JP2006183122A - Aluminum alloy for die casting and method for producing aluminum alloy casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳造性および耐食性に優れたダイカスト用アルミニウム合金、アルミニウム合金鋳物の製造方法、およびアルミニウム合金鋳物に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy for die casting excellent in castability and corrosion resistance, a method for producing an aluminum alloy casting, and an aluminum alloy casting.
従来、特許文献1においては、Cu含有量を0.02重量%以下に規制し、Siを4〜13重量%含有する、透明皮膜を設けて使用されるダイカスト用アルミニウム合金において、0.05〜0.3重量%のTiおよび0.05〜0.15重量%のBeの一種または二種を含有させ、これにより、耐糸状腐食性を向上させることが記載されている。
ところで、特許文献1のアルミニウム合金組成においてBeは有毒性があるので、取扱に注意を要する。
By the way, in the aluminum alloy composition of
従来、自動車用アルミニウムダイカスト部品には、一般的に鋳造性の優れたJIS−ADC12(JIS−H−5302−2000)合金が使用されているが、このJIS−ADC12は耐食性が低い。そのため、被水環境のように腐食進行が早い環境で用いられる製品においては、短期間で材料表面が腐食を起こし、その結果、強度が低下するので、JIS−ADC12は使用しにくい。
Conventionally, JIS-ADC12 (JIS-H-5302-2000) alloy having excellent castability is generally used for aluminum die-cast parts for automobiles, but this JIS-ADC12 has low corrosion resistance. Therefore, in a product used in an environment where corrosion progresses quickly such as a wet environment, the material surface is corroded in a short period of time, and as a result, the strength is reduced, so JIS-
また、JIS−ADC5、JIS−ADC6は耐食性が良好である反面、アルミニウム合金の融点が高くなって、溶湯が金型表面で冷却され凝固しやすくなるので、溶湯の流動性が悪化して鋳造性が悪化する。なお、本明細書の「鋳造性」という用語は、「溶湯の流動性」、「溶湯凝固後のひけ性」、「溶湯凝固に伴う鋳造割れ性」、「金型に対する耐焼付き性」等の評価項目を含む総合的な成形性の意味で用いている。 JIS-ADC5 and JIS-ADC6 have good corrosion resistance, but the melting point of the aluminum alloy is high, and the molten metal is cooled and solidified easily on the mold surface, so that the fluidity of the molten metal is deteriorated and castability is increased. Gets worse. In addition, the term “castability” in this specification includes “fluidity of molten metal”, “sinkability after solidification of molten metal”, “casting cracking property due to solidification of molten metal”, “seizure resistance to mold”, etc. Used in the sense of overall formability including evaluation items.
本発明は、上記点に鑑み、鋳造性と耐食性に優れたダイカスト用アルミニウム合金を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the aluminum alloy for die-casting excellent in castability and corrosion resistance in view of the said point.
また、本発明は、Beのごとき有毒性のある成分を含まないダイカスト用アルミニウム合金を提供することを他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy for die casting that does not contain a toxic component such as Be.
また、本発明は、強度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を他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy for die casting that is excellent in strength.
また、本発明は、材料硬度を低下できるダイカスト用アルミニウム合金を提供することを他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy for die casting that can reduce material hardness.
本発明者らは、JIS−ADC12の耐食性低下の原因について実験研究を重ねた結果、ダイカスト用アルミニウム合金成分量の中でもMn、Fe、およびCu量がアルミニウム合金の耐食性に大きく影響していることが判明した。 As a result of repeated experimental studies on the cause of the corrosion resistance reduction of JIS-ADC12, the present inventors have found that the amount of Mn, Fe, and Cu among aluminum alloy components for die casting greatly affects the corrosion resistance of the aluminum alloy. found.
すなわち、JIS−ADC12では、耐食性に有害なカソード極(電位の貴な部分)を構成するβ−AlFeSi粒子が発生するとともに、β−AlFeSi粒子よりは弱い作用ではあるが同じくカソード極を構成するα−Al(Fe・Mn)Si粒子が発生して、耐食性を低下させることが判明した。 That is, in JIS-ADC12, β-AlFeSi particles constituting a cathode electrode (potential noble portion) harmful to corrosion resistance are generated, and although it is weaker than β-AlFeSi particles, α constituting the cathode electrode is also formed. It has been found that -Al (Fe.Mn) Si particles are generated to reduce the corrosion resistance.
このβ−AlFeSi粒子およびα−Al(Fe・Mn)Si粒子が発生するのは、JIS−ADC12におけるMnとFeの添加量比(Mn/Fe)が0.34付近の低い値になっているためであって、MnとFeの添加量比(Mn/Fe)を規制すれば、β−AlFeSi粒子の発生を抑制できるとともに、α−Al(Fe・Mn)Si粒子の耐食性悪化要因を除去できることが分かった。 The β-AlFeSi particles and α-Al (Fe · Mn) Si particles are generated because the additive ratio of Mn to Fe (Mn / Fe) in JIS-ADC12 is a low value around 0.34. Therefore, if the additive amount ratio (Mn / Fe) of Mn and Fe is regulated, the generation of β-AlFeSi particles can be suppressed and the corrosion resistance deterioration factor of α-Al (Fe · Mn) Si particles can be removed. I understood.
また、JIS−ADC12では、Cu添加量が1.5〜3.5重量%という比較的多い量になっている。このため、貴なAl2Cu相が多く、また、α−A1(Fe・Mn)Si粒子中へのCuの固溶が促進され、これにより、α−A1(Fe・Mn)Si粒子の電位が一層貴になって、耐食性を低下させる原因となる。 In JIS-ADC12, the amount of Cu added is a relatively large amount of 1.5 to 3.5% by weight. Therefore, noble Al 2 Cu phase is large and also, the solid solution of Cu into α-A1 (Fe · Mn) Si particles is promoted, thereby, the potential of α-A1 (Fe · Mn) Si particles Becomes more noble and causes a decrease in corrosion resistance.
本発明は上記知見に基づいて案出されてものであり、請求項1に記載の発明では、Si:9.0〜12.0重量%、Mg:0.20〜0.80重量%、Mn+Fe:0.7〜1.1重量%を含み、
Mn/Fe比:1.5以上であり、
不純物としてCuが0.5重量%以下に規制され、残部がアルミニウムと不可避的不純物からなるダイカスト用アルミニウム合金を特徴としている。
The present invention has been devised based on the above knowledge. In the invention according to
Mn / Fe ratio: 1.5 or more,
It is characterized by an aluminum alloy for die casting in which Cu is regulated to 0.5% by weight or less as impurities and the balance is made of aluminum and inevitable impurities.
本発明者の実験研究によると、Mn/Fe比を1.5以上に設定することにより、耐食性に有害なカソード極(電位の貴な部分)を構成するβ−AlFeSi粒子の発生を抑制できると同時に、カソード極を同様に構成するα−Al(Fe・Mn)Si粒子についても、その粒子中のFe/Mn比を1以下に抑えることにより、その粒子の電位を引き下げることができて、耐食性悪化要因を除去できることが分かった。 According to the inventor's experimental research, by setting the Mn / Fe ratio to 1.5 or more, it is possible to suppress the generation of β-AlFeSi particles constituting a cathode electrode (a noble part of potential) harmful to corrosion resistance. At the same time, with respect to α-Al (Fe · Mn) Si particles similarly constituting the cathode electrode, by suppressing the Fe / Mn ratio in the particles to 1 or less, the potential of the particles can be lowered, and the corrosion resistance. It was found that the deterioration factor can be removed.
また、Cu添加量を0.5重量%以下に規制することにより、貴なAl2Cu相を少なくでき、また、α−A1(Fe・Mn)Si粒子中にCuが固溶することを抑制でき、α−A1(Fe・Mn)Si粒子の電位を引き下げることができる。 In addition, by controlling the amount of Cu added to 0.5% by weight or less, the noble Al 2 Cu phase can be reduced, and the solid solution of Cu in the α-A1 (Fe · Mn) Si particles is suppressed. And the potential of α-A1 (Fe · Mn) Si particles can be lowered.
これらのことが相まって、請求項1に記載の発明では、JIS−ADC12に比較して耐食性を大幅に向上できることを確認できた(後述の図5参照)。
In combination with these, it was confirmed that the invention according to
そして、Si添加量を9.0〜12.0重量%の範囲に設定することにより、JIS−ADC12とほぼ同等の流動性を得ることができる。よって、ダイカスト用アルミニウム合金の鋳造性と耐食性の両立を実現できる。 And the fluidity | liquidity substantially equivalent to JIS-ADC12 can be obtained by setting Si addition amount to the range of 9.0-12.0 weight%. Therefore, it is possible to realize both the castability and corrosion resistance of the aluminum alloy for die casting.
しかも、Cu添加量を0.5重量%以下に規制すると、耐食性向上のみならず、材料硬度をJIS−ADC12に比較して大幅に引き下げることができる(後述の図6参照)。これにより、アルミニウム合金鋳物の圧入・かしめ等の加工性が良好になるので、アルミニウム合金鋳物と他部品との結合を容易に行うことができる。 In addition, when the amount of Cu added is regulated to 0.5% by weight or less, not only the corrosion resistance is improved, but also the material hardness can be greatly reduced as compared with JIS-ADC12 (see FIG. 6 described later). Thereby, workability such as press-fitting and caulking of the aluminum alloy casting is improved, so that the aluminum alloy casting and other parts can be easily combined.
さらに、Cu添加量を0.5重量%以下に規制して、上記のCu固溶を抑制すると、アルミニウム合金の導電性(熱伝導性)が向上するので、放熱性も向上できる。 Furthermore, when the Cu addition amount is regulated to 0.5 wt% or less to suppress the above Cu solid solution, the conductivity (thermal conductivity) of the aluminum alloy is improved, so that the heat dissipation can also be improved.
また、MnとFeはアルミニウム合金の金型への焼付きを抑える効果がある。ここで、Mn+Fe量(MnとFeの合計添加量)を0.7重量%未満に減少すると、上記焼付きを抑制する効果が不十分となる。一方、Mn+Fe量が1.1重量%を超えると、耐食性および強度と伸びが低下するとともに、溶湯保持炉中にて塊状のAl−Si−Fe系金属間化合物を生じ、切削を始めとした機械加工性を悪化させる可能性が高くなる。よって、Mn+Fe量は0.7〜1.1重量%の範囲とするのがよい。 Further, Mn and Fe have an effect of suppressing seizure of the aluminum alloy to the mold. Here, if the amount of Mn + Fe (total amount of Mn and Fe added) is reduced to less than 0.7% by weight, the effect of suppressing the seizure becomes insufficient. On the other hand, when the amount of Mn + Fe exceeds 1.1% by weight, the corrosion resistance and strength and elongation are lowered, and a massive Al-Si-Fe intermetallic compound is produced in the molten metal holding furnace to start cutting and other machines. The possibility of deteriorating workability is increased. Therefore, the amount of Mn + Fe is preferably in the range of 0.7 to 1.1% by weight.
一方、Mgの添加は機械的強度を向上させるためであり、Mg添加量を0.20重量%未満では、強度向上効果が不十分であり、一方、Mg添加量が0.80重量%を超えると、強度向上効果が低下する。よって、Mg添加量は0.20〜0.80重量%の範囲とするのがよい(後述の図8参照)。 On the other hand, the addition of Mg is for improving the mechanical strength. If the amount of Mg added is less than 0.20% by weight, the effect of improving the strength is insufficient, while the amount of Mg added exceeds 0.80% by weight. And the strength improvement effect falls. Therefore, the Mg addition amount is preferably in the range of 0.20 to 0.80% by weight (see FIG. 8 described later).
また、Beのごとき有毒性のある成分を含まないから、アルミニウム合金の取り扱いが容易である。 Further, since it does not contain a toxic component such as Be, it is easy to handle an aluminum alloy.
請求項2に記載の発明では、請求項1に対して、不純物として更に、Ti、B、Zr、Sr、Ca、Na、Sbのいずれか一種以上を含んでいる。これにより、初晶α−Al相の微細化と共晶Si粒子改良を成し、鋳造性ならびに強度をより一層改善したアルミニウム合金を提供できる。 In the second aspect of the invention, in contrast to the first aspect, as an impurity, Ti, B, Zr, Sr, Ca, Na, or Sb is further included. As a result, it is possible to provide an aluminum alloy in which the primary α-Al phase is refined and the eutectic Si particles are improved, and the castability and strength are further improved.
より具体的には、Ti、B、Zrは、初晶α−Al相の微細化に効果がある。Sr、Ca、Na、Sbは共晶Si粒子の改良を成すとともに、鋳造性および強度を改善する効果を有する。 More specifically, Ti, B, and Zr are effective in refining the primary α-Al phase. Sr, Ca, Na, and Sb have the effect of improving the eutectic Si particles and improving the castability and strength.
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載のダイカスト用アルミニウム合金において、Mn/Fe比の上限を5.0以下に規定している。これにより、Feの最低必要量を確保して、アルミニウム合金の金型への焼付きを防止する効果(耐焼付き性)を確保できる。
In the invention according to
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のダイカスト用アルミニウム合金を用いてアルミニウム合金鋳物を製造する製造方法であって、
金型(10、11)を閉じ、前記金型(10、11)内を大気圧未満の所定圧以下に減圧する減圧工程と、
前記減圧工程後に、前記金型(10、11)内に前記アルミニウム合金の溶湯を充填する溶湯充填工程とを備えることを特徴としている。
In invention of Claim 4, it is a manufacturing method which manufactures an aluminum alloy casting using the aluminum alloy for die-casting as described in any one of
A depressurization step of closing the mold (10, 11) and depressurizing the mold (10, 11) to a predetermined pressure lower than atmospheric pressure;
It is characterized by including a molten metal filling step of filling the mold (10, 11) with the molten aluminum alloy after the decompression step.
これによると、金型(10、11)内を大気圧未満の所定圧以下に減圧した後に、アルミニウム合金の溶湯を金型(10、11)内に充填するから、溶湯充填時に金型内圧(背圧)が上昇して溶湯の流動を妨げる現象を防止できる。従って、溶湯の流動性をより一層向上できる。 According to this, since the mold (10, 11) is depressurized to a predetermined pressure lower than the atmospheric pressure or less, the molten aluminum alloy is filled in the mold (10, 11). It is possible to prevent the phenomenon that the back pressure) increases and hinders the flow of molten metal. Therefore, the fluidity of the molten metal can be further improved.
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のダイカスト用アルミニウム合金を用いてアルミニウム合金鋳物を製造する製造方法であって、
金型(10、11)を閉じ、前記金型(10、11)内の空気を排出する排気工程と、
前記排気工程後に、前記金型(10、11)内に酸素を供給して前記金型(10、11)内を酸素雰囲気に置換する雰囲気調整工程と、
前記雰囲気調整工程後に、前記金型(10、11)内に前記アルミニウム合金の溶湯を充填する溶湯充填工程とを備えることを特徴としている。
In invention of Claim 5, it is a manufacturing method which manufactures an aluminum alloy casting using the aluminum alloy for die-casting as described in any one of
An exhaust step of closing the mold (10, 11) and discharging the air in the mold (10, 11);
After the exhausting step, an atmosphere adjusting step of supplying oxygen into the mold (10, 11) to replace the inside of the mold (10, 11) with an oxygen atmosphere;
It is characterized by comprising a molten metal filling step of filling the mold (10, 11) with the molten aluminum alloy after the atmosphere adjusting step.
これによると、金型(10、11)内を酸素雰囲気に置換した後に、アルミニウム合金の溶湯を金型(10、11)内に充填するから、アルミニウム合金の酸化を促進して合金材料の組織を緻密にすることができ、材料強度を向上できる。 According to this, after replacing the inside of the mold (10, 11) with an oxygen atmosphere, the molten aluminum alloy is filled into the mold (10, 11), so that the oxidation of the aluminum alloy is promoted and the structure of the alloy material is increased. The material strength can be improved.
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のダイカスト用アルミニウム合金を用いて製造されるアルミニウム合金鋳物であって、最小板厚部の板厚が0.5〜1.5mmの薄肉フィン部(31b)を有することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is an aluminum alloy casting manufactured using the aluminum alloy for die casting according to any one of
本発明によるアルミニウム合金の流動性はSi添加量を前述の範囲に設定することにより、JIS−ADC12に準じた高いレベルにできるので、請求項6のような薄肉フィン部(31b)を有する製品形状であっても良好に鋳造できる。 Since the fluidity of the aluminum alloy according to the present invention can be set to a high level in accordance with JIS-ADC12 by setting the Si addition amount within the above range, the product shape having the thin fin portion (31b) as in claim 6. Even so, it can be cast well.
請求項7に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のダイカスト用アルミニウム合金を用いて製造されるアルミニウム合金鋳物であって、圧入もしくはかしめにより他部品と結合される結合部(31c)を有することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an aluminum alloy casting manufactured using the aluminum alloy for die casting according to any one of the first to third aspects, wherein the joint is combined with other parts by press-fitting or caulking. It has a part (31c), It is characterized by the above-mentioned.
本発明によるアルミニウム合金では、前述のごとくCu添加量を0.5重量%以下に規制することにより、材料硬度をJIS−ADC12に比較して大幅に引き下げることができるので、請求項7のような圧入もしくはかしめにより他部品と結合される結合部(31c)を有する製品構造であっても、この圧入もしくはかしめという機械的結合を容易に行うことができる。 In the aluminum alloy according to the present invention, as described above, the material hardness can be greatly reduced as compared with JIS-ADC12 by restricting the Cu addition amount to 0.5 wt% or less. Even in the case of a product structure having a coupling part (31c) coupled to other parts by press-fitting or caulking, this mechanical coupling such as press-fitting or caulking can be easily performed.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下本発明の実施形態を具体的実施例に基づいて説明する。図1は本発明の実施例1〜5および比較例1〜3のダイカスト用アルミニウム合金の材料成分を示し、図2は図1の各材料組成の流動性の評価結果を示す。比較例2はJIS−ADC12であり、比較例3はJIS−AC4Cである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on specific examples. FIG. 1 shows the material components of the aluminum alloys for die casting of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention, and FIG. 2 shows the evaluation results of the fluidity of each material composition of FIG. Comparative Example 2 is JIS-ADC12, and Comparative Example 3 is JIS-AC4C.
なお、図1および後述の図4の材料成分において、「−」は各成分の添加量が0.01重量%未満の微少量であることを示している。図3(a)(b)には、JIS−ADC12、JIS−ADC5、JIS−ADC6、およびJIS−AC4Cの材料成分を示す。 In addition, in the material component of FIG. 1 and FIG. 4 mentioned later, "-" has shown that the addition amount of each component is a very small amount of less than 0.01 weight%. 3A and 3B show material components of JIS-ADC12, JIS-ADC5, JIS-ADC6, and JIS-AC4C.
実施例1〜5では、いずれも、Si添加量を本発明のSi添加範囲に含まれる9.1〜10.8重量%に設定している。 In each of Examples 1 to 5, the Si addition amount is set to 9.1 to 10.8% by weight included in the Si addition range of the present invention.
図2の流動性の評価結果は、比較例2のJIS−ADC12の流動長を1としたときの流動長比率で表している。ここで、流動長は、各種アルミニウム合金の溶湯を、所定断面形状を有する鋳型内に流し込んだ時に、そのアルミニウム合金溶湯が凝固して溶湯の進行が停止するまでの溶湯進行方向の流動長さである。
The fluidity evaluation results in FIG. 2 are expressed as a flow length ratio when the flow length of the JIS-
実施例1〜5によると、比較例2のJIS−ADC12の流動長に対して、0.8以上の流動長比率を得ることができ、JIS−ADC12に準じた高いレベルの流動性を確保できることが分かる。 According to Examples 1-5, the flow length ratio of 0.8 or more can be obtained with respect to the flow length of JIS-ADC12 of Comparative Example 2, and a high level of fluidity according to JIS-ADC12 can be secured. I understand.
これに反し、比較例1、3はSi添加量がそれぞれ6.7重量%、7.0重量%という少ない量である。その結果、比較例1、3は比較例2のJIS−ADC12の流動長に対して0.7近傍の流動長比率しか得ることができず、比較例2および実施例1〜5よりも一段と流動性が低下する。
On the other hand, Comparative Examples 1 and 3 have small amounts of Si addition of 6.7% by weight and 7.0% by weight, respectively. As a result, Comparative Examples 1 and 3 can obtain only a flow length ratio in the vicinity of 0.7 with respect to the flow length of JIS-
次に、図4は、上記実施例1〜5および比較例2、3におけるMn/Fe比およびMn+Fe量を示すものであり、実施例1〜5のMn/Fe比は2.2〜4.8の範囲であり、Mn+Fe量は0.92〜1.04重量%の範囲になっている。 Next, FIG. 4 shows the Mn / Fe ratio and the amount of Mn + Fe in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 2 and 3, and the Mn / Fe ratio in Examples 1 to 5 is 2.2 to 4. The amount of Mn + Fe is in the range of 0.92 to 1.04% by weight.
これに対し、比較例2はMn/Fe比が0.34という、本発明の範囲から大きく外れる低い値である。また、比較例3はMn/Fe比およびMn+Fe量の両方が本発明の範囲から大きく外れている。 On the other hand, Comparative Example 2 has a Mn / Fe ratio of 0.34, which is a low value greatly deviating from the scope of the present invention. In Comparative Example 3, both the Mn / Fe ratio and the amount of Mn + Fe are greatly out of the scope of the present invention.
図5は各材料の耐食性の評価結果を示すもので、比較例2のJIS−ADC12の腐食減量を1としたときの各材料の腐食減量比率を表している。ここで、耐食性評価は最も一般的な評価方法である塩水噴霧試験方法(JIS Z 2371(2000)を参照)を用いて行っている。 FIG. 5 shows the evaluation results of the corrosion resistance of each material, and represents the corrosion weight loss ratio of each material when the corrosion weight loss of JIS-ADC12 of Comparative Example 2 is 1. Here, the corrosion resistance evaluation is performed using a salt spray test method (see JIS Z 2371 (2000)) which is the most general evaluation method.
具体的には、実施例1〜5および比較例2〜5の各合金材料で作製したテストピースを、塩水を噴霧できる浴槽内に置いて、所定時間経過後にテストピースを浴槽内から取り出して、テストピースの腐食した量(腐食減量)を測定し、その腐食減量が多いほど耐食性が低いと評価する。 Specifically, the test pieces made of each alloy material of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 2 to 5 are placed in a bathtub where spraying salt water can be taken out, and the test piece is taken out from the bathtub after a predetermined time, The amount of corrosion of the test piece (corrosion weight loss) is measured, and the corrosion resistance is evaluated to be lower as the corrosion weight loss increases.
実施例1〜5によると、その腐食減量比率を比較例2のJIS−ADC12の0.4以下に大幅に低減でき、耐食性を顕著に向上できる。 According to Examples 1-5, the corrosion weight loss ratio can be significantly reduced to 0.4 or less of JIS-ADC12 of Comparative Example 2, and the corrosion resistance can be remarkably improved.
因みに、比較例2のJIS−ADC12は、Mn/Fe比=0.34という低い値であり、かつ、Cu添加量=3.08重量%という高い値であり、この両方が原因となって、耐食性を低下させている。 Incidentally, JIS-ADC12 of Comparative Example 2 has a low value of Mn / Fe ratio = 0.34 and a high value of Cu addition amount = 3.08% by weight. Corrosion resistance is reduced.
また、比較例3のJIS−AC4CはCu添加量が0.09重量%に減少しているものの、Mn/Fe比=0.33という低い値であるので、腐食減量比率は0.5付近となり、比較例3の耐食性は実施例1〜5より低下する。 Further, although JIS-AC4C of Comparative Example 3 has a Cu addition amount reduced to 0.09 wt%, it has a low value of Mn / Fe ratio = 0.33, so the corrosion weight loss ratio is around 0.5. The corrosion resistance of Comparative Example 3 is lower than in Examples 1-5.
なお、比較例3のJIS−AC4CはMn+Fe量が0.24重量%という低い値であるため、アルミニウム合金の金型への焼付きを抑制する効果も不十分となる。 In addition, since JIS-AC4C of Comparative Example 3 has a low Mn + Fe amount of 0.24% by weight, the effect of suppressing seizure of the aluminum alloy to the mold is insufficient.
次に、図6はJIS−ADC12の材料硬度を1としたときの相対硬度にて、Cu添加量による材料硬度の変化を示している。図6の例では、JIS−ADC12のCu添加量を2.5重量%にしている。一方、実施例6、7、8および比較例4のCu添加量は、1.0重量%以下である。なお、実施例6、7、8および比較例4の材料組成は図7に示す通りである。 Next, FIG. 6 shows the change in the material hardness depending on the amount of Cu added, with the relative hardness when the material hardness of JIS-ADC12 is 1. In the example of FIG. 6, the Cu addition amount of JIS-ADC12 is 2.5% by weight. On the other hand, the amount of Cu added in Examples 6, 7, 8 and Comparative Example 4 is 1.0% by weight or less. The material compositions of Examples 6, 7, and 8 and Comparative Example 4 are as shown in FIG.
図6に示すように比較例4→実施例8→実施例7→実施例6の順にCu添加量が減少するに伴って材料硬度が低下することが分かる。特に、Cu添加量を0.5重量%以下に規制することにより、JIS−ADC12に対する相対硬度を0.8付近まで大きく下げることができる。これにより、ダイカスト成形されたアルミニウム合金鋳物への部品の圧入、かしめ等が可能となる。 As shown in FIG. 6, it can be seen that the material hardness decreases as the Cu addition amount decreases in the order of Comparative Example 4 → Example 8 → Example 7 → Example 6. In particular, the relative hardness with respect to JIS-ADC12 can be greatly reduced to around 0.8 by regulating the Cu addition amount to 0.5 wt% or less. As a result, it is possible to press-fit, caulk and the like of the part into the die-cast aluminum alloy casting.
次に、図8はMg添加量=0のときの強度(具体的には引張強度)を1としたときの相対強度にて、Mg添加量による材料強度の変化を示している。 Next, FIG. 8 shows the change in material strength depending on the amount of added Mg, with the relative strength when the strength (specifically, tensile strength) is 1 when the amount of added Mg = 0.
図8から分かるように、Mg添加量=0.20〜0.80重量%の範囲(より好ましくは0.35〜0.60重量%の範囲)においてアルミニウム合金の引張強度を効果的に向上できることがわかる。 As can be seen from FIG. 8, the tensile strength of the aluminum alloy can be effectively improved in the range of Mg addition amount = 0.20 to 0.80 wt% (more preferably in the range of 0.35 to 0.60 wt%). I understand.
なお、図8示すMg添加量の変化によるアルミニウム合金の強度変化の傾向は、実施例1〜実施例8において共通して現れる。 In addition, the tendency of the intensity | strength change of the aluminum alloy by the change of Mg addition amount shown in FIG. 8 appears in Examples 1-8 in common.
なお、実施例1〜実施例8においてアルミニウム合金のその他の不可避不純物として、特に耐食性を低下させるZn、Ni、Sn、Pb、Bi等は含有量を規制される。Zn、Ni、Snは0.05重量%以下、Pb、Biは0.005重量%以下が望ましい。 In Examples 1 to 8, the contents of Zn, Ni, Sn, Pb, Bi, and the like that lower the corrosion resistance are particularly restricted as other inevitable impurities of the aluminum alloy. Zn, Ni, and Sn are desirably 0.05% by weight or less, and Pb and Bi are desirably 0.005% by weight or less.
次に、本実施形態によるアルミニウム合金を用いたアルミニウム合金鋳物の製造方法(ダイカスト方法)を説明する。最初に、本実施形態のダイカスト装置を図9により説明する。ダイカスト装置は固定型10と、この固定型10に対向配置された可動型11とから構成される金型を有している。
Next, a manufacturing method (die casting method) of an aluminum alloy casting using the aluminum alloy according to the present embodiment will be described. First, the die casting apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. The die casting apparatus has a mold composed of a fixed
可動型11は可動側ブロック12とスペーサ13とダイベース14とにより構成される。可動型11のダイベース14には図示しない油圧駆動機構等が連結されて、可動型11が図9の左右方向に移動できるようになっている。
The
図9は可動型11の可動側ブロック12が固定型10に接触する位置に移動して金型を閉じている状態を図示しており、可動側ブロック12と固定型10との間にアルミニウム合金鋳物の製品形状を作るキャビティ15が形成される。
FIG. 9 shows a state in which the
固定型10の外側には円筒状の射出スリーブ16が配置され、この射出スリーブ16の内部空間の一端部は、固定型10を貫通するスプールブッシュ10aを介してキャビティ15と連通している。射出スリーブ16の上面部に給湯口16aが開口している。
A
射出スリーブ16の内部には射出プランジャ17が嵌合している。この射出プランジャ17には図示しない油圧駆動機構等が連結されて、射出プランジャ17が射出スリーブ16の軸方向(図9の左右方向)に移動可能になっている。
An
図9は射出プランジャ17が給湯口16aを開口する位置に後退した状態を示す。ラドル18はアルミニウム合金の溶湯を射出スリーブ16内に注入する柄杓(溶湯注入器)の役割を果たすものであって、図示しない炉内部に保持されているアルミニウム合金の溶湯をラドル18によって給湯口16aから射出スリーブ16の内部に注入する。
FIG. 9 shows a state in which the
電動式等の真空ポンプ19および真空タンク20はキャビティ15を含む金型内部空間を大気圧未満の所定圧以下に減圧するための減圧装置を構成するもので、真空タンク20はホース21および可動側ブロック12内の連通路22を介してキャビティ15に連通している。
The
ここで、ホース21の途中には電動式等の開閉弁21aが配置されている。また、連通路22はより具体的には、キャビティ15のうち、射出スリーブ16の連通部位と反対側の部位に連通している。また、連通路22には圧力計(真空計)23が接続され、この圧力計23により金型内部の圧力(減圧度合い)を計測できるようになっている。
Here, an electrically operated on-off
さらに、可動型11には、連通路22を開閉できる開閉手段をなすカットオフピン25、押出しピン26、押出しプレート27等が装備されている。
Further, the
次に、上述のダイカスト装置を用いた、アルミニウム合金鋳物の製造方法(ダイカスト方法)を説明する。まず、可動型11の可動側ブロック12を図9に示すように固定型10に接触させて金型を閉じた状態(型締め状態)にするとともに、射出プランジャ17を図9の実線で示す最大後退位置に後退させて給湯口16aを開口する。
Next, a manufacturing method (die casting method) of an aluminum alloy casting using the above-described die casting apparatus will be described. First, the
この状態にて、ラドル18によりアルミニウム合金の溶湯を給湯口16aから射出スリーブ16の内部に注入する。
In this state, a
射出スリーブ16内部への溶湯注入が終了した後に、射出プランジャ17を前進させて、図9の破線17aで示す中間停止位置まで前進させる。このとき、給湯口16aは全閉でなくてもよく、要は射出プランジャ17の前進によって金型内を密封して、金型内と大気(外気)雰囲気とを遮断できればよい。
After the injection of the molten metal into the
次に、キャビティ15を含む金型内部空間を大気圧未満の所定圧以下に減圧する減圧工程を実施する。具体的には、電動式等の開閉弁21a、およびカットオフピン25を開状態に操作して真空タンク20内の高真空度により金型内部空間の空気を連通路22、ホース21を介して真空タンク20側へ吸引して金型内部空間を減圧する。
Next, a depressurizing step is performed to depressurize the inner space of the mold including the
金型内部空間の圧力を真空計23により計測して、金型内部圧力が予め設定された所定圧(例えば、13.3kPa)以下に低下すると、圧力計23の計測信号に基づいて、開閉弁21a、およびカットオフピン25を閉状態に復帰させる。
When the pressure in the mold internal space is measured by the
次に、圧力計23の計測信号に基づいて射出プランジャ17の前進が開始され、射出スリーブ16内部の溶湯がキャビティ15内部に充填される。この充填工程の際に、金型内部が上記所定圧以下に前もって減圧されているので、溶湯充填に伴う背圧(溶湯移動方向前方側空間の圧力)の上昇が発生しない。このため、キャビティ15内部への溶湯充填をスムースに行うことができる。
Next, advance of the
図9の破線17bは射出プランジャ17の射出前進限位置であり、この射出前進限位置17bにてキャビティ15内部への溶湯充填が終了する。その後も、射出プランジャ17の射出前進限位置17bは保持され、キャビティ15内部の溶湯が凝固する。
The
そして、溶湯が凝固した後に、可動型11を固定型10から離れる方向(図9の左方向)へ移動させて型開きを行い、押出しプレート27および押出しピン26を図9の右方向へ前進させて、キャビティ15内部で凝固した製品(鋳造品)を金型外部へ取り出す。
After the molten metal has solidified, the
次に、図10により本実施形態のダイカスト装置の他の例を説明する。図10の例では、図9に示すダイカスト装置に対して酸素供給装置24を付加している。この酸素供給装置24はキャビティ15を含む金型内部空間に酸素を供給するためのもので、具体的には、酸素を所定圧で貯蔵している酸素タンク24a、供給管24b、および供給管24bの通路を開閉する電動式等の開閉弁24cを備えている。
Next, another example of the die casting apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 10, an
供給管24bの先端を、射出スリーブ16およびスプールブッシュ10aにより構成される内部空間のうち射出プランジャ17の中間停止位置17aよりも前進側の部位に開口し、スプールブッシュ10aの内部空間を通して金型内部空間に酸素を供給するようになっている。
The distal end of the
次に、図10のダイカスト装置を用いた、アルミニウム合金鋳物の製造方法(ダイカスト方法)を説明すると、まず、アルミニウム合金の溶湯を給湯口16aから射出スリーブ16の内部に注入する。この溶湯注入工程は図9の例と同じであり、射出スリーブ16内部への溶湯注入が終了した後に、射出プランジャ17を中間停止位置17aまで前進させる。
Next, an aluminum alloy casting manufacturing method (die casting method) using the die casting apparatus of FIG. 10 will be described. First, a molten aluminum alloy is injected into the
次に、キャビティ15を含む金型内部空間の大気成分を排出する排気工程(換言すると真空引き工程)を行う。この排気工程は図9の例の減圧工程に相当するものであるが、その目的は金型内部の減圧ではなく、金型内部の大気成分の排出である。
Next, an exhausting process (in other words, a vacuuming process) for discharging atmospheric components in the mold inner space including the
この排気工程を実施した後に、金型内部を酸素雰囲気に置換する雰囲気調整工程を実施する。すなわち、この雰囲気調整工程では供給管24bの開閉弁24cを開弁して、酸素供給装置24の酸素タンク24a内の酸素を供給管24b、射出スリーブ16およびスプールブッシュ10aを通してキャビティ15内部に供給する。
After performing this exhaust process, the atmosphere adjustment process which substitutes the inside of a metal mold | die for an oxygen atmosphere is implemented. That is, in this atmosphere adjustment step, the on-off
そして、金型内部の酸素雰囲気の圧力が大気圧を超える所定圧力まで上昇したことを圧力計23により測定すると、供給管24bの開閉弁24cを自動的に閉塞して、雰囲気調整工程を終了する。
When the
次に、前述の図9の例と同様に溶湯充填工程、溶湯充填状態の保持、型開きによる製品(鋳造品)の取り出し等を行う。 Next, similarly to the example of FIG. 9 described above, the molten metal filling step, the molten metal filling state is maintained, the product (cast product) is taken out by mold opening, and the like.
図10の例によると、金型内を酸素雰囲気に置換した後に、アルミニウム合金の溶湯を金型内に充填するから、アルミニウム合金の酸化を積極的に促進でき、この酸化により合金材料の組織を緻密にすることができ、材料強度を向上できる。 According to the example of FIG. 10, since the molten aluminum alloy is filled in the mold after the inside of the mold is replaced with an oxygen atmosphere, the oxidation of the aluminum alloy can be actively promoted. It can be made dense and the material strength can be improved.
次に、図11により本発明のアルミニウム合金鋳物の具体的製品例を説明すると、図11は電気発熱部品30の放熱フィン31を本発明のアルミニウム合金鋳物により構成した例を示している。電気発熱部品30はより具体的にはダイオードである。
Next, a specific product example of the aluminum alloy casting of the present invention will be described with reference to FIG. 11. FIG. 11 shows an example in which the
放熱フィン31は平板状の基板31aの表裏両面に複数枚の薄肉フィン部31bを一体成形している。そして、基板31aのうち、薄肉フィン部31bを成形していない平坦部に円形の取付穴31cを開けて、この円形の取付穴31cに円柱状の外形に形成された電気発熱部品30を圧入固定するようになっている。
The
薄肉フィン部31bの最小板厚部(先端部)の板厚tは0.5〜1.5mm程度である。このような薄肉板形状であっても、アルミニウム合金鋳物のダイカスト成形時の流動性向上により成形が可能となる。
The plate thickness t of the minimum plate thickness portion (tip portion) of the
また、本発明のアルミニウム合金鋳物によると、アルミニウム合金の材料硬度が低下するので、放熱フィン31の基板31aの取付穴31cに電気発熱部品30を圧入固定することが良好な品質で効率よく行うことができる。
In addition, according to the aluminum alloy casting of the present invention, the material hardness of the aluminum alloy is lowered, so that the
なお、図11では、電気発熱部品30を放熱フィン31の基板31aに圧入固定しているが、電気発熱部品30を放熱フィン31の基板31aにかしめ固定する場合にも、アルミニウム合金の材料硬度が低下することにより、放熱フィン31の基板31aのかしめ加工を良好な品質で効率よく行うことができる。
In FIG. 11, the electric
図9、10に示すダイカスト装置において、可動型11の駆動機構としては、油圧駆動機構に限らず、電動モータ、水圧、空気圧等の種々の動力源を用いた駆動機構を使用できる。同様に、真空ポンプ19を駆動する動力源も、電動モータの他に、油圧、水圧、空気圧等の種々の動力源を使用できる。
In the die casting apparatus shown in FIGS. 9 and 10, the drive mechanism of the
10…固定型(金型)、11…可動型(金型)、16…射出スリーブ、16a…給湯口、17…射出プランジャ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Mn/Fe比:1.5以上であり、
不純物としてCuが0.5重量%以下に規制され、残部がアルミニウムと不可避的不純物からなることを特徴とするダイカスト用アルミニウム合金。 Si: 9.0 to 12.0 wt%, Mg: 0.20 to 0.80 wt%, Mn + Fe: 0.7 to 1.1 wt%,
Mn / Fe ratio: 1.5 or more,
An aluminum alloy for die casting, characterized in that Cu is regulated to 0.5% by weight or less as impurities and the balance is made of aluminum and inevitable impurities.
金型(10、11)を閉じ、前記金型(10、11)内を大気圧未満の所定圧以下に減圧する減圧工程と、
前記減圧工程後に、前記金型(10、11)内に前記アルミニウム合金の溶湯を充填する溶湯充填工程とを備えることを特徴とするアルミニウム合金鋳物の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing an aluminum alloy casting using the aluminum alloy for die casting according to any one of claims 1 to 3,
A depressurization step of closing the mold (10, 11) and depressurizing the mold (10, 11) to a predetermined pressure lower than atmospheric pressure;
A method for producing an aluminum alloy casting, comprising: a molten metal filling step of filling the mold (10, 11) with the molten metal of the aluminum alloy after the decompression step.
金型(10、11)を閉じ、前記金型(10、11)内の空気を排出する排気工程と、
前記排気工程後に、前記金型(10、11)内に酸素を供給して前記金型(10、11)内を酸素雰囲気に置換する雰囲気調整工程と、
前記雰囲気調整工程後に、前記金型(10、11)内に前記アルミニウム合金の溶湯を充填する溶湯充填工程とを備えることを特徴とするアルミニウム合金鋳物の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing an aluminum alloy casting using the aluminum alloy for die casting according to any one of claims 1 to 3,
An exhaust step of closing the mold (10, 11) and discharging the air in the mold (10, 11);
After the exhausting step, an atmosphere adjusting step of supplying oxygen into the mold (10, 11) to replace the inside of the mold (10, 11) with an oxygen atmosphere;
A method for producing an aluminum alloy casting, comprising: a molten metal filling step of filling the mold (10, 11) with the molten metal of the aluminum alloy after the atmosphere adjustment step.
最小板厚部の板厚が0.5〜1.5mmの薄肉フィン部(31b)を有することを特徴とするアルミニウム合金鋳物。 An aluminum alloy casting manufactured using the aluminum alloy for die casting according to any one of claims 1 to 3,
An aluminum alloy casting characterized by having a thin fin portion (31b) having a plate thickness of 0.5 to 1.5 mm at a minimum plate thickness portion.
An aluminum alloy casting produced by using the aluminum alloy for die casting according to any one of claims 1 to 3, comprising a joint portion (31c) coupled to another part by press-fitting or caulking. Aluminum alloy castings.
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