マグネシウムの基礎知識：規格

マグネシウムに関する規格

　マグネシウムには、純マグネシウムやマグネシウム合金の成分や、化学成分の分析方法、試験方法等に関する規格があります。国内では、JISの非鉄金属材料の“H”シリーズに規格があります。マグネシウムのJISは、ISOを対応国際規格とするものが多く、またISOでは不十分な部分は、アメリカのASTMを参考するなど、国際的にも通用するような内容になっています。
マグネシウム及びマグネシウム合金の規格一覧

規格化されているマグネシウム合金の種類

　マグネシウムを構造材料として使用する場合、それぞれの用途に応じて、Al、Zn などの添加元素を加え、合金化して使用します。使用量としては、Mg-Al-Zn系とMg-Al-MnZr系が多く使用されています。その他にも強度や耐熱性を向上させるために希土類元素を添加した合金や、Caの添加により発火し難くなる難燃性マグネシウム合金などがあります。近年では、希土類元素系合金、難燃性マグネシウム合金なども規格化されるようになり、規格されているマグネシウム合金の種類が増えてきています。

以下に、主な合金系の特徴を紹介します。

Mg-Al-Zn系合金(AZ91,AZ31 など)

　Alを9%、Znを1%含むAZ91系は機械的性質や鋳造性などバランスの取れた代表的なマグネシウム合金でダイカスト合金として最も多く使用されている。特に、AZ91D合金は、高純度耐食性合金として、自動車、携帯電子機器の筐体、スポーツ用品など多岐にわたって使用されてい る。また、チクソモールディング（射出成形）でも、このAZ91D合金が主に用いられている。
　AZ系では、AlとZnの含有量によって異なるが、α固溶体と、β-Mg17Al12化合物 Mg32(Al,Zn)49化合物のいずれかが、また両方の化合物が共晶として晶出する。溶体化処理・時効により、粒界反応析出が起こり、粒界における偏析が著しい。
　展伸材（板、管、棒、形材、鍛造）には、Alを3%、Znを1%含有するAZ31系が最も多く使用されている。固溶硬化と加工硬化で強化したこの合金系は成形性、溶接性にも優れている。最近では、Alを6%含有するAZ61や、鋳造用が主であったAZ91の展伸材も製造され、規格化されるようになっている。

Mg-Al-Mn系合金（AM50、AM60　など）

　Mg-Al系は、α-Mg固溶体とβ-Mg17Al12化合物の共晶系で、最大固溶12.7mass%(437℃)である。主な用途としては、自動車部品のステアリングホイールに、靭性を高めたAM50A,AM60Bのダイカスト材が多く使用されている。

Mg-Zn-Zr系（ZK61、ZK60　など）

　Znを添加すると耐食性は良くなる。341℃でZnは8.4mass%固溶し、温度の低下とともに減少し、150℃で1.4mass%となる。引張強さは Znが4mass%付近で最大となり、それ以上添加量が増えても減少する。伸びはZnが2%付近で最大を示す。
　Mg-Zn系合金はZnの固溶硬化とMgZnの中間相の析出硬化により強さが増すが、さらに機械的性質を向上させるため、Zr添加により結晶粒微細化を図ると、α相中央部にZrに富んだコア組織が形成される。Zr添加による結晶粒微細化効果は、Al、Mnを 含む合金系ではみられない。ZK61Aは実用鋳造用マグネシウム合金で最大の比強度を持つ合金の一つであり、この合金系は常温での強度と靭性に優れた高力合金である。

Mg-希土類元素系合金(EZ33,ZE41,WE43,EV31　など)

　希土類元素（RE:ミッシュメタルあるいはジジム）の添加により、粒界にMg12REがネットワーク状に晶出する。常温での強度はあまり高くないが、200～250℃での強度が高く、クリープ特性に優れた耐熱用合金である。また、希土類元素の添加は鋳造性を改 善し、耐圧性を向上させる。
　WE43やEV31のように、YやGdを単元素ごとに添加する合金もある。


■JIS H 4201によるマグネシウム合金板材の合金種とその化学成分と機械的特性

※機械的性質は板厚3mmの場合の数値を記載


■JIS H 4202／H4204によるマグネシウム合金継目無管・中空形材（押出材）の合金種とその化学成分と機械的特性

※MTE：マグネシウム合金管（押出）、MS：押出形材を示す
※機械的性質は管の肉厚が2～10mmの場合の数値を記載


■JIS H 4203／H 4204によるマグネシウム合金棒・（押出）の合金種とその化学成分と機械的特性

※MBE：マグネシウム合金棒（押出）、MS：押出形材を示す
※機械的性質は径、厚さ又は対辺距離が10～40mmの場合の数値を記載


■JIS H 4205によるマグネシウム合金鍛造品の合金種とその化学成分と機械的特性

※機械的性質は肉厚75mm以下の場合の数値を記載