JP2006241531A - 連続鋳造アルミニウム合金鋳塊及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
Si:8.0~11.0wt%、Cu:2.5~4.5wt%、Mg:0.2~0.8wt%、Mn:0.1~0.5wt%、Fe≦0.25wt%、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなる合金に、更にCr:0.02~0.20wt%、Ti:0.02~0.20wt%、V:0.02~0.20wt%の内の1種又は2種以上の元素を含有させてなる合金の連続鋳造による鋳塊を熱処理して得た鋳塊であって、該連続鋳造後のアルミニウム合金鋳塊の0.2%耐力が145~170MPaであり、且つ熱伝導率が110~125W/m・℃である連続鋳造アルミニウム合金鋳塊、及びその製造法。
Description
ダイカスト鋳造品の開発における初期試作テスト段階では、通常、ダイカスト金型が用いられるが、金型製作にはコスト、時間がかかり、設計変更の度に金型を作成する必要があるため、開発コスト及び時間の増加をもたらす問題があった。また、ダイカスト鋳造品は少量使用製品の場合、コストが高く使用出来なかった。
この様な問題は、試作テスト品を、素材の鋳塊を切削加工により製造することが出来れば解決し得るが、市販されている一般材では切削加工により、ダイカスト鋳造品と同等の特性を持ち、且つ内部欠陥の少ない試作テスト品を製造するのには適さなかった。そこで、切削加工によりダイカスト鋳造品と同等の試作品を製作することができる素材としてのアルミニウム合金が求められている。
シリンダブロック等ある程度の強度が要求されるダイカスト鋳造品には、従来ADC12、ADC10或いはこれらに類似するAl−Si−Cu−Mg系合金が使用されてきたが、これらの合金は、切削加工により試作品を製造するのには適していなかった。
本発明のアルミニウム合金は、これらADC12、ADC10等のダイカスト鋳造品と同等の物性を有し、切削加工し得る、素材としての連続鋳造によるアルミニウム合金鋳塊である。
そして、この連続鋳造後のアルミニウム合金鋳塊は、Si:8.0〜11.0wt%、Cu:2.5〜4.5wt%、Mg:0.2〜0.8wt%、Mn:0.1〜0.5wt%、Fe≦0.25wt%、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなる合金に、更にCr:0.02〜0.20wt%、Ti:0.02〜0.20wt%、V:0.02〜0.20wt%の内の1種又は2種以上の元素を含有させた合金からなるものである。
Si含有量は、8.0〜11.0%、好ましくは9.0〜10.0%の範囲内に定める。8.0%未満では熱伝導率が高くなり、熱伝導率の調整が困難となる。また、11.0%を超えると素材としての靱性が低下する。
Mg含有量は、0.2〜0.8%、好ましくは0.4〜0.6%の範囲内に定める。0.2%未満では熱伝導率が高くなり、熱伝導率の調整が困難となる。また、0.8%を超えると素材としての靱性が低下する。
Feの含有量は、不純物としてFe≦0.25%、好ましくは≦0.20%に制御する。0.25%を超えると素材としての靱性が低下する。
歪みの発生を防止するためには、アルミニウム鋳造合金を温度400〜500℃、熱処理時間4時間以上で溶体化熱処理した後、温度200〜260℃、熱処理時間3〜7時間で時効熱処理するのが適している。
溶耐化熱処理時間は、4時間以上、好ましくは5〜7時間であり、4時間未満では、残留応力除去が十分ではなく切削加工後歪みが発生する。
時効熱処理時間は、通常3〜7時間、好ましくは4〜6時間であり、3時間未満では、0.2%耐力がADC12,ADC10ダイカスト鋳造品を下回る。また、7時間を超えると過時効が進み0.2%耐力がADC12,ADC10ダイカスト鋳造品を下回る。
実施例
下記表1に記載の組成からなるアルミニウム合金(合金No.1〜4)及び一般材(市販品:5000系)用いて連続鋳造により鋳塊を製造した。連続鋳造は、断面150×300mmのスラブ形状で実施した。また、合金調整用のアルミニウムとしては99.8%の純度のものを用いた。
目標基準を示す為に、ADC12及びADC10を用い、ダイカスト鋳造品(目標例)を製造した。
なお、0.2%耐力及び伸び試験は、JIS Z2241により行い、導電率測定は、渦電流式導電率測定装置により行った。
比較例の合金No.1では目標例に対して0.2%耐力が低く、熱伝導率が高い。また、合金No.2では熱伝導率が目標例より高くなってしまう。
本発明の実施例合金No.3はADC10と、No.4はADC12と同等の物性値を示している。このことは、本発明により、引張強度及び0.2%耐力の値をそれぞれ目標とするADC10及びADC12の0.2%耐力±10MPa、熱伝導率を±5W/m・℃の範囲内で十分制御が可能であることを表す。
表2から明らかなように、熱処理を実施していない比較例No.5に対し、熱処理を実施した実施例No.6は残留応力が除去され歪み量の発生が1/20に小さくなっている。これにより、切削加工時に歪みが発生することなく、良好な寸法精度を確保できる。
Claims (5)
- Si、Cu及びMgを主元素として含むアルミニウム合金の連続鋳造による鋳塊を熱処理して得た鋳塊であって、該連続鋳造後のアルミニウム合金鋳塊の0.2%耐力が145〜170MPaであり、且つ熱伝導率が110〜125W/m・℃であることを特徴とする連続鋳造アルミニウム合金鋳塊。
- 連続鋳造による鋳塊のアルミニウム合金は、Si:8.0〜11.0wt%、Cu:2.5〜4.5wt%、Mg:0.2〜0.8wt%、Mn:0.1〜0.5wt%、Fe≦0.25wt%、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなる合金に、更にCr:0.02〜0.20wt%、Ti:0.02〜0.20wt%、V:0.02〜0.20wt%の内の1種又は2種以上の元素を含有させてなる合金であることを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造アルミニウム合金鋳塊。
- 連続鋳造によるアルミニウム合金鋳塊の熱処理は、温度400〜500℃、熱処理時間4時間以上で溶体化熱処理した後、温度200〜260℃、熱処理時間3〜7時間で時効熱処理を施すことよりなることを特徴とする請求項1又は2に記載の連続鋳造アルミニウム合金鋳塊。
- Si、Cu及びMgを主元素として含むアルミニウム合金の連続鋳造による鋳塊であり、その0.2%耐力が145〜170MPaであり、且つ熱伝導率が110〜125W/m・℃である鋳塊を、温度400〜500℃、熱処理時間4時間以上で溶体化熱処理後、温度200〜260℃、熱処理時間3〜7時間で時効熱処理を施すことを特徴とする連続鋳造アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
- 連続鋳造による鋳塊のアルミニウム合金が、請求項2に記載のアルミニウム合金であることを特徴とする請求項4に記載の連続鋳造アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
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