JP3489058B2 - Method for measuring copper content in aluminum alloys for casting - Google Patents

Method for measuring copper content in aluminum alloys for casting

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は鋳造用アルミニウ
ム合金中の銅(Cu)の含有量を測定する方法、より詳
細に述べると、Al−Si系アルミニウム合金中の銅の
含有量を測定する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for measuring the content of copper (Cu) in an aluminum alloy for casting, more specifically, a method for measuring the content of copper in an Al--Si based aluminum alloy. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】鋳造用アルミニウム合金、とくにAl−
Si系アルミニウム合金は、鋳造性がよく、切削加工に
よる仕上げ面が綺麗であるために、自動車、航空発動
機、その他一般機械、電気機械器具、或いは建築金物な
どの複雑な形状の部品等の製作に広く使用されている。
2. Description of the Related Art Casting aluminum alloys, especially Al-
Since Si-based aluminum alloys have good castability and have a beautiful finished surface by cutting, they can be used to manufacture parts with complex shapes such as automobiles, aviation engines, other general machinery, electric machinery and equipment, and building hardware. Widely used in.

【0003】このAl−Si系アルミニウム合金は、そ
の溶湯の冷却曲線を測定することによって、溶湯の初晶
温度からシリコン(Si)の当量を知ることができる。
このシリコンの当量はアルミニウム合金中のシリコンの
含有量と銅(Cu)の含有量とに関係がある。従って、
Al−Si系アルミニウム合金の溶湯のシリコン当量
(SiE)を知ることは、鋳造されるアルミニウム合金
の主成分を鋳造する以前に、炉前で分析することができ
ることになる。
In this Al-Si type aluminum alloy, the equivalent of silicon (Si) can be known from the primary crystal temperature of the molten metal by measuring the cooling curve of the molten metal.
This silicon equivalent is related to the content of silicon and the content of copper (Cu) in the aluminum alloy. Therefore,
Knowing the silicon equivalent (SiE) of the molten Al-Si based aluminum alloy can be analyzed before the furnace before casting the main component of the cast aluminum alloy.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、鋳造用アルミニウム合金の溶湯を試料としてセラミ
ック製で熱電対を備えた試料採取容器に採取してその冷
却曲線を測定して熱分析を行う場合に、その初晶温度を
安定させるため、アルミニウム合金の溶湯に添加剤を加
えるなどのことは行われておらず、またシリコン当量を
測定することによって合金中の主成分を鋳造する以前に
炉前で分析するということも行われていない。
In the prior art, a molten metal of an aluminum alloy for casting is taken as a sample into a sampling container made of ceramic and equipped with a thermocouple, and its cooling curve is measured for thermal analysis. In this case, no additives have been added to the molten aluminum alloy in order to stabilize the primary crystal temperature, and the furnace was added before casting the main component in the alloy by measuring the silicon equivalent. There is no previous analysis.

【0005】つまり、従来技術においては、Al−Si
系アルミニウム合金の熱分析毎に、供与される溶湯の成
分が同一であっても、アルミニウム合金の主成分を結晶
させるための初晶(α晶)を結晶化させる核物質の量が
相違する度に、異なった初晶温度が示された。すなわ
ち、同一の供与試料であるにもかかわらず、同一の初晶
温度を得ることができないという問題があった。
That is, in the prior art, Al--Si
The degree of difference in the amount of nuclear substances that crystallize the primary crystals (α crystal) for crystallizing the main component of the aluminum alloy, even if the components of the supplied molten metal are the same for each thermal analysis of the aluminum alloy , Different primary crystal temperatures were shown. That is, there was a problem that the same primary crystal temperature could not be obtained despite the same donor sample.

【0006】さらにアルミニウム合金中に含まれている
シリコンの当量を測定するということは全然考慮されて
いなかったために、例えば合金を形成する個々の元素が
流動性に及ぼす影響は判っていても、それが溶湯の成分
に与える総合的な影響を知ることはできなかったのであ
る。
Further, since it has not been considered at all to measure the equivalent weight of silicon contained in an aluminum alloy, for example, although the influence of individual elements forming the alloy on the fluidity is known, It was not possible to know the overall effect of the on the composition of the molten metal.

【0007】以上に述べた問題点を考慮して、この発明
の主目的は、鋳造用アルミニウム合金、特にAl−Si
系アルミニウム合金の溶湯の初晶温度を安定させる方法
を提供することにある。
In view of the above-mentioned problems, the main object of the present invention is to cast aluminum alloys, especially Al-Si.
It is intended to provide a method for stabilizing the primary crystal temperature of a molten aluminum-based alloy.

【0008】この発明の別の目的は鋳造用Al−Si系
アルミニウム合金の溶湯中に含まれている個々の元素の
総合的な影響を知るために溶湯状態において溶湯中の成
分、特に銅の含有量を測定する方法を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to determine the total influence of the individual elements contained in the molten Al-Si based aluminum alloy for casting in order to know the total effect of the individual elements in the molten state, especially the inclusion of copper in the molten state. It is to provide a method for measuring quantity.

【0009】この発明のさらに目的とするところは、A
l−Si系アルミニウム合金の鋳造前に、その溶湯の主
成分を分析する新規な方法を提供することにある。
A further object of the present invention is that A
It is an object of the present invention to provide a novel method for analyzing the main component of a molten metal before casting an 1-Si based aluminum alloy.

【0010】[0010]

【発明の説明】アルミニウム合金、特にAl−Si系ア
ルミニウム合金の平衡状態図によると、図1に示すよう
に、シリコン(Si)の含有量が一定であると、アルミ
ニウムを主成分とする樹枝状の結晶を構成し、α晶とい
う初晶の晶出温度は一定であるはずであるが、実際には
平衡状態図に示された温度よりも低温度において晶出す
る。その理由は、初晶を核発生させる物質の量が溶湯中
に充分に存在しないことによる。
DESCRIPTION OF THE INVENTION According to an equilibrium diagram of an aluminum alloy, particularly an Al--Si type aluminum alloy, as shown in FIG. 1, when the content of silicon (Si) is constant, the dendritic material containing aluminum as a main component is The crystallization temperature of the primary crystal of α crystal is supposed to be constant, but actually it crystallizes at a temperature lower than the temperature shown in the equilibrium diagram. The reason is that the amount of the substance that nucleates primary crystals is not sufficiently present in the molten metal.

【0011】そこで、この発明においては、Al−Si
系アルミニウム合金の溶湯に初晶の核物質、すなわち結
晶核となる異質の核物質を添加して、溶湯の初晶温度を
一定にする。
Therefore, in the present invention, Al--Si
A primary crystal nuclear material, that is, a heterogeneous nuclear material that becomes crystal nuclei, is added to the molten aluminum-based alloy to make the primary crystal temperature of the molten metal constant.

【0012】この添加する異質の核物質としてはAl−
5%Ti−1%Bを選択し、その少量を熱分析用の溶湯
の試料採取容器に予め添加しておく。この添加量は溶湯
の重量について約0.2%乃至約0.4%程度とする。
As the foreign material to be added, Al--
5% Ti-1% B is selected and a small amount thereof is added in advance to a molten metal sampling container for thermal analysis. This addition amount is about 0.2% to about 0.4% based on the weight of the molten metal.

【0013】溶湯の熱分析用の試料容器に予め異質の核
物質としてAl−5%Ti−1%Bを添加しておき、こ
の容器に供与されたAl−Si系アルミニウム合金の溶
湯を注入すると、TiあるいはTiBが容器内のアルミ
ニウム合金の溶湯中に拡散するが、核物質のTiあるい
はTiBは融点が高いために溶解されず、アルミニウム
合金の溶湯中に懸濁した状態で存在する。
When Al-5% Ti-1% B is added as a heterogeneous nuclear material to a sample container for thermal analysis of molten metal, and the molten Al-Si based aluminum alloy is poured into this container. , Ti or TiB diffuses into the molten aluminum alloy in the container, but Ti or TiB as the nuclear material is not dissolved because it has a high melting point and exists in a state of being suspended in the molten aluminum alloy.

【0014】その結果としてTiBの周囲にTiの薄膜
が形成され、この薄膜がアルミニウム合金の溶湯との二
系合金の変態、すなわち核物質を囲繞して凝固する包晶
反応によって初晶の凝固核として作用するために、アル
ミニウム合金の溶湯は一定の初晶温度を示すようにな
る。従って、この初晶温度を測定すれば、Al−Si系
アルミニウム合金の二元状態図によってシリコン当量
(SiE)を求めることができる。
As a result, a thin film of Ti is formed around TiB, and this thin film transforms a binary alloy with a molten aluminum alloy, that is, a peritectic reaction that surrounds and solidifies a nuclear material to solidify nuclei of primary crystals. Therefore, the molten aluminum alloy exhibits a constant primary crystal temperature. Therefore, if this primary crystal temperature is measured, the silicon equivalent (SiE) can be obtained from the binary phase diagram of the Al-Si based aluminum alloy.

【0015】[0015]

【実験】Al−7.0%Si合金を溶融して、溶湯の温
度を720℃に保持した。この溶湯の冷却曲線を測定す
るために、従来公知の試料採取容器に何らの添加物を加
えることなくその溶湯を熱分析したところ、初晶温度が
610.8℃であった。
[Experiment] An Al-7.0% Si alloy was melted and the temperature of the molten metal was maintained at 720 ° C. In order to measure the cooling curve of this melt, the melt was subjected to thermal analysis without adding any additives to a conventionally known sampling container, and the primary crystal temperature was 610.8 ° C.

【0016】次に、試料採取容器に注入する試料の重量
で0.1乃至0.4%のAl−5%TiBを予め添加し
ておき、これに720℃に保持したAl−7.0%Si
合金の溶湯を注入して冷却曲線を測定した。
Next, 0.1 to 0.4% of Al-5% TiB, which is the weight of the sample to be injected into the sampling container, has been added in advance, and Al-7.0% kept at 720 ° C. has been added. Si
The cooling curve was measured by pouring the molten alloy.

【0017】その結果は図2に示すように、試料容器に
予め添加しておいたAl−5%Ti−1%Bが0.1%
の場合には、614.0℃に上昇し、添加量が0.3
%、0.4%および0.5%のものでは、その初晶温度
がすべて614.0℃で変化がなかった。この実験か
ら、溶湯の初晶温度は614.0℃であって、これを二
元平衡状態図を用いて調べると、そのシリコン当量(S
iE)は7.0%であることが判明し、また、添加する
Al−5%Ti−1%Bの量は試料の重量に対して0.
2%とするのが最適であることが判る。
As a result, as shown in FIG. 2, 0.1% of Al-5% Ti-1% B previously added to the sample container was obtained.
In the case of, the temperature rises to 614.0 ° C and the addition amount is 0.3
%, 0.4%, and 0.5%, all the primary crystal temperatures did not change at 614.0 ° C. From this experiment, the primary crystal temperature of the molten metal was 614.0 ° C., and when this was examined using a binary equilibrium diagram, the silicon equivalent (S
iE) was found to be 7.0% and the amount of Al-5% Ti-1% B added was 0.
It can be seen that the optimum value is 2%.

【0018】このように鋳造用のアルミニウム合金の溶
湯のシリコン当量を測定することができれば、そのシリ
コン当量はシリコンの含有量と銅の含有量の2分の1、
すなわち SiE = Si + Cu/2 の関係か
ら、溶湯中のシリコンの量と銅の量とを容易に算出する
ことができる。
If the silicon equivalent of the molten aluminum alloy for casting can be measured in this manner, the silicon equivalent is 1/2 of the silicon content and the copper content,
That is, the amount of silicon and the amount of copper in the molten metal can be easily calculated from the relationship of SiE = Si + Cu / 2.

【0019】[0019]

【発明の作用と効果】この発明は以上に詳しく述べたよ
うに、鋳造用アルミニウム合金の溶湯を熱分析すること
により、その合金中に含まれる成分、アルミニウム合金
鋳物の性質に重要な影響のある銅の含有量を算出する方
法であって、しかもそれを溶湯の鋳造前に炉前で知るこ
とができるため、アルミニウム合金鋳物の製造上、極め
て有意義な技術である。
As described in detail above, the present invention has a significant effect on the components contained in the aluminum alloy for casting and the properties of the aluminum alloy casting by thermal analysis of the molten aluminum alloy. It is a method of calculating the content of copper, and since it can be known in front of the furnace before casting the molten metal, it is a very significant technique in the production of aluminum alloy castings.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 Al−Si系アルミニウム合金の二元平衡状
態図である。
FIG. 1 is a binary equilibrium state diagram of an Al—Si based aluminum alloy.

【図2】 Al−7.0%Si合金の溶湯の初晶温度に
及ぼすAl−5%Ti−1%Bの添加量の影響を示す線
図である。
FIG. 2 is a diagram showing the effect of the addition amount of Al-5% Ti-1% B on the primary crystal temperature of the molten metal of Al-7.0% Si alloy.

フロントページの続き (56)参考文献 特開2001−50920(JP,A) 特開2000−146879(JP,A) 特開2001−99797(JP,A) 特開2000−241374(JP,A) 国際公開91/18285(WO,A1) 特許3390813(JP,B2) 森中真行,“ナトリウム当量によるA l−Si合金の共晶組織の推定”,鋳造 工学,日本,社団法人日本鋳造工学会, 2001年 5月25日,第73巻、第5号, p.331−334 小椋宏典、那賀博和、鈴木孝信、森中 真行,“Al−Si−Cu3元系合金の ひけ性”,鋳造工学,日本,社団法人日 本鋳造工学会,2000年 8月25日,第72 巻、第8号,p.530−534 森中真行,“トリプル・カップシステ ムによる組織制御”,日本鋳造技術協会 大会講演要旨,日本,社団法人日本鋳造 技術協会,1996年11月 7日,平成8年 度秋季,p.17−21 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 25/00 - 25/72 C22C 21/00 - 21/18 G01N 33/00 - 33/46 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (56) Reference JP 2001-50920 (JP, A) JP 2000-146879 (JP, A) JP 2001-99797 (JP, A) JP 2000-241374 (JP, A) International Publication 91/18285 (WO, A1) Patent 3390813 (JP, B2) Morinaka Masayuki, "Estimation of Eutectic Structure of Al-Si Alloy by Sodium Equivalent", Casting Engineering, Japan, Japan Foundry Engineering Society, 2001 May 25, Vol. 73, No. 5, p. 331-334 Hironori Ogura, Hirokazu Naga, Takanobu Suzuki, Masayuki Morinaka, "Hinkability of Al-Si-Cu ternary alloys", Casting Engineering, Japan, Japan Foundry Engineering Society, August 25, 2000 72, No. 8, p. 530-534 Morinaka Masayuki, “Structural Control by Triple Cup System”, Abstracts of the Japan Foundry Technology Association Conference, Japan, Japan Foundry Technology Association, November 7, 1996, Autumn 1996, p. 17-21 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 25/00-25/72 C22C 21/00-21/18 G01N 33/00-33/46 JISST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 鋳造用アルミニウム合金の溶湯の熱分析
に使用する熱電対を具備する試料採取容器を用意するこ
とと、 前記試料採取容器に注入する金属の溶湯の初晶の結晶核
となる異質の核物質を添加することと、 前記試料採取容器に前記溶湯を注入して得た冷却曲線か
ら前記溶湯の初晶温度を測定することと、 前記アルミニウム合金の二元状態図により前記初晶温度
における前記合金のシリコン当量を求めることと、 前記シリコン当量から前記溶湯中の銅の含有量を算出す
ることとから成る鋳造用アルミニウム合金中の銅の含有
量を測定する方法。
1. Preparing a sampling container equipped with a thermocouple used for thermal analysis of a molten aluminum alloy for casting, and a foreign substance which becomes a crystal nucleus of a primary crystal of a molten metal injected into the sampling container. The addition of the nuclear material, measuring the primary crystal temperature of the molten metal from the cooling curve obtained by injecting the molten metal into the sampling container, and the primary crystal temperature according to the binary phase diagram of the aluminum alloy. The method for measuring the content of copper in the aluminum alloy for casting, which comprises: determining the silicon equivalent of the alloy in 1 .; and calculating the content of copper in the molten metal from the silicon equivalent.
【請求項2】 前記試料採取容器に添加する前記異質の
核物質の量を前記容器に注入する前記アルミニウム合金
の重量について約0.2乃至0.4%とする請求項1に
記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the amount of said foreign nuclear material added to said sampling container is about 0.2 to 0.4% by weight of said aluminum alloy injected into said container.
【請求項3】前記異質の核物質をAl−5%Ti−1%
Bとする請求項1に記載の方法。
3. The heterogeneous nuclear material is Al-5% Ti-1%
The method of claim 1, wherein B.
【請求項4】 前記鋳造用アルミニウム合金をAl−S
i系アルミニウム合金とする請求項1に記載の方法。
4. The casting aluminum alloy is Al--S.
The method according to claim 1, wherein the aluminum alloy is an i-based aluminum alloy.
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森中真行,"ナトリウム当量によるAl−Si合金の共晶組織の推定",鋳造工学,日本,社団法人日本鋳造工学会,2001年 5月25日,第73巻、第5号,p.331−334

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