JP3037926B2 - アルミホイール鋳造用アルミニウム合金 - Google Patents
アルミホイール鋳造用アルミニウム合金Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用部品であ
るアルミニウム合金製ディスクホイールを鋳造するため
に使用される鋳造用合金に係り、低圧鋳造、溶湯鍛造又
は半溶融成形等に適したＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金に関す
る。
るアルミニウム合金製ディスクホイールを鋳造するため
に使用される鋳造用合金に係り、低圧鋳造、溶湯鍛造又
は半溶融成形等に適したＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金は鋳造性が良好
でしかも機械加工後の仕上精度も高いため、自動車用部
品や各種機械部品の鋳造用材料として使用されている。
特に自動車の重要保安部品であるディスクホイールに
は、伸び値や耐衝撃性が要求されるので、例えばＡＣ４
ＣＨ（ＪＩＳ Ｈ５２０２ 参照）からなる合金が多用さ
れている。このアルミニウム合金製ディスクホイール
（以下アルミホイールという）は、図１に示すようにタ
イヤが装着される薄肉状のリム部２と比較的厚肉状のデ
ィスク部３からなる本体１を有し、この本体は重量％で
（以下も同様）、Ｓｉ６．５〜７．５％、Ｍｇ０．２０
〜０．４０％、残部がＡｌと不可避の不純物からなる組
成を有する合金を鋳造し（低圧鋳造が一般的）、５００
〜５５０℃の温度で溶体化処理を施し、１４０〜１６０
℃の温度で時効処理を施した（Ｔ６処理）後、機械加工
を施すことによって製造される。
でしかも機械加工後の仕上精度も高いため、自動車用部
品や各種機械部品の鋳造用材料として使用されている。
特に自動車の重要保安部品であるディスクホイールに
は、伸び値や耐衝撃性が要求されるので、例えばＡＣ４
ＣＨ（ＪＩＳ Ｈ５２０２ 参照）からなる合金が多用さ
れている。このアルミニウム合金製ディスクホイール
（以下アルミホイールという）は、図１に示すようにタ
イヤが装着される薄肉状のリム部２と比較的厚肉状のデ
ィスク部３からなる本体１を有し、この本体は重量％で
（以下も同様）、Ｓｉ６．５〜７．５％、Ｍｇ０．２０
〜０．４０％、残部がＡｌと不可避の不純物からなる組
成を有する合金を鋳造し（低圧鋳造が一般的）、５００
〜５５０℃の温度で溶体化処理を施し、１４０〜１６０
℃の温度で時効処理を施した（Ｔ６処理）後、機械加工
を施すことによって製造される。
【０００３】このアルミホイールの鋳造組織は、主とし
てマトリックスを形成するＳｉ、Ｍｇ等を固溶したアル
ミニウム（α）とアルミニウム中に固溶できず晶出した
共晶Ｓｉとによって構成されている。鋳造後の溶体化処
理によって、共晶Ｓｉは針状から粒状に変化するが、そ
の際、Ｓｒ、ＮａおよびＳｂ等の元素を選択し、添加す
ることにより、その効果を促進させることが一般的であ
る（改良処理）。しかしながらＳｒを用いてこの改良処
理を行う場合、Ｓｂの混入により共晶Ｓｉの球状化が著
しく阻害される。現在は、改良処理にＳｒを用いること
が一般的となってきているが、十数年前まではＳｂを用
いることが多く、今でもＳｂを使用することがある。
てマトリックスを形成するＳｉ、Ｍｇ等を固溶したアル
ミニウム（α）とアルミニウム中に固溶できず晶出した
共晶Ｓｉとによって構成されている。鋳造後の溶体化処
理によって、共晶Ｓｉは針状から粒状に変化するが、そ
の際、Ｓｒ、ＮａおよびＳｂ等の元素を選択し、添加す
ることにより、その効果を促進させることが一般的であ
る（改良処理）。しかしながらＳｒを用いてこの改良処
理を行う場合、Ｓｂの混入により共晶Ｓｉの球状化が著
しく阻害される。現在は、改良処理にＳｒを用いること
が一般的となってきているが、十数年前まではＳｂを用
いることが多く、今でもＳｂを使用することがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここで市場よりスクラ
ップとなったアルミホイールを購入し安価な材料として
使用する場合Ｓｂが混入する可能性がある。特にＳｂを
用いて改良処理の効果を出す場合、重量比でＳｒの場合
の２０〜３０倍程度必要であり、Ｓｂを用いて改良処理
されたスクラップは少量の混入で著しく影響を与える可
能性が高い。例えば各元素の含有量を正確に調整して製
造されたアルミホイールであっても、機械的性質にばら
つきを生じ、例えば靱性（特に伸び値）の低いものが発
生することがある。また、衝撃への耐久力が不十分なも
のが発生する。自動車用部品の中で最も衝撃を受ける部
材の一つであるため、衝撃への耐久力は特に重用視され
る。また市場より購入したアルミホイールを使用する場
合、Ｆｅの含有量が増加し靱性を低下させる傾向にある
ので、尚一層この改良処理が重要となる。
ップとなったアルミホイールを購入し安価な材料として
使用する場合Ｓｂが混入する可能性がある。特にＳｂを
用いて改良処理の効果を出す場合、重量比でＳｒの場合
の２０〜３０倍程度必要であり、Ｓｂを用いて改良処理
されたスクラップは少量の混入で著しく影響を与える可
能性が高い。例えば各元素の含有量を正確に調整して製
造されたアルミホイールであっても、機械的性質にばら
つきを生じ、例えば靱性（特に伸び値）の低いものが発
生することがある。また、衝撃への耐久力が不十分なも
のが発生する。自動車用部品の中で最も衝撃を受ける部
材の一つであるため、衝撃への耐久力は特に重用視され
る。また市場より購入したアルミホイールを使用する場
合、Ｆｅの含有量が増加し靱性を低下させる傾向にある
ので、尚一層この改良処理が重要となる。
【０００５】従って本発明の目的は、高靱性、耐衝撃性
を有するアルミホイールを安価に得ることのできる鋳造
用合金を提供することである。
を有するアルミホイールを安価に得ることのできる鋳造
用合金を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、重量％でＳｉ６．５〜７．５％、Ｍｇ
０．２〜０．４％、Ｓｂ０．０２４％以下（０を含まな
い）、Ｓｒ０．００３〜０．０３％、かつ、Ｓｂ／Ｓｒ
比が０．１〜０．８で、残部が実質的にＡｌからなる組
成の合金をアルミホイールに用いる、という技術的手段
を採用した。これによりＳｂを含むアルミホイール等の
スクラップ材を原料の一部としても７Ｊ／ｃｍ2以上の
シャルピー衝撃値を有するアルミホイールを得ることが
可能である。
に、本発明は、重量％でＳｉ６．５〜７．５％、Ｍｇ
０．２〜０．４％、Ｓｂ０．０２４％以下（０を含まな
い）、Ｓｒ０．００３〜０．０３％、かつ、Ｓｂ／Ｓｒ
比が０．１〜０．８で、残部が実質的にＡｌからなる組
成の合金をアルミホイールに用いる、という技術的手段
を採用した。これによりＳｂを含むアルミホイール等の
スクラップ材を原料の一部としても７Ｊ／ｃｍ2以上の
シャルピー衝撃値を有するアルミホイールを得ることが
可能である。
【０００７】本発明のアルミホイール鋳造用合金に含有
させる各成分の作用と含有量の限定理由は次の通りであ
る。Ｓｉの含有量は６．５〜７．５％（％は重量％、以
下同じ）とする。Ｓｉは流動性を良好にする作用がある
が、６．５％未満ではその効果が少なく、７．５％を越
えると鋳造欠陥が多くなり、且つ高い靱性が得られなく
なるからである。Ｍｇの含有量は０．２〜０．４％とす
る。ＭｇはＳｉと共にＭｇ2Ｓｉを形成する。熱処理を
することによりこのＭｇ2Ｓｉを均一に且つ微細に析出
させ、引張強さ、耐力を向上させるために添加される
が、０．２％未満ではその効果が無く、０．４％を越え
ると強さの向上は認められなくなり単に伸び値のみが低
下するからである。Ｓｒの含有量は０．００３〜０．０
３％とする。Ｓｒは共晶Ｓｉの改良処理剤（共晶Ｓｉの
微細化と球状化）として使用されるが、０．００３％未
満ではその効果が無く、０．０３％を越えると鋳造性が
低下するからである。特に本発明では、ＳｂとＳｒとの
比（Ｓｂ／Ｓｒ比）は０．８以下とする。Ｓｂ／Ｓｒ比
が０．８より大きいと、伸び値が低下して高い靱性が得
られないからである。またＳｂ／Ｓｒ比の好ましい範囲
は０．１〜０．８である。Ｓｒ含有量およびＳｂ／Ｓｒ
比より、Ｓｂ含有量は０．０２４％以下とする。
させる各成分の作用と含有量の限定理由は次の通りであ
る。Ｓｉの含有量は６．５〜７．５％（％は重量％、以
下同じ）とする。Ｓｉは流動性を良好にする作用がある
が、６．５％未満ではその効果が少なく、７．５％を越
えると鋳造欠陥が多くなり、且つ高い靱性が得られなく
なるからである。Ｍｇの含有量は０．２〜０．４％とす
る。ＭｇはＳｉと共にＭｇ2Ｓｉを形成する。熱処理を
することによりこのＭｇ2Ｓｉを均一に且つ微細に析出
させ、引張強さ、耐力を向上させるために添加される
が、０．２％未満ではその効果が無く、０．４％を越え
ると強さの向上は認められなくなり単に伸び値のみが低
下するからである。Ｓｒの含有量は０．００３〜０．０
３％とする。Ｓｒは共晶Ｓｉの改良処理剤（共晶Ｓｉの
微細化と球状化）として使用されるが、０．００３％未
満ではその効果が無く、０．０３％を越えると鋳造性が
低下するからである。特に本発明では、ＳｂとＳｒとの
比（Ｓｂ／Ｓｒ比）は０．８以下とする。Ｓｂ／Ｓｒ比
が０．８より大きいと、伸び値が低下して高い靱性が得
られないからである。またＳｂ／Ｓｒ比の好ましい範囲
は０．１〜０．８である。Ｓｒ含有量およびＳｂ／Ｓｒ
比より、Ｓｂ含有量は０．０２４％以下とする。
【０００８】また本発明でいう、「残部が実質的にＡ
ｌ」とはＡｌ以外に、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、
Ｍｎ、Ｓｎ、Ｃａを含有してもよいが、その含有量は次
の範囲とする。Ｃｕはその含有量が多いと靭性を低下さ
せるので０．２％以下とする。Ｆｅの含有量は０．２０
％以下とする。Ｆｅは通常のアルミニウム地金に不純物
として混入しているが、０．２０％以上であると、Ａｌ
やＳｉと反応してＡｌ−Ｆｅ化合物やＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ
化合物を晶出し、これらの金属間化合物の切欠効果によ
り、靱性が低下するからである。Ｎｉはその含有量が多
いと機械的性質を低下させるので、０．０５％以下とす
る。Ｚｎはその含有量が多いと靭性（特に高温靱性）を
低下させるので、０．１０％以下とする。Ｔｉは結晶粒
を微細化させる効果を有するが、多いと靭性が低下する
ので、０．２０％以下とする。Ｍｎは、マトリックス中
に晶出する針状組織（Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ化合物）の粗大
化を抑制する作用を有するが、多いと機械的性質を低下
させるので、０．１０％以下とする。Ｓｎは多いと靱性
を低下させるので、０．０５％以下とする。Ｃａは鋳造
性に悪影響を与えるので０．０１％以下とする。
ｌ」とはＡｌ以外に、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、
Ｍｎ、Ｓｎ、Ｃａを含有してもよいが、その含有量は次
の範囲とする。Ｃｕはその含有量が多いと靭性を低下さ
せるので０．２％以下とする。Ｆｅの含有量は０．２０
％以下とする。Ｆｅは通常のアルミニウム地金に不純物
として混入しているが、０．２０％以上であると、Ａｌ
やＳｉと反応してＡｌ−Ｆｅ化合物やＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ
化合物を晶出し、これらの金属間化合物の切欠効果によ
り、靱性が低下するからである。Ｎｉはその含有量が多
いと機械的性質を低下させるので、０．０５％以下とす
る。Ｚｎはその含有量が多いと靭性（特に高温靱性）を
低下させるので、０．１０％以下とする。Ｔｉは結晶粒
を微細化させる効果を有するが、多いと靭性が低下する
ので、０．２０％以下とする。Ｍｎは、マトリックス中
に晶出する針状組織（Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ化合物）の粗大
化を抑制する作用を有するが、多いと機械的性質を低下
させるので、０．１０％以下とする。Ｓｎは多いと靱性
を低下させるので、０．０５％以下とする。Ｃａは鋳造
性に悪影響を与えるので０．０１％以下とする。
【０００９】本発明のアルミニウム鋳造用合金によりア
ルミホイールを製作する場合は、例えば、上述した組成
となるようにアルミニウム地金を溶解し、次いでこのア
ルミニウム合金溶湯を金型内に注入、凝固完了後金型か
ら取出し、Ｔ６処理、例えば溶体化処理｛（５００〜５
５０℃）×（４〜１０ｈｒ）｝及び時効処理｛（１４０
〜１６０℃）×（２〜７ｈｒ）｝を施し、そして機械加
工を施すことによって得られる。
ルミホイールを製作する場合は、例えば、上述した組成
となるようにアルミニウム地金を溶解し、次いでこのア
ルミニウム合金溶湯を金型内に注入、凝固完了後金型か
ら取出し、Ｔ６処理、例えば溶体化処理｛（５００〜５
５０℃）×（４〜１０ｈｒ）｝及び時効処理｛（１４０
〜１６０℃）×（２〜７ｈｒ）｝を施し、そして機械加
工を施すことによって得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】Ｓｂを含む、Ａｌ−７％Ｓｉ−
０．３％Ｍｇをベースとした地金１０種類を準備し、こ
れらを溶解し、脱滓及び脱ガスを行った後Ｓｒを添加
し、次いで１５０℃に予熱した舟形金型（ＪＩＳ Ｈ５
２０２参照）に注湯して試験片の合金組成を表１に示
す。試料Ｎｏ．１〜４が本発明の例である。
０．３％Ｍｇをベースとした地金１０種類を準備し、こ
れらを溶解し、脱滓及び脱ガスを行った後Ｓｒを添加
し、次いで１５０℃に予熱した舟形金型（ＪＩＳ Ｈ５
２０２参照）に注湯して試験片の合金組成を表１に示
す。試料Ｎｏ．１〜４が本発明の例である。
【００１１】
【表１】
【００１２】上記の各試験片を５３５℃で５ｈｒの溶体
化処理した後１５℃の水中に投入して焼入れを行い、次
いで１４５℃で４ｈｒの時効処理を行った。各試験片を
所定形状に加工してから引張試験を行った。（各試験片
当り３回）。結果を図２及び図３に示す。図２は引張強
度とＳｂ／Ｓｒ比との関係を示す、図３は靭性を表す要
因の１つであるシャルピー衝撃値とＳｂ／Ｓｒ比との関
係を示す。シャルピー衝撃試験はＪＩＳ規格Ｂ７７２２
に基づいて行った。また、図４は試料１１、図５は試料
１、図６は試料３、図７は試料４、図８は試料５、図９
は試料６、図１０は試料８のそれぞれの組織写真を示
す。
化処理した後１５℃の水中に投入して焼入れを行い、次
いで１４５℃で４ｈｒの時効処理を行った。各試験片を
所定形状に加工してから引張試験を行った。（各試験片
当り３回）。結果を図２及び図３に示す。図２は引張強
度とＳｂ／Ｓｒ比との関係を示す、図３は靭性を表す要
因の１つであるシャルピー衝撃値とＳｂ／Ｓｒ比との関
係を示す。シャルピー衝撃試験はＪＩＳ規格Ｂ７７２２
に基づいて行った。また、図４は試料１１、図５は試料
１、図６は試料３、図７は試料４、図８は試料５、図９
は試料６、図１０は試料８のそれぞれの組織写真を示
す。
【００１３】図２からＳｂ／Ｓｒ比が０．１〜４．２の
範囲で２６〜２９ｋｇｆ／ｍｍ2の引張強度が得られ、
特にＳｂ／Ｓｒ比が０．１〜２の範囲で２７〜２９ｋｇ
ｆ／ｍｍ2の引張強度が得られることがわかる。
範囲で２６〜２９ｋｇｆ／ｍｍ2の引張強度が得られ、
特にＳｂ／Ｓｒ比が０．１〜２の範囲で２７〜２９ｋｇ
ｆ／ｍｍ2の引張強度が得られることがわかる。
【００１４】図３からＳｂ／Ｓｒ比が０．８以上では、
シャルピー衝撃値は４〜５．５Ｊ／ｃｍ2程度の値にと
どまるが、Ｓｂ／Ｓｒ比が０．８以下では、７Ｊ／ｃｍ
2以上のシャルピー衝撃値が得られた。図４〜７からＳ
ｂ／Ｓｒ比が０．８以下の場合、共晶Ｓｉが良好な球状
を呈しているが、図８〜１０からＳｂ／Ｓｒ比が０．８
を超えると球状化が阻害されることがわかる。
シャルピー衝撃値は４〜５．５Ｊ／ｃｍ2程度の値にと
どまるが、Ｓｂ／Ｓｒ比が０．８以下では、７Ｊ／ｃｍ
2以上のシャルピー衝撃値が得られた。図４〜７からＳ
ｂ／Ｓｒ比が０．８以下の場合、共晶Ｓｉが良好な球状
を呈しているが、図８〜１０からＳｂ／Ｓｒ比が０．８
を超えると球状化が阻害されることがわかる。
【００１５】
【発明の効果】以上に記述の如く、本発明によれば、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金の各成分のみならず、Ｓｂ／Ｓｒ
の比率が特定の範囲にコントロールされているので、高
強度かつ高靱性のアルミホイール鋳造用合金を安価に得
ることができる。
ｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金の各成分のみならず、Ｓｂ／Ｓｒ
の比率が特定の範囲にコントロールされているので、高
強度かつ高靱性のアルミホイール鋳造用合金を安価に得
ることができる。
【図１】アルミホイールの縦断面図である。
【図２】引張強度とＳｂ／Ｓｒとの関係を示す図であ
る。
る。
【図３】伸びとＳｂ／Ｓｒとの関係を示す図である。
【図４】試料１１の組成を有するアルミホイールの金属
組織を示す光学顕微鏡写真である。
組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図５】試料１の組成を有するアルミホイールの金属組
織を示す光学顕微鏡写真である。
織を示す光学顕微鏡写真である。
【図６】試料３の組成を有するアルミホイールの金属組
織を示す光学顕微鏡写真である。
織を示す光学顕微鏡写真である。
【図７】試料４の組成を有するアルミホイールの金属組
織を示す光学顕微鏡写真である。
織を示す光学顕微鏡写真である。
【図８】試料５の組成を有するアルミホイールの金属組
織を示す光学顕微鏡写真である。
織を示す光学顕微鏡写真である。
【図９】試料６の組成を有するアルミホイールの金属組
織を示す光学顕微鏡写真である。
織を示す光学顕微鏡写真である。
【図１０】試料８の組成を有するアルミホイールの金属
組織を示す光学顕微鏡写真である。
組織を示す光学顕微鏡写真である。
１ 本体、２ リム部、３ ディスク部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 司 埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地日立金属株 式会社熊谷工場内 審査官 小川 武 (56)参考文献 特開 昭64−75644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−224739（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−125181（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−109537（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 21/00 - 21/18
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくともＳｂを含むスクラップ材を原
料の一部とするアルミホイール鋳造用合金であり、 重量％でＳｉ６．５〜７．５％、Ｍｇ０．２〜０．４
％、Ｓｂ０．０２４％以下（０を含まない）、Ｓｒ０．
００３〜０．０３％、かつ、Ｓｂ／Ｓｒ比が０．１〜
０．８で、残部が実質的にＡｌからなる組成を有し、７
Ｊ／ｃｍ 2 以上のシャルピー衝撃値を有することを特徴
とするアルミホイール鋳造用合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10062092A JP3037926B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | アルミホイール鋳造用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10062092A JP3037926B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | アルミホイール鋳造用アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11241135A JPH11241135A (ja) | 1999-09-07 |
| JP3037926B2 true JP3037926B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=13190075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10062092A Expired - Lifetime JP3037926B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | アルミホイール鋳造用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3037926B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8083871B2 (en) | 2005-10-28 | 2011-12-27 | Automotive Casting Technology, Inc. | High crashworthiness Al-Si-Mg alloy and methods for producing automotive casting |
| CN102373350B (zh) * | 2010-08-07 | 2013-03-20 | 秦皇岛开发区美铝合金有限公司 | 高端轿车轮毂专用铝硅镁合金制备方法 |
| CN101966575B (zh) * | 2010-11-13 | 2012-08-08 | 河南理工大学 | 铝合金车轮铸造工艺和热处理工艺 |
| CN102912197B (zh) * | 2012-10-12 | 2015-09-30 | 宁波科达工贸有限公司 | 一种铝硅镁系铸造铝合金及其制备方法 |
| CN106086546B (zh) * | 2016-08-26 | 2017-08-25 | 山东金马汽车装备科技有限公司 | 铝合金轮毂的低压铸造工艺 |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP10062092A patent/JP3037926B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11241135A (ja) | 1999-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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