JP2019512051A - Ａｌ鋳造合金 - Google Patents

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Abstract

本発明はＡｌ鋳造合金に関する。

Description

本発明はアルミニウム鋳造合金に関する。
独国特許出願公開第１０２００８０５５９２８Ａ１号明細書、独国特許出願公開第１０２０１２１０８５９０Ａ号明細書、独国特許出願公開第１０２０１３１０８１２７Ａ１号明細書、及び独国特許出願公開第１０２０１４１０１３１７Ａ１号明細書では、種々の低ＳｉのＡｌ鋳造合金を開示している。
この先行技術から進んで、本発明の目的は、その機械的特性に関して特に更に発展した、向上した低ＳｉのＡｌ鋳造合金を提供することである。
これは、本発明に従って、以下の合金成分の少なくとも５つを含むＡｌ鋳造合金によって実現される：
Ｓｉ：３．０重量％〜３．８重量％
Ｍｇ：０．３重量％〜０．８重量％
Ｃｒ：０．０５重量％〜０．３５重量％
Ｆｅ：＜０．１８重量％
Ｍｎ：＜０．０６重量％
Ｔｉ：＜０．１６重量％
Ｃｕ：０．００６〜０．０１５重量％
Ｓｒ：０．０１０〜０．０３０重量％
Ｚｒ＜０．００６重量％
Ｚｎ＜０．００６重量％
不純物：＜０．１重量％、
及びそれぞれの場合に、１００重量％の範囲までＡｌによって補充される。
このようなＡｌ鋳造合金は、従来技術と比較して、より強く、より靭性があり、且つ、より延性である。
指定された大きさのオーダーの合金成分の本発明の選択は、特に、２段階熱処理の後の、即ち溶液アニール操作、及びその後の経時硬化操作の後の鋳造部品において、鋳造状態で既に明らかである機械的特性における更なる著しい向上をもたらし、但し、好ましくは、これらの２つの熱処理工程の間に鋳造部品を水において急冷するという条件である。シャシー用途、好ましくはホイールベアリング部品、特に好ましくはダンパー支柱（ｓｔｉｌｔ）、ホイールベアリング、特にスイベルベアリング、更に制御アームにおいて、結果として機械的指標の全体的な増加が生じる。
全く予想外に、特に破断伸びＡ５の機械的指標に関しては、独国特許出願公開第１０２０１３１０８１２７Ａ１号明細書において、０．００６重量％の銅において重要であると特定される上限は、本発明に必須の方法において超えられていることが判明した。
機械的指標の最適化のために、Ｃｕが、０．００６重量％超、好ましくは０．００７重量％超、より好ましくは０．００８重量％超、最も好ましくは少なくとも０．００９重量％の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｃｕが、０．０１５重量％未満、好ましくは０．０１３重量％未満、より好ましくは０．０１２重量％未満、最も好ましくは０．０１１重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
本発明の合金は、当業者の常識であるように、調製から生じる不純物、例えばＰｂ、Ｎｉなどを含むことができる。
機械的指標の最適化のために、Ｓｉが、３．１重量％超、好ましくは３．３重量％超、より好ましくは３．４重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｓｉが、３．７重量％未満、好ましくは３．５重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
Ｓｉが、３．３重量％超〜３．７重量％未満の含有量で存在すると、特定の用途に有利であり得る。いくつかのその他の用途では、Ｓｉが、３．０重量％超〜３．３重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
機械的指標の最適化のために、Ｍｇが、０．４０重量％超、好ましくは０．５０重量％超、より好ましくは０．５５重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｍｇが、０．７０重量％未満、好ましくは０．６０重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
機械的指標の最適化のために、Ｃｒが、０．１０重量％超、好ましくは０．１５重量％超、より好ましくは０．２０重量％超、最も好ましくは０．２５重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｃｒが、多くとも０．３０重量％、好ましくは０．３０重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
機械的指標の最適化のために、Ｆｅが、０．０１重量％超、好ましくは０．０５重量％超、より好ましくは０．０７重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｆｅが、０．１５重量％未満、好ましくは０．１２重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
機械的指標の最適化のために、Ｍｎが、０．０１重量％超、好ましくは０．０２重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｍｎが、０．１５重量％未満、好ましくは０．１２重量％未満、より好ましくは０．１０重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
機械的指標の最適化のために、Ｔｉが、０．０１重量％超、好ましくは０．０３重量％超、より好ましくは０．０４重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｔｉが、０．１０重量％未満、好ましくは０．０８重量％未満、より好ましくは０．０６５重量％未満、最も好ましくは０．０５５重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
機械的指標の最適化のために、Ｓｒが、０．０１５重量％超、好ましくは０．０２０重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｓｒが、０．０３０重量％未満、好ましくは０．０２５重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
機械的指標の最適化のために、Ｚｒが、０．００１重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｚｒが、０．００５重量％未満、好ましくは０．００４重量％未満、より好ましくは０．００３重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
機械的指標の最適化のために、Ｚｎが、０．００１重量％超、好ましくは０．００２重量％超の含有量で存在すると有利であり得る。機械的指標の最適化のために、Ｚｎが、０．００５重量％未満、好ましくは０．００４重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
多数の用途においては、不純物が、０．０５重量％未満、好ましくは０．０３５重量％未満の含有量で存在すると有利であり得る。
特定の鋳造部品については、本発明のＡｌ鋳造合金が低圧鋳造Ａｌ合金である場合に有利であることが判明している。
従って、又、本発明は、低圧鋳造方法を用いる請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金から鋳造部品を作製する方法に関する。
特定の鋳造部品については、Ａｌ鋳造合金が逆圧力鋳造（ＣＰＣ）Ａｌ合金である場合に有利であることが判明している。
従って、又、本発明は、低圧逆圧力鋳造方法が用いられる、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金から鋳造部品を作製する方法に関する。
様々な永久鋳型鋳造方法は、特に、本発明の鋳造合金から製造された自動車の、シャシー部品、好ましくはホイールベアリング部品、非常に好ましくはダンパー支柱、ホイールベアリング又はスイベルベアリングとしての、鋳造部品のための製造方法として、原則として適している。しかしながら、自動車の高い応力が加えられたホイールベアリング部品の場合においては非常に良好な機械的特性のために、特に低圧ダイキャスト及び逆圧力ダイキャスト方法とも称される逆圧力鋳造（ＣＰＣ）方法が、製造方法として適している。
本発明の鋳造合金から製造された自動車の、特にシャシー部品、好ましくはホイールベアリング部品、非常に好ましくはダンパー支柱、ホイールベアリング又はスイベルベアリングとしての、鋳造部品のために使用される製造方法は、有利には、スクイズキャスト、重力ダイキャスト又は圧力ダイキャスト、特にチキソキャスト、レオキャスト又は低圧砂型キャストであり得る。
前述の利点を実現するため、又は更に発展させるために、鋳造部品を、２段階熱処理、即ち、溶液アニール操作、及びその後の経時硬化操作に供することが有利である。鋳造部品が２つの熱処理段階の間に水中で急冷される場合が有利であり得る。
鋳造操作後の鋳造部品が、５３０℃〜５５０℃で６〜１０時間、好ましくは５４０℃〜５５０℃で７〜９時間、特に８〜９時間、最も好ましくは５４０℃超〜５５０℃で７〜９時間、特に８〜９時間、溶液アニールされる場合が、適切であり得る。
鋳造操作後の鋳造部品が、１８０℃〜２１０℃で１〜８時間、特に１〜６．５時間、好ましくは１８０℃〜１９０℃で１〜６．５時間、特に４〜６．５時間、より好ましくは１８０℃〜１９０℃未満で４〜６．５時間、特に５〜６．５時間、焼き戻される場合が、適切であり得る。
更に、本発明は、請求項のいずれかに記載のＡｌ鋳造合金の使用、或いは、鋳造部品、特に、自動車のシャシー部品のための、好ましくは自動車のホイールベアリング部品のための、最も好ましくは自動車のダンパー支柱、ホイールベアリング又はスイベルベアリングのための、請求項のいずれかに記載の熱処理された鋳造部品の使用を提供する。
本発明によれば、鋳造部品は、向上した微細構造特性と組み合わされた向上した強度／歪み比を有する。第１に、鋳造方法は、クレーターとして知られる、より大きな欠陥のない鋳造物を可能にし、第２に、微細構造は、破断伸びを減少させる内部くぼみの数が最小限に抑えられるように、正の影響を受ける。
既に述べたように、本発明のＡｌ鋳造合金は、特に、ダンパー支柱、ホイールベアリング又はスイベルベアリングなどの、比較的高い応力下の部品に特に適していることが判明している。このような比較的高い応力が加えられた部品を作製するための非常に好ましいプロセスは、逆圧力ダイキャスト（ＣＰＣ）方法である。
請求項のいずれかに記載のＡｌ鋳造合金から、及び／又は請求項のいずれかに記載の方法によって作製された本発明の鋳造部品は、熱処理後に、３００〜３３０ＭＰａ、好ましくは＞３２０〜３３０ＭＰａの降伏点ＲＰ、及び／又は、７％〜１１％、好ましくは８．５％〜１０％、より好ましくは９％〜９．５％の破断伸びＡ５、及び／又は、３５０〜３７５ＭＰａ、好ましくは＞３６０〜３７５ＭＰａの引張り強度Ｒｍを特徴とする。
それぞれの場合に、Ａｌによって１００重量％に補充される、３．４重量％のＳｉ、０．６重量％のＭｇ、０．２７重量％のＣｒ、０．０９重量％のＦｅ、０．０３重量％のＭｎ、０．０５重量％のＴｉ、０．００９重量％のＣｕ、０．０２２重量％のＳｒ、０．００２重量％のＺｒ、０．００３重量％のＺｎ、及び０．１重量％未満の不純物を含む、本発明の合金の機械的特性を確認するために、ＤＩＮ ５０１２５による「Ｆｒｅｎｃｈ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｐｅｃｉｍｅｎ」と称されるものが、逆圧力ダイキャスト（ＣＰＣ）方法によって作製されたスイベルベアリングから切り出され、スイベルベアリングは、事前に熱処理（５４０℃で８時間、溶液アニール、水中での急冷、１８０℃で６．５時間、経時硬化）を受けた。比較例（ＡｌＳｉ３Ｍｇ０．５及びＡｌＳｉ３Ｍｇ０．５Ｃｒ０．３）の鋳造及びその後の熱処理は、同じ条件下で行われる。比較される合金は、クロム含有量のみが異なる。試験片は、スイベルベアリングにおいて同じ位置で採取される。ＤＩＮ １０００２による引張り強度Ｒｍ、降伏点Ｒｐ０．２、及び破断伸びＡ５の機械的特性が確認される。
Figure 2019512051
独国特許出願公開第１０２０１３１０８１２７Ａ１号明細書の背景、及び機械的指標にとって重要であると特定される０．００６重量％の銅の上限に対して、本発明の合金における前述の機械的指標を実現することは予想されなかった。

Claims (33)

  1. 以下の合金成分：
    Ｓｉ：３．０重量％〜３．８重量％
    Ｍｇ：０．３重量％〜０．８重量％
    Ｃｒ：０．０５重量％〜０．３５重量％
    Ｆｅ：＜０．１８重量％
    Ｍｎ：＜０．０６重量％
    Ｔｉ：＜０．１６重量％
    Ｃｕ：０．００６〜０．０１５重量％
    Ｓｒ：０．０１０〜０．０３０重量％
    Ｚｒ＜０．００６重量％
    Ｚｎ＜０．００６重量％
    不純物：＜０．１重量％、
    の少なくとも５つを含み、それぞれの場合に、１００重量％の範囲までＡｌによって補充されるＡｌ鋳造合金。
  2. Ｓｉが、３．１重量％超、好ましくは３．３重量％超、より好ましくは３．４重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１に記載のＡｌ鋳造合金。
  3. Ｓｉが、３．７重量％未満、好ましくは３．５重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１又は２に記載のＡｌ鋳造合金。
  4. Ｍｇが、０．４０重量％超、好ましくは０．５０重量％超、より好ましくは０．５５重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  5. Ｍｇが、０．７０重量％未満、好ましくは０．６０重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  6. Ｃｒが、０．１０重量％超、好ましくは０．１５重量％超、より好ましくは０．２０重量％超、最も好ましくは０．２５重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  7. Ｃｒが、多くとも０．３０重量％、好ましくは０．３０重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  8. Ｆｅが、０．０１重量％超、好ましくは０．０５重量％超、より好ましくは０．０７重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  9. Ｆｅが、０．１５重量％未満、好ましくは０．１２重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  10. Ｍｎが、０．０１重量％超、好ましくは０．０２重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  11. Ｍｎが、０．１５重量％未満、好ましくは０．１２重量％未満、より好ましくは０．１０重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  12. Ｔｉが、０．０１重量％超、好ましくは０．０３重量％超、より好ましくは０．０４重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  13. Ｔｉが、０．１０重量％未満、好ましくは０．０８重量％未満、より好ましくは０．０６５重量％未満、最も好ましくは０．０５５重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  14. Ｃｕが、０．００６重量％超、好ましくは０．００７重量％超、より好ましくは０．００８重量％超、最も好ましくは少なくとも０．００９重量％の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  15. Ｃｕが、０．０１５重量％未満、好ましくは０．０１３重量％未満、より好ましくは０．０１２重量％未満、最も好ましくは０．０１１重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  16. Ｓｒが、０．０１５重量％超、好ましくは０．０２０重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  17. Ｓｒが、０．０３０重量％未満、好ましくは０．０２５重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  18. Ｚｒが、０．００１重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  19. Ｚｒが、０．００５重量％未満、好ましくは０．００４重量％未満、より好ましくは０．００３重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  20. Ｚｎが、０．００１重量％超、好ましくは０．００２重量％超の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  21. Ｚｎが、０．００５重量％未満、好ましくは０．００４重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  22. 不純物が、０．０５重量％未満、好ましくは０．０３５重量％未満の含有量で存在することを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  23. 前記Ａｌ鋳造合金は、低圧鋳造Ａｌ合金であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  24. 前記Ａｌ鋳造合金は、逆圧力鋳造（ＣＰＣ）Ａｌ合金であることを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金。
  25. 前記低圧鋳造方法が用いられる、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金から鋳造部品を作製する方法。
  26. 前記逆圧力鋳造（ＣＰＣ）方法が用いられる、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金から鋳造部品を作製する方法。
  27. スクイズキャスト、重力ダイキャスト又は圧力ダイキャスト、特にチキソキャスト、レオキャスト又は低圧砂型キャストが用いられる、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金から鋳造部品を作製する方法。
  28. 前記鋳造操作後の前記鋳造部品は、２段階熱処理、即ち、溶液アニール操作、及びその後の経時硬化操作に供される、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金から鋳造部品を作製する、特に請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記鋳造部品は、前記２つの熱処理段階の間に水中で急冷されることを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
  30. 前記鋳造操作後の前記鋳造部品は、５３０℃〜５５０℃で６〜１０時間、好ましくは５４０℃〜５５０℃で７〜９時間、特に８〜９時間、最も好ましくは５４０℃超〜５５０℃で７〜９時間、特に８〜９時間、溶液アニールされる、請求項２５〜２９のいずれか一項に記載の方法。
  31. 前記鋳造操作後の前記鋳造部品は、１８０℃〜２１０℃で１〜８時間、特に１〜６．５時間、好ましくは１８０〜１９０℃で１〜６．５時間、特に４〜６．５時間、より好ましくは１８０℃〜１９０℃未満で４〜６．５時間、特に５〜６．５時間、焼き戻される、請求項２５〜３０のいずれか一項に記載の方法。
  32. 請求項１〜３１のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金の使用、或いは、こうしたＡｌ鋳造合金、特に、自動車のシャシー部品のための、好ましくは自動車のホイールベアリング部品のための、最も好ましくは自動車のダンパー支柱、ホイールベアリング及び特にスイベルベアリングのための、熱処理されたＡｌ鋳造合金から作製される鋳造部品の使用。
  33. 請求項１〜３２のいずれか一項に記載のＡｌ鋳造合金から、或いは、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法によって作製された鋳造部品であって、熱処理後に、３００〜３３０ＭＰａ、好ましくは＞３２０〜３３０ＭＰａの降伏点ＲＰ０．２、及び／又は、７％〜１１％、好ましくは８．５％〜１０％、より好ましくは９％〜９．５％の破断伸びＡ５、及び／又は、３５０〜３７５ＭＰａ、好ましくは＞３６０〜３７５ＭＰａの引張り強度Ｒｍを有する鋳造部品。
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