JP2002105572A

JP2002105572A - ダイカスト用アルミニウム合金、自動車用サブフレーム及びダイカスト法

Info

Publication number: JP2002105572A
Application number: JP2000293086A
Authority: JP
Inventors: Toru Komazaki; 徹駒崎; Hideto Sasaki; 英人佐々木; Naomi Nishi; 直美西; Fumiaki Fukuchi; 文亮福地; Tetsuo Mikasa; 哲雄三笠; Nobuo Kubo; 信夫久保
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Ryobi Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Ryobi Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-10
Also published as: EP1213366A3; US20020060059A1; EP1213366A2

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧ダイカスト法による鋳造が可能であり、
鋳造後にＴ６処理を行わずとも十分に高い強度や伸びを
有し、腐食環境下における使用にも耐えるダイカスト用
Ａｌ合金、その合金により製造されるサブフレーム及び
かかる鋳造品を製造するためのダイカスト法の提供。【解決手段】サブフレーム用ダイカスト用Ａｌ合金
は、Ｓｉが８．０〜９．０重量％、Ｍｇが０．３５〜
０．４５重量％、Ｍｎが０．３〜０．４重量％、Ｂｅが
０．００２〜０．００８重量％、Ｆｅが０．２０重量％
未満、Ｃｕが０．２重量％以下、Ｚｎが０．０５重量％
以下、Ｎｉが０．０３重量％以下、Ｓｎが０．１重量％
以下で、残部Ａｌ及び不可避的な不純物よりなる。この
合金を用い、リング付きチップ１１、液状ガスケット
７、９、シールゴム１５、押出しピンシールプレート１
８によりキャビティ内が密封され高真空にすることが可
能である鋳造装置１で高速かつ高圧のダイカストにより
鋳造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はダイカスト用アルミニウ
ム合金（以下、Ａｌ合金と称す）、自動車用サブフレー
ム及びダイカスト法に関し、特に金型に焼き付くことな
く高圧ダイカスト法による鋳造が可能であるダイカスト
用Ａｌ合金、その合金によりダイカスト製造される自動
車用サブフレーム及びその合金を用いたダイカスト法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の足廻り部品や自動車の構造部材
に使用されるサブフレームの原料たるＡｌ合金は、比較
的高い強度や伸びを要求される。さらに、サブフレーム
は低温で腐食環境下にあるため、これに耐えられる材料
でなければならない。従来より、このような条件を満た
す材料としてＪＩＳ−ＡＣ４ＣＨ合金がサブフレームの
鋳造に用いられていた。さらに、自動車の足廻り部品で
あるサブフレームの鋳造方法としては欠陥の少ない鋳造
法であることが好ましい。この条件を満たす方法とし
て、重力鋳造法、低圧鋳造法、スクイズ鋳造法など低速
充填の鋳造法が用いられてきた。さらに、サブフレーム
に必要とされる強度等を具備するようにするため、鋳造
後、Ｔ６処理を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、自動車の燃費
規制による軽量化のため、サブフレームのさらなる薄肉
化が求められてきている。薄肉製品の作製には、高速充
填による高圧ダイカスト法が最適であるが、ＡＣ４ＣＨ
合金はＦｅの成分が少なく金型に焼き付くため、高圧ダ
イカスト法により鋳造を行うことが不可能であった。ま
た、重力鋳造法等によって製造されたサブフレームは、
鋳造後にＴ６処理を行う必要があり、生産性が悪かっ
た。

【０００４】高圧ダイカスト法による鋳造が可能な合金
として、特公昭５９−４３５３９号に記載されている高
靭性合金が挙げられる。しかし、この合金は、Ｆｅの重
量比が０．２質量％〜０．４質量％と高すぎるため、腐
食環境下において使用する部材であるサブフレームの鋳
造に使用するには好適ではなかった。

【０００５】そこで本発明は、高速充填による高圧ダイ
カスト法による鋳造が可能であり、鋳造後にＴ６処理を
行わずとも十分に高い強度や伸びを有し、腐食環境下に
おける使用にも耐えるダイカスト用Ａｌ合金、その合金
で高速充填による高圧ダイカスト法により製造されるサ
ブフレーム及びかかる鋳造品を製造するためのダイカス
ト法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、Ｓｉが８．０質量％〜９．０質量％、Ｍ
ｇが０．３５質量％〜０．４５質量％、Ｍｎが０．３質
量％〜０．４質量％、Ｂｅが０．００２質量％〜０．０
０８質量％、Ｆｅが０．２０質量％未満、Ｃｕが０．２
質量％以下、Ｚｎが０．１質量％以下、Ｎｉが０．１質
量％以下、Ｓｎが０．１質量％以下で、残部Ａｌと不可
避的な不純物を含むことを特徴とする高圧ダイカスト用
アルミニウム合金を提供している。

【０００７】また、Ｓｉが８．０質量％〜９．０質量
％、Ｍｇが０．３５質量％〜０．４５質量％、Ｍｎが
０．３質量％〜０．４質量％、Ｂｅが０．００２質量％
〜０．００８質量％、Ｆｅが０．２０質量％未満、Ｃｕ
が０．２質量％以下、Ｚｎが０．１質量％以下、Ｎｉが
０．１質量％以下、Ｓｎが０．１質量％以下で、残部Ａ
ｌと不可避的な不純物を含むアルミニウム合金を原料と
し、高速かつ高圧のダイカストにより製造される自動車
用サブフレームを提供している。

【０００８】さらに、Ｓｉが８．０質量％〜９．０質量
％、Ｍｇが０．３５質量％〜０．４５質量％、Ｍｎが
０．３質量％〜０．４質量％、Ｂｅが０．００２質量％
〜０．００８質量％、Ｆｅが０．２０質量％未満、Ｃｕ
が０．２質量％以下、Ｚｎが０．１質量％以下、Ｎｉが
０．１質量％以下、Ｓｎが０．１質量％以下で、残部Ａ
ｌと不可避的な不純物を含むアルミニウム合金を原料と
する高速かつ高圧のダイカスト法であって、高真空排気
手段を用いて金型キャビティ内を１０ｋＰａ以下に真空
引きする工程を含むダイカスト法を提供している。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による自動車
用サブフレームについて説明する。自動車用サブフレー
ムは、サスペンションが取付けられた部位の剛性を向上
させることを目的として、ボディを部分的に補強するた
め、自動車のボディに連結される。本実施の形態の自動
車用サブフレームによれば、その原料となるＡｌ合金を
適正な組成比としたので、ダイカスト法による鋳造が可
能となる。そして、高速充填による高圧ダイカスト法に
より鋳造を行うので、鋳造後にＴ６処理を行わずとも自
動車用サブフレームに要求される高い強度や伸びを有
し、製品の薄肉化が可能であるとともに、生産性がよく
コストを低下させることができる。

【００１０】本発明の実施の形態によるサブフレームの
原料となるダイカスト用Ａｌ合金について説明する。本
実施の形態のダイカスト用Ａｌ合金は、Ｓｉ（シリコ
ン）が８．０質量％〜９．０質量％、Ｍｇ（マグネシウ
ム）が０．３５質量％〜０．４５質量％、Ｍｎ（マンガ
ン）が０．３質量％〜０．４質量％、Ｂｅ（ベリリウ
ム）が０．００２質量％〜０．００８質量％、Ｆｅ
（鉄）が０．２０質量％未満、Ｃｕ（銅）が０．２質量
％以下、Ｚｎ（亜鉛）が０．１質量％以下、Ｎｉ（ニッ
ケル）が０．１質量％以下、Ｓｎ（錫）が０．１質量％
以下で、残部Ａｌ（アルミニウム）及び不可避的な不純
物よりなる。

【００１１】ここで、Ｓｉの添加量が８．０質量％より
も少ないと、合金の流動性が低下し湯回り不良の原因と
なる。従って、Ｓｉの添加量は８．０質量％以上とし
た。一方で、Ｓｉの添加量が９．０質量％よりも多い
と、合金の伸び及び靭性が低下する。従って、Ｓｉの添
加量は９．０質量％以下とした。Ｓｉの添加量を８．０
質量％〜９．０質量％とすることにより、鋳造性を高め
ることができ、薄い肉厚でも対応することができるよう
になる。

【００１２】Ｍｇの添加量が０．３５質量％よりも少な
いと、強度及び０．２％耐力が低くなり、サブフレーム
に必要とされるスペックを満たすことができない。従っ
て、Ｍｇの添加量は０．３５質量％以上とした。一方
で、Ｍｇの添加量が０．４５質量％よりも多いと、伸び
が減少し、サブフレームに必要とされる強度特性スペッ
クを満たすことができない。従って、Ｍｇの添加量は
０．４５質量％以下とした。

【００１３】Ｍｎについては後述する。

【００１４】Ｂｅは、溶解及び保持時のＭｇの酸化によ
る合金内のＭｇ濃度の低下を防止する働きがある。しか
し、Ｂｅの添加量が０．００２質量％よりも少ないと、
これらの効果を期待することができない。従って、Ｂｅ
の添加量は０．００２質量％以上とした。一方で、Ｂｅ
の添加量が０．００８質量％よりも多いと、不要な化合
物が晶出してしまい、強度低下の原因になるという不具
合がある。従って、Ｂｅの添加量は０．００８質量％以
下とした。

【００１５】Ｆｅの含有量が０．２０質量％以上である
と、合金の耐食性が低下してしまうので、Ｆｅの含有量
は０．２０質量％未満とした。また、Ｃｕの含有量が
０．２質量％よりも多いと、合金の耐食性が低下してし
まうので、Ｃｕの含有量は０．２質量％以下とした。ま
た、Ｚｎの含有量が０．１質量％よりも多いと、合金の
耐食性が低下してしまうので、Ｚｎの含有量は０．１質
量％以下とした。また、Ｎｉの含有量が０．１質量％よ
りも多いと、不要な化合物が晶出してしまい、強度低下
の原因となるので、Ｎｉの含有量は０．１質量％以下と
した。また、Ｓｎの含有量が０．１質量％よりも多い
と、鋳造物が熱間割れしてしまう危険性があるので、Ｓ
ｎの含有量は０．１質量％以下とした。なお、Ｆｅ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｎは不純物であり、合金内に不可避
的に存在する。従って、これらの金属は合金内に存在し
なくても差し支えない。

【００１６】次に、Ｍｎの添加量について説明する。本
実施の形態のダイカスト用Ａｌ合金においては、上述の
ように、Ｆｅの含有量が合金の耐食性向上のために０．
２０質量％未満と低く抑えられている。Ｆｅの含有量が
少ないにもかかわらず、合金が金型に焼き付かないよう
にするために、合金の鋳造物の表面にスラッジ（Ａｌ−
Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系の合金）を晶出させる方法がある。
しかし、Ｍｎの添加量が０．３質量％よりも少ないと、
合金の表面にスラッジが晶出せず、合金の金型への焼き
付きを阻止することができない。従って、Ｍｎの添加量
は０．３質量％以上とした。一方で、Ｍｎの添加量が
０．４質量％よりも多いと、スラッジの晶出量が多くな
り過ぎ、合金の鋳造物の内部にまでスラッジが発生す
る。スラッジは硬質な粒子であり、鋳造物の内部に晶出
すると、鋳造物の強度低下の原因となるので、晶出量を
少なくする方が好ましい。従って、Ｍｎの添加量を０．
４質量％以下とした。

【００１７】以下、Ｍｎの添加量とスラッジの晶出の関
係について詳細に説明する。

【００１８】合金の鋳造時にスラッジが晶出するか否か
を知るためには、以下の式（１）で求められるＳＦ値
（スラッジファクター）を求める。

【００１９】

【数１】ＳＦ＝％Ｆｅ＋｛３．３４−（Ｔ−６３０）／７１４｝％Ｍｎ（１）

【００２０】ここで、％Ｆｅは合金中のＦｅの添加量
（質量％）、％Ｍｎは合金中のＭｎの添加量（質量
％）、Ｔは鋳造温度（℃）である。このスラッジファク
ターがスラッジ発生限界ＳＦ_Hを超えると、スラッジが
晶出する。スラッジ発生限界ＳＦ_H求める式は以下の通
りである。

【００２１】

【数２】ＳＦ_H＝２．３９＋（Ｔ−６３０）／１５２（２）

【００２２】式（１）により本実施の形態のＡｌ合金を
鋳造温度６８０℃で鋳造した場合のスラッジファクター
を求めると表１のようになる。表１に示される数値の単
位は質量％である。ここで、鋳造温度６８０℃の場合の
スラッジ発生限界ＳＦ_Hは、式（２）より２．７２質量
％であるから、合金中のＭｎ添加量が０．６質量％であ
っても鋳造物内部にはスラッジは発生しないことにな
る。

【００２３】

【表１】

【００２４】しかし、高圧ダイカストの場合、鋳造物表
面にて逆偏析が起こり、表面におけるＦｅ及びＭｎの濃
度は鋳造物内部に比べ２倍〜３倍の濃度になることがわ
かっている。そこで、鋳造物の表面においてスラッジが
晶出するかどうかを調べるため、表面におけるＦｅ及び
Ｍｎの含有量が内部の２倍となったときの表面のスラッ
ジファクターを表２、内部の３倍となったときの表面の
スラッジファクターを表３に示す。表２、表３に示す数
値の単位は質量％である。ここで、表２の場合のスラッ
ジファクターは式（３）、表３の場合のスラッジファク
ターは式（４）により求めたものである。

【００２５】

【数３】ＳＦ＝％Ｆｅ×２＋｛３．３４−（Ｔ−６３０）／７１４｝％Ｍｎ×２（３）

【００２６】

【数４】ＳＦ＝％Ｆｅ×３＋｛３．３４−（Ｔ−６３０）／７１４｝％Ｍｎ×３（４）

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】鋳造温度６８０℃の場合のスラッジ発生限
界ＳＦ_Hは、上述のように２．７２質量％である。表
２、３より、鋳造温度６８０℃のとき、鋳造物表面にお
けるＦｅ及びＭｎの偏析が２倍になった場合には、スラ
ッジファクターが２．７２質量％を超えるのは、Ｍｎの
添加量が０．４質量％を超えたときである。また、同じ
く鋳造温度６８０℃のとき、鋳造物表面におけるＦｅ及
びＭｎの偏析が３倍になった場合には、スラッジファク
ターが２．７２質量％を超えるのは、Ｍｎの添加量が
０．３質量％を超えたときである。

【００３０】鋳造物表面においてスラッジが晶出するた
めには、スラッジファクターがスラッジ発生限界ＳＦ_H
を超える必要があるから、Ｍｎの添加量はスラッジファ
クターがスラッジ発生限界ＳＦ_Hを超えるように設定さ
れなければならない。一方で、Ｍｎを添加しすぎると、
スラッジの晶出量が多くなりすぎ、鋳造物内部にまでス
ラッジを発生してしまうので、好ましくない。そこで、
Ｍｎの添加量を、スラッジファクターがスラッジ発生限
界ＳＦ_Hを超えるぎりぎりの量、即ち、０．３質量％〜
０．４質量％とした。

【００３１】なお、スラッジファクターは式（１）に示
されるように、合金中のＭｎの含有量のみならず、Ｆｅ
の含有量にも依存している。しかし、表２、３に示され
るように、鋳造温度が６８０℃の場合を例に取ると、ス
ラッジファクターがスラッジ発生限界ＳＦ_H即ち２．７
２質量％を超えるのは、合金中のＦｅの含有量が０．２
０質量％未満の範囲内では、Ｆｅの含有量によらず、Ｆ
ｅ及びＭｎの鋳造物表面の偏析が鋳造物内部の２倍にな
った場合では、合金中のＭｎ添加量が０．４質量％以上
となったとき、Ｆｅ及びＭｎの鋳造物表面の偏析が鋳造
物内部の３倍になった場合では、合金中のＭｎ添加量が
０．３質量％以上となったときである。よって、Ｆｅの
含有量が０．２０質量％未満のときは、Ｍｎの含有量が
スラッジファクターをほぼ決定する。

【００３２】図１に、鋳造温度６８０℃のとき、鋳造物
表面におけるＦｅ及びＭｎの偏析が鋳造物内部の３倍に
なった場合の合金中のＭｎ含有量によるスラッジファク
ターの変化を示す。Ｆｅの含有量が０．１０質量％、
０．１５質量％、０．２０質量％の場合はほぼ重なって
おり、スラッジファクターがＦｅの含有量にはあまり依
存していないことがわかる。Ｍｎの含有量が０．２質量
％以下の場合、Ｆｅの含有量が０．２０質量％であって
もスラッジファクターはスラッジ発生限界ＳＦ_Hを超え
ないことがわかる。また、Ｍｎの含有量が０．３質量％
以上の場合、Ｆｅの含有量が０．１０質量％であって
も、スラッジファクターはスラッジ発生限界ＳＦ_Hを超
えることがわかる。従って、合金中のＦｅの含有量によ
らないことは図１からも明らかであり、合金中のＭｎの
含有量の好適値は０．３質量％〜０．４質量％である。
なお、スラッジはＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系の合金であ
るが、合金中にＦｅが含有されない場合であっても、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系の合金として晶出するので、合金中に
Ｆｅが含有されていなくても問題はない。これは、理論
式（１）で％Ｆｅをゼロとした場合である。

【００３３】また、スラッジファクターは式（１）に示
されるように、鋳造温度Ｔにも依存している。しかし、
ダイカストを行うための好適な鋳造温度６６０℃〜７０
０℃の範囲においては、鋳造温度Ｔが変化しても、スラ
ッジファクターはあまり変化しない。合金中のＦｅの添
加量が０．１５質量％のとき、鋳造物の表面にＦｅ及び
Ｍｎが鋳造物内部の２倍偏析した場合であって、鋳造温
度Ｔを６６０℃、６８０℃、７００℃と変化させたとき
のそれぞれのスラッジファクターを表４に、Ｆｅの添加
量が０．１５質量％のとき、鋳造物の表面にＦｅ及びＭ
ｎが鋳造物内部の３倍偏析した場合であって、鋳造温度
Ｔを６６０℃、６８０℃、７００℃と変化させたときの
それぞれのスラッジファクターを表５に示す。表４、表
５に示した数値の単位は質量％である。

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】スラッジ発生限界ＳＦ_Hは、式（２）から
求めると、鋳造温度が６６０℃のときには２．５９質量
％、６８０℃のときには２．７２質量％、７００℃のと
きには２．８５質量％と多少変化する。しかし、表４、
表５からわかるように、スラッジファクターがそれぞれ
のスラッジ発生限界ＳＦ_Hを超えるのは、Ｆｅ及びＭｎ
の鋳造物表面の偏析が鋳造物内部の２倍になった場合で
は、合金中のＭｎ添加量が０．４質量％以上となったと
き、Ｆｅ及びＭｎの鋳造物表面の偏析が鋳造物内部の３
倍になった場合では、合金中のＭｎ添加量が０．３質量
％以上となったときである。

【００３７】図２に、Ｆｅ添加量が０．１５質量％のと
き、鋳造物表面におけるＦｅ及びＭｎの偏析が鋳造物内
部の３倍になった場合の合金中のＭｎ含有量によるスラ
ッジファクターの変化を示す。鋳造温度を６６０℃にし
た場合、６８０℃にした場合、７００℃にした場合のス
ラッジファクターの値はほぼ重なっており、スラッジフ
ァクターが鋳造温度Ｔにはほとんど依存しないことがわ
かる。また、スラッジ発生限界ＳＦ_Hは鋳造温度Ｔによ
り少々変化しているが、Ｍｎの含有量が０．２質量％以
下の場合、スラッジ発生限界ＳＦ_Hが最小となる鋳造温
度が６６０℃の場合であっても、スラッジファクターは
鋳造温度が６６０℃のときのスラッジ発生限界ＳＦ_Hを
超えないことがわかる。また、Ｍｎの含有量が０．３質
量％以上の場合、スラッジ発生限界ＳＦ_Hが最大となる
鋳造温度が７００℃の場合であっても、スラッジファク
ターは鋳造温度が７００℃のときのスラッジ発生限界Ｓ
Ｆ _Hを超えることがわかる。従って、鋳造温度Ｔによら
ず、合金中のＭｎの含有量の好適値は０．３質量％〜
０．４質量％である。

【００３８】本実施の形態のＡｌ合金Ｘと本実施の形態
のＡｌ合金よりもＭｎを多く添加した合金Ｙを用いてＡ
ＳＴＭ規格の引張試験片の鋳造を行い、試料１（本実施
の形態のＡｌ合金Ｘ）、試料２（本実施の形態のＡｌ合
金よりもＭｎを多く添加した合金Ｙ）、試料３（試料１
と同じ合金Ｘ）、試料４（試料２と同じ合金Ｙ）を作成
した。表６に合金Ｘ及び合金Ｙの組成比を示す。試料
１、試料２、試料３、試料４の鋳造において、ＡＳＴＭ
規格の引張試験片と衝撃試験片の２個取りの金型を使用
し、鋳造機は９０トンのコールドチャンバー型のダイカ
ストマシンを使用した。溶湯温度７００℃、射出速度
１．２ｍ／ｓで鋳造を行った。試料３及び試料４につい
ては、鋳造後１８０℃で３時間Ｔ５処理を行った。

【００３９】

【表６】

【００４０】表７に、試料１、試料２、試料３、試料４
について引張試験を行った結果を示す。合金Ｙで鋳造さ
れた試料２は、合金Ｘで鋳造された試料１に比べ強度及
び０．２％耐力は高いが伸びが低い。これより、試料２
においては、スラッジが試料内部にまで晶出し、スラッ
ジを起点として破壊しやすくなってしまっていると考え
られる。自動車用サブフレーム等の足廻り部品の材料に
おいては、高い伸びを示すことが高い強度及び０．２％
耐力を示すことよりも重要であるので、合金Ｘの方が合
金Ｙよりも自動車用サブフレーム等の足廻り部品の材料
に適しているといえる。なお、試料１（合金Ｘ）は、試
料２（合金Ｙ）よりも強度及び０．２％耐力は低いもの
の、自動車用サブフレーム等の足廻り部品に必要とされ
る強度及び０．２％耐力の条件はほぼ満たしている。ま
た、強度及び０．２％耐力の更なる向上を要するような
場合、Ｔ５処理を行うことが考えられるが、Ｔ５処理を
行った試料３及び試料４を比較すると、合金Ｘを鋳造し
た試料３では伸びの低下をある程度低く抑えられている
が、合金Ｙを鋳造した試料４では伸びが著しく低下して
いる。従って、やはり合金Ｘの方が合金Ｙよりも自動車
用サブフレーム等の足廻り部品の材料に適しているとい
える。

【００４１】

【表７】

【００４２】試料１及び試料２を内部が観察できるよう
に切断し、試料１の切断面のミクロ組織及び試料２の切
断面のミクロ組織を顕微鏡で観察した様子を図３に示
す。左上は試料２の表面のミクロ組織を２００倍で観察
したもの、右上は試料２の表面のミクロ組織を５００倍
で観察したもの、左下は試料１の切断面のミクロ組織を
２００倍で観察したもの、右下は試料１の切断面のミク
ロ組織を５００倍で観察したものである。左上の図や右
上の図を見ると、試料２の切断面には図に黒く現れたス
ラッジが大量に晶出していることがわかる。一方で、左
下や右下の図を見ると、試料１の切断面にはスラッジが
存在していないことがわかる。

【００４３】また、表８に示される組成比で、ＡＳＴＭ
試験片を鋳造した。表に示される数値の単位は質量％で
ある。Ｍｎ量が０．３質量％であるが、金型への合金の
焼付きは生じなかった。

【００４４】

【表８】

【００４５】本発明の実施の形態によるダイカスト法及
びそれを実現するダイカスト用鋳造装置１について図４
に基づき説明する。本実施の形態では、上述の本実施の
形態のＡｌ合金を用いて鋳造を行う。

【００４６】鋳造装置１は可動プラテン２と固定プラテ
ン３を有し、可動プラテン２の固定プラテン３に面する
側には可動ホルダ４が固定され、固定プラテン３の可動
プラテン２に面する側には固定ホルダ５が固定されてい
る。

【００４７】可動ホルダ４には固定ホルダ５側に開口す
る凹部が形成され、この凹部の内部には可動ダイス６が
固定されている。可動ホルダ４と可動ダイス６との間の
隙間には、固定ホルダ５に面する側からシリコンゴム製
の液状ガスケット７が流し込まれ、気密性が保持されて
いる。可動ダイス６の固定ホルダ５に面する側には凹部
６ａが形成され、可動ホルダ４が固定ホルダ５に当接す
ると、凹部６ａと固定ホルダ５とにより溶湯をキャビテ
ィへ導くための流路が画成される。

【００４８】固定ホルダ５の内部には可動ホルダ４側に
開口する凹部が形成され、この凹部の内部には固定ダイ
ス８が固定されている。固定ホルダ５と固定ダイス８と
の間の隙間には、可動ホルダ４に面する側からシリコン
ゴム製の液状ガスケット９が流し込まれ、気密性が保持
されている。固定ダイス８の可動ホルダ４に面する側に
は凹部８ａが形成され、可動ホルダ５が固定ホルダ４に
当接すると、凹部８ａと可動ダイス６とによりキャビテ
ィが画成される。なお、図４では溶湯をキャビティへ導
くための流路とキャビティとが連通していないかのよう
に見えるが、これは図４が断面図であるためであり、他
の部分の断面において流路とキャビティは連通してい
る。

【００４９】固定プラテン３及び固定ホルダ５には、凹
部６ａにより画成される流路へ通じる溶湯導入路１０が
形成され、溶湯導入路１０には溶湯をキャビティへと押
出すためのリング付きチップ１１が摺動可能に設けられ
ている。リング付きチップ１１の摺動面にはステンレス
製のリング１１Ａが備えられ、溶湯導入路１０とリング
付きチップ１１との間の気密性が保たれている。

【００５０】固定プラテン３及び固定ホルダ５には、キ
ャビティ内の空気を排出するため、凹部８ａに連通する
吸引路１２が形成される。吸引路１２は真空タンク１３
へ接続され、真空タンク１３は真空ポンプ１４に接続さ
れ、キャビティ内の空気は吸引路１２、真空タンク１３
を通じて真空ポンプ１４により吸引される。真空ポンプ
１４としては、ロータリーポンプ等が用いられる。

【００５１】固定ホルダ５の可動ホルダ４に面する面に
は、凹部８ａ及び可動ホルダ４側の可動ダイス６に形成
された凹部６ａに面する部分を取囲む形状に形成された
シールゴム１５が取付けられる。シールゴム１５はシリ
コンゴム等により構成される。これにより、可動ホルダ
４が固定ホルダ５に当接したとき、キャビティ及びキャ
ビティに連通する吸引路１２、流路、溶湯導入路１０の
気密性が保たれる。

【００５２】可動ホルダ４には、鋳造品を金型から取出
すための押出しピン１６が摺動可能に設けられる。押出
しピン１６は可動ホルダ４及び可動ダイス６を貫通し、
可動プラテン２側の端部が押出しピン固定板１７に固定
されている。また、押出しピン１６の固定プラテン３側
の端部は、可動ダイス６の固定ホルダ５側の面から突出
可能となっている。可動ホルダ４の固定ホルダ５に面す
る側とは反対側面には押出しピン１６の周囲を取り囲む
ようにして押出しピンシールプレート１８が設けられ、
押出しピン１６と可動ダイス６との間の隙間の気密性が
保たれる。なお、押出しピン１６のうち図の紙面一番下
側に示されるものはキャビティに面していないが、溶湯
をキャビティへ導くための流路に面しており、この部分
に形成されるランナー部を押し出すためのものである。

【００５３】本実施の形態の鋳造方法では、鋳造装置１
を用い、キャビティ内に溶湯を充填する際に真空ポンプ
１４でキャビティ内の空気を吸引する。キャビティ内を
通常の真空ダイカストの場合の１／１０以下である４ｋ
Ｐａまで真空度を上げて鋳造を行う。キャビティ内の真
空度は、鋳造品の強度が低下するのを防止するため、１
０ｋＰａ以下にする必要がある。鋳造装置１において
は、リング付きチップ１１のリング１１Ａ、液状ガスケ
ット７、９、シールゴム１５、押出しピンシールプレー
ト１８によりキャビティの気密性が高められている。こ
れにより、真空度を従来よりも高めることができ、製品
鋳造の際のガス巻込みを防止することができる。請求項
３の高真空排気手段は、リング付きチップ１１、液状ガ
スケット７、９、シールゴム１５、押出しピンシールプ
レート１８、吸引路１２、真空タンク１３、真空ポンプ
１４により構成される。

【００５４】上記本実施の形態の鋳造方法により鋳造さ
れたサブフレームを５００℃で３時間保持してブリスタ
ー試験を行い、ブリスター（ふくれ）の発生具合を調べ
た。また、上記本実施の形態の鋳造方法に用いたのと同
じ合金を用い、キャビティ内を従来の真空ダイカスト法
における真空度と同じ真空度にして鋳造されたサブフレ
ームについて、同様な試験を行った。図５は上記製造方
法により製造されたサブフレームのブリスター試験後の
表面の様子、図６は従来の真空ダイカスト法における真
空度と同じ真空度で鋳造されたサブフレームのブリスタ
ー試験後の表面の様子を示す。

【００５５】従来の真空ダイカスト法における真空度と
同じ真空度で鋳造されたサブフレームの表面にはブリス
ターが発生しているのに対し、本実施の形態の鋳造方法
により製造されたサブフレームでは表面にブリスターが
発生していないことがわかる。これにより、本実施の形
態のダイカスト法によれば、本実施の形態のダイカスト
用Ａｌ合金を鋳造しても鋳造中のガス巻込みによるガス
欠陥が非常に少なく、鋳造品の強度ばらつきを大幅に減
少することができる。これに対し、従来の真空ダイカス
ト法における真空度でダイカスト用Ａｌ合金を鋳造する
と、鋳造中のガス巻込みによるガス欠陥を生じ、サブフ
レーム等のように厳しい環境下で使用される鋳造品に要
求される強度を十分に達成することができない。

【００５６】また、上記製造方法により鋳造されたサブ
フレームについて溶接試験を行った。溶接試験後のサブ
フレームの表面の様子を図７に示す。溶接により生じる
ブリスターはわずかにしか発生しておらず、ガス欠陥に
よる鋳造品の強度ばらつきを大幅に減少することができ
ていることがわかる。また、本実施の形態のダイカスト
法により製造された鋳造品に溶接を行っても問題ないこ
とがわかる。

【００５７】本実施の形態のサブフレームが高速充填に
よる高圧ダイカスト法により鋳造されていることによる
利点を説明する。本実施の形態の合金を高速充填による
高圧ダイカスト法で鋳造することにより、切出し加工テ
ストピースとしてＪＩＳ７号試験片を作成し、引張試験
を行った。また、従来のＡＣ４ＣＨ合金を重力鋳造した
後にＴ６処理をすることにより、切出し加工テストピー
スとしてＪＩＳ７号試験片を作成し、これについても引
張試験を行った。前者を試料５、後者を試料６とする。
なお、ダイカストの特性を生かすため、試料５は黒皮残
りの試験片とした。引張試験の結果を表９に示す。試料
５は、試料６に比べ強度及び０．２％耐力は低いが伸び
はほぼ試料６と同程度である。つまり、本実施の形態の
合金を高速充填による高圧ダイカスト法で鋳造した場
合、Ｔ６処理を行うことなく、Ｔ６処理を行った従来品
とほぼ同様の伸びを示す。従って、本実施の形態のサブ
フレームによれば、高速充填による高圧ダイカスト法で
鋳造するので、大量生産をすることによるコスト削減が
可能となるのみならず、Ｔ６処理が不要になることによ
るコスト削減も可能となる。

【００５８】

【表９】

【００５９】

【発明の効果】請求項１記載のダイカスト用Ａｌ合金に
よれば、従来ダイカストが不可能であったＡＣ４ＣＨ合
金に近い組成比であるにもかかわらず、ダイカストを行
うことができる。従って、鋳造後にＴ６処理を行わずと
も自動車用サブフレーム等のような厳しい環境下で使用
される鋳造物に要求される高い強度や伸びを有し、製品
の薄肉化が可能であるとともに、生産性がよくコストを
低下させることができる。

【００６０】請求項２記載の自動車用サブフレームによ
れば、その原料となるＡｌ合金を適正な組成比としたの
で、従来ダイカストが不可能であったＡＣ４ＣＨ合金に
近い組成比の合金を使用するにもかかわらず、ダイカス
トで製造することができる。そして、ＡＣ４ＣＨ合金に
近い組成比の合金を使用してダイカストにより製造され
ているので、製品の薄肉化が可能であるとともに、生産
性がよくコストを低下させることができる。

【００６１】請求項３記載のダイカスト法によれば、使
用されるＡｌ合金の組成比を適正にしたことにより、従
来ダイカストが不可能であったＡＣ４ＣＨ合金に近い組
成比の合金を使用してダイカストを行うことができる。
そして、ＡＣ４ＣＨ合金に近い組成比の合金を使用する
ダイカスト法であるので、鋳造後にＴ６処理を行わなく
とも、高い強度や伸びを有する鋳造物を製造することが
できる。また、高真空排気手段を用いて鋳造を行うこと
により低コストかつ安定した品質で鋳造品を供給するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳造温度６８０℃のとき、鋳造物表面における
Ｆｅ及びＭｎの偏析が鋳造物内部の３倍になった場合の
合金中のＭｎ含有量によるスラッジファクターの変化を
示すグラフ。

【図２】Ｆｅ添加量が０．１５質量％のとき、鋳造物表
面におけるＦｅ及びＭｎの偏析が鋳造物内部の３倍にな
った場合の合金中のＭｎ含有量によるスラッジファクタ
ーの変化を示すグラフ。

【図３】試料１の表面のミクロ組織及び試料２の表面の
ミクロ組織を顕微鏡で観察した様子を示す図。

【図４】本発明の実施の形態によるダイカスト法に使用
される鋳造装置を示す断面図。

【図５】本発明の実施の形態によるダイカスト法により
製造されたサブフレームのプリスター試験後の表面の様
子を示す図。

【図６】従来の真空ダイカスト法における真空度と同じ
真空度で鋳造されたサブフレームのブリスター試験後の
表面の様子を示す図。

【図７】本発明の実施の形態によるダイカスト法により
鋳造されたサブフレームの溶接試験後の表面の様子を示
す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木英人広島県府中市目崎町762番地リョービ株式会社内 (72)発明者西直美東京都北区豊島５丁目２番８号リョービ株式会社内 (72)発明者福地文亮埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者三笠哲雄埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者久保信夫埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉが８．０質量％〜９．０質量％、Ｍ
ｇが０．３５質量％〜０．４５質量％、Ｍｎが０．３質
量％〜０．４質量％、Ｂｅが０．００２質量％〜０．０
０８質量％、Ｆｅが０．２０質量％未満、Ｃｕが０．２
質量％以下、Ｚｎが０．１質量％以下、Ｎｉが０．１質
量％以下、Ｓｎが０．１質量％以下で、残部Ａｌと不可
避的な不純物を含むことを特徴とするダイカスト用アル
ミニウム合金。
【請求項２】Ｓｉが８．０質量％〜９．０質量％、Ｍ
ｇが０．３５質量％〜０．４５質量％、Ｍｎが０．３質
量％〜０．４質量％、Ｂｅが０．００２質量％〜０．０
０８質量％、Ｆｅが０．２０質量％未満、Ｃｕが０．２
質量％以下、Ｚｎが０．１質量％以下、Ｎｉが０．１質
量％以下、Ｓｎが０．１質量％以下で、残部Ａｌと不可
避的な不純物を含むアルミニウム合金を原料とし、高速
かつ高圧のダイカストにより製造される自動車用サブフ
レーム。
【請求項３】Ｓｉが８．０質量％〜９．０質量％、Ｍ
ｇが０．３５質量％〜０．４５質量％、Ｍｎが０．３質
量％〜０．４質量％、Ｂｅが０．００２質量％〜０．０
０８質量％、Ｆｅが０．２０質量％未満、Ｃｕが０．２
質量％以下、Ｚｎが０．１質量％以下、Ｎｉが０．１質
量％以下、Ｓｎが０．１質量％以下で、残部Ａｌと不可
避的な不純物を含むアルミニウム合金を原料とする高速
かつ高圧のダイカスト法であって、高真空排気手段を用
いて金型キャビティ内を１０ｋＰａ以下に真空引きする
工程を含むことを特徴とするダイカスト法。