JP3331408B2 - アルミ合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測定する法 - Google Patents
アルミ合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測定する法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はアルミ合金の溶湯
中のマグネシウムの含有量を測定する法、より詳細には
Al−Si系のアルミニウム合金の溶湯中におけるマグ
ネシウムの含有量を測定する方法に関する。
中のマグネシウムの含有量を測定する法、より詳細には
Al−Si系のアルミニウム合金の溶湯中におけるマグ
ネシウムの含有量を測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミ合金、とくにAl−Si系のアル
ミニウム合金の溶湯中のマグネシウムの含有量の変化
は、鋳造後の合金の強度に大きな影響を与える。すなわ
ち、例えば、アルミホイールの製造に使用されるAl−
7%Si−0.3%合金は、鋳造前の溶湯中に、通常約
0.3%のマグネシウムが含有されていて、その鋳造後
の合金の抗張力は約28kg/mm2であるが、この含
有量が0.1%程度にまで減少すると、鋳造後の合金の
抗張力が約15kg/mm2にまで低下して、鋳物製品
の強度が不足して不良品となる。
ミニウム合金の溶湯中のマグネシウムの含有量の変化
は、鋳造後の合金の強度に大きな影響を与える。すなわ
ち、例えば、アルミホイールの製造に使用されるAl−
7%Si−0.3%合金は、鋳造前の溶湯中に、通常約
0.3%のマグネシウムが含有されていて、その鋳造後
の合金の抗張力は約28kg/mm2であるが、この含
有量が0.1%程度にまで減少すると、鋳造後の合金の
抗張力が約15kg/mm2にまで低下して、鋳物製品
の強度が不足して不良品となる。
【0003】一般に、鋳造業者が使用する合金地金の化
学成分は、JISで規定されていて、アルミ合金地金の
製造業者は、化学成分の分析値を提供する合金地金に必
ず添付している。この合金地金を溶解すると、マグネシ
ウム以外の化学成分の含有量は変化しないが、マグネシ
ウムは溶湯の表面に浮き上がって真っ先に酸化するため
に、アルミニウムの含有量が減少する。
学成分は、JISで規定されていて、アルミ合金地金の
製造業者は、化学成分の分析値を提供する合金地金に必
ず添付している。この合金地金を溶解すると、マグネシ
ウム以外の化学成分の含有量は変化しないが、マグネシ
ウムは溶湯の表面に浮き上がって真っ先に酸化するため
に、アルミニウムの含有量が減少する。
【0004】従って、鋳造現場においては、鋳造された
アルミ合金中のマグネシウムの含量の減少を予防するた
めに、提供されたアルミ合金地金の溶湯にマグネシウム
を添加している。
アルミ合金中のマグネシウムの含量の減少を予防するた
めに、提供されたアルミ合金地金の溶湯にマグネシウム
を添加している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、その添加のた
めには、アルミ合金の溶湯中のマグネシウム(Mg)の
含有量を炉前で測定しなければならない。
めには、アルミ合金の溶湯中のマグネシウム(Mg)の
含有量を炉前で測定しなければならない。
【0006】従来、アルミ合金の溶湯中のマグネシウム
の含有量を炉前で測定するには、発光分析装置を使用し
ているが、まず第一に、この発光分析装置は高価であ
り、これによってマグネシウムの含有量を測定するに
は、多くの操作が必要であって、一朝一夕に知ることが
できないという課題がある。
の含有量を炉前で測定するには、発光分析装置を使用し
ているが、まず第一に、この発光分析装置は高価であ
り、これによってマグネシウムの含有量を測定するに
は、多くの操作が必要であって、一朝一夕に知ることが
できないという課題がある。
【0007】以上に述べた従来技術の解決が求められて
いる課題を考慮して、この発明の主目的は、簡単で的確
にアルミ合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測定す
る方法を提供することにある。
いる課題を考慮して、この発明の主目的は、簡単で的確
にアルミ合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測定す
る方法を提供することにある。
【0008】この発明のさらに目的とするところは、ア
ルミ合金鋳物の品質の低下を未然に防止するために、鋳
造前にアルミ合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測
定する方法を提供することにある。
ルミ合金鋳物の品質の低下を未然に防止するために、鋳
造前にアルミ合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測
定する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明によれば、アルミニウム合金の溶湯を熱分
析し、それによって得られる冷却曲線から共晶温度を測
定し、予め求めておいた関係式を適用して、アルミニウ
ム合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測定する。
に、この発明によれば、アルミニウム合金の溶湯を熱分
析し、それによって得られる冷却曲線から共晶温度を測
定し、予め求めておいた関係式を適用して、アルミニウ
ム合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測定する。
【0010】さらに詳細に述べると、この発明はアルミ
ニウム合金の溶湯を、それ自体公知の熱分析用の試料容
器に注入して、熱冷却曲線を測定し、その曲線から共晶
温度を得て、所定の関係式に当てはめて、溶湯中のマン
ガンの含有量を決定するものである。
ニウム合金の溶湯を、それ自体公知の熱分析用の試料容
器に注入して、熱冷却曲線を測定し、その曲線から共晶
温度を得て、所定の関係式に当てはめて、溶湯中のマン
ガンの含有量を決定するものである。
【0011】この発明によれば、試料採取容器に燐
(P)あるいは硫黄(S)、または両者の混合物を添加
することができる。
(P)あるいは硫黄(S)、または両者の混合物を添加
することができる。
【0012】これら混合物は、さらに他の元素との化合
物として、例えばCu−P、Al−Cu−PおよびZn
−S、またはこれらの混合物とすることができる。
物として、例えばCu−P、Al−Cu−PおよびZn
−S、またはこれらの混合物とすることができる。
【0013】
【発明の説明】この発明のアルミニウム合金中のマグネ
シウムの含有量を測定する方法は、前述したとおり、溶
湯の共晶温度を測定することに始まるが、Al−Si系
のアルミニウム合金の共晶温度は、平衡状態図では57
7℃であるとされている(図1)。しかしながら、実際
の非平衡状態においては、溶湯中に存在する共晶核物質
の数(量)に依存する。
シウムの含有量を測定する方法は、前述したとおり、溶
湯の共晶温度を測定することに始まるが、Al−Si系
のアルミニウム合金の共晶温度は、平衡状態図では57
7℃であるとされている(図1)。しかしながら、実際
の非平衡状態においては、溶湯中に存在する共晶核物質
の数(量)に依存する。
【0014】アルミニウム合金の溶湯中に存在する共晶
核物質は、共晶凝固する硅素(Si)と格子数が類似す
るAl−PあるいはAl−Sである。
核物質は、共晶凝固する硅素(Si)と格子数が類似す
るAl−PあるいはAl−Sである。
【0015】通常、アルミニウム合金の溶湯中に存在す
るAl−PあるいはAl−Sの量は、平衡凝固するには
充分でない。そのために、平衡状態図に示される共晶温
度よりも過冷状態となって、低い共晶温度を示すことに
なる。それはこの共晶温度が共晶核物質を反映するもの
ではあるが、化学成分の量等には無関係だからである。
したがって、このままでは、得られた共晶温度からマグ
ネシウムの含有量を正確に算出するわけには行かない。
るAl−PあるいはAl−Sの量は、平衡凝固するには
充分でない。そのために、平衡状態図に示される共晶温
度よりも過冷状態となって、低い共晶温度を示すことに
なる。それはこの共晶温度が共晶核物質を反映するもの
ではあるが、化学成分の量等には無関係だからである。
したがって、このままでは、得られた共晶温度からマグ
ネシウムの含有量を正確に算出するわけには行かない。
【0016】そこで、アルミニウム合金の溶湯に新たに
充分な量の共晶核物質として燐(P)または硫黄(S)
を加えて、その共晶温度をマグネシウムの含有量に関連
するようにする。
充分な量の共晶核物質として燐(P)または硫黄(S)
を加えて、その共晶温度をマグネシウムの含有量に関連
するようにする。
【0017】燐と硫黄の原子量は、それぞれP=30.
97376、S=32.06で、両者は比較的に近似し
た価であるため、アルミニウム合金の溶湯への燐あるい
は硫黄の添加量は等量にすることができる。
97376、S=32.06で、両者は比較的に近似し
た価であるため、アルミニウム合金の溶湯への燐あるい
は硫黄の添加量は等量にすることができる。
【0018】そこで、燐(P)を添加する場合を例にと
って説明する。通常、アルミニウム合金鋳物の鋳造に
は、組織を微細化して改良処理(modificati
on)するために、少量、例えば30−100ppmの
ナトリウム(Na)を添加する。しかしながら、燐を加
えてAl−Pを形成していたアルミ合金の溶湯中にナト
リウムを添加すると、燐がナトリウムと優先的に化合物
を生成するために、Al−Pが分解して共晶核物質が消
滅する虞を生ずる。
って説明する。通常、アルミニウム合金鋳物の鋳造に
は、組織を微細化して改良処理(modificati
on)するために、少量、例えば30−100ppmの
ナトリウム(Na)を添加する。しかしながら、燐を加
えてAl−Pを形成していたアルミ合金の溶湯中にナト
リウムを添加すると、燐がナトリウムと優先的に化合物
を生成するために、Al−Pが分解して共晶核物質が消
滅する虞を生ずる。
【0019】したがって、この発明においては、燐とナ
トリウムの原子量を考慮して、添加されたナトリウムの
量の少なくとも3倍の燐、すなわち最大量300ppm
の燐を添加する。
トリウムの原子量を考慮して、添加されたナトリウムの
量の少なくとも3倍の燐、すなわち最大量300ppm
の燐を添加する。
【0020】アルミニウム合金の溶湯に燐の添加によ
り、溶湯中に充分な量の共晶核物質を存在させると、こ
の溶湯の共晶温度は含有するマグネシウムの量と関連
し、マグネシウムの含有量は、 実験式:Mg={(577−TE)/4.4}XSi/
12.5 によって算出することができる。
り、溶湯中に充分な量の共晶核物質を存在させると、こ
の溶湯の共晶温度は含有するマグネシウムの量と関連
し、マグネシウムの含有量は、 実験式:Mg={(577−TE)/4.4}XSi/
12.5 によって算出することができる。
【0021】この実験式において、577はAl−Si
系アルミニウム合金の二元共晶温度、すなわち577℃
で、Mg量がゼロの場合を示す。
系アルミニウム合金の二元共晶温度、すなわち577℃
で、Mg量がゼロの場合を示す。
【0022】(577−TE)は実際に測定した共晶温
度TEが二元共晶温度からどれだけ低いかを示す。
度TEが二元共晶温度からどれだけ低いかを示す。
【0023】係数12.5はAl−Si系アルミニウム
合金の共晶点組成(12.5%Si)を示す。
合金の共晶点組成(12.5%Si)を示す。
【0024】Si/12.5は共晶飽和温度を示す。
(すなわち、共晶飽和温度は、Siの量がゼロの時には
ゼロで、12.5%のときには1となる。
(すなわち、共晶飽和温度は、Siの量がゼロの時には
ゼロで、12.5%のときには1となる。
【0025】
【実験例】99.9%Al地金と、Al−Si合金と、
金属Mgとを原料として、Si含有量を2−12.5%
の範囲と、Mg含有量を0−1%の範囲で変化させた試
料を組み合わせて、各試料のSiとMgの含有量と、共
晶温度とを測定した。その結果は、図2に示す。
金属Mgとを原料として、Si含有量を2−12.5%
の範囲と、Mg含有量を0−1%の範囲で変化させた試
料を組み合わせて、各試料のSiとMgの含有量と、共
晶温度とを測定した。その結果は、図2に示す。
【0026】図2から共晶温度TEが577℃のとき、
Mgの含有量は0%であり、572.6℃ではMg含有
量が1%である。
Mgの含有量は0%であり、572.6℃ではMg含有
量が1%である。
【図1】A1−Si系アルミニウム合金の二次元平衡状
態図である。
態図である。
【図2】この発明によって実験した各試料のSiとMg
の含有量と、共晶温度との結果を示す線図である。
の含有量と、共晶温度との結果を示す線図である。
Claims (4)
- 【請求項1】アルミニウム合金の溶湯を熱分析用の試料
採取容器に注入して、熱冷却曲線を測定し、その曲線か
ら共晶温度を得て、 Mg={(577−TE)/4.4}×Si/12.5 の関係式から溶湯中のマグネシウムの含有量を決定する
ことを特徴とするアルミニウム合金の溶湯中のマグネシ
ウム含有量を測定する方法。 - 【請求項2】前記試料採取容器中に燐を添加する請求項
1に記載の方法。 - 【請求項3】前記試料採取容器中に硫黄を添加する請求
項1に記載の方法。 - 【請求項4】前記試料採取容器中に燐と硫黄の混合物を
添加する請求項1に記載の方法。
Priority Applications (7)
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JP08950499A JP3331408B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | アルミ合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測定する法 |
US09/510,260 US6345910B1 (en) | 1999-02-24 | 2000-02-22 | Method of determining the magnesium content in molten aluminum alloys |
FR0002198A FR2790090B1 (fr) | 1999-02-24 | 2000-02-22 | Procede de determination de la teneur en magnesium dans des alliages d'aluminium fondus |
BR0000903-2A BR0000903A (pt) | 1999-02-24 | 2000-02-22 | Método de determinação do teor de magnésio em ligas de alumìnio fundidas |
DE10007589A DE10007589C2 (de) | 1999-02-24 | 2000-02-23 | Verfahren zur Bestimmung des Magnesiumgehalts in geschmolzenen Aluminiumlegierungen |
BE2000/0143A BE1014517A3 (fr) | 1999-02-24 | 2000-02-23 | Procede de determination de la teneur en magnesium dans des alliages a base d'aluminium en fusion. |
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08950499A Expired - Fee Related JP3331408B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | アルミ合金の溶湯中のマグネシウムの含有量を測定する法 |
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CN105044151B (zh) * | 2015-08-26 | 2017-06-16 | 中南大学 | 一种测量铝合金连续冷却转变曲线的方法 |
CN106053520B (zh) * | 2016-05-16 | 2019-08-06 | 佛山科睿探测仪器科技有限公司 | 一种热分析法测定铁水锰含量的方法及装置 |
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SU871047A1 (ru) * | 1979-09-06 | 1981-10-07 | Ждановский металлургический институт | Устройство дл термического анализа металлов |
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FI73528C (fi) * | 1983-06-30 | 1987-10-09 | Valtion Teknillinen | Foerfarande foer kontrollering av en tvaofasig processmaelta av gjutmaessing. |
SE444817B (sv) * | 1984-09-12 | 1986-05-12 | Sintercast Ab | Forfarande for framstellning av gjutgods av gjutjern |
DE3790942T1 (de) * | 1987-04-24 | 1989-05-03 | Ki Polt I | Verfahren zur quantitativen bestimmung des fremdstoffgehaltes in einer legierung |
GB8802619D0 (en) * | 1988-02-05 | 1988-03-02 | British Cast Iron Res Ass | Method of determining magnesium content of magnesium-treated cast iron |
ES2118062T3 (es) * | 1989-12-15 | 1998-09-16 | Hoffmann La Roche | Composiciones reactivas, metodos y reactivos para la valoracion cuantitativa de magnesio o de calcio y magnesio. |
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JPH06118037A (ja) * | 1992-10-08 | 1994-04-28 | Hitachi Metals Ltd | アルミニウム合金の引け性判定方法 |
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- 1999-02-24 JP JP08950499A patent/JP3331408B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 2000-02-22 BR BR0000903-2A patent/BR0000903A/pt active Search and Examination
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