JP4357714B2

JP4357714B2 - Die-casting aluminum alloy with high strength and excellent corrosion resistance

Info

Publication number: JP4357714B2
Application number: JP2000216813A
Authority: JP
Inventors: 豊藤原; 孝吉高橋; 祐治鈴木; 忠宣間野目
Original assignee: Nisso Metallochemical Co Ltd
Current assignee: Nisso Metallochemical Co Ltd
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2020-07-18
Also published as: JP2002030370A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高強度で耐食性に優れたダイカスト用アルミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軽量で加工性の良いアルミニウム合金の適用が増加している中で、さらなる低コスト化あるいは高い生産性が要求されるようになってきており、量産に適し低コストで提供できるダイカスト法によって製造される場合が多くなっている。
従来、JISダイカストアルミニウム合金としては、ADC12が各種一般機械部品に多用されており、耐食性が良好な合金としてはADC3が知られている。
【０００３】
しかしながら、従来のADC12はコストや生産性に優れているものの強度が不充分であり、またCuが1.5〜4.0重量％含まれている為、得られたダイカスト製品の耐食性が劣っているという欠点があった。一方、ADC3は耐食性が良好であったが、高Si及び高Mgの共存により鋳造性が悪く生産性に劣るという欠点があった。
又、Znを１０重量％以上含有するダイカスト用アルミニウム合金は、耐食性や応力腐食割れが起こるとされており、現在ほとんど検討されていないが、特開平8−109429号特許公報には、機械的強度及び耐食性の優れたAl-Zn-Si合金が報告されている。しかしながら、該合金は、Cuを含んでおり、耐食性が低下する傾向がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであって、Al-Zn-Si合金中にCr及びMgを添加し、更に、所望により、Ti及び/又はBを添加することにより、Cuを含むことなく、高強度で耐食性に優れたダイカスト用アルミニウム合金を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（1）重量％で、Zn：10〜25％とSi：6〜10％とCr：0.4〜0.6％とMg：0.01〜0.2％を含み、残部がAlと不可避物質からなる組成を有する高強度で耐食性に優れたダイカスト用アルミニウム合金、
【０００６】
（2）重量％で、Zn：10〜25％とSi：6〜10％とCr：0.4〜0.6％とMg：0.01〜0.2％とTi：0.0１〜0.2％を含み、残部がAlと不可避物質からなる組成を有する高強度で耐食性に優れたダイカスト用アルミニウム合金、
【０００７】
（３）重量％で、Zn：10〜25％とSi：6〜10％とCr：0.4〜0.6％とMg：0.01〜0.2％とB:0.0０５〜0.1％を含み、残部がAlと不可避物質からなる組成を有する高強度で耐食性に優れたダイカスト用アルミニウム合金、及び、
【０００８】
（４）重量％で、Zn：10〜25％とSi：6〜10％とCr：0.4〜0.6％とMg：0.01〜0.2％とTi：0.0１〜0.2％とB:0.0０５〜0.1％を含み、残部がAlと不可避物質からなる組成を有する高強度で耐食性に優れたダイカスト用アルミニウム合金である。
【０００９】
本発明において用いられる合金、すなわち以下に説明する成分・組成を含有させることによって、従来のダイカスト用アルミニウム合金にはなかった、高強度で優れた耐食性をもつ合金を見出した。
【００１０】
以下、各元素の作用を説明する。
Zn：10〜25重量％
Znは初晶内に固溶し引張強度及び硬度の向上に有効な必須の合金元素であり、また、融点を低下させ鋳造性が良好となる。Zn含有量が10重量％未満ではその効果が少なく、逆に25重量％を超えるZn含有量では引張強度及び靭性を低下させ、耐食性も劣化する。
【００１１】
Si：6〜10重量％
Siは強度を向上させる効果的な合金元素であり、また融点を低下させ鋳造性を改善する効果もある。Si含有量が6重量％未満では強度が不足することとなり、逆に10重量％を超えるSi含有量では靭性が劣化し、合金の液相線温度が上昇して溶解、鋳造性も悪化する。
【００１２】
Cr：0.4〜0.6重量％
Crは耐食性の向上に有効な合金元素である。Cr含有量が0.4重量％未満ではその効果が少なく、逆に0.6重量％を超えるCr含有量では強度及び靭性が劣化する。
【００１３】
Mg：0.01〜0.2重量％
Mgはアルミニウム合金の硬度、機械的強度の向上に有効な合金元素である。Mg含有量が0.01重量％未満ではその効果が小さく、0.2重量％を超えてMgを含有させると靭性が低下する。
【００１４】
Ti：0.0１〜0.2重量％
Tiは強度と硬度の向上に有効な合金元素である。Ti含有量が0.0１重量％未満ではその効果が少なく、逆に0.2重量％を超えるTi含有量では機械的性質が低下する。
【００１５】
B：0.005〜0.1重量％
Bは耐力及び硬度の向上に有効な合金元素であり、B含有量が0.00５重量％未満ではその効果が少なく、逆に0.1重量％を超えるB含有量では靭性が劣化する。
【００１６】
実施例1〜4及び比較例1〜6
第1表に示される化学組成をもったAl合金を通常の溶解法により溶製し、型締力125tonのコールドチャンバー型ダイカストマシンを使用して700〜720℃の鋳造温度でダイカストを行った。金型は、ASTM規格(B8-66)の引張試験片(平行部φ6.35mm,標点間距離50mm,長さ230mm)と（幅20mm,厚さ6mm,長さ110mm）の寸法をもった鋳片より（幅18mm,厚さ5mm,長さ70mm）の寸法をもった耐食性試験片を切出した。
比較例1〜3は、本発明合金から組成が外れた合金、比較例4は、ＡＤＣ３、比較例5は、ＡＤＣ１２である。
【００１７】
試験例
第1表に示した合金において、これらの試験片を用いて機械試験を行った。第2表にこれらの合金について求めた各種機械的性質を示す。
また、これらの合金に対し塩水噴霧試験(JIS Z2371)を500時間行った。表面に発生した腐食生成物を化学的方法にて除去し、試験前後の重量を測定することで、単位面積当たりの腐食減量を算出した。その結果を第3表に示す。
第2表から次のことが解った。
【００１８】
本実施例1〜4における強度は345〜355MPa,耐力255〜285MPaと何れも優れており、硬度もHv140〜150と優れていた。
比較例1〜5は強度,耐力ともに低く、硬度も劣っている。
【００１９】
第3表から次のことが解った。
本実施例は何れも優れた耐食性を有している。
比較例1,3,5においては、耐食性が悪い。比較例2及び4では耐食性は良好であったが上述のように機械的性質が不足していることより実用的ではない。
従って、第2表,第3表の諸試験結果を総合すると本実施例は、従来合金と比べ機械的性質、特に耐食性に優れていることが明らかとなった。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
【表３】

【００２３】
【発明の効果】
本発明のダイカスト用アルミニウム合金は、高強度の優れた機械的性質を有し、更に優れた耐食性を発揮する。このため、例えば、高い耐食性及び強度が要求されるミッションケース、クランクケース、オイルポンプハウジング、メカシャシー等の各種機械部品等に本発明のアルミニウム合金を適用することができる。これにより、これら機械部品のさらなる軽量化、またダイカスト法によって製造することによる生産性の向上が実現可能となる。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an aluminum alloy for die casting having high strength and excellent corrosion resistance.
[0002]
[Prior art]
In recent years, while the application of lightweight and workable aluminum alloys has been increasing, further cost reduction or high productivity has been required, and by die casting that can be provided at low cost suitable for mass production. More and more are manufactured.
Conventionally, ADC12 has been widely used as a JIS die-cast aluminum alloy in various general machine parts, and ADC3 is known as an alloy having good corrosion resistance.
[0003]
However, although the conventional ADC12 is excellent in cost and productivity, the strength is insufficient, and since Cu is contained in an amount of 1.5 to 4.0% by weight, there is a disadvantage that the corrosion resistance of the obtained die cast product is inferior. there were. On the other hand, ADC3 had good corrosion resistance, but had the disadvantage of poor castability and poor productivity due to the coexistence of high Si and high Mg.
In addition, aluminum alloys for die castings containing 10% by weight or more of Zn are considered to cause corrosion resistance and stress corrosion cracking and are hardly studied at present. However, Japanese Patent Laid-Open No. 8-109429 discloses a mechanical strength. Al-Zn-Si alloys with excellent corrosion resistance have also been reported. However, the alloy contains Cu, and the corrosion resistance tends to decrease.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve such conventional problems, and Cr and Mg are added to an Al-Zn-Si alloy, and further, Ti and / or B are added if desired. By doing so, the aluminum alloy for die castings which does not contain Cu but has high strength and excellent corrosion resistance is provided.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention
(1) High strength with a composition comprising, by weight, Zn: 10-25%, Si: 6-10%, Cr: 0.4-0.6%, Mg: 0.01-0.2%, the balance consisting of Al and inevitable substances Aluminum alloy for die casting with excellent corrosion resistance,
[0006]
(2) By weight, Zn: 10-25%, Si: 6-10%, Cr: 0.4-0.6%, Mg: 0.01-0.2%, Ti: 0.01-0.2%, the balance is inevitable with Al Aluminum alloy for die casting having high strength and corrosion resistance, having a composition comprising a substance,
[0007]
(3) By weight, Zn: 10-25%, Si: 6-10%, Cr: 0.4-0.6%, Mg: 0.01-0.2%, B: 0.005-0.1%, the balance being inevitable with Al Aluminum alloy for die casting having high strength and corrosion resistance having a composition made of a substance, and
[0008]
(4) By weight, Zn: 10-25%, Si: 6-10%, Cr: 0.4-0.6%, Mg: 0.01-0.2%, Ti: 0.01-0.2%, B: 0.005-0.1% Is a high strength and high corrosion resistance aluminum alloy having a composition consisting of Al and the inevitable substance.
[0009]
An alloy used in the present invention, that is, an alloy having high strength and excellent corrosion resistance, which was not found in conventional aluminum alloys for die casting, was found by including the components and compositions described below.
[0010]
Hereinafter, the action of each element will be described.
Zn: 10-25% by weight
Zn is an indispensable alloy element that dissolves in the primary crystal and is effective in improving the tensile strength and hardness, and lowers the melting point to improve the castability. If the Zn content is less than 10% by weight, the effect is small. Conversely, if the Zn content exceeds 25% by weight, the tensile strength and toughness are lowered and the corrosion resistance is also deteriorated.
[0011]
Si: 6-10% by weight
Si is an effective alloying element that improves the strength, and also has the effect of lowering the melting point and improving the castability. If the Si content is less than 6% by weight, the strength is insufficient. Conversely, if the Si content exceeds 10% by weight, the toughness deteriorates, the liquidus temperature of the alloy rises, and the melting and castability deteriorate.
[0012]
Cr: 0.4 to 0.6% by weight
Cr is an alloying element effective for improving corrosion resistance. If the Cr content is less than 0.4% by weight, the effect is small. Conversely, if the Cr content exceeds 0.6% by weight, the strength and toughness deteriorate.
[0013]
Mg: 0.01-0.2% by weight
Mg is an alloy element effective for improving the hardness and mechanical strength of an aluminum alloy. If the Mg content is less than 0.01% by weight, the effect is small, and if Mg exceeds 0.2% by weight, the toughness decreases.
[0014]
Ti: 0.01 to 0.2% by weight
Ti is an alloying element effective for improving strength and hardness. If the Ti content is less than 0.01% by weight, the effect is small. Conversely, if the Ti content exceeds 0.2% by weight, the mechanical properties deteriorate.
[0015]
B: 0.005 to 0.1% by weight
B is an alloy element that is effective in improving the yield strength and hardness. If the B content is less than 0.005% by weight, the effect is small, whereas if the B content exceeds 0.1% by weight, the toughness deteriorates.
[0016]
Examples 1-4 and Comparative Examples 1-6
An Al alloy having the chemical composition shown in Table 1 was melted by an ordinary melting method, and die casting was performed at a casting temperature of 700 to 720 ° C. using a cold chamber die casting machine having a clamping force of 125 tons. The mold has dimensions of ASTM standard (B8-66) tensile test piece (parallel part φ6.35mm, distance between gauge points 50mm, length 230mm) and (width 20mm, thickness 6mm, length 110mm) A corrosion-resistant test piece having dimensions (width 18 mm, thickness 5 mm, length 70 mm) was cut from the slab.
Comparative Examples 1 to 3 are alloys whose compositions deviate from the alloys of the present invention, Comparative Example 4 is ADC3, and Comparative Example 5 is ADC12.
[0017]
Test Examples The alloys shown in Table 1 were subjected to mechanical tests using these test pieces. Table 2 shows the various mechanical properties obtained for these alloys.
In addition, a salt spray test (JIS Z2371) was performed on these alloys for 500 hours. Corrosion weight loss per unit area was calculated by removing the corrosion products generated on the surface by a chemical method and measuring the weight before and after the test. The results are shown in Table 3.
The following is understood from Table 2.
[0018]
The strengths in Examples 1 to 4 were all excellent from 345 to 355 MPa, the proof stress from 255 to 285 MPa, and the hardness was also excellent from Hv 140 to 150.
Comparative Examples 1 to 5 are low in strength and proof stress and inferior in hardness.
[0019]
From Table 3, we found the following.
Each of the examples has excellent corrosion resistance.
In Comparative Examples 1, 3, and 5, the corrosion resistance is poor. In Comparative Examples 2 and 4, the corrosion resistance was good, but it was not practical because the mechanical properties were insufficient as described above.
Therefore, when the test results in Tables 2 and 3 were combined, it was found that this example was superior in mechanical properties, particularly corrosion resistance, compared to the conventional alloys.
[0020]
[Table 1]

[0021]
[Table 2]

[0022]
[Table 3]

[0023]
【The invention's effect】
The aluminum alloy for die casting of the present invention has excellent mechanical properties with high strength, and further exhibits excellent corrosion resistance. For this reason, for example, the aluminum alloy of the present invention can be applied to various mechanical parts such as a mission case, a crankcase, an oil pump housing, and a mechanical chassis that require high corrosion resistance and strength. As a result, it is possible to further reduce the weight of these machine parts and improve the productivity by manufacturing them by the die casting method.

Claims

In weight% Zn: 10 to 25% and Si: 6 to 10% and Cr: 0.4 to 0.6% and Mg: 0.0 comprises from 8 to 0.2%, and characterized by having the balance consisting of Al and unavoidable substance Aluminum alloy for die casting with high strength and excellent corrosion resistance.

In weight% Zn: 10 to 25% and Si: 6 to 10% and Cr: 0.4 to 0.6% and Mg: 0.0 8 ~0.2% and Ti: contains 0.01 to 0.2% the balance of Al and unavoidable substance An aluminum alloy for die casting having high strength and excellent corrosion resistance.

In weight% Zn: 10 to 25% and Si: 6 to 10% and Cr: 0.4 to 0.6% and Mg: 0.0 8 ~0.2% and B: comprises 0.005% to 0.1%, balance being Al and unavoidable substance An aluminum alloy for die casting having high strength and excellent corrosion resistance.

In weight%, Zn: 10~25% and Si: 6 to 10% and Cr: 0.4 to 0.6% and Mg: 0.0 8 ~0.2% and Ti: 0.01 to 0.2% and B: comprises 0.005% to 0.1% An aluminum alloy for die casting having high strength and excellent corrosion resistance, characterized in that the balance has a composition comprising Al and inevitable substances.