JP2004051998A - 低熱膨張アルミニウム合金及び自動車部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車のディファレンシャルキャリア等の自動車部品を砂型を用いて作ることのできる低熱膨張アルミニウム合金を提供する。
【解決手段】Ｓｉ ：１１〜１２質量％、Ｃｕ ：２．０〜３．０質量％、Ｍｇ ：０．３〜１．０質量％、Ｎｉ ：０．５〜５．０質量％、Ｔｉ ：０．０５〜０．２０質量％、Ｆｅ ：０．２質量％以下、Ｍｎ ：０．１５質量％以下、Ｚｎ ：０．１５質量％以下を含有し、残部が実質的にＡｌ からなる組成を有することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】Ｓｉ ：１１〜１２質量％、Ｃｕ ：２．０〜３．０質量％、Ｍｇ ：０．３〜１．０質量％、Ｎｉ ：０．５〜５．０質量％、Ｔｉ ：０．０５〜０．２０質量％、Ｆｅ ：０．２質量％以下、Ｍｎ ：０．１５質量％以下、Ｚｎ ：０．１５質量％以下を含有し、残部が実質的にＡｌ からなる組成を有することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砂型鋳造のような重力鋳造によっても適用することのできる低熱膨張アルミニウム合金、及びその低熱膨張アルミニウム合金を用いた自動車部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の燃費の向上を図るために、軽量化の一手法としてディファレンシャルキャリア（以下、「デフキャリア」と呼称する。）のような自動車部品をアルミニウム合金とすることが行われるようになってきている。アルミニウム合金からなる自動車部品は、通常、ダイカスト法で鋳造されている。
【０００３】
また、アルミニウム合金からなる自動車部品のうち、上述のデフキャリアのように、鉄合金製のギヤやベアリングと組合わされて使用される場合は、鉄合金とアルミニウム合金との熱膨張係数の差によりギヤの歯当りの不良が発生し、部品の早期摩耗の原因となる。そこで、アルミニウム合金には、熱膨張係数の低い低熱膨張アルミニウム合金を用いる必要がある。アルミニウム合金の熱膨張係数を低下させるのに有効な添加元素としては、Ｓｉ 、Ｃｕ 及びＮｉ 等が知られている（特開平８−１６５５３７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車部品として用いられる低熱膨張アルミニウム合金は、砂型を用いて鋳造できるような良好な湯流れ等の性質を有してないので、専らダイスト法で鋳造されている。
【０００５】
そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、砂型鋳造のような重力鋳造にも適用可能な良好な湯流れ特性を持つ低熱膨張アルミニウム合金を提供するとともに、その低熱膨張アルミニウム合金を用いた自動車部品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金は、上記目的を達成するために、Ｓｉ ：１１〜１２質量％、Ｃｕ ：２．０〜３．０質量％、Ｍｇ ：０．３〜１．０質量％、、Ｎｉ ：０．５〜５．０質量％、Ｔｉ ：０．０５〜０．２０質量％、Ｆｅ ：０．２質量％以下、Ｍｎ ：０．１５質量％以下、Ｚｎ ：０．１５質量％以下を含有し、残部が実質的にＡｌ からなる組成を有することを特徴としている。
また、Ｎａ を１５〜１００ｐｐｍ又はＳｒ を１５〜２００ｐｐｍを含有することを特徴としている。
さらに、自動車部品を低熱膨張アルミニウム合金で形成したことを特徴としている。
【０００７】
本発明者らは、鋳物用として知られている低熱膨張アルミニウム合金で、かつ、耐熱性に優れているといわれるＪＩＳのＡＣ８Ａのアルミニウム合金の性質と同等、又はそれ以上のアルミニウム合金を得るために、添加するための元素とその添加量の検討を行った結果、上述の各元素とその最適な添加量を求めることができた。Ｓｉ の含有量が上述より少ないときは膨張係数が大きくなり、また、多すぎるときは初晶Ｓｉ が晶出して過共晶となり鋳造性・加工性が低下してしまう。Ｃｕ の含有量が上述より少ないときは強度，硬さの高温特性が低下し、また、多すぎるときは耐食性が低下してしまう。Ｍｇ の含有量が上述より少ないときは時効析出による強化がされず、また、多すぎるときはより以上の析出強度がなく不経済となってしまう。Ｎｉ の含有量が上述よりも少ないときは熱膨張係数を下げることができず、また、少なすぎるときは金属間化合物（Ａｌ ，Ｎｉ ）が晶出しやすくなり、機械的性質が低下してしまう。なお、ＪＩＳのＡＣ８Ａの化学成分は、Ｓｉ ：１１．０〜１３．０質量％、Ｃｕ ：０．８〜１．３質量％、Ｍｇ ：０．７〜１．３質量％、Ｎｉ ：０．８〜１．５質量％、Ｔｉ ：０．２質量％以下、Ｆｅ ：０．８質量％以下、Ｍｎ ：０．１５質量％以下、Ｚｎ ：０．１５質量％以下を含有し、残部がＡｌ からなっている。
【０００８】
また、本発明の低熱膨張アルミニウム合金にＮａ 又はＳｒ を添加したときは、共晶ケイ素の改良（共晶ケイ素の粒状化）が行われて強度を向上させることができる。なお、Ｎａ 又はＳｒ が上述の添加量より少ないときは、共晶ケイ素の改良効果が低下し、また、多すぎるときは、微細化改良がされすぎて機能性が劣ってしまう。
【０００９】
上述した本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金は、熱膨張係数が低いので、例えば、デフキャリアのような熱を帯びる自動車部品にも適用することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金で作られた普通乗用車のデフキャリアであって、（ａ）は、その正面図、（ｂ）は、その裏面図、（ｃ）は、その右側面図、（ｄ）は、その上面図、（ｆ）は、その底面図であり、砂型を用いて鋳造されている。
【００１１】
このデフキャリアの化学成分は、Ｓｉ が１２．１質量％、Ｃｕ が２．６５質量％、Ｍｇ が０．５８質量％、Ｎｉ が２．６質量％、Ｔｉ が０．０１質量％以下、Ｆｅ が０．２質量％、Ｍｎ が０．０２質量％、Ｚｎ が０．０４質量％であった。
【００１２】
鋳造されたデフキャリアのフランジ部分からサンプルを切出し、機械的強度を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１中における熱処理は、ＪＩＳのＴ６の条件で行った。
【表１】
【００１３】
表１に示されるように、熱膨張係数は２０×１０−６以下で、自動車部品として十分に使用できることが分かる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金は、Ｃｕ やＳｉ 等の低熱膨張係数を持つ化合物を晶出させるので、低熱膨張アルミニウム合金を得ることができるとともに、砂型等の重力鋳造にも適用することができる。また、Ｎａ 又はＳｒ を添加したときは、共晶ケイ素が改良され、強度を向上させることができる。さらに、本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金は、自動車部品としての機械的強度を有しているので、自動車部品として採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金を用いて作られたデフキャリアである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、砂型鋳造のような重力鋳造によっても適用することのできる低熱膨張アルミニウム合金、及びその低熱膨張アルミニウム合金を用いた自動車部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の燃費の向上を図るために、軽量化の一手法としてディファレンシャルキャリア（以下、「デフキャリア」と呼称する。）のような自動車部品をアルミニウム合金とすることが行われるようになってきている。アルミニウム合金からなる自動車部品は、通常、ダイカスト法で鋳造されている。
【０００３】
また、アルミニウム合金からなる自動車部品のうち、上述のデフキャリアのように、鉄合金製のギヤやベアリングと組合わされて使用される場合は、鉄合金とアルミニウム合金との熱膨張係数の差によりギヤの歯当りの不良が発生し、部品の早期摩耗の原因となる。そこで、アルミニウム合金には、熱膨張係数の低い低熱膨張アルミニウム合金を用いる必要がある。アルミニウム合金の熱膨張係数を低下させるのに有効な添加元素としては、Ｓｉ 、Ｃｕ 及びＮｉ 等が知られている（特開平８−１６５５３７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車部品として用いられる低熱膨張アルミニウム合金は、砂型を用いて鋳造できるような良好な湯流れ等の性質を有してないので、専らダイスト法で鋳造されている。
【０００５】
そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、砂型鋳造のような重力鋳造にも適用可能な良好な湯流れ特性を持つ低熱膨張アルミニウム合金を提供するとともに、その低熱膨張アルミニウム合金を用いた自動車部品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金は、上記目的を達成するために、Ｓｉ ：１１〜１２質量％、Ｃｕ ：２．０〜３．０質量％、Ｍｇ ：０．３〜１．０質量％、、Ｎｉ ：０．５〜５．０質量％、Ｔｉ ：０．０５〜０．２０質量％、Ｆｅ ：０．２質量％以下、Ｍｎ ：０．１５質量％以下、Ｚｎ ：０．１５質量％以下を含有し、残部が実質的にＡｌ からなる組成を有することを特徴としている。
また、Ｎａ を１５〜１００ｐｐｍ又はＳｒ を１５〜２００ｐｐｍを含有することを特徴としている。
さらに、自動車部品を低熱膨張アルミニウム合金で形成したことを特徴としている。
【０００７】
本発明者らは、鋳物用として知られている低熱膨張アルミニウム合金で、かつ、耐熱性に優れているといわれるＪＩＳのＡＣ８Ａのアルミニウム合金の性質と同等、又はそれ以上のアルミニウム合金を得るために、添加するための元素とその添加量の検討を行った結果、上述の各元素とその最適な添加量を求めることができた。Ｓｉ の含有量が上述より少ないときは膨張係数が大きくなり、また、多すぎるときは初晶Ｓｉ が晶出して過共晶となり鋳造性・加工性が低下してしまう。Ｃｕ の含有量が上述より少ないときは強度，硬さの高温特性が低下し、また、多すぎるときは耐食性が低下してしまう。Ｍｇ の含有量が上述より少ないときは時効析出による強化がされず、また、多すぎるときはより以上の析出強度がなく不経済となってしまう。Ｎｉ の含有量が上述よりも少ないときは熱膨張係数を下げることができず、また、少なすぎるときは金属間化合物（Ａｌ ，Ｎｉ ）が晶出しやすくなり、機械的性質が低下してしまう。なお、ＪＩＳのＡＣ８Ａの化学成分は、Ｓｉ ：１１．０〜１３．０質量％、Ｃｕ ：０．８〜１．３質量％、Ｍｇ ：０．７〜１．３質量％、Ｎｉ ：０．８〜１．５質量％、Ｔｉ ：０．２質量％以下、Ｆｅ ：０．８質量％以下、Ｍｎ ：０．１５質量％以下、Ｚｎ ：０．１５質量％以下を含有し、残部がＡｌ からなっている。
【０００８】
また、本発明の低熱膨張アルミニウム合金にＮａ 又はＳｒ を添加したときは、共晶ケイ素の改良（共晶ケイ素の粒状化）が行われて強度を向上させることができる。なお、Ｎａ 又はＳｒ が上述の添加量より少ないときは、共晶ケイ素の改良効果が低下し、また、多すぎるときは、微細化改良がされすぎて機能性が劣ってしまう。
【０００９】
上述した本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金は、熱膨張係数が低いので、例えば、デフキャリアのような熱を帯びる自動車部品にも適用することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金で作られた普通乗用車のデフキャリアであって、（ａ）は、その正面図、（ｂ）は、その裏面図、（ｃ）は、その右側面図、（ｄ）は、その上面図、（ｆ）は、その底面図であり、砂型を用いて鋳造されている。
【００１１】
このデフキャリアの化学成分は、Ｓｉ が１２．１質量％、Ｃｕ が２．６５質量％、Ｍｇ が０．５８質量％、Ｎｉ が２．６質量％、Ｔｉ が０．０１質量％以下、Ｆｅ が０．２質量％、Ｍｎ が０．０２質量％、Ｚｎ が０．０４質量％であった。
【００１２】
鋳造されたデフキャリアのフランジ部分からサンプルを切出し、機械的強度を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１中における熱処理は、ＪＩＳのＴ６の条件で行った。
【表１】
表１に示されるように、熱膨張係数は２０×１０−６以下で、自動車部品として十分に使用できることが分かる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金は、Ｃｕ やＳｉ 等の低熱膨張係数を持つ化合物を晶出させるので、低熱膨張アルミニウム合金を得ることができるとともに、砂型等の重力鋳造にも適用することができる。また、Ｎａ 又はＳｒ を添加したときは、共晶ケイ素が改良され、強度を向上させることができる。さらに、本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金は、自動車部品としての機械的強度を有しているので、自動車部品として採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る低熱膨張アルミニウム合金を用いて作られたデフキャリアである。
Claims (3)
- Ｓｉ ：１１〜１２質量％、Ｃｕ ：２．０〜３．０質量％、Ｍｇ ：０．３〜１．０質量％、Ｎｉ ：０．５〜５．０質量％、Ｔｉ ：０．０５〜０．２０質量％、Ｆｅ ：０．２質量％以下、Ｍｎ ：０．１５質量％以下、Ｚｎ ：０．１５質量％以下を含有し、残部が実質的にＡｌ からなる組成を有することを特徴とする低熱膨張アルミニウム合金。
- Ｎａ を１５〜１００ｐｐｍ又はＳｒ を１５〜２００ｐｐｍを含有することを特徴とする請求項１に記載の低熱膨張アルミニウム合金。
- 請求項１又は２に記載の低熱膨張アルミニウム合金で形成したことを特徴とする自動車部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002206770A JP2004051998A (ja) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | 低熱膨張アルミニウム合金及び自動車部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002206770A JP2004051998A (ja) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | 低熱膨張アルミニウム合金及び自動車部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004051998A true JP2004051998A (ja) | 2004-02-19 |
Family
ID=31931406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002206770A Pending JP2004051998A (ja) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | 低熱膨張アルミニウム合金及び自動車部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004051998A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111020303A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-04-17 | 亚太轻合金(南通)科技有限公司 | 4xxx系铝合金及其制备方法 |
-
2002
- 2002-07-16 JP JP2002206770A patent/JP2004051998A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111020303A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-04-17 | 亚太轻合金(南通)科技有限公司 | 4xxx系铝合金及其制备方法 |
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Legal Events
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050705 |
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| A521 | Written amendment |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070621 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070717 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071120 |