[發明專利]鎂合金部件及其制造方法

有效

• 申請號: 201380020508.1
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN104245982B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 荒岡裕司;白石透;小野芳樹
• 申請（專利權）人: 日本發條株式會社
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;B21C23/00;B22D11/00;B22D11/01;B22D11/06;B22D21/04;C22C1/02;C22F1/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 朱美紅,李婷

技術領域

本發明涉及適合在彎曲應力及/或扭轉應力主要作用的制品中使用的鎂合金部件及其制造方法。

背景技術

以往，在航空宇宙、車輛（汽車、摩托車、火車等）、醫療設備、福利設備、機器人等的各種各樣的領域中，以功能擴充及性能提高、操作性提高等為目的，零件的輕量化要求較強。特別是，在以汽車為代表的車輛領域中，近年來，目的是以環境問題為背景的二氧化碳排出量的降低、即燃耗費改善的、對于該輕量化的要求逐年增加了嚴格度。

并且，以車輛領域為中心，對于零件的輕量化的研究正在熱烈開展，到目前為止，以通過組成改良或表面改性或它們的組合帶來的鋼的高強度化為中心開展了研究。例如，關于作為強度零件的代表的彈簧，高強度材料已經作為主流被使用，通過將氮化處理或噴丸硬化處理等表面改性技術組合，使疲勞強度進一步提高，結果，實現了作為彈簧的輕量化。但是，在鋼中，以往的依賴于組成實現的高強度化正在接近于極限，不能期待今后的大幅的輕量化是實際情況。

所以，對于進一步的輕量化，向以鈦合金、鋁合金、鎂合金為代表的比重較小的輕合金的期待較大。其中，在實用金屬中最輕的鎂合金的比重為鋼的約1/4、鈦合金的約1/2.5、鋁合金的約1/1.5，其輕量化效果較大，加上資源較豐富，希望向市場的較快普及。

但是，以往的一般的鎂合金的制品用途被限制。其最大的原因是起因于以往的一般的鎂合金的強度較低，為了確保作為零件的強度，不能避免零件尺寸比到目前為止的鋼零件的大型化。即，以往的鎂合金難以兼顧輕量化和緊湊化，所以作為強度零件還沒有被市場接受是現實情況。

在這樣的狀況下，用于鎂合金向強度零件的應用的高強度鎂合金的研究被熱烈地進行。例如，在專利文獻1中，公開了下述技術：從Mg－Al－Zn－Mn－Ca－RE（稀土類元素）合金的熔融金屬通過輪式鑄造制造固體生成物，將該固體生成物通過拉拔加工壓緊化，由此得到0.2%屈服強度為565MPa的鎂合金部件。

此外，在專利文獻2中，公開了下述技術：通過將Mg－X－Ln（X為Cu、Ni、Sn、Zn的1種或2種以上，Ln為Y、La、Ce、Nd、Sm的1種或2種以上）合金從熔融金屬急冷凝固而做成非晶質的箔帶，得到硬度200HV以上的鎂合金箔帶。

進而，在專利文獻3中，公開了下述技術：通過將Mg－Al－Mn合金的鑄造材或擠壓材拉拔加工，得到拉伸強度250MPa以上且延伸率6%以上的鎂合金線。

專利文獻1：特開平3－90530號公報

專利文獻2：特開平3－10041號公報

專利文獻3：特開2003－293069號公報。

發明內容

在這些專利文獻中表示的技術對于鎂合金的高強度化是有效的。但是，專利文獻1所公開的鎂合金為了作為強度零件滿足市場的要求，其機械性質不充分。例如，在設想了向彎曲應力及/或扭轉應力主要作用的彈簧的應用的情況下，作為在維持與現行的鋼制彈簧相同的尺寸的基礎上實現輕量化的鎂合金制的線材的強度，根據本發明者等的試算，需要在線材內部有550MPa以上的0.2%屈服強度、并且在線材表面附近有650MPa以上的0.2%屈服強度。此外，為了成形為螺旋彈簧等，在線材內部需要至少5%以上的延伸率。可是，專利文獻1所公開的強度最高的0.2%屈服強度為565MPa的合金部件缺乏其延展性，僅具有1.6%的延伸率。另一方面，專利文獻1所公開的延展性最好的合金部件的延伸率是4.7%，具有與在本發明中希望的值接近的延伸率，但其強度在0.2%屈服強度下缺乏為535MPa，不能滿足要求。

在專利文獻2所公開的鎂合金中，得到了170HV以上的硬度。該硬度根據本發明者等的試算，在上述線材表面是相當于650MPa以上的0.2%屈服強度的硬度。但是，在專利文獻2中，關于表示延展性的特性完全沒有公開。專利文獻2所公開的鎂合金大量含有稀土類元素，并且由50%以上的非晶質相構成，所以其延展性非常缺乏，可以容易地設想不能得到充分的延伸率。進而，非晶質相是熱不穩定的，有通過環境溫度等的外因而容易地結晶化的缺點。非晶質相和結晶相的混相合金根據其相的比例而特性較大地不同，所以在生產中難以穩定地生產特性均質的制品，并且從市場中的品質保證的困難看，向工業制品的應用也不適當。

在專利文獻3所公開的鎂合金中，具有延伸率為6%以上的充分的延展性。但是，拉伸強度最大也只是479MPa，在上述線材內部不能滿足550MPa以上的0.2%屈服強度。