JP2016102246A - 延性に優れたダイカスト鋳造用アルミニウム合金及びそれを用いた鋳造製品 - Google Patents
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Abstract
【課題】強度及び延性に優れたダイカスト鋳造用のアルミニウム合金及びそれを用いた鋳造製品の提供を目的とする。【解決手段】以下質量％にて、Ｓｉ：６〜９％，Ｍｇ：０．３〜０．５％，Ｆｅ：０．２％以下，Ｍｎ：０．５％以下，Ｃｕ：０．９％以下，Ｔｉ：０．２％以下であり、Ｐ：１０ｐｐｍ以下，Ｓｒ：１００ｐｐｍ以下，Ｎａ：１００ｐｐｍ以下であり、残部がＡｌと不可避的不純物からなることを特徴とする。【選択図】 図１
Description
本発明は、ダイカスト鋳造に適したアルミニウム合金及びそれを用いた鋳造製品に関する。
ダイカスト鋳造は、例えばアルミニウム合金の溶湯を金型内に高速，高圧にて射出する鋳造方法であり、生産性が高い特徴を有し、自動車部品や機械部品等に広く採用されている。
これまで一般的に使用されているアルミニウム合金は、ＪＩＳ ＡＤＣ１２アルミニウム合金があるが、材料としての伸び（延性）特性が不充分であり、機能性が要求される部品では適用が難しい場合もあった。
特に強度向上を目的にＴ５熱処理をする場合に、組織中に鉄系の粗大な針状組織や粗大な板状共晶Ｓｉが晶出するために、それらが基点として破壊する恐れがあった。
これまで一般的に使用されているアルミニウム合金は、ＪＩＳ ＡＤＣ１２アルミニウム合金があるが、材料としての伸び（延性）特性が不充分であり、機能性が要求される部品では適用が難しい場合もあった。
特に強度向上を目的にＴ５熱処理をする場合に、組織中に鉄系の粗大な針状組織や粗大な板状共晶Ｓｉが晶出するために、それらが基点として破壊する恐れがあった。
特許文献１には、延性を改善する目的で０．０８〜０．２５重量％のモリブデンを含有させたダイカスト用のアルミニウム合金を開示する。
しかし、強度が不充分で高強度が要求される機能部品には、適用できないものである。
しかし、強度が不充分で高強度が要求される機能部品には、適用できないものである。
本発明は、強度及び延性に優れたダイカスト鋳造用のアルミニウム合金及びそれを用いた鋳造製品の提供を目的とする。
本発明に係る延性に優れたダイカスト鋳造用アルミニウム合金は、以下質量％にて、Ｓｉ：６〜９％，Ｍｇ：０．３〜０．５％，Ｆｅ：０．２％以下，Ｍｎ：０．５％以下，Ｃｕ：０．９％以下，Ｔｉ：０．２％以下であり、Ｐ：１０ｐｐｍ以下，Ｓｒ：１００ｐｐｍ以下，Ｎａ：１００ｐｐｍ以下であり、残部がＡｌと不可避的不純物からなることを特徴とする。
ここで、成分範囲を選定した理由を以下説明する。
Ｓｉ：６〜９％の範囲としたのは、ダイカスト鋳造において湯流れ性（鋳造性）を確保するにはＳｉが６％以上必要であり、９％を超えると延性（伸び）が低下するからである。
本発明においては、機能部品に適用することを考慮し、延性が優れるとは伸び特性として７％以上を目標とした。
Ｍｇ：０．３〜０．５％の範囲としたのは、強度を確保するためであり、Ｔ５処理後の引張強さで少なくとも２００ＭＰａ以上必要である。
Ｍｇが０．５％を超えると、伸びが低下する。
Ｆｅ：０．２％以下としたのは、Ｆｅが０．２％を超えると伸びが急激に低下するからである。
Ｆｅ成分は、針状晶出物が発生する原因であり、含有量が少ない方が好ましいが、鋳造行程において不純物として混入する恐れが高く、０．０５％未満にするとコストアップの要因になるため、好ましくはＦｅ：０．０５〜０．２％の範囲である。
Ｍｎ：０．５％以下としたのは、この範囲であれば延性に及ぼす影響が小さく、Ｍｎを少量添加することで鋳造時の金型への焼き付き防止効果があるからである。
好ましくは、Ｍｎ：０．０１〜０．５％の範囲である。
Ｐ：１０ｐｐｍ以下としたのは、この範囲であればＴ５熱処理をする場合に組織の微細化効果が認められる。
この場合に好ましくは、Ｐ：５〜１０ｐｐｍの範囲である。
なお、Ｔ６熱処理をする場合には、Ｐは不要である。
Ｓｒ及びＮａも結晶組織の微細化による改良効果があり、２００ｐｐｍの範囲であれば、添加する方が好ましい。
好ましくは、４０〜１００ｐｐｍの範囲である。
Ｔｉは鋳造時の結晶微細化効果があり、０．２％以下の範囲で添加をしてもよい。
Ｔｉを添加する場合には、母合金に含まれるＢも僅かに含まれることになる。
その他の成分としては、Ｃｕは０．９％以下の範囲で含有が許容され、他の成分は不純物として取り扱われる。
Ｓｉ：６〜９％の範囲としたのは、ダイカスト鋳造において湯流れ性（鋳造性）を確保するにはＳｉが６％以上必要であり、９％を超えると延性（伸び）が低下するからである。
本発明においては、機能部品に適用することを考慮し、延性が優れるとは伸び特性として７％以上を目標とした。
Ｍｇ：０．３〜０．５％の範囲としたのは、強度を確保するためであり、Ｔ５処理後の引張強さで少なくとも２００ＭＰａ以上必要である。
Ｍｇが０．５％を超えると、伸びが低下する。
Ｆｅ：０．２％以下としたのは、Ｆｅが０．２％を超えると伸びが急激に低下するからである。
Ｆｅ成分は、針状晶出物が発生する原因であり、含有量が少ない方が好ましいが、鋳造行程において不純物として混入する恐れが高く、０．０５％未満にするとコストアップの要因になるため、好ましくはＦｅ：０．０５〜０．２％の範囲である。
Ｍｎ：０．５％以下としたのは、この範囲であれば延性に及ぼす影響が小さく、Ｍｎを少量添加することで鋳造時の金型への焼き付き防止効果があるからである。
好ましくは、Ｍｎ：０．０１〜０．５％の範囲である。
Ｐ：１０ｐｐｍ以下としたのは、この範囲であればＴ５熱処理をする場合に組織の微細化効果が認められる。
この場合に好ましくは、Ｐ：５〜１０ｐｐｍの範囲である。
なお、Ｔ６熱処理をする場合には、Ｐは不要である。
Ｓｒ及びＮａも結晶組織の微細化による改良効果があり、２００ｐｐｍの範囲であれば、添加する方が好ましい。
好ましくは、４０〜１００ｐｐｍの範囲である。
Ｔｉは鋳造時の結晶微細化効果があり、０．２％以下の範囲で添加をしてもよい。
Ｔｉを添加する場合には、母合金に含まれるＢも僅かに含まれることになる。
その他の成分としては、Ｃｕは０．９％以下の範囲で含有が許容され、他の成分は不純物として取り扱われる。
本発明に係るアルミニウム合金は、ダイカスト鋳造において鋳造性に優れるとともに、延性，強度に優れる。
このようなアルミニウム合金の特性を充分に発現されるには、鋳造時に溶湯中のガス含有量を抑えたり、酸化物等の異物の巻き込みを抑えるのが好ましい。
溶湯炉にてアルゴンガス等を充分に撹拌注入することで脱ガスを行い、フラックス処理により除さいを行うのが好ましい。
好ましくは、ダイカスト鋳造された製品中のガス含有量を０．２ｃｃ／１００ｇＡｌ以下に抑えるのが好ましい。
このようなアルミニウム合金の特性を充分に発現されるには、鋳造時に溶湯中のガス含有量を抑えたり、酸化物等の異物の巻き込みを抑えるのが好ましい。
溶湯炉にてアルゴンガス等を充分に撹拌注入することで脱ガスを行い、フラックス処理により除さいを行うのが好ましい。
好ましくは、ダイカスト鋳造された製品中のガス含有量を０．２ｃｃ／１００ｇＡｌ以下に抑えるのが好ましい。
本発明に係るアルミニウム合金は、ダイカスト鋳造する際の湯流れ性に優れ、生産された製品は伸びが７％以上と高く、自動車部品や機械部品に適用すると耐久性に優れる。
図１の表に示すような各種成分組成のアルミニウム合金を調整し、ダイカスト鋳造を行い、製品から試験片を切り出し、機械的性質を評価した。
ダイカスト鋳造における湯温は７２０〜７５０℃とした。
Ｔ５処理条件は１８０℃×４ｈｒとし、Ｔ６処理条件は５００℃×１ｈｒで溶体化処理後に水焼入れし、１８０℃×４ｈｒの焼戻しを実施した。
試験片はＬ１８０ｍｍ×Ｗ１５ｍｍ×Ｔ５ｍｍ，標点間距離３５ｍｍ比例試験片を作成し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じて機械的性質を評価した。
ダイカスト鋳造における湯温は７２０〜７５０℃とした。
Ｔ５処理条件は１８０℃×４ｈｒとし、Ｔ６処理条件は５００℃×１ｈｒで溶体化処理後に水焼入れし、１８０℃×４ｈｒの焼戻しを実施した。
試験片はＬ１８０ｍｍ×Ｗ１５ｍｍ×Ｔ５ｍｍ，標点間距離３５ｍｍ比例試験片を作成し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じて機械的性質を評価した。
実施例１〜４は、化学成分が本発明の範囲であり、Ｔ５処理及びＴ６処理において伸び７％以上を有する。
これに対して、Ｆｅ及びＳｉ量が多い比較例１〜３は、伸び２％と非常に悪い。
また、比較例４は、Ｆｅ，Ｓｉ量が設定の範囲内であるが、Ｍｇが０．５２％と０．５％をやや超えたので、伸びが６％にとどまった。
比較例５〜７は、Ｍｎが所定量よりも多く、伸びが低かった。
これに対して、Ｆｅ及びＳｉ量が多い比較例１〜３は、伸び２％と非常に悪い。
また、比較例４は、Ｆｅ，Ｓｉ量が設定の範囲内であるが、Ｍｇが０．５２％と０．５％をやや超えたので、伸びが６％にとどまった。
比較例５〜７は、Ｍｎが所定量よりも多く、伸びが低かった。
Claims (5)
- 以下質量％にて、Ｓｉ：６〜９％，Ｍｇ：０．３〜０．５％，Ｆｅ：０．２％以下，Ｍｎ：０．５％以下，Ｃｕ：０．９％以下，Ｔｉ：０．２％以下であり、
Ｐ：１０ｐｐｍ以下，Ｓｒ：１００ｐｐｍ以下，Ｎａ：１００ｐｐｍ以下であり、
残部がＡｌと不可避的不純物からなることを特徴とする延性に優れたダイカスト鋳造用アルミニウム合金。 - Ｆｅ：０．０５〜０．２％，Ｐ：５〜１０ｐｐｍであることを特徴とする請求項１記載の延性に優れたダイカスト鋳造用アルミニウム合金。
- Ｓｒ又は／及びＮａが３０〜２００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１又は２記載の延性に優れたダイカスト鋳造用アルミニウム合金。
- Ｍｎ：０．０１〜０．５％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の延性に優れたダイカスト鋳造用アルミニウム合金。
- 請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム合金を用いてダイカスト鋳造された製品であって、当該製品中のガス含有量が０．２ｃｃ／１００ｇＡｌ以下であることを特徴とする延性に優れた鋳造製品。
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2014
- 2014-11-28 JP JP2014241718A patent/JP2016102246A/ja active Pending
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