ダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金
【課題】 熱伝導性に優れたダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金を提供すること。
【解決手段】 （１）１．５〜３質量％のランタノイド、
（２）０．５〜１．５質量％のアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方、及び
（３）０．２〜０．６質量％のマンガン及びジルコニウムの一方又は両方
を含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなるマグネシウム合金により目的が達成される。
【解決手段】 （１）１．５〜３質量％のランタノイド、
（２）０．５〜１．５質量％のアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方、及び
（３）０．２〜０．６質量％のマンガン及びジルコニウムの一方又は両方
を含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなるマグネシウム合金により目的が達成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱伝導性に優れたダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金に関し、より詳しくは、ヒートシンク等の高熱伝導性を必要とする製品をダイカスト鋳造するのに好適なダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム合金のダイカスト鋳造品は種々の用途に広く用いられている。しかしながら、マグネシウム合金は、用途によっては強度や耐熱性、熱伝導性等が充分ではない。純マグネシウムの熱伝導率が１６７Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、例えば、一般的なダイカスト鋳造用マグネシウム合金であるＡＺ９１の熱伝導率は９０Ｗ／ｍ・Ｋ未満である。このように熱伝導率が低下する原因はマグネシウム固溶体中にアルミニウム等の熱伝導性を悪くする元素が固溶されていることである。マグネシウム合金のダイカスト鋳造品を高温の使用環境で用いられる部材や使用中に発熱したりする部材に用いると、放熱が良好に行われず、部材に熱変形が生じることがあり、マグネシウム合金のダイカスト鋳造品をヒートシンク等に用いることは不適切である。
【０００３】
それで、ヒートシンクの製造に用いるのに適した種々の組成のアルミニウム合金が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。しかしながら、マグネシウム合金はアルミニウム合金よりもさらに軽量であり、軽量化の観点からヒートシンク等の製造に高熱伝導性マグネシウム合金を用いることが望まれていた。
【０００４】
高熱伝導性である鋳造用マグネシウム合金として、亜鉛を８〜１２質量％含有するマグネシウム合金（例えば、特許文献７参照。）、熱伝導率が高い銅及びカルシウムを含有するマグネシウム合金（例えば、特許文献８〜１０参照。）、アルミニウムとカルシウムとを組成比（Ｃａ／Ａｌ）０．５〜１．５で含有するマグネシウム合金（例えば、特許文献１１）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０６３４２０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６９３２号公報
【特許文献３】特開２００２−２２６９３１号公報
【特許文献４】特開２００２−１０５５７１号公報
【特許文献５】特開２００２−０３０３６８号公報
【特許文献６】特開２００２−００３９７２号公報
【特許文献７】特開２００２−２１２６６２号公報
【特許文献８】国際公開第２００８／０７２４３５号パンフレット
【特許文献９】特開２００８−２６６７３３号公報
【特許文献１０】特開２００８−２６６７３４号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１１６６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明もまた熱伝導性に優れたダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、マグネシウム合金の鋳造性を維持するために少量のアルミニウム及び／又は亜鉛を含有させるが、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有するマグネシウム固溶体を純マグネシウムの状態にできるだけ近づけて熱伝導率の低下を防止し、析出物による析出強化で合金強度を維持することについて鋭意検討した。その結果、マグネシウム合金に少量のランタノイドを含有させることにより、熱伝導性に優れたダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は
（１）１．５〜３質量％のランタノイド、
（２）０．５〜１．５質量％のアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方、及び
（３）０．２〜０．６質量％のマンガン及びジルコニウムの一方又は両方
を含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％のアルミニウム、及び０．２〜０．６質量％のマンガンを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１０】
また、好ましくは、本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％の亜鉛、及び０．４〜０．６質量％のジルコニウムを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金はダイカスト鋳造が可能であり、熱伝導性に優れているので、ヒートシンク等の高熱伝導性を必要とする製品をダイカスト鋳造するのに好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は
（１）１．５〜３質量％のランタノイド、
（２）０．５〜１．５質量％のアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方、及び
（３）０．２〜０．６質量％のマンガン及びジルコニウムの一方又は両方
を含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなるものである。
【００１３】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、ランタノイド（例えば、ランタン、セリウム）とアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方とを含有するので、それらは金属間化合物を形成し、純マグネシウムに近い相の周りにその金属間化合物が点在し、その結果としてマグネシウム合金の熱伝導性が良好になる。ランタノイドの含有量が１．５質量％未満の場合には、熱伝導性が不十分となる傾向があるが、ランタノイドの含有量が３質量％を超えても、それに見合った効果は得られない。
【００１４】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、アルミニウム及び亜鉛の一方又は両方を合計で０．５〜１．５質量％含有する。アルミニウム及び亜鉛の一方又は両方を合計で０．５質量以上含有することにより、マグネシウム合金の溶融温度が低下し、ダイカスト鋳造が容易になる。しかし、アルミニウム及び亜鉛の一方又は両方を合計で１．５質量を超えて含有していると、上記のように金属間化合物を形成するとしても、熱伝導性が低下する傾向がある。
【００１５】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、結晶粒微細化材としてマンガン及びジルコニウムの一方又は両方を合計で０．２〜０．６質量％含有する。マンガン及びジルコニウムの一方又は両方を合計で０．２質量％以上含有することにより結晶粒微細化の効果が得られるが、マンガン及びジルコニウムの一方又は両方を合計で０．６質量％を超えても、それに見合った効果は得られない。
【００１６】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％のアルミニウム、及び０．２〜０．６質量％のマンガンを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることが好ましい。この場合にはマンガンは不純物除去剤としても機能する。
【００１７】
また、本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％の亜鉛、及び０．４〜０．６質量％のジルコニウムを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることが好ましい。
【００１８】
以上に説明した本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は、ダイカスト鋳造が可能であり、熱伝導性に優れているので、ヒートシンク等の高熱伝導性を必要とする製品をダイカスト鋳造するのに好適に用いることができる。
【００１９】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。
実施例１〜８
第１表に示す組成のマグネシウム合金となるように原材料を混合、溶解させて溶湯とした。１３５ｔｏｎダイカストコールドチャンバーマシンを用いて、溶湯温度７００℃±２０℃でダイカスト鋳造により３０ｍｍ×３０ｍｍ×２００ｍｍの試験片を作製した。
【００２０】
＜熱伝導率の測定＞
上記の手順で作製した実施例１〜８の試験片について、レーザーフラッシュ法により熱伝導率を求めた。試験結果は第１表に示す通りであった。
【００２１】
【表１】
【００２２】
第１表のデータから明らかなように、実施例１〜８のマグネシウム合金はの試験片は、いずれもＡＺ９１Ｄよりも熱伝導性に優れている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱伝導性に優れたダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金に関し、より詳しくは、ヒートシンク等の高熱伝導性を必要とする製品をダイカスト鋳造するのに好適なダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム合金のダイカスト鋳造品は種々の用途に広く用いられている。しかしながら、マグネシウム合金は、用途によっては強度や耐熱性、熱伝導性等が充分ではない。純マグネシウムの熱伝導率が１６７Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、例えば、一般的なダイカスト鋳造用マグネシウム合金であるＡＺ９１の熱伝導率は９０Ｗ／ｍ・Ｋ未満である。このように熱伝導率が低下する原因はマグネシウム固溶体中にアルミニウム等の熱伝導性を悪くする元素が固溶されていることである。マグネシウム合金のダイカスト鋳造品を高温の使用環境で用いられる部材や使用中に発熱したりする部材に用いると、放熱が良好に行われず、部材に熱変形が生じることがあり、マグネシウム合金のダイカスト鋳造品をヒートシンク等に用いることは不適切である。
【０００３】
それで、ヒートシンクの製造に用いるのに適した種々の組成のアルミニウム合金が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。しかしながら、マグネシウム合金はアルミニウム合金よりもさらに軽量であり、軽量化の観点からヒートシンク等の製造に高熱伝導性マグネシウム合金を用いることが望まれていた。
【０００４】
高熱伝導性である鋳造用マグネシウム合金として、亜鉛を８〜１２質量％含有するマグネシウム合金（例えば、特許文献７参照。）、熱伝導率が高い銅及びカルシウムを含有するマグネシウム合金（例えば、特許文献８〜１０参照。）、アルミニウムとカルシウムとを組成比（Ｃａ／Ａｌ）０．５〜１．５で含有するマグネシウム合金（例えば、特許文献１１）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０６３４２０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６９３２号公報
【特許文献３】特開２００２−２２６９３１号公報
【特許文献４】特開２００２−１０５５７１号公報
【特許文献５】特開２００２−０３０３６８号公報
【特許文献６】特開２００２−００３９７２号公報
【特許文献７】特開２００２−２１２６６２号公報
【特許文献８】国際公開第２００８／０７２４３５号パンフレット
【特許文献９】特開２００８−２６６７３３号公報
【特許文献１０】特開２００８−２６６７３４号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１１６６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明もまた熱伝導性に優れたダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、マグネシウム合金の鋳造性を維持するために少量のアルミニウム及び／又は亜鉛を含有させるが、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有するマグネシウム固溶体を純マグネシウムの状態にできるだけ近づけて熱伝導率の低下を防止し、析出物による析出強化で合金強度を維持することについて鋭意検討した。その結果、マグネシウム合金に少量のランタノイドを含有させることにより、熱伝導性に優れたダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は
（１）１．５〜３質量％のランタノイド、
（２）０．５〜１．５質量％のアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方、及び
（３）０．２〜０．６質量％のマンガン及びジルコニウムの一方又は両方
を含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％のアルミニウム、及び０．２〜０．６質量％のマンガンを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１０】
また、好ましくは、本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％の亜鉛、及び０．４〜０．６質量％のジルコニウムを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金はダイカスト鋳造が可能であり、熱伝導性に優れているので、ヒートシンク等の高熱伝導性を必要とする製品をダイカスト鋳造するのに好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は
（１）１．５〜３質量％のランタノイド、
（２）０．５〜１．５質量％のアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方、及び
（３）０．２〜０．６質量％のマンガン及びジルコニウムの一方又は両方
を含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなるものである。
【００１３】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、ランタノイド（例えば、ランタン、セリウム）とアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方とを含有するので、それらは金属間化合物を形成し、純マグネシウムに近い相の周りにその金属間化合物が点在し、その結果としてマグネシウム合金の熱伝導性が良好になる。ランタノイドの含有量が１．５質量％未満の場合には、熱伝導性が不十分となる傾向があるが、ランタノイドの含有量が３質量％を超えても、それに見合った効果は得られない。
【００１４】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、アルミニウム及び亜鉛の一方又は両方を合計で０．５〜１．５質量％含有する。アルミニウム及び亜鉛の一方又は両方を合計で０．５質量以上含有することにより、マグネシウム合金の溶融温度が低下し、ダイカスト鋳造が容易になる。しかし、アルミニウム及び亜鉛の一方又は両方を合計で１．５質量を超えて含有していると、上記のように金属間化合物を形成するとしても、熱伝導性が低下する傾向がある。
【００１５】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、結晶粒微細化材としてマンガン及びジルコニウムの一方又は両方を合計で０．２〜０．６質量％含有する。マンガン及びジルコニウムの一方又は両方を合計で０．２質量％以上含有することにより結晶粒微細化の効果が得られるが、マンガン及びジルコニウムの一方又は両方を合計で０．６質量％を超えても、それに見合った効果は得られない。
【００１６】
本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％のアルミニウム、及び０．２〜０．６質量％のマンガンを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることが好ましい。この場合にはマンガンは不純物除去剤としても機能する。
【００１７】
また、本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金においては、１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％の亜鉛、及び０．４〜０．６質量％のジルコニウムを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることが好ましい。
【００１８】
以上に説明した本発明のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金は、ダイカスト鋳造が可能であり、熱伝導性に優れているので、ヒートシンク等の高熱伝導性を必要とする製品をダイカスト鋳造するのに好適に用いることができる。
【００１９】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。
実施例１〜８
第１表に示す組成のマグネシウム合金となるように原材料を混合、溶解させて溶湯とした。１３５ｔｏｎダイカストコールドチャンバーマシンを用いて、溶湯温度７００℃±２０℃でダイカスト鋳造により３０ｍｍ×３０ｍｍ×２００ｍｍの試験片を作製した。
【００２０】
＜熱伝導率の測定＞
上記の手順で作製した実施例１〜８の試験片について、レーザーフラッシュ法により熱伝導率を求めた。試験結果は第１表に示す通りであった。
【００２１】
【表１】
【００２２】
第１表のデータから明らかなように、実施例１〜８のマグネシウム合金はの試験片は、いずれもＡＺ９１Ｄよりも熱伝導性に優れている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）１．５〜３質量％のランタノイド、
（２）０．５〜１．５質量％のアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方、及び
（３）０．２〜０．６質量％のマンガン及びジルコニウムの一方又は両方
を含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とするダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金。
【請求項２】
１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％のアルミニウム、及び０．２〜０．６質量％のマンガンを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金。
【請求項３】
１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％の亜鉛、及び０．４〜０．６質量％のジルコニウムを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金。
【請求項１】
（１）１．５〜３質量％のランタノイド、
（２）０．５〜１．５質量％のアルミニウム及び亜鉛の一方又は両方、及び
（３）０．２〜０．６質量％のマンガン及びジルコニウムの一方又は両方
を含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とするダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金。
【請求項２】
１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％のアルミニウム、及び０．２〜０．６質量％のマンガンを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金。
【請求項３】
１．５〜３質量％のランタン、０．５〜１．５質量％の亜鉛、及び０．４〜０．６質量％のジルコニウムを含有し、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト鋳造用高熱伝導性マグネシウム合金。
【公開番号】特開２０１２−１４９２７６（Ｐ２０１２−１４９２７６Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４８９（Ｐ２０１１−６４８９）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【出願人】（５１１０１４１３８）株式会社不二商会 (1)
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【出願人】（５１１０１４１３８）株式会社不二商会 (1)
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