped molten metal to solidify the powder.
By providing these steps, the magnesium alloy powder described in Embodiments 1 and 2 can be manufactured.
また、溶融工程の前段階において、必要となる原料のそれぞれを秤量する秤量工程が備わってもよい。 In addition, a weighing step for weighing each of the necessary raw materials may be provided in a stage prior to the melting step.
なお、秤量工程においては、マグネシウムやカルシウムなどの原料がそれぞれ秤量されてもよいが、秤量された原料から、一度インゴットが製造されることでもよい。溶融工程では、このインゴットが使用されてもよい。 In the weighing step, raw materials such as magnesium and calcium may be respectively weighed, but an ingot may be manufactured once from the weighed raw materials. This ingot may be used in the melting step.
図１５は、本発明の実施の形態３におけるマグネシウム合金粉末の製造方法を示すフロー図である。図１５にあるように、原料の秤量工程、溶融工程、滴下工程、冷却凝固工程とを備えている。これらの工程を経て、図１５の最後に示されるように、粉体形態のマグネシウム合金粉末が製造される。 FIG. 15 is a flowchart showing a method for manufacturing a magnesium alloy powder according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 15, the method includes a raw material weighing step, a melting step, a dropping step, and a cooling and solidifying step. Through these steps, as shown at the end of FIG. 15, a magnesium alloy powder in powder form is produced.
ここで、図１６を用いて、一例としての製造装置を用いてマグネシウム合金粉末の製造について説明する。図１６に示される製造装置は、ガスアトマイズ法に用いる製造装置の一例である。製造装置は、溶解炉１０、噴霧槽１１、回収部１２を、備えている。これらの要素を順々に製造工程が進んでいく。溶解炉１０をスタートとして秤量されたマグネシウム等の原料の溶融が行われる。 Here, the production of a magnesium alloy powder using a production apparatus as an example will be described with reference to FIG. The manufacturing apparatus shown in FIG. 16 is an example of a manufacturing apparatus used for a gas atomizing method. The manufacturing apparatus includes a melting furnace 10, a spray tank 11, and a recovery unit 12. The manufacturing process of these elements proceeds sequentially. Starting from the melting furnace 10, the weighed raw materials such as magnesium are melted.
１：不活性ガスに置換した溶解炉１０にて原料を溶解する。不活性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガスなどがある。今回の製作例では、アルゴンガスを使用した。
２：噴霧槽１１を不活性ガスに置換する。
３：溶融したマグネシウム合金を滴下して不活性ガスを吹き付ける。この不活性ガスの吹付により、溶解しているマグネシウム合金が粉末化する。
４：回収部１２から粉末となったマグネシウム合金粉末を回収する。
1: The raw material is melted in the melting furnace 10 replaced with an inert gas. Examples of the inert gas include an argon gas, a nitrogen gas, and a helium gas. In this example, argon gas was used.
2: Replace the spray tank 11 with an inert gas.
3: The molten magnesium alloy is dropped and an inert gas is sprayed. The blowing of the inert gas powders the dissolved magnesium alloy.
4: The magnesium alloy powder which has become the powder is recovered from the recovery unit 12.
以上の工程によって、マグネシウム合金粉末が製造される。 Through the above steps, a magnesium alloy powder is manufactured.
図１７は、図１６の製造装置により製造されたマグネシウム合金粉末の写真である。図１６を用いて説明した製造装置によって得られるマグネシウム合金粉末は、実施の形態２で説明したように、粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である。 FIG. 17 is a photograph of a magnesium alloy powder manufactured by the manufacturing apparatus of FIG. As described in Embodiment 2, the magnesium alloy powder obtained by the manufacturing apparatus described with reference to FIG. 16 has an average particle diameter of less than 200 μm and an average particle diameter of a solidified structure of less than 5 μm.
このような製造方法を経て、切削などで削り取られた粉末態様のものではなく、最初から粉末状態であるマグネシウム合金粉末が製造できる。切削などでは、凝固組織が整然としてないあるいは成長していない粉末となり得るが、実施の形態３で説明した製造方法でのマグネシウム合金粉末は、凝固組織も整然としている。 Through such a manufacturing method, it is possible to manufacture a magnesium alloy powder that is not in the form of a powder cut off by cutting or the like but is in a powder state from the beginning. In cutting or the like, the solidified structure may be unordered or ungrown powder. However, the magnesium alloy powder according to the manufacturing method described in the third embodiment has an orderly solidified structure.
なお、実施の形態１〜３で説明されたマグネシウム合金粉末は、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。 The magnesium alloy powder described in the first to third embodiments is an example for explaining the purpose of the present invention, and includes modifications and alterations without departing from the spirit of the present invention.
１ マグネシウム合金粉末
２ 凝固組織
１０ 溶解炉
１１ 噴霧槽
１２ 回収部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnesium alloy powder 2 Solidification structure 10 Melting furnace 11 Spray tank 12 Collection part
Claims (11)
マグネシウム（Ｍｇ）と、
添加元素を含み、
粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、
凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である、マグネシウム合金粉末。 Calcium (Ca);
Magnesium (Mg),
Including additional elements,
The average particle size of the powder is less than 200 μm,
A magnesium alloy powder having an average particle size of a solidified structure of less than 5 μm.
前記第１添加元素群は、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）およびマンガン（Ｍｎ）の内の、少なくとも一つ以上の組み合わせである、請求項１記載のマグネシウム合金粉末。 The additive element includes a first additive element group,
The magnesium alloy powder according to claim 1, wherein the first additive element group is a combination of at least one of aluminum (Al), zinc (Zn), and manganese (Mn).
前記第２添加元素群は、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）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、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、請求項１または２記載のマグネシウム合金粉末。 The additive element includes a second additive element group,
The second additive element group includes silicon (Si), beryllium (Be), zirconium (Zr), tin (Sn), lithium (Li), silver (Ag), copper (Cu), yttrium (Y), lanthanum ( The magnesium alloy powder according to claim 1, wherein the magnesium alloy powder is a combination of at least one of La), cerium (Ce), neodymium (Nd), gadolinium (Gd), strontium (Sr), and dysprosium (Dy).
前記溶融金属を滴下させる滴下工程と、
前記滴下される前記溶融金属を冷却して粉末凝固させる冷却凝固工程と、を備える、マグネシウム合金粉末の製造方法であって、
前記マグネシウム合金粉末は、
粉末の平均粒径が２００μｍ未満であり、
凝固組織の平均粒径が５μｍ未満である、マグネシウム合金粉末の製造方法。 A melting step of producing a molten metal by melting magnesium, calcium, and additional elements,
A dropping step of dropping the molten metal,
A cooling and solidifying step of cooling the molten metal to be dropped and solidifying the powder, comprising: a method of manufacturing a magnesium alloy powder,
The magnesium alloy powder,
The average particle size of the powder is less than 200 μm,
A method for producing a magnesium alloy powder, wherein the average particle size of the solidified structure is less than 5 μm.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111774566A (en) * | 2020-06-23 | 2020-10-16 | 西安建筑科技大学 | 3D printing process for multi-component rare earth magnesium alloy |
| CN112974837A (en) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 重庆大学 | Two-step sintering process method for 3D printing of magnesium alloy material |
| CN113621858A (en) * | 2021-07-14 | 2021-11-09 | 西安理工大学 | Antibacterial and tumor proliferation inhibiting degradable magnesium alloy bone nail and preparation method thereof |
| CN114262830A (en) * | 2021-12-14 | 2022-04-01 | 沈阳工业大学 | Powder for laser 3D printing of light high-strength magnesium alloy and preparation method thereof |
| CN114346368A (en) * | 2021-12-29 | 2022-04-15 | 北京理工大学 | Arc additive manufacturing method for silicon-magnesium-containing alloy |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011074469A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | Method for producing silicon added magnesium alloy |
| JP2014162991A (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-08 | Seiko Epson Corp | Manganese-based alloy powder and manganese-based alloy molding |
| JP2015533864A (en) * | 2012-08-20 | 2015-11-26 | エッカルト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＥｃｋａｒｔ ＧｍｂＨ | Zinc-magnesium alloy corrosion-resistant pigment, corrosion-resistant paint, and method for producing the corrosion-resistant pigment |
| JP2016053198A (en) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 株式会社コイワイ | Metal molded product and metal powder for metal molded product |
| JP2018073945A (en) * | 2016-10-27 | 2018-05-10 | 株式会社東北マグネットインスティテュート | Composite magnetic particle and magnetic component |
-
2018
- 2018-08-18 JP JP2018153753A patent/JP2020026573A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011074469A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | Method for producing silicon added magnesium alloy |
| JP2015533864A (en) * | 2012-08-20 | 2015-11-26 | エッカルト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＥｃｋａｒｔ ＧｍｂＨ | Zinc-magnesium alloy corrosion-resistant pigment, corrosion-resistant paint, and method for producing the corrosion-resistant pigment |
| JP2014162991A (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-08 | Seiko Epson Corp | Manganese-based alloy powder and manganese-based alloy molding |
| JP2016053198A (en) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 株式会社コイワイ | Metal molded product and metal powder for metal molded product |
| JP2018073945A (en) * | 2016-10-27 | 2018-05-10 | 株式会社東北マグネットインスティテュート | Composite magnetic particle and magnetic component |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 京極 秀樹、池庄司 敏孝, 図解 金属３Ｄ積層造形のきそ, vol. 初版第１刷, JPN7022004531, 20 October 2017 (2017-10-20), JP, pages 44 - 45, ISSN: 0005040747 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111774566A (en) * | 2020-06-23 | 2020-10-16 | 西安建筑科技大学 | 3D printing process for multi-component rare earth magnesium alloy |
| CN111774566B (en) * | 2020-06-23 | 2022-07-08 | 西安建筑科技大学 | 3D printing process for multi-component rare earth magnesium alloy |
| CN112974837A (en) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 重庆大学 | Two-step sintering process method for 3D printing of magnesium alloy material |
| CN112974837B (en) * | 2021-02-09 | 2023-05-05 | 重庆大学 | Process method for 3D printing two-step sintering of magnesium alloy material |
| CN113621858A (en) * | 2021-07-14 | 2021-11-09 | 西安理工大学 | Antibacterial and tumor proliferation inhibiting degradable magnesium alloy bone nail and preparation method thereof |
| CN114262830A (en) * | 2021-12-14 | 2022-04-01 | 沈阳工业大学 | Powder for laser 3D printing of light high-strength magnesium alloy and preparation method thereof |
| CN114346368A (en) * | 2021-12-29 | 2022-04-15 | 北京理工大学 | Arc additive manufacturing method for silicon-magnesium-containing alloy |
| CN114346368B (en) * | 2021-12-29 | 2022-10-28 | 北京理工大学 | Arc additive manufacturing method for silicon-magnesium-containing alloy |
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