JP2022517830A - 高圧真空ダイカスト用鋳造合金 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は2019年1月25日出願の米国出願第62/796,735号の優先権を主張し、本記述をもってその全体が組み込まれる。
Ni 約1.5~約6.5、
Si 約0.10~1.5、
Mg 約0.10~約3、
Fe 最大で約0.2、
Mn 最大で約0.65、
Ti 最大で約0.12、
V 最大で約0.15、
Zr 最大で約0.15、
Mo 最大で約0.15、
Cr 最大で約0.01、
Sr 最大で約0.02
を含み、
残部がアルミニウム及び不可避不純物である鋳造合金を提供する。
Mg含有率%≦-1.218×ln(Si含有率%)+0.89 (I)
(式中、Mg含有率%はMgの重量パーセントであり、
Si含有率%はSiの重量パーセントである)
によって決定される重量百分率でMgを含む。
Mn含有率%+Cr含有率%+Ti含有率%+V含有率%≦0.025 (II)
(式中、Mn含有率はMnの重量パーセントであり、
Cr含有率%はCrの重量パーセントであり、
Ti含有率%はTiの重量パーセントであり、
V含有率%はVの重量パーセントである)
によって決定される重量百分率でMn、Cr、Ti、及びVを含む。
Si 約0.10~1.5、
Mg 約0.10~約3、
Fe 最大で約0.2、
Mn 最大で約0.65、
Ti 最大で約0.12、
V 最大で約0.15、
Zr 最大で約0.15、
Mo 最大で約0.15、
Cr 最大で約0.01、
Sr 最大で約0.02
を含み、残部はアルミニウム及び不可避不純物である。本開示の方法において、改質アルミニウム合金は約1.5~約6.5のNiを含む。一実施形態において、上記少なくとも1種の鋳造特性は、鋳造時の流動性の向上、高圧真空ダイカスト時の熱間割れの低減、及び/または金型焼付き抵抗性の向上である。一実施形態において、上記改質アルミニウム合金は少なくとも約2.0のNiを含む。別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は約2.5~約6.5のNiを含む。別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は、約2:1を超えるMg:Siの重量パーセント比に対して過剰なMgを含む。さらに別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は約1.8~約3.0のNiを含む。別の実施形態において、上記第1のアルミニウム合金は0.15~0.90のSiを含む。さらなる実施形態において、上記第1のアルミニウム合金は0.3~0.75のSiを含む。さらに別の実施形態において、上記第1のアルミニウム合金は、式(I):
Mg含有率%≦-1.218×ln(Si含有率%)+0.89 (I)
(式中、Mg含有率%はMgの重量パーセントであり、
Si含有率%はSiの重量パーセントである)
によって決定される重量百分率でMgを含む。
Mn含有率%+Cr含有率%+Ti含有率%+V含有率%≦0.025 (II)
(式中、Mn含有率%はMnの重量パーセントであり、
Cr含有率%はCrの重量パーセントであり、
Ti含有率%はTiの重量パーセントであり、
V含有率%はVの重量パーセントである)
によって決定される重量百分率でMn、Cr、Ti、及びVを含む。
Mg含有率%≦-1.218×ln(Si含有率%)+0.89 (I)
の関係がある。
Mn含有率%+Cr含有率%+Ti含有率%+V含有率%≦0.025 (II)
(式中、Mn含有率%はMnの重量パーセントであり、
Cr含有率%はCrの重量パーセントであり、
Ti含有率%はTiの重量パーセントであり、
V含有率%はVの重量パーセントである)
に従っていてもよい。
3種の合金、すなわち、Al-Fe、Al-Ni、及びAl-Fe-Niを、これらの合金の共晶反応を示す可能性(Thermocalcを使用して計算した)に基づいて選択した。これらの合金の相図(Thermocalcソフトウェア、データベースTCAL5)から明らかなように、これら3種の系は、流動性を高め、熱間割れを制限することが分かっている共晶反応を示す。同じくThermocalcを使用して決定したScheil凝固率曲線を上記3種の系の共晶の化学において実行し、それらを図1に示す。
Al-Ni-Mg-Si合金(表1の化学組成を参照のこと)を250tのBuhler機で鋳造した。鋳造の前にアルゴンを用いて各バリアントを20分間脱気した。フラックス処理を、Promag SIを使用して、1日1回(2つの合金毎に1回)、アルミニウムのkg当り0.5gの塩の割合で実施した。
実施例IIの残りの、250tのBuhler機での鋳放し平板を使用して、表3の6xxxシリーズの合金の機械的特性及び電気的特性に対する溶体化熱処理の影響をさらに検討した。
Al-Ni相図及びダイカスト試験(実施例I)から、ニッケルが2%を超えると、良好な金型焼付き抵抗性を得ることができると判別された。表3に示す6xxx合金は、金型焼付きを防止するのに十分なニッケルを含んでいるが、コストを削減するために低い値としてある。それでもなお、さらに金型焼付きまたは流動性が必要な場合は、ニッケル含有量を増加させることができる。ニッケル含有量の高い合金を鋳造して、ニッケルがMg2Siの析出を妨げないことを確認した。上記合金の化学組成を表4に示す。
6xxシリーズの合金は、これらの合金の熱間割れの可能性が高いことに起因して、現在、鋳造業界では使用されていない。6xx+Ni合金を最適化するために、Buhler高圧ダイカストプレスで熱間割れ試験を実施した。図27に示すような特定の金型を設計して、高圧真空ダイカスト(HPVDC)において、熱間割れを発生させる金型中での熱間割れを定量化した。上記金型は、ライザーで囲まれた4つの薄い区画を備える。棒状試験片の長さは50、100、150、及び200mmである。
・亀裂位置(下部ライザーの近傍、上部ライザーの近傍、ライザー内)、
・亀裂の長さ(完全、部分的、または微細な亀裂)、
・亀裂の重大度(厚さ全体にわたっているか否か)、及び
・棒状試験片の長さ全体にわたる亀裂の有無
に従って検査した。
Cb=B(D+ND+C+P+TP)+H(D+ND+C+P+TP)+M
Claims (58)
- 重量パーセントで、
Ni 約1.5~約6.5、
Si 約0.10~1.5、
Mg 約0.10~約3、
Fe 最大で約0.2、
Mn 最大で約0.65、
Ti 最大で約0.12、
V 最大で約0.15、
Zr 最大で約0.15、
Mo 最大で約0.15、
Cr 最大で約0.01、
Sr 最大で約0.02
を含み、
残部がアルミニウム及び不可避不純物である鋳造合金。 - 約2.0を超えるNiを含む、請求項1に記載の鋳造合金。
- 約2.5~約6.5のNiを含む、請求項1または2に記載の鋳造合金。
- 約1.8~約3.0のNiを含む、請求項1に記載の鋳造合金。
- 0.15~0.90のSiを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 0.3~0.75のSiを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 式(I):
Mg含有率%≦-1.218×ln(Si含有率%)+0.89 (I)
(式中、Mg含有率%はMgの重量パーセントであり、
Si含有率はSiの重量パーセントである)
によって決定される重量百分率でMgを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の鋳造合金。 - 約0.15~約1.8のMgを含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 約0.30~約1.0のMgを含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 最大で約0.10のFeを含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 約0.45~約0.65のMnを含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 最大で約0.01のMnを含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 約0.02~約0.12のTiを含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 最大で約0.01のTiを含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 約0.01~約0.15のVを含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 最大で約0.01のVを含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 約0.01~約0.15のZrを含む、請求項1~16のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 最大で約0.01のZrを含む、請求項1~16のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 約0.01~約0.15のMoを含む、請求項1~18のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 最大で約0.01のMoを含む、請求項1~18のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 約0.005~約0.02のSrを含む、請求項1~20のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 式(II):
Mn含有率%+Cr含有率%+Ti含有率%+V含有率%≦0.025 (II)
(式中、Mn含有率%はMnの重量パーセントであり、
Cr含有率%はCrの重量パーセントであり、
Ti含有率%はTiの重量パーセントであり、
V含有率%はVの重量パーセントである)
によって決定される重量百分率でMn、Cr、Ti、及びVを含む、請求項1~21のいずれか1項に記載の鋳造合金。 - 約2:1を超えるMg:Siの重量パーセント比に対して過剰なMgを含む、請求項1~22のいずれか1項に記載の鋳造合金。
- 第1のアルミニウム製品を製造するための第1のアルミニウム合金の少なくとも1種の鋳造特性を、鋳造アルミニウム製品を製造するための鋳造アルミニウム合金と比較して改良する方法であって、Niを前記第1のアルミニウム合金に配合して、前記鋳造アルミニウム合金を提供することを含み、前記第1のアルミニウム合金が、重量パーセントで、
Si 約0.10~1.5、
Mg 約0.10~約3、
Fe 最大で約0.2、
Mn 最大で約0.65、
Ti 最大で約0.12、
V 最大で約0.15、
Zr 最大で約0.15、
Mo 最大で約0.15、
Cr 最大で約0.01、
Sr 最大で約0.02
を含み、
残部がアルミニウム及び不可避不純物であり、
改質アルミニウム合金が約1.5~約6.5のNiを含む前記方法。 - 前記少なくとも1種の鋳造特性が鋳造時の流動性の向上である、請求項24に記載の方法。
- 前記鋳造特性が、高圧真空ダイカスト時の熱間割れの低減または金型焼付き抵抗性の向上である、請求項24または25に記載の方法。
- 前記改質アルミニウム合金が少なくとも約2.0のNiを含む、請求項24~26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記改質アルミニウム合金が約2.5~約6.5のNiを含む、請求項24~27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記改質アルミニウム合金が約1.8~約3.0のNiを含む、請求項24~26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が0.15~0.90のSiを含む、請求項24~29のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が0.3~0.75のSiを含む、請求項24~30のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が、式(I):
Mg含有率%≦-1.218×ln(Si含有率%)+0.89 (I)
(式中、Mg含有率%はMgの重量パーセントであり、
Si含有率%はSiの重量パーセントである)
によって決定される重量百分率でMgを含む、請求項24~31のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1のアルミニウム合金が約0.15~約1.8のMgを含む、請求項24~32のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が約0.30~約1.0のMgを含む、請求項24~33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が最大で約0.10のFeを含む、請求項24~34のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が約0.45~約0.65のMnを含む、請求項24~35のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が最大で約0.01のMnを含む、請求項24~36のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が約0.02~約0.12のTiを含む、請求項24~37のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が最大で約0.01のTiを含む、請求項24~37のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が約0.01~約0.15のVを含む、請求項24~39のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が最大で約0.01のVを含む、請求項24~39のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が約0.01~約0.15のZrを含む、請求項24~41のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が最大で約0.01のZrを含む、請求項24~41のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が約0.01~約0.15のMoを含む、請求項24~43のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が最大で約0.01のMoを含む、請求項24~43のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が約0.005~約0.02のSrを含む、請求項24~45のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウム合金が、式(II):
Mn含有率%+Cr含有率%+Ti含有率%+V含有率%≦0.025 (II)
(式中、Mn含有率%はMnの重量パーセントであり、
Cr含有率%はCrの重量パーセントであり、
Ti含有率%はTiの重量パーセントであり、
V含有率%はVの重量パーセントである)
によって決定される重量百分率でMn、Cr、Ti、及びVを含む、請求項24~46のいずれか1項に記載の方法。 - 前記改質アルミニウム合金が、約2:1を超えるMg:Siの重量パーセント比に対して過剰なMgを含む、請求項24~47のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項24~48のいずれか1項に記載の方法から製造された改質鋳造アルミニウム合金。
- 請求項1~23のいずれか1項に記載の鋳造アルミニウム合金または請求項49に記載の改質鋳造アルミニウム合金を金型に鋳込むことを含む、鋳造アルミニウム製品の製造方法。
- 前記鋳造アルミニウム合金または改質ダイカストアルミニウム合金を高圧真空ダイカストに供することをさらに含む、請求項50に記載の方法。
- 鋳造後熱処理ステップをさらに含む、請求項50または51に記載の方法。
- 前記鋳造後熱処理がT6調質である、請求項52に記載の方法。
- 前記鋳造後熱処理がT5調質である、請求項52に記載の方法。
- 請求項1~22のいずれか1項に記載の鋳造アルミニウム合金または請求項49に記載の改質鋳造アルミニウム合金を含む鋳造アルミニウム製品。
- 請求項24~54のいずれか1項に記載の方法によって製造された鋳造アルミニウム製品。
- 導電性である、請求項55または56に記載の鋳造アルミニウム製品。
- ローターである、請求項55~57のいずれか1項に記載の鋳造アルミニウム製品。
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