CN107075622A - 压铸用铝合金及使用了该合金的铝合金压铸件 - Google Patents

Abstract

提供了具有与ADC12同等的铸造性和机械特性、同时具有与ADC6同等的耐腐蚀性的压铸用铝合金以及用该合金压铸而成的铝合金压铸件。即，本发明的压铸用铝合金的特征在于，含有Cu：0.10重量％以下、Si：12.0～15.0重量％、Mg：1.00重量％以下、Fe：0.05～1.00重量％、Cr：0.10～0.50重量％，余量包含Al和不可避免的杂质。

Description

压铸用铝合金及使用了该合金的铝合金压铸件

技术领域

本发明涉及使铸造性和耐腐蚀性改进了的压铸用铝合金及利用了该合金的铝合金压铸件。

背景技术

铝合金为轻量的并且具有优异的导热性和高的耐腐蚀性等诸多特性，因此在汽车、产业机械、航空器、家用电器产品、其它各种领域中作为其构成部件原材料而广泛使用。作为其之一，有压铸用铝合金的领域，作为其代表性的铝合金，有由日本工业标准JISH5302规定的Al-Si-Cu系压铸用合金的ADC12(以下简称为“ADC12”)。该ADC12在铸造(压铸)时的流动性和填充性良好，因此多用于汽车的化油器、气缸体、气缸盖罩等的盖罩类和壳体类的用途，或者汽车以外的压铸部件。

但是，该ADC12的耐腐蚀性差，因此当在易腐蚀的环境中使用时，需要阳极氧化处理等改进耐腐蚀性的处理，在劳力、成本等方面可产生问题。

与此相对，由日本工业标准JIS H5302规定的Al-Mg系压铸用合金的ADC5和ADC6(以下简称为“ADC5”、“ADC6”)的耐腐蚀性优异，但凝固范围宽，因此流动性差，在压铸制品中容易产生裂纹。换言之，Al-Mg系压铸用合金与ADC12相比铸造性显著较差，因此具有这样的问题：其用途受限于简单的制品形状的情形多。

因此，作为提供铸造性和耐腐蚀性优异的压铸用铝合金的技术，在专利文献1中，公开了一种压铸用铝合金，其含有Si：9.0～12.0重量％、Mg：0.20～0.80重量％、Mn+Fe：0.7～1.1重量％，Mn/Fe比：1.5以上，作为杂质的Cu被限制为0.5重量％以下，余量由铝和不可避免的杂质组成。

根据该技术，压铸用铝合金成分量中，Mn、Fe和Cu量对铝合金的耐腐蚀性影响较大，通过将Cu添加量限制在0.5重量％以下等，与ADC12相比，使耐腐蚀性大幅改进。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006-183122号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，根据上述以往技术，具有以下缺点。

即，在上述专利文献1记载的技术中，虽然能使耐腐蚀性改进至与由日本工业标注JIS H5202中规定的Al-Si-Mg系的铸件用合金AC4C同等程度，但其机械特性与ADC12相比成为怎样是不确定的。

另外，关于铸造性，在上述专利文献1记载的技术中，在流动长度的比较中，虽然具有ADC12的80％左右的铸造性，但很难说该铸造性达到了与ADC12同等的水平。

因此，本发明的主要课题在于，提供具有与ADC12同等的铸造性和机械特性、同时具有与ADC6同等的耐腐蚀性的压铸用铝合金以及用该合金压铸而成的铝合金压铸件。

用于解决课题的手段

本发明中的第1发明为压铸用铝合金，其特征在于，“含有Cu：0.10重量％以下、Si：12.0～15.0重量％、Mg：1.00重量％以下、Fe：0.05～1.00重量％、Cr：0.10～0.50重量％，余量包含Al和不可避免的杂质”。

在该发明中，除了主要含有12.0～15.0重量％的Si以改进合金的铸造性以外，还将被认为对耐腐蚀性影响最大的Cu的含有比例抑制为0.10重量％以下，并且含有0.10～0.50重量％的具有使耐腐蚀性和耐热粘性改进的效果的Cr，因此可得到具有与ADC12相媲美的铸造性和机械特性、同时具有与ADC6相媲美的高耐腐蚀性的合金。

如上所述，在本发明中，通过仅以预定的比例含有5种元素成分，可安全且简便地制造不仅铸造性及机械特性优异、而且耐腐蚀性也优异的压铸用铝合金的锭(インゴット)。

予以说明，在本发明的压铸用铝合金中，优选添加30～200ppm的选自Na、Sr和Ca中的至少一种、添加0.05～0.20重量％的Sb。通过这样操作，能使共晶Si的粒子变细，能使铝合金的韧性和强度更进一步地改进。

另外，还优选添加0.05～0.30重量％的Ti、添加1～50ppm的B。通过这样操作，即使在Si量特别少的情况下和在使用冷却速度慢的铸造方法的情况下，也能使铝合金的晶粒细化，其结果，能改进该铝合金的延伸。

本发明中的第2发明为铝合金压铸件，其特征在于，用上述第1发明中记载的压铸用铝合金压铸而成。

用本发明的压铸用铝合金压铸而成的铝合金压铸件能铸造性好地量产，并且不仅屈服强度和延伸这样的机械特性优异，而且耐腐蚀性也优异，因此最适用于例如汽车用结构部件等长期在屋外环境中使用的用途。

发明效果

根据本发明，可提供具有与ADC12同等的铸造性和机械特性、同时具有与ADC6同等的耐腐蚀性的压铸用铝合金以及用该合金压铸而成的铝合金压铸件。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式，一边示出具体例一边进行详述。

本发明的压铸用铝合金(以下也简称为“铝合金”)主要含有0.10重量％以下的Cu(铜)、12.0～15.0重量％的Si(silicon，硅)、1.00重量％以下的Mg(镁)、0.05～1.00重量％的Fe(铁)、0.10～0.50重量％的Cr(铬)，余量由Al(铝)和不可避免的杂质构成。以下，对各元素的特性进行说明。

Cu(铜)改进铝合金的机械强度和硬度，但另一方面，使耐腐蚀性显著降低。因此，为了改进铝合金的耐腐蚀性，除了作为杂质混入以外，有必要使其为低含有。

因此，在本发明中，为了作为铝合金原料能容纳碎屑的方式，将Cu相对于铝合金整体的重量的含有比例设为0.10重量％以下。予以说明，在对使用了该合金的铝合金压铸件要求更严格的耐腐蚀性的情况下，优选将Cu相对于铝合金整体的重量的含有比例设为0.08重量％以下，更优选为0.05重量以下％。

Si(silicon；硅)是有助于铝合金熔融时的流动性的改进、液相线温度的降低等、从而使铸造性改进的重要元素。

如上所述，Si相对于铝合金整体的重量的含有比例优选为12.0～15.0重量％的范围。这是由于，在Si的含有比例不足12.0重量％的情况下，铝合金的熔融温度及铸造温度变高，同时由于铝合金熔融时的流动性降低，因此在铸造时不能确保足够的流动性；在Si的含有比例多于15.0重量％的情况下，铸造性也因流动性的降低和液相线温度的上升而降低。

Mg(镁)主要以在铝合金中的Al母材中固溶的状态或作为Mg₂Si存在，是对铝合金赋予屈服强度和拉伸强度，另一方面，因过量含有而对铸造性和耐腐蚀性造成不利影响的成分。

如上所述，Mg相对于铝合金整体的重量的含有比例优选为1.00重量％以下的范围。该范围内的Mg的存在能使铝合金的屈服强度和拉伸强度这样的机械特性改进而不对耐腐蚀性造成很大影响。予以说明，在Mg的配合比例多于1.00重量％的情况下，合金的延伸下降，使用这样的合金制造的铝合金压铸件的品质变差。

已知Fe(铁)具有压铸时的热粘防止效果。但是，该Fe使Al-Si-Fe构成的针状晶体结晶，使铝合金的韧性降低，同时在大量添加时，使合适温度下的溶解困难。

如上所述，Fe相对于铝合金整体的重量的含有比例优选为0.05～1.00重量％的范围。这是由于，在Fe的含有比例不足0.05重量％的情况下，压铸时的热粘防止效果不够，另一方面，在Fe的含有比例多于1.00重量％的情况下，虽然上述热粘防止效果变得足够，但该合金的韧性降低，同时溶解温度上升从而铸造性劣化。

Cr(铬)在铝合金熔融时主要以熔融状态存在，在固体时以在Al相中固溶的状态或作为Cr系化合物结晶的状态存在，与上述的Fe和Mn同样，防止压铸时铝合金与模具的热粘，同时使合金的耐腐蚀性改进。

如上所述，Cr相对于铝合金整体的重量的含有比例优选为0.10～0.50重量％以下的范围。这是由于，在Cr的含有比例不足0.10重量％的情况下，合金的耐腐蚀性改进效果不够，另一方面，在Cr的含有比例多于0.50重量％的情况下，虽然耐腐蚀性变得足够，但液相线温度变高并且流动性降低从而铸造性劣化。

根据以上的含有比例调整Cu、Si、Mg、Fe和Cr的含有比例时，可通过安全性高、简单的配方得到具有与ADC12同等的铸造性及机械特性、同时具有与ADC6同等的耐腐蚀性的压铸用铝合金基底金属。

予以说明，除了上述的各元素成分以外，也可以添加Na(钠)、Sr(锶)、Ca(钙)和Sb(锑)中的至少一种作为改良处理材料。通过添加这样的改良处理材料，能使共晶Si的粒子变细，能使铝合金的韧性和强度更进一步改进。

在此，改良处理材料相对于铝合金整体的重量的添加比例优选为：在该改良处理材料为Na、Sr和Ca的情况下为30～200ppm，在Sb的情况下为0.05～0.20重量％的范围。这是由于，在改良处理材料的添加比例不足30ppm(在Sb时为不足0.05重量％)的情况下，难以使铝合金中的共晶Si的粒子细化，另一方面，在改良处理材料的添加比例多于200ppm(在Sb时为多于0.20重量％)的情况下，铝合金中的共晶Si的粒子被充分细化，即使增加其以上的添加量，添加效果也不提高。

另外，也可以替代上述改良处理材料或者与改良处理材料一起，添加Ti(钛)和B(硼)中的至少一者。通过这样添加Ti和B中的至少一者，铝合金的晶粒被细化，能使该合金的延伸改进。予以说明，在Si量特别少的情况下或在使用冷却速度慢的铸造方法的情况下，这样的效果变得显著。

Ti和B相对于铝合金整体的重量的添加比例在Ti的情况下优选为0.05～0.30重量％的范围，在B的情况下优选为1～50ppm的范围。这是由于，在Ti的添加比例不足0.05重量％或B的添加比例不足1ppm的情况下，难以使铝合金中的晶粒细化，另一方面，在Ti的添加比例多于0.30重量％的情况下或B的添加比例多于50ppm的情况下，铝合金中的晶粒被充分细化，即使增加其以上的添加量，添加效果也不提高。

在制造本发明的压铸用铝合金时，首先，准备以Al、Cu、Si、Mg、Fe和Cr各元素成分成为上述的预定比例的方式含有的原料。接着，将该原料投入封闭熔化炉或带有前炉的熔化炉等熔化炉中，使它们熔化。根据需要，对熔化的原料即铝合金的金属溶液施予脱氢处理和脱夹杂物处理等的精制处理。然后，通过使经精制的金属溶液流入预定的模具等并使其固化，使铝合金的金属溶液成形为合金基底金属锭等。

另外，在使用本发明的压铸用铝合金铸造了铝合金压铸件后，根据需要实施固溶处理和时效处理等。通过这样对铝合金压铸件实施固溶处理和时效处理等，能改良铝合金铸件的机械特性。

实施例

以下，举出实施例具体说明本发明，但本发明不限于实施例。

予以说明，规定的实施例和比较例中的各机械特性(拉伸强度、延伸、0.2％屈服强度)通过以下方法测定。即，使用合模力135吨的通常的压铸机(东芝机械(株)公司制，DC135EL)，以射出速度1.0m/秒、铸造压力60MPa进行压铸铸造，制作了以ASTM(AmericanSociety for Testing and Material)标准为基准的圆棒试样片。然后，对铸态的状态的该圆棒试样片，使用(株)岛津制作所公司制作的万能试验机(AG-IS 100kN)测定拉伸强度、延伸、0.2％屈服强度。

另外，对于耐腐蚀性，利用以日本工业标准JIS Z2371为基准的(中性)盐水喷雾试验进行评价。

进而，对于压铸时的铸造性，除了测定合金的液相线温度以外，通过以下方法进行评价。即，将合金锭熔化，测定在合金的液相线温度+100℃下的熔体的流动长度。测定中使用MIT式流动性试验机。MIT试验装置的条件为真空泵差压设定值：200托(表压)，吸引用Pyrex管(“Pyrex”为注册商标)：内径(L字管)，计算n＝5的平均值作为该合金的流动长度。

表1示出成为本发明的对象的铝合金的实施例1～9和比较例1～9的元素组成、盐水喷雾测定结果、机械特性。

[表1]

另外，表2示出成为本发明的对象的铝合金的实施例10～14和比较例10及11的元素组成、液相线温度和流动长度。

[表2]

根据表1，作为盐水喷雾试验的结果，在相对于铝合金整体的重量以0.10～0.50重量％的范围含有Cr的实施例1～9中，由腐蚀引起的重量减少量为1.4mg/dm²/day以下，与此相对，在Cu的含有比例与实施例1～8接近但完全不含有Cr的比例例1、4和5中，该重量减少量大大超过2.0mg/dm²/day。由此表明，通过含有上述预定范围的Cr，耐腐蚀性改进。

另外，在将实施例1～9与相当于ADC12的比较例2进行比较的情况下，发现实施例1～9的铝合金与比较例2的铝合金相比，具有显著更高的耐腐蚀性，同时与其具有大致同等的机械特性。

另外，根据表2，就(与实施例1～5近似的)实施例10～14而言，其液相线温度与相当于ADC6的比较例11相比显著更低，与相当于ADC12的比较例10相比为大致同等。与此相对，实施例10～14的流动长度与比较例10和11的铝合金相比显著更长。换言之，可知实施例9～13的铝合金与比较例10及11的铝合金相比，压铸时的铸造性优异。

Claims (6)

1.压铸用铝合金，其特征在于，含有Cu：0.10重量％以下、Si：12.0～15.0重量％、Mg：1.00重量％以下、Fe：0.05～1.00重量％、Cr：0.10～0.50重量％，余量包含Al和不可避免的杂质。

2.权利要求1所述的压铸用铝合金，其特征在于，添加了30～200ppm的选自Na、Sr和Ca中的至少一种。

3.权利要求1或2所述的压铸用铝合金，其特征在于，添加了0.05～0.20重量％的Sb。

4.权利要求1至3任一项所述的压铸用铝合金，其特征在于，添加了0.05～0.30重量％的Ti。

5.权利要求1至4任一项所述的压铸用铝合金，其特征在于，添加了1～50ppm的B。

6.铝合金压铸件，其特征在于，用权利要求1至5任一项所述的压铸用铝合金压铸而成。