JP2002105611A

JP2002105611A - ダイカスト鋳造による自動車部品の製造方法

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Publication number: JP2002105611A
Application number: JP2000292481A
Authority: JP
Inventors: Shunzo Aoyama; 俊三青山; Masaki Miura; 正樹三浦; Tetsuo Mikasa; 哲雄三笠; Fumiaki Fukuchi; 文亮福地; Tsutomu Ogawa; 努小川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Ahresty Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Ahresty Corp
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車用クロスメンバーとして要求される
性能、すなわち高い耐力性能を維持しつつ高い伸び性能
を発揮して軽量化を期することが出来ると同時に、ダイ
カスト鋳造性にも優れたダイカスト用アルミニウム合金
を提供すると共に、ダイカスト鋳造された後の熱処理に
コストの高いＴ６処理を必要とせず低コスト化を期する
ことが可能なダイカスト鋳造による自動車部品の製造方
法を提供すること。【解決手段】重量比で、Ｃｕを０.１％以下とし、Ｓ
ｉを７.５％〜１０.０％、Ｍｇを０.２５％〜０.６％、
鉄を０.２５％以下、マンガンを０.５％〜１.２％を含
み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる合金を用い
てダイカスト鋳造した後に、Ｔ５熱処理を施すようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイカスト鋳造に
より製造される自動車部品の製造方法に関し、更に詳し
くは、自動車部品をダイカスト鋳造するのに適したアル
ミニウム合金と、そのアルミニウム合金を用いてダイカ
スト鋳造される自動車部品の製造方法に関するものであ
る。ちなみに、本発明に係る方法で製造される自動車部
品としては、自動車における車体とサスペンションを結
合させるためのサブフレームのようなクロスメンバー等
がある。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品をダイカスト鋳造により製造
する場合、とりわけ自動車のクロスメンバーをダイカス
ト鋳造により製造する場合、強度を損なうことなく軽量
化すること並びに低コスト化が要求される。軽量化要求
に対しては、鋳造製品の強度を高める必要がある。その
場合、外部入力を受けた際に塑性変形しないようにする
為には、外部入力に対する応力値を低くすると共に材料
の耐力性能を高くする必要があり、逆に、衝突時に発生
する異常外部入力時においては破壊して車体から分離し
ない変形能力が必要とされ、鋳造製品の高い伸び性能が
要求される。加えて、自動車用クロスメンバーを車体に
取付ける上で、軽量化を目的として極力肉薄でより高い
剛性を持たせるべく一体構造にした方が優位であるが、
その寸法が非常に大きなものとなるので、鋳造時におけ
る高い湯流れ性が鋳造材料に要求される。また、低コス
ト化要求に対しては、できるだけ後処理を必要としない
こと、後処理を行なう場合でも低コストで済むこと、特
に熱処理やその後に必要となる歪修正等にかかるコスト
を抑える必要がある。

【０００３】他方、比較的伸び性能及び湯流れ性に優れ
たダイカスト用アルミニウム合金として、ＪＩＳ規格
に、Ａｌ−Ｓｉ系のＡＤＣ３と称される合金がある。し
かし、このＡＤＣ３合金を用いて自動車用クロスメンバ
ーをダイカスト鋳造した場合、後処理として熱処理にコ
ストの高いＴ６処理を必要とし、且つ大型薄肉製品では
熱処理後の歪修正が必要となるためコストの低減化要求
を満足させることが出来なかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者等は、
自動車用クロスメンバーを含む自動車部品をダイカスト
鋳造するためのアルミニウム合金材料について鋭意研究
を重ねた結果、Ｍｇ成分とＭｎ成分の添加量を調整し更
に溶体化処理を行わずに適当な条件で時効処理をおこな
うことにより、ダイカスト鋳造された製品の耐力性能と
伸び性能と言う相反する性能の向上要求を満足させると
同時に低コスト化の要求をも満足させることが可能であ
り、Ｍｇ成分とＭｎ成分の最適な添加量と最適な時効処
理条件を見出し、本発明に至った。本発明の第１の目的
は、ダイカスト鋳造により製造される自動車部品、例え
ば自動車用クロスメンバーをダイカスト鋳造した場合
に、自動車用クロスメンバーとして要求される性能、す
なわち高い耐力性能を維持しつつ高い伸び性能を発揮し
て軽量化を期することが出来ると同時に、ダイカスト鋳
造性（湯流れ性）にも優れたダイカスト用アルミニウム
合金を提供することにある。また、本発明の第２の目的
は、上記アルミニウム合金を用いてダイカスト鋳造され
た製品の後処理として、熱処理に特にコストの高い溶体
化処理を必要とするＴ６熱処理ではなく、Ｔ５熱処理よ
る時効処理のみにより低コスト化を期することが可能な
ダイカスト鋳造による自動車部品の製造方法を提供せん
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明第１発明のダイカスト鋳造による自動車部品の製造
方法は、重量比で、銅（Ｃｕ）を０.１％以下とし、ケ
イ素（Ｓｉ）を７.５％〜１０.０％、好ましくは８.０
％〜９.０％、マグネシウム（Ｍｇ）を０.２５％〜０.
６％、好ましくは０.３％〜０．４％、鉄を０.２５％以
下、好ましくは０.１５％以下、マンガンを０.５％〜
１．２％、好ましくは０.７％〜０.９％を含み、残部が
アルミニウム（Ａｌ）及び不可避的不純物からなる合金
を用いてダイカスト鋳造した後に、Ｔ５熱処理を施すよ
うにした事を特徴としたものである。この際、Ｔ５熱処
理の条件はマグネシウムの含有量に応じて設定される
が、その熱処理温度は４０３Ｋ〜４７３Ｋで、熱処理時
間は１〜６時間の範囲で設定することが好ましい。ま
た、本発明の第２発明に係るダイカスト鋳造による自動
車部品の製造方法は、前記アルミニウム合金に、ストロ
ンチウムを重量比で０.０１％〜０.０２％を加えてなる
事を特徴としたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明に係るダイカスト用アルミニウム合金は、銅
（Ｃｕ）とケイ素（Ｓｉ）とマグネシウム（Ｍｇ）とマ
ンガン（Ｍｎ）及び鉄（Ｆｅ）と必要に応じて添加され
る微量のストロンチウム（Ｓｒ）を含み、残部がアルミ
ニウム（Ａｌ）及び不可避的不純物からなるものである
が、各合金元素の添加量（組成量）の範囲は以下のよう
にして決定された。

【０００７】Ｃｕ（銅）及びＦｅ（鉄）は、基本的に外
気に触れる部品としては耐食性の問題を引き起こす可能
性があるので、できるだけ少ないほうが好ましい。Ｃｕ
成分は、重量比で０.２％以上になると鋳造製品の耐食
性が悪くなるので、その組成量は重量比で０.１％以下
とすることが好ましい。またＦｅ成分は、重量比で０.
２５％以上になると耐食性が悪くなり、さらに鋳造製品
の伸び性能が減少するので、その組成量は重量比で０.
２５％以下、好ましくは０.１５％以下とすることが望
ましい。しかし、通常アルミニウム合金においては、Ｆ
ｅ成分が０.８ｗｔ％より少なくなると、鋳造に際して
金型への焼き付きが多くなる傾向にあるので、焼き付き
防止を図るためにＭｎ（マンガン）を添加する。

【０００８】Ｍｎ（マンガン）は、アルミダイカスト鋳
造に際して、金型に対する焼き付き（溶着）を防止する
など鋳造性を向上させる効果があることが知られている
が、従来では、Ｍｎ成分の組成量が０．６％を超える
と、焼き付き効果が飽和してより以上の効果は望めなく
なると言われており、０．６％以下に規定されているこ
とが多かった。しかし、本発明者等の研究では、Ｍｎ成
分の増加により伸び性能が減少することなく耐力性能を
増加させる効果が確認された。そこで本発明の合金にお
いては、Ｍｎ成分を重量比で０.５〜１.２％の範囲、好
ましくは０.７％〜０.９％の範囲、更に好ましくは０.
８％程度を添加する。Ｍｎ成分が０.７ｗｔ％未満で
は、湯流れ性が悪くなり、かと言ってＭｎ成分が１.２
ｗｔ％より多くなるとＭｎ成分がＡｌ、Ｆｅ、Ｓｉ成分
と化合物を形成して加工時のハードスポットになりやす
く、鋳造製品として好ましくない。

【０００９】また、Ｍｇ（マグネシウム）は、鋳造製品
の耐力能力を改善する作用があり、鋳造割れ防止にも効
果があり、実験の結果では、Ｍｇ成分の増加に伴って鋳
造製品の耐力性能が増加する傾向が見られたが、逆に伸
び性能は低下する傾向が見られた。そこで本発明の合金
においては、Ｍｇ成分を重量比で０.２５％〜０.６％の
範囲、好ましくは０.３％〜０.４％の範囲で添加するこ
とが望ましい。Ｍｇ成分が０.２５ｗｔ％未満では、鋳
造製品の耐力性能向上効果を期待できなくなり、０.６
ｗｔ％より多くなると鋳造製品の伸び性能が不足するよ
うになると共に、酸化物が生成しやすくなり、鋳造成形
性も低下する。

【００１０】そして、Ｓｉ（ケイ素）は、ダイカスト鋳
造時における湯流れ性及び鋳造割れ防止などを向上させ
るはたらきがあり、実験の結果ではＳｉ成分の増加に伴
って鋳造製品の伸び性能が低下する傾向が見られたの
で、本発明の合金においては、Ｓｉ成分を重量比で７.
５％〜１０.０％の範囲、好ましくは８.０％〜９.０％
の範囲、更に好ましくは８.５％程度を添加することが
望ましい。Ｓｉ成分が７.５ｗｔ％未満では、湯流れ性
及び溶湯補給性の効果が少なくなり、ダイカスト鋳造に
おいては欠陥が発生しやすくなる、かと言って１０.０
％より多くなると鋳造製品の伸び性能が低下してしま
う。

【００１１】また、Ｓｒ（ストロンチウム）は、金属組
織を微細化させる作用があるが比較的高価であるため、
本発明の合金においては、このＳｒ成分を重量比で０.
０１％〜０.０２％の範囲で添加することが望ましい。
ここに、Ｓｒを添加しないアルミニウム合金を用いてダ
イカスト鋳造したテストピースのミクロ組織を図１に示
し、Ｓｒを重量比で０.０１％添加したアルミニウム合
金を用いてダイカスト鋳造したテストピースのミクロ組
織を図２に示す。これらのミクロ組織において、白い部
分がアルミニウムの初晶であり、黒く見えているところ
がＡｌとＳiとの共晶である。Ｓｒを添加した場合、こ
の共晶が微細化していることがわかる。一般にダイカス
ト鋳造品が破断する場合、ミクロ的には、この初晶と共
晶の境界部および共晶領域で破断するが、共晶組織が微
細化すると共晶領域での破壊への抵抗力が増加して、結
果として破壊しにくくなり、ダイカスト鋳造品の伸びが
向上する。

【００１２】斯様にして得られたアルミニウム合金を用
いて自動車用クロスメンバー等の自動車部品を作製する
場合、常法にしたがってダイカスト鋳造することができ
るが、ダイカスト鋳造された製品の耐力性能を向上させ
るために、本発明ではダイカスト鋳造した後に、Ｔ５熱
処理を施すようにした。具体的には、Ｍｇの含有量に応
じて、熱処理温度を４０３Ｋ〜４７３Ｋとし、熱処理時
間が１〜６時間に設定されたＴ５熱処理を施すものであ
る。

【００１３】ちなみにＴ５熱処理とは、時効処理であ
り、ダイカスト鋳造時にアルミニウムの初晶に急冷によ
り固溶している強化元素を析出して耐力を向上させる方
法を言い、本発明では、Ｍｇ成分が少ない場合は熱処理
温度を高くするか熱処理時間を長くし、逆にＭｇ成分が
多い場合は熱処理温度を低くするか熱処理時間を短くす
る。

【００１４】下記の表１に、本発明の実施例と比較例の
機械的性質と物理的性質等をまとめて示す。尚、本実施
例では、３５０トンのダイカスト機を用いて、鋳造温度
７３０℃、射出速度３０ｍ／秒、鋳造圧力５００Ｋｇｆ
／ｃｍ²、でテストピースをダイカスト鋳造したもので
ある。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記表１に示した結果から明らかなよう
に、本発明に係る方法で製造されたものは、耐力性能並
びに伸び性能に優れ、ダイカスト鋳造性（湯流れ性）に
も優れたものであることが理解される。更に、本発明に
係るアルミニウム合金を用いてダイカスト鋳造された製
品をＴ５熱処理したものは、伸び性能を比較的低下させ
ることなく耐力性能が伸びていることが分かる。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係るダイカスト鋳造による自動
車部品の製造方法によれば、自動車用部品、とりわけ自
動車用クロスメンバーとして要求される性能、すなわち
高い耐力性能を維持しつつ高い伸び性能を発揮して軽量
化を期することが出来ると同時に、ダイカスト鋳造性
（湯流れ性）にも優れたものとなる。

【００１８】また、本発明に係る自動車部品の製造方法
によれば、上記アルミニウム合金を用いてダイカスト鋳
造された製品の後処理として、熱処理にコストの高い溶
体化処理を必要とするＴ６熱処理ではなく、Ｔ５熱処理
よる時効処理のみでもって伸び性能を比較的低下させる
ことなく耐力性能を伸ばすことができるので、ダイカス
ト鋳造される自動車部品の低コスト化を期することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｓｒを添加しないアルミニウム合金を用いて
ダイカスト鋳造したテストピースのミクロ組織を示す。

【図２】Ｓｒを重量比で０.０１％添加したアルミニ
ウム合金を用いてダイカスト鋳造したテストピースのミ
クロ組織を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８１Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８１６９１６９１Ｂ６９１Ｃ (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)発明者小川努埼玉県和光市中央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】重量比で、銅を０.１％以下、ケイ素を
７.５％〜１０.０％、マグネシウムを０.２５％〜０.６
％、鉄を０.２５％以下、マンガンを０.５％〜１.２％
を含み、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からな
るアルミニウム合金を用いてダイカスト鋳造した後に、
Ｔ５熱処理を施すようにした事を特徴とする自動車部品
の製造方法。
【請求項２】前記アルミニウム合金に、ストロンチウ
ムを重量比で０.０１％〜０.０２％を加えてなる請求項
１記載のダイカスト鋳造による自動車部品の製造方法。
【請求項３】前記Ｔ５熱処理の条件がマグネシウムの
含有量に応じて設定され、その熱処理温度が４０３Ｋ〜
４７３Ｋ、熱処理時間が1〜６時間の範囲で設定された
請求項１記載のダイカスト鋳造による自動車部品の製造
方法。