特許 6937374 マグネシウム合金板、およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6937374

(24)【登録日】2021年9月1日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】マグネシウム合金板、およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 23/02 20060101AFI20210909BHJP

   C22C 23/04 20060101ALI20210909BHJP

   C22F 1/06 20060101ALI20210909BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20210909BHJP

【ＦＩ】

   C22C23/02

   C22C23/04

   C22F1/06

   !C22F1/00 623

   !C22F1/00 630K

   !C22F1/00 682

   !C22F1/00 611

   !C22F1/00 691B

   !C22F1/00 691C

   !C22F1/00 694B

   !C22F1/00 683

   !C22F1/00 694Z

   !C22F1/00 694A

   !C22F1/00 684C

   !C22F1/00 613

   !C22F1/00 630A

   !C22F1/00 692A

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-534725(P2019-534725)

(86)(22)【出願日】2017年12月21日

(65)【公表番号】特表2020-503453(P2020-503453A)

(43)【公表日】2020年1月30日

(86)【国際出願番号】KR2017015263

(87)【国際公開番号】WO2018117696

(87)【国際公開日】20180628

【審査請求日】2019年6月25日

(31)【優先権主張番号】10-2016-0177465

(32)【優先日】2016年12月23日

(33)【優先権主張国】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】592000691

【氏名又は名称】ポスコ

【氏名又は名称原語表記】ＰＯＳＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(72)【発明者】

【氏名】ナ、 ヒョン−テク

(72)【発明者】

【氏名】ソ、 イン シク

(72)【発明者】

【氏名】ソ、 ソク ジョン

(72)【発明者】

【氏名】キム、 ソン イル

【審査官】 川村 裕二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１５７６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９９１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７５２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１３７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２７１３３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１６９３５１１（ＣＮ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１０５６５６０（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ２３／００−２３／０６

Ｃ２２Ｆ １／００− １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

重量％で、０．５〜１０％の亜鉛（Ｚｎ）、１〜１５％のアルミニウム（Ａｌ）を含有し、残りはマグネシウム（Ｍｇ）および不可避不純物から構成され、
（０００２）面［０００１］方向を基準として方位差が３０°以下の範囲内の集合組織の集合強度の平均値が３以下であり、
常温における限界成形高さ（ＬＤＨ．Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）が１０ｍｍ以上であり、
下記式：
┃（ｃ／ａ_{（１／４ｔ）}−ｃ／ａ_{（１／２ｔ）}）┃ｘ（ｃ／ａ_{（１／２ｔ）}）^−１ｘ１００
（式中、ｃ／ａ_{（１／４ｔ）}およびｃ／ａ_{（１／２ｔ）}は、それぞれ鋼板の厚さ方向の１／４ｔおよび１／２ｔ深さの任意の地点で測定したｃ／ａ値である）
を用いて計算された板材内のＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）結晶構造のｃ／ａ値の偏差が５％以下を満足する、
マグネシウム合金板。

【請求項2】

厚さが０．４〜２ｍｍである、請求項１に記載のマグネシウム合金板。

【請求項3】

前記マグネシウム合金板は、厚さ方向に均一な非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織を有するように製造された、請求項２に記載のマグネシウム合金板。

【請求項4】

重量％で、０．５〜１０％の亜鉛（Ｚｎ）、１〜１５％のアルミニウム（Ａｌ）を含有し、残りはマグネシウム（Ｍｇ）および不可避不純物から構成されるマグネシウム鋳造材を３００〜５００℃で１時間〜４８時間溶体化処理する段階（ａ）と、
前記溶体化処理されたマグネシウム鋳造材を３００〜５００℃で予熱する段階（ｂ）と、
前記予熱されたマグネシウム鋳造材を、下記の関係式（１）によって選定された拘束部材と共に、下記の関係式（２）と下記の関係式（３）を満足するように圧延する段階（ｃ）と、
前記圧延されたマグネシウム合金圧延板材を３００〜５００℃で０．５時間〜５時間溶体化処理する段階（ｄ）とを含む、マグネシウム合金板の製造方法であって、
前記マグネシウム合金板は、
（０００２）面［０００１］方向を基準として方位差が３０°以下の範囲内の集合組織の集合強度の平均値が３以下であり、
常温における限界成形高さ（ＬＤＨ．Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）が１０ｍｍ以上であり、
下記式：
┃（ｃ／ａ_{（１／４ｔ）}−ｃ／ａ_{（１／２ｔ）}）┃ｘ（ｃ／ａ_{（１／２ｔ）}）^−１ｘ１００
（式中、ｃ／ａ_{（１／４ｔ）}およびｃ／ａ_{（１／２ｔ）}は、それぞれ鋼板の厚さ方向の１／４ｔおよび１／２ｔ深さの任意の地点で測定したｃ／ａ値である）
を用いて計算された板材内のＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）結晶構造のｃ／ａ値の偏差が５％以下を満足する、
マグネシウム合金板の製造方法：
関係式（１）
１＜┃（σ_ｍａｔ−σ_ｍｇ）┃ｘσ_ｍｇ^−１＜２０
σ_ｍａｔとσ_ｍｇはそれぞれ、拘束部材とマグネシウム素材のＭｅａｎ Ｆｌｏｗ Ｓｔｒｅｓｓ（ＭＦＳ）（ＭＰａ）である：
関係式（２）
０．４＜Ｎ_Ｒｅｆｆｘ（Ｎ_{Ｒｔｏｔａｌ}−１）^−１
Ｎ_Ｒｅｆｆは、ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ（ε_ｅｆｆ）値以上の変形が加えられる圧延パス数であり、
Ｎ_{Ｒｔｏｔａｌ}は、総圧延パス数である：
関係式（３）
３＜ε_ｅｆｆｘ１００（％）＜４０
ε_ｅｆｆ＝┃Ｔ−Ｔ_０┃ｘＬ_ｉｎｉ^−１
Ｔ_０（ｍｍ）とＴ（ｍｍ）はそれぞれ、マグネシウム板材の変形前の厚さと変形後の厚さである。

【請求項5】

前記拘束部材の厚さがマグネシウム鋳造材対比５％を超えるように設計される、請求項４に記載のマグネシウム合金板の製造方法。

【請求項6】

前記圧延は、累積圧下量５０％以上で進行する拘束圧延である、請求項４に記載のマグネシウム合金板の製造方法。

【請求項7】

前記圧延後、塗油処理またはメッキ処理を追加的に施す、請求項４に記載のマグネシウム合金板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

マグネシウム合金板、およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

最近、国際環境規制の強化および燃費規制の強化に伴う輸送装備の燃費向上のための軽量化要求が増大している。このため、代表的な軽量金属であるマグネシウム鋳造材の適用に対する技術開発が活発に行われている。しかし、マグネシウム鋳造材は、ＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）の結晶構造を有し、常温で作動するスリップシステム（ｓｌｉｐ ｓｙｓｔｅｍ）が制限的であるという欠点がある。特に、圧延後、マグネシウム合金板に形成される基底（ｂａｓａｌ）集合組織における当該スリップシステムは、プレス成形性に非常に不利である。

【0003】

韓国公開特許公報第２０１０−００３８８０９号、および韓国公開特許公報第２０１２−００５５３０４号では、イットリウム（Ｙ）およびカルシウム（Ｃａ）を添加して、薄板鋳造／圧延時の再結晶現象による結晶粒微細化および集合組織の分散制御により成形性を向上させる技術が提案されている。また、米国公開特許公報第２０１３−００１７１１８号では、圧延時、上部／下部ロールの異なる回転速度の実現によりマグネシウム合金板に剪断変形を付加した後、熱処理により基底集合組織を緩和させる技術が提案されている。

【0004】

しかし、上記技術は、高価なイットリウムとカルシウムを添加しても、常温における限界成形高さ（ＬＤＨ．Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）が５ｍｍ以下と、冷間成形性に劣る。また、上部／下部ロールの異なる回転速度の付与による異周速圧延技術は、剪断変形が表層にのみ集中することにより、成形性の向上に限界がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】韓国公開特許公報第２０１０−００３８８０９号

【特許文献2】韓国公開特許公報第２０１２−００５５３０４号

【特許文献3】米国公開特許公報第２０１３−００１７１１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

優れた冷間成形性を有するマグネシウム合金板、およびその製造方法を提供する。具体的には、常温における限界成形高さが１０ｍｍ以上の優れた冷間成形性を有するマグネシウム合金板材を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態によるマグネシウム合金板は、重量％で、０．５〜１０％の亜鉛（Ｚｎ）、１〜１５％のアルミニウム（Ａｌ）を含有し、残りはマグネシウム（Ｍｇ）および不可避不純物から構成され、（０００２）面［０００１］方向を基準として方位差が３０°以下の範囲内の集合組織の集合強度の平均値が３以下である。

【0008】

上記マグネシウム合金板は、板材内のＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）結晶構造のｃ／ａ値の偏差が５％以下を満足し得る。

【0009】

上記マグネシウム合金板は、常温における限界成形高さ（ＬＤＨ．Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）が１０ｍｍ以上であってもよい。

【0010】

上記マグネシウム合金板の厚さは、０．４〜２ｍｍであってもよい。

【0011】

本発明の一実施形態によるマグネシウム合金板の製造方法は、重量％で、０．５〜１０％の亜鉛（Ｚｎ）、１〜１５％のアルミニウム（Ａｌ）を含有し、残りはマグネシウム（Ｍｇ）および不可避不純物から構成されるマグネシウム鋳造材を３００〜５００℃で１時間〜４８時間溶体化処理する段階（ａ）と、上記溶体化処理されたマグネシウム鋳造材を３００〜５００℃で予熱する段階（ｂ）と、上記予熱されたマグネシウム鋳造材を、下記の関係式（１）によって選定された拘束部材と共に、下記の関係式（２）と下記の関係式（３）を満足するように圧延する段階（ｃ）と、上記圧延されたマグネシウム合金圧延板材を３００〜５００℃で０．５時間〜５時間溶体化処理する段階（ｄ）とを含む。

【0012】

関係式（１）
１＜┃（σ_ｍａｔ−σ_ｍｇ）┃xσ_ｍｇ^−１＜２０
σ_ｍａｔとσ_ｍｇはそれぞれ、拘束部材とマグネシウム素材のＭｅａｎ Ｆｌｏｗ Ｓｔｒｅｓｓ（ＭＦＳ）（ＭＰａ）である：

【0013】

関係式（２）
０．４＜Ｎ_Ｒｅｆｆｘ（Ｎ_{Ｒｔｏｔａｌ}−１）^−１
Ｎ_Ｒｅｆｆは、ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ（ε_ｅｆｆ）値以上の変形が加えられる圧延パス数であり、
Ｎ_{Ｒｔｏｔａｌ}は、総圧延パス数である：

【0014】

関係式（３）
３＜ε_ｅｆｆｘ１００（％）＜４０
ε_ｅｆｆ＝┃Ｔ−Ｔ_０┃ｘＬ_ｉｎｉ^−１
Ｔ_０（ｍｍ）とＴ（ｍｍ）はそれぞれ、マグネシウム板材の変形前の厚さと変形後の厚さである。

【0015】

上記拘束部材の厚さは、マグネシウム鋳造材対比５％を超えるように設計される。
上記圧延は、累積圧下量５０％以上で進行する拘束圧延であってもよい。
上記圧延後、塗油処理またはメッキ処理を追加的に施してもよい。

【0016】

本発明の一実施形態によるマグネシウム合金板は、前述した製造方法により製造されたものであって、厚さ方向に均一な非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織を有することができる。

【0017】

前述した製造方法により製造されたマグネシウム合金板は、常温における限界成形高さ（ＬＤＨ．Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）が１０ｍｍ以上であってもよい。

【発明の効果】

【0018】

優れた冷間成形性を有するマグネシウム合金板、およびその製造方法を提供することができる。具体的には、常温における限界成形高さが１０ｍｍ以上の優れた冷間成形性を有するマグネシウム合金板材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】比較例１によるマグネシウム合金圧延板材の結晶組織をＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて示す結果である。

【0020】

【図2】実施例１によるマグネシウム合金圧延板材の結晶組織をＥＢＳＤを用いて示す結果である。

【0021】

【図3】実施例１および比較例１の１／４ｔ、１／２ｔ地点における（０００２）面の基準結晶方位分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

第１、第２および第３などの用語は、多様な部分、成分、領域、層および／またはセクションを説明するために使用されるが、これらに限定されない。これらの用語は、ある部分、成分、領域、層またはセクションを、他の部分、成分、領域、層またはセクションと区別するためにのみ使用される。したがって、以下に述べる第１部分、成分、領域、層またはセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で第２部分、成分、領域、層またはセクションと言及される。

【0023】

ここで使用される専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形態は、文言がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分の存在や付加を除外させるわけではない。

【0024】

別途定義しないものの、ここで使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同じ意味を有する。通常使用される辞書に定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有すると追加解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味で解釈されない。 また、特に言及しない限り、％は、重量％（ｗｔ％）を意味する。

【0025】

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。

【0026】

本発明の一実施形態によるマグネシウム合金板は、重量％で、０．５〜１０％の亜鉛（Ｚｎ）、１〜１５％のアルミニウム（Ａｌ）を含有し、残りはマグネシウム（Ｍｇ）および不可避不純物から構成され、（０００２）面［０００１］方向基準で方位差が３０°以下の範囲内の集合組織の集合強度の平均値が３以下である。例えば、厚さ方向に１／４ｔ、１／２ｔ地点において、（０００２）面［０００１］方向を基準として方位差が３０°以下の範囲内の集合組織の集合強度の平均値が３以下であってもよい。

【0027】

また、上記板材内のＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）結晶構造のｃ／ａ値の偏差は５％以下を満足する。具体的には、ｃ／ａ値の差が４％以下であってもよい。より具体的には、ｃ／ａ値の差が３％以下であってもよい。さらにより具体的には、ｃ／ａ値の差が２％以下であってもよい。

【0028】

これにより、本発明のマグネシウム合金板は、常温における限界成形高さ（ＬＤＨ．Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）が１０ｍｍ以上と、優れた冷間成形性を有することができる。

【0029】

以下、本発明のマグネシウム鋳造材の成分を説明する。

【0030】

本発明によるマグネシウム鋳造材は、重量％で、上記亜鉛の含有量が０．５〜１０％、アルミニウムの含有量が１〜１５％であり、残部がマグネシウムおよび不可避不純物から構成されることを特徴とする。本発明において、マグネシウム鋳造材の合金組成を制限した理由を説明し、以下、％は、重量％を意味する。

【0031】

亜鉛（Ｚｎ）
亜鉛は、マグネシウム合金板材において強度を上昇させる効果がある。亜鉛を０．５％未満で添加する場合、上記効果が不足して強度に劣り、１０％を超える場合、結晶粒界に粗大な平衡相が形成されて成形性が減少する。したがって、亜鉛の含有量は０．５〜１０％とするのが好ましい。

【0032】

アルミニウム（Ａｌ）
アルミニウムは、マグネシウム合金板材において耐食性と延伸率を向上させる効果がある。しかし、１％未満で添加する場合、上記効果が不足して目標の物性を達成しにくい。また、１５％を超える場合、製造が容易でなく、軽量性確保の側面から効率性が低下するため、アルミニウムの含有量は１〜１５％とするのが好ましい。

【0033】

一方、本発明の一実施形態によるマグネシウム合金板の製造方法は、重量％で、０．５〜１０％の亜鉛（Ｚｎ）、１〜１５％のアルミニウム（Ａｌ）を含有し、残りはマグネシウム（Ｍｇ）および不可避不純物から構成されるマグネシウム鋳造材を３００〜５００℃で１時間〜４８時間溶体化処理する段階（ａ）と、上記溶体化処理されたマグネシウム鋳造材を３００〜５００℃で予熱する段階（ｂ）と、上記予熱されたマグネシウム鋳造材を、下記の関係式（１）によって選定された拘束部材と共に、関係式（２）と関係式（３）を満足するように圧延する段階（ｃ）と、
上記圧延されたマグネシウム合金圧延板材を３００〜５００℃で０．５時間〜５時間溶体化処理する段階（ｄ）とを含む。

【0034】

以下、本発明の製造工程を段階別に分けて詳しく説明する。

【0035】

上記成分で鋳造されたマグネシウム鋳造材を３００〜５００℃で１時間〜４８時間溶体化処理する。３００℃未満で溶体化処理する場合、鋳造組織が残留して均一な微細組織を構成できず、製造後、冷間成形性が局部的に劣る問題点がある。５００℃超過で熱処理時、溶融が発生したり粗大な微細組織が形成されて冷間成形性が減少する。また、１時間未満で熱処理する場合、均一な微細組織が得られず、４８時間を超える場合、組織の均一化効果が顕著に減少し、経済的にも不利である。

【0036】

上記溶体化処理されたマグネシウム鋳造材を３００〜５００℃で予熱する。３００℃未満で予熱する場合、圧延時、再結晶効果が十分でなくて微細組織の均一性が欠如し、５００℃を超える場合、異常な結晶粒の成長により冷間成形性が減少する問題点がある。

【0037】

上記予熱されたマグネシウム鋳造材を、関係式（１）によって選定された拘束部材と共に、関係式（２）と関係式（３）を満足するように圧延する。

【0038】

関係式（１）
１＜┃（σ_ｍａｔ−σ_ｍｇ）┃xσ_ｍｇ^−１＜２０
σ_ｍａｔとσ_ｍｇはそれぞれ、拘束部材とマグネシウム素材のＭｅａｎ Ｆｌｏｗ Ｓｔｒｅｓｓ（ＭＦＳ）（ＭＰａ）である。

【0039】

関係式（２）
０．４＜Ｎ_Ｒｅｆｆｘ（Ｎ_{Ｒｔｏｔａｌ}−１）^−１
Ｎ_Ｒｅｆｆ：ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ（ε_ｅｆｆ）値以上の変形が加えられる圧延パス数
Ｎ_{Ｒｔｏｔａｌ}：総圧延パス数

【0040】

関係式（３）
３＜ε_ｅｆｆｘ１００（％）＜４０
ε_ｅｆｆ＝┃Ｔ−Ｔ_０┃ｘＬ_ｉｎｉ^−１
Ｔ_０（ｍｍ）とＴ（ｍｍ）はそれぞれ、マグネシウム板材の変形前の厚さと変形後の厚さを意味する。

【0041】

関係式（１）の値が１未満の場合、拘束部材の変形抵抗値が非常に小さく、小さい圧下量でも拘束部材の成形が過度に進行し、マグネシウム板材との界面からマグネシウム板材の中心部まで十分な拘束圧延効果を付与できない。反面、２０を超える場合、拘束部材の変形抵抗値が非常に高く、圧延負荷量の増加で通板性の問題を引き起こすことがあり、拘束部材における変形抵抗が、マグネシウム板材の変形抵抗に比べて非常に大きく、マグネシウム界面から形成されるべき多軸の拘束変形挙動と異なる圧縮変形挙動が優勢に作用して、厚さ方向の１／２ｔ地点まで拘束圧延の効果を効果的に付与できない。

【0042】

上記に基づいて選択された素材を適用して、圧延中、非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織が効果的に形成される時点まで必要な、ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ（ε_ｅｆｆ）値以上の圧延パス数に対する関係式（２）において、初期の１パス以上は、通常の粗圧延過程と類似に、最終目標厚さの確保のための素材の厚さ調整を目標として圧延を開始するものの、少なくとも１パス以上はｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ（ε_ｅｆｆ）値以上の変形が加えられる圧下率で圧延されることが好ましい。同時に、上記言及したｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ（ε_ｅｆｆ）値以上の変形が加えられる圧下率に関する定義は、関係式（３）を満足しなければならない。関係式（３）において、値が３未満の場合、低い圧下率による剪断変形効果が顕著に低下して非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織が効果的に形成されない。４０を超える場合、剪断変形効果の確保の側面からも効率が低下するだけでなく、マグネシウム素材と変形率が異なる拘束部材を共に圧延する時は、通板性の劣位により円滑な操業の進行が困難である。

【0043】

上記圧延されたマグネシウム合金圧延板材を、３００〜５００℃で０．５〜５時間溶体化処理する。３００℃未満で溶体化処理する場合、再結晶挙動が十分でなく、延伸された圧延組織が残留して冷間成形性に劣るという問題がある。５００℃超過で熱処理時、局部的に溶融が発生したり粗大な微細組織が形成されて、同じく冷間成形性に劣る。０．５時間未満で熱処理する場合、均一に再結晶された微細組織が得られず、５時間を超える場合、組織の均一化効果が顕著に減少する。

【0044】

上記のように、適用素材間の変形抵抗の差に対する関係式（１）を満足するように素材を選択し、関係式（２）と関係式（３）に対する検討に基づいて製造されたマグネシウム合金板は、（０００２）面［０００１］方向のｂａｓａｌ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎの基準方位差が３０°以内の平均集合強度（Ｉ_ａｖｅ（〜３０°））が３以下と、非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織が効果的に形成される。また、本発明によるマグネシウム合金板において、ＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）格子構造のａｓｐｅｃｔ−ｒａｔｉｏ偏差は、ｃ／ａ値の差が５％以下であることを特徴とし、非常に均一な非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織の形成が可能で、結果的に常温でも１０ｍｍ以上の限界成形高さの確保が可能である。具体的には、ｃ／ａ値の差が４％以下であってもよい。より具体的には、ｃ／ａ値の差が３％以下であってもよい。さらにより具体的には、ｃ／ａ値の差が２％以下であってもよい。

【0045】

例えば、本発明によるマグネシウム合金板は、０．４〜２ｍｍの厚さを有してもよいが、これに限定されるものではない。

【実施例】

【0046】

以下、本発明を実施例を通じてより詳しく説明するが、このような実施例の記載は本発明の実施を例示するためのものに過ぎず、このような実施例の記載によって本発明が限定されるわけではない。

【0047】

（マグネシウム合金板の製造）
実施例１〜５、比較例１〜９
表１に記載の成分の重量％の検討に基づいて、ＣＯ_２とＳＦ_６混合ガス雰囲気下で溶解してマグネシウム合金溶湯を製造し、このように用意された溶湯を用いて、双ロール式薄板鋳造装置により板状の鋳造材を製造した。溶湯が発火する前の温度（約９５０℃）を考慮して７１０℃に維持させながら、ノズルに移送されて２つの冷却ロールの間に注入された。この時、２つの冷却ロールの間の間隔は約４ｍｍに維持し、ロールの回転速度を約５ｍｐｍに維持して、２００〜３００℃／ｓの冷却速度で鋳造された。このように鋳造された板材について、次の後続熱処理を行った。まず、鋳造された板材を４４０℃で１時間熱処理した。これは、鋳造組織と偏析を最大限除去するためである。

【0048】

次に、上記のように熱処理されたマグネシウム鋳造材を関係式（１）の値が１未満の素材とし、純アルミニウム板材を２０を超える素材として、４０００ＭＰａ級のマルテンサイト基地組織を有する変態強化鋼（Ｍａｒｔ鋼）を拘束部材に適用した。また、関係式（１）により適正範囲に属する素材として、Ｍｉｌｄ鋼、ＳＴＳ３０４、ＴＷＩＰ鋼を拘束部材に選択し、構成素材間の厚さ比率を、マグネシウム鋳造板材基準４．５％から１００％まで変化を与えながら圧延を実施した。圧延前、４００℃で３０分間予熱後に圧延を実施し、熱間圧延時、ｐａｓｓあたり、４００℃で５分間追加の予熱と圧延を繰り返し、拘束部材の除去後、最終的にマグネシウム合金板材を再結晶させるために、４００℃で１時間仕上げ熱処理を施した。

【0049】

表１と表２はそれぞれ、マグネシウム鋳造材と拘束部材の成分、材質、および相互間の変形抵抗の差を示すＭＦＳ、そして関係式（１）の結果値を示している。ＴＳ、ＹＳ、Ｅｌは、常温で４ｍｍの厚さの板状型マグネシウム鋳造材および多様な当該厚さの拘束部材に対するＪＩＳ５規格、Ｃ方向に対する引張材質であり、ＭＦＳは４００℃で０．１ｓ^−１の変形率付与時の測定結果である。表３は、圧延前の厚さ比率、圧延モード、累積圧下量、Ｎ_Ｒｅｆｆ、Ｎ_{Ｒｔｏｔａｌ}、ε_ｅｆｆ値、および圧延後の最終圧延後の熱処理条件を示している。表４は、圧延後の拘束部材を除去し、残りの拘束圧延されたマグネシウム合金板材に対する常温引張材質と１／４ｔおよび１／２ｔ地点の微細組織を、ＥＢＳＤ／ＯＩＭおよびＴＥＭ分析手法を利用して、Ｉ_{ａｖｅ（１／４ｔ）}（〜３０°）、Ｉ_{ａｖｅ（１／２ｔ）}（〜３０°）、ｃ／ａ_{（１／４ｔ）}、ｃ／ａ_{（１／２ｔ）}、ｃ／ａの偏差に対する結果値、そして限界ドーム高さ値を各実施および比較例によりまとめた。以上のように、製造された鋳造、圧延、後熱処理を終えたマグネシウム合金板材の成形性を評価するために、限界ドーム高さ試験を施した。限界ドーム高さ試験は、直径５０ｍｍ、厚さ１〜１．５ｍｍのディスク型試験片を作製した後、上部／下部ダイの間に試験片を挿入した後、５ｋＮの力で試験片を固定し、２７ｍｍの直径を有する球形パンチを用いて、０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で変形を加え、ディスク型試験片の破断時までパンチを挿入した後、破断時の変形高さを測定する方式で行った。

【0050】

【表1】

【0051】

【表2】

【0052】

【表3】

【0053】

【表4】

【0054】

上記表１〜４において、ｃ／ａ偏差値、△ｃ／ａは、１／４ｔおよび１／２ｔ地点でＴＥＭ分析により測定されたｃ／ａ値に基づき、下記の式を用いて計算された。

【0055】

┃（ｃ／ａ_{（１／４ｔ）}−ｃ／ａ_{（１／２ｔ）}）┃ｘ（ｃ／ａ_{（１／２ｔ）}）^−１ｘ１００≦５
ｃ／ａ_{（１／４ｔ）}：厚さ方向の１／４ｔ地点におけるＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）格子構造のａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ
ｃ／ａ_{（１／２ｔ）}：厚さ方向の１／２ｔ地点におけるＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）格子構造のａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ

【0056】

実施例１〜５は、本発明で提示した変形抵抗の差に関する関係式（１）を考慮して選定された拘束部材と板状のマグネシウム鋳造材を適用し、ε_ｅｆｆ以上の圧下率で圧延したパス数および累積圧下量に対する相関関係式（２）と関係式（３）を満足して製造された結果である。

【0057】

表４を参照すれば、本発明で提示する非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織の形成挙動を満足し、（０００２）面［０００１］方向の基準方位差が３０°以下の範囲内の集合組織の集合強度の平均値が３以下であることを確認することができる。また、板材内のＨＣＰ（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｐａｃｋｅｄ）結晶構造のｃ／ａ値の偏差が５以下を満足することを確認することができる。これにより、常温で限界ドーム高さ約１０〜１４ｍｍを確保可能なマグネシウム合金圧延板材を最終的に製造することができた。

【0058】

比較例１〜３は、本発明で提示している拘束部材適用ベースの製造方式ではない、マグネシウム鋳造材のみを適用して、通常の圧延方式で製造された合金圧延板材に関する結果で、仕上げ熱処理後にも表４の（０００２）面［０００１］方向の基準方位差が３０°以下の範囲内の集合強度の平均値から明らかなように、組織内の非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織が発達しないことを確認することができ、ｃ／ａ偏差値から明らかなように、非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織の均一性も低下して、優れた冷間成形性を確保することができない。

【0059】

比較例４および５は、適用されたマグネシウム合金および拘束部材間の変形抵抗の差に対する関係式（１）の有効範囲を外れた場合である。より詳しくは、比較例４は、純アルミニウム板材を拘束部材に適用した場合で、圧延が行われた４００℃の温度領域におけるＭＦＳは約１５ＭＰａとマグネシウム鋳造材（１２０ＭＰａ）に比べて非常に低いことが分かり、関係式（１）に代入した結果、表２から確認できるように、約０．８程度と有効範囲未満であることが分かる。この場合、拘束部材の変形抵抗値が非常に小さく、小さい圧下量でも拘束部材の成形が過度に進行し、マグネシウム素材との界面からマグネシウム素材の中心部まで十分な拘束圧延効果を付与できず、厚さ方向の１／２ｔおよび１／４ｔ地点で十分な非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織を確保することができず、厚さ方向にも集合組織の形成挙動が異なる。比較例５は、圧延が行われた４００℃の温度領域におけるＭＦＳが約３２５０ＭＰａのＭａｒｔ鋼を拘束部材に適用した場合で、マグネシウム素材（１２０ＭＰａ）に比べて変形抵抗値が非常に高いことが分かる。この場合、拘束部材の変形抵抗がマグネシウム素材に比べて非常に大きく、マグネシウム素材の界面から多軸の拘束変形挙動が十分に形成／伝達されず、厚さ方向の１／２ｔ地点まで拘束圧延の効果を効果的に付与できなかった。

【0060】

比較例６は、拘束圧延時、累積圧下量が３０％未満で与えられ、マグネシウム合金圧延板材へ圧延時に十分な剪断変形が作用せず、マグネシウム合金圧延板材の１／２ｔ地点では拘束圧延の効果があるが、厚さ方向の中心部には非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織の実現が十分でなく、結果的に厚さ方向に集合組織が不均一になって優れた冷間成形性の確保が難しい場合である。表４のように、圧延後の集合組織的特性をみた時、厚さ方向の１／４ｔ地点における（０００２）面［０００１］方向の基準方位差が３０°以下、つまり、Ｉ_{ａｖｅ（１／４ｔ）}（〜３０°）値は３以下を満足するものの、１／２ｔ地点では３を超えることが分かり、その結果、ｃ／ａ偏差値から明らかなように、非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織の均一性に劣り、優れた冷間成形性を確保することができない。

【0061】

比較例７は、板状のマグネシウム鋳造材に比べて拘束部材の厚さ比率が５％を超えられない場合である。この場合、界面部では異なる変形抵抗挙動に起因した拘束圧延効果がある程度確保され、表４のように、Ｉ_{ａｖｅ（１／４ｔ）}（〜３０°）値が一般圧延と比較して減少することが分かるが、その効果はわずかである。また、Ｉ_{ａｖｅ（１／２ｔ）}（〜３０°）値は一般圧延と類似していることが分かり、拘束圧延の効果が表層部ではわずかに作用するものの、厚さ方向の中心部までは作用しなかったことを確認することができる。

【0062】

比較例８および９は、ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ（ε_ｅｆｆ）値以上の変形が加えられる圧下率で圧延されるパス数（Ｎ_Ｒｅｆｆ）が、本発明で提示する範囲を外れた場合で、比較例８は、総１２パスのうち１パスのみが有効圧下量以上に圧延された場合である。つまり、表４から明らかなように、最終厚さ１．２ｍｍに圧延するために、関係式（３）の値が４０を超えて特定パスで圧下量が適用された場合で、製造時、通板性の低下によりマグネシウム素材と拘束部材との間の界面で剥離現象が発生して、拘束圧延効果を低下させた。比較例９は、総３６パスのうち１パスのみが有効圧下量以上に圧延された場合で、大部分のパスあたりの圧下率が関係式（３）で提示する値３未満に圧下量が適用された場合で、マグネシウム合金圧延板材内の非基底（ｎｏｎ−ｂａｓａｌ）集合組織の形成が効果的でないことが分かり、厚さ方向にも集合組織が均一でない。

【0063】

実施例および比較例について、より詳しい集合組織および物性評価の結果を図面を参照して説明する。

【0064】

図１は、一般に、段階（ａ）〜（ｄ）に従い、拘束圧延なしに、一般圧延工程で圧延された後と、段階（ｇ）を経た後の比較例１に相当するマグネシウム合金圧延板材に対する結晶組織を、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて観察した結果である。観察地域は、厚さ方向の１／４ｔ地点である。

【0065】

図２は、拘束圧延を適用した場合で、イットリウムやカルシウムなどの特殊元素が添加されず、拘束部材ＳＴＳ３０４を用いて、累積圧下量７０％で拘束圧延および圧延後、４００℃で１時間熱処理および炉冷を経たマグネシウム合金圧延板材の、厚さ方向の１／４ｔ地点の結晶組織を示しており、実施例１に相当する。

【0066】

図３は、実施例１と比較例１に相当するもので、拘束圧延適用の有無による熱処理後の厚さ方向の１／４ｔ、１／２ｔ地点における（０００２）面の基準結晶方位分布を示している。

【0067】

上記図１から明らかなように、拘束圧延を適用せずに圧延されたマグネシウム合金板材の結晶方位は、明確に（０００２）面［０００１］方向に結晶方位が集中した基底集合組織を呈しており、ダブルツインの分率が非常に低いことが分かる。しかし、図２のように、拘束圧延を施す場合、非常に高い分率のダブルツインが確認され、結晶方位も（０００２）面基準［０００１］方位に集中程度が緩和することが分かる。

【0068】

また、熱処理後の組織を比較する時、一般圧延による組織は相対的に結晶粒の大きさが粗大である（平均直径３０μｍ）ことが分かり、これは、再結晶温度以上での熱処理による結果と判断される。しかし、拘束圧延材の場合、平均直径が１２μｍであって、マグネシウム合金圧延板材の厚さが約１．２ｍｍであることを勘案すると、非常に微細な組織が形成されたことが分かる。これは、イットリウムやカルシウムがなくても、拘束圧延中に発生したダブルツインが熱処理時に再結晶サイト（ｓｉｔｅ）の役割を果たした結果と判断される。

【0069】

さらに、図３から明らかなように、一般圧延材の場合、厚さ方向に（０００２）面の基準結晶方位分布が異なることが分かるが、拘束圧延材は１／４ｔ、１／２ｔ地点とも基底集合組織が十分に緩和し、方位分布挙動も類似していることが分かる。

【0070】

本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造可能であり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施可能であることを理解するであろう。そのため、以上に述べた実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。

【図1】

【図2】

【図3】