JP4287594B2 - アルミニウム合金溶融物の処理 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分による鋳造用合金の製造方法に関する。
【０００２】
鋳物工場の操業が例えば休日や週末のため中断される際に、鋳造準備のできた金属溶融物を例えば７５０℃の温度で５０時間以上保持することがある。マグネシウム含有率の高いアルミニウム−マグネシウム合金を長時間放置するとドロスができる傾向がある。溶融物中にマグネシウムが存在すると、保護酸化皮膜（普通の場合これがアルミニウムの酸化を阻止するのであるが）が透過性になり、このためアルミニウムが酸素と反応することがある。溶融物の上に、主にスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）からなるカリフラワー状のドロスが形成される。この過程は、蓋加熱炉によって促進される。何故なら、蓋の中の加熱棒の輻射熱によって金属浴の表面温度が非常に高くなり、かつ温度の層状化によって金属浴中の対流が阻止されるからである。重力による分離のため溶融物の表面付近にマグネシウムが濃縮し、この効果は更に強化される。生成したドロスは極めて硬く、カリフラワーの形をしており、坩堝の底部に沈降するので、早期に十分除去しなければ炉全体が汚染されることがある。溶融物の温度が高いほどドロスの形成は早くなる。
【０００３】
アルミニウム−マグネシウム合金のドロス形成は、ベリリウムの添加によって軽減されるが、完全には避けられないことが知られている。溶融物中のアルミニウム−マグネシウム合金のベリリウム含有量は時間と共に減少し、ベリリウム濃度が臨界レベルの下まで下がると明らかに溶融物上に急速なドロス生成が始まるのが観察された。ベリリウムには発ガン性があるので、金属溶融物へのベリリウム添加量の増加は望ましくなく、従ってできるだけ避けなければならない。
【０００４】
ＵＳ−Ａ−５ ５４０ ７９１、ＥＰ−Ａ−０ ５９４ ５０９、ＪＰ−Ａ−７ １９７ １７７およびＥＰ−Ａ−０ １１０ １９０から、均質化の際に再結晶を阻止する効果を得るためまたは結晶粒の粗大化を避けるためのバナジウム含有率を有する展伸合金が知られている。本発明は、アルミニウム−マグネシウム合金について、合金技術的対策によって、現技術水準のベリリウム含有量によって可能なよりも高いドロス形成への抵抗を実現するという課題に基づく。この課題は、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。
【０００５】
意外なことに、バナジウムの添加によって、ドロスを減少させるためのベリリウムの添加量を、バナジウムを無添加の場合に比べて著しく少量にすることができることが明らかになった。ここで、マグネシウム含有量が５質量％を超える合金の場合でも、バナジウムの添加量は、一般に０．０５質量％未満で十分である。
溶融物に０．０２乃至０．０８質量％のバナジウムを添加すること、特に０．０２乃至０．０５質量％のバナジウムを添加することが好ましい。
マグネシウム含有量が３．５質量％を超える場合、ベリリウム添加量は２５乃至５０ｐｐｍ、好ましくは２５乃至３５ｐｐｍで十分である。溶融物中のマグネシウム含有量が３．５質量％未満の場合、ドロス形成に対する高い抵抗を得るには２５ｐｐｍ未満のベリリウムが必要である。ドロス形成の傾向が少ない場合、ベリリウムを無添加にすることさえ可能である。
【０００６】
本発明の方法の一つの好ましい用途は、
２．５乃至７質量％のマグネシウムと、
最大で２．５質量％のシリコンと、
最大で１．６質量％のマンガンと、
最大で０．２質量％のチタンと、
最大で０．３質量％の鉄と、
最大で０．２質量％のコバルトと、
６０ｐｐｍ未満のベリリウムと、
０．０２乃至０．１５質量％のバナジウムと、
並びに、その残部としてのアルミニウムと、個別に最大０．０５質量％で、かつ、合計で最大０．１５質量％の製造によって生じる不純物とを含む、鋳造用合金の製造に適用することである。
特に好ましくは、本発明の方法がダイカスト合金を製造するための工程に適用されることである。
【０００７】
本発明の更なる利点、特徴および詳細は、以下の実施例の記述から明らかである。
ベリリウムおよびバナジウムの含有量の異なるアルミニウム−マグネシウム合金それぞれ約５０ｋｇを誘導炉内の坩堝で溶融した。次にその坩堝を抵抗炉に移し、そこで７５０℃の温度に保持した。試験バッチの化学分析結果を（質量％で）表１に一括して示した。バッチ１、３および４は本発明のバナジウム含有率を有する。バッチ２は、本発明の範囲外のバナジウム含有率を有する。
化学組成を決定するため、所定の時間間隔で異なるバッチからサンプルを採取した。ドロス形成が強くなる時間を決定するため、更に所定の時間間隔で溶融物表面を観察した。表２は、合金のベリリウムおよびバナジウムの含有量の関数として、溶融物のドロス形成までの時間を示している。試験の結果は、次のことを示している。少なくとも試験したマグネシウム含有量の高いアルミニウム−マグネシウム合金については、ドロス形成に対する高い抵抗を得るには、本発明の割合のバナジウムに加えて、溶融物中に少量のベリリウムの存在が必要である。第二に、バナジウムの添加量が本発明の範囲内にある場合、ドロス形成への抵抗を著しく改善するには、ベリリウム含有率は約２５ｐｐｍで十分である。
【０００８】
【表１】

【０００９】
【表２】

Claims (6)

1. マグネシウム含有率が少なくとも２．５質量％であるアルミニウム合金溶融物のドロス形成の傾向を減少させる方法において、前記アルミニウム合金溶融物に、０．０２乃至０．１５質量％のバナジウムと、６０ｐｐｍ未満のベリリウムとを添加することを特徴とする、マグネシウム含有率が少なくとも２．５質量％であるアルミニウム合金溶融物のドロス形成の傾向を減少させる方法。
2. 請求項１に記載した方法において、前記アルミニウム合金溶融物に、０．０２乃至０．０８質量％のバナジウムを添加することを特徴とする、前記方法。
3. 請求項１又は２に記載した方法において、３．５質量％を超えるマグネシウム含有率を有する前記アルミニウム合金溶融物に、２５乃至５０ｐｐｍのベリリウムを添加することを特徴とする、前記方法。
4. 請求項１又は２に記載した方法において、３．５質量％未満のマグネシウム含有率を有する前記アルミニウム合金溶融物に、２５ｐｐｍ未満のベリリウムを添加することを特徴とする、前記方法。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載した方法において、前記方法を、
   ２．５乃至７質量％のマグネシウムと、
   最大で２．５質量％のシリコンと、
   最大で１．６質量％のマンガンと、
   最大で０．２質量％のチタンと、
   最大で０．３質量％の鉄と、
   最大で０．２質量％のコバルトと、
   ６０ｐｐｍ未満のベリリウムと、
   ０．０２乃至０．１５質量％のバナジウムと、
   並びに、その残部としてのアルミニウムと、個別に最大０．０５質量％で、かつ、合計で最大０．１５質量％の製造によって生じる不純物とを含む、鋳造用合金の製造に適用することを特徴とする、前記方法。
6. 請求項５に記載した方法において、前記方法がダイカスト合金を製造するための工程に適用されることを特徴とする、前記方法。