JP4707266B2

JP4707266B2 - 鋳造用アルミニウム合金材

Info

Publication number: JP4707266B2
Application number: JP2001171668A
Authority: JP
Inventors: 弘宮崎; 敦土屋
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd; Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd; Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: JP2002363678A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱強度および鋳造割れ性に優れた鋳造用アルミニウム合金材に関するものであり、詳しくは耐熱強度が要求される鋳物製の自動車部品等の材料として利用するのに有用なアルミニウム合金材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐熱強度が要求される鋳物材において、ＪＩＳアルミニウム合金としてＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系のＡＣ１Ｂ等が広く用いられている。しかし、Ｃｕを主成分として含むＡｌ−Ｃｕ系合金、例えばＡＣ１Ｂ等のＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金は、ある程度の強さと耐熱性を有するが鋳造時に割れが発生しやすい欠点がある。また、近年、拡大されてきた用途、例えば自動車用部品等の合金材に要求される物性の耐熱強度に関しては、その要求特性を必ずしも満足する状況ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐熱強度に優れ、且つ鋳造割れ性にも優れた鋳造用アルミニウム合金材を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、耐熱強度及び鋳造割れ性の双方の特性を確保した鋳造用アルミニウム合金材を目的としてアルミニウム合金に添加される成分元素について種々検討した結果、所定量のＣｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｂを添加した合金が有用であることを見出し本発明に達した。
即ち、本発明の要旨は、Ｃｕ５．０ｗｔ％を超え６．５ｗｔ％以下、Ｍｇ０．１０〜０．３０ｗｔ％、Ｓｉ０．３５〜１．２０ｗｔ％、Ｔｉ０．０３〜０．１２ｗｔ％、Ｂ０．００１〜０．０１ｗｔ％、不純物としてのＦｅ０．３５ｗｔ％以下を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする鋳造用アルミニウム合金材に存する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の鋳造用アルミニウム合金材は、上記の特定元素を所定量含有させ、且つ代表的不純物元素のＦｅを所定量以下とすることにより、耐熱強度及び鋳物割れ性の双方の特性に優れた特性を有するアルミニウム合金材である。
具体的には、鋳造用合金として少なくともＡＣ１Ｂと同等以上の耐熱強度を有し、しかも鋳造割れ性においてＡＣ１Ｂよりも優れている鋳造用アルミニウム合金材である。
【０００６】
本発明の合金材に添加されるＣｕおよびＭｇは、同時に添加することによって、合金の耐熱強度を高めることのできる元素である。
Ｃｕの添加量は、５．０ｗｔ％を超え６．５ｗｔ％以下、好ましくは５．２〜６．０ｗｔ％の範囲で適宜選定する。添加量が５．０ｗｔ％以下では耐熱強度が十分でない。他方、６．５ｗｔ％を超えると、強度向上には寄与せずに、逆に靭性（伸び）が低下する欠点が生じる。
Ｍｇ添加量は、０．１０〜０．３０ｗｔ％、好ましくは０．１２〜０．２５ｗｔ％の範囲で適宜選定する。添加量が０．１０ｗｔ％未満では耐熱強度が十分でない。他方、０．３０ｗｔ％を超えると、靱性（伸び）が低下する。
【０００７】
本発明の合金材に添加されるＳｉには、鋳造割れ性を大きく向上させる効果がある。また合金の靱性（伸び）を同時に改善する効果もある。
本発明の合金材では、従来の合金に比しＳｉ量は減少されているが、上記Ｃｕ添加量との相乗作用により、鋳造性を改善しより良好なものにするのである。
特に、本発明は、従来のＡｌ−Ｓｉ系鋳物合金よりＳｉ量を減じているが、この少量のＳｉ添加により鋳造割れ性と靱性（伸び）双方の同時向上効果を達成し得るという本発明者らの新規な知見に基づくのである。
Ｓｉ添加量は、０．３５〜１．２０ｗｔ％、好ましくは０．４０〜０．８０ｗｔ％の範囲で適宜選定する。添加量が０．３５ｗｔ％未満では鋳造割れ性が十分でない。他方、１．２０ｗｔ％を超えて添加すると、過剰のＳｉが靱性（伸び）を低下させる。
【０００８】
本発明の合金材に添加されるＴｉおよびＢは、同時に添加することによって、合金の鋳造割れ性を向上させることのできる元素である。
Ｔｉ添加量は、０．０２〜０．１２ｗｔ％、好ましくは０．０４〜０．０９ｗｔ％の範囲で適宜選定する。添加量が０．０２ｗｔ％未満では鋳造割れ性改善効果が十分でない。他方、０．１２ｗｔ％を超えて添加しても効果は変わらない。
Ｂ添加量は、０．００１〜０．０１ｗｔ％、好ましくは０．００２〜０．００８ｗｔ％の範囲で適宜選定する。添加量が０．００１ｗｔ％未満では鋳造割れ性改善効果が十分ではない。他方、０．０１ｗｔ％を超えて添加しても効果は変わらず、材料コストの増加となるだけである。
ＴｉとＢはその添加比率を一定の範囲に定めることが好ましい。添加重量比率で、Ｔｉ／Ｂ＝５〜３０，好ましくはＴｉ／Ｂ＝８〜２５とすることが望ましい。
【０００９】
Ｆｅは、鋳造用アルミニウム合金の中では最も多量に混入される不純物であるが、Ｆｅ濃度０．３５ｗｔ％を超えると鋳造割れ性を悪化させる。不純物としてＦｅは０．３５ｗｔ％以下とすることが必要である。
【００１０】
本発明のアルミニウム合金材は、上記合金成分の他、不可避的不純物を含有するが、必要に応じ他の特性の改善、例えば、耐蝕性改善等のために添加される成分を、本発明合金が所望する耐熱強度および鋳造割れ性の特性を損なわない範囲で含んでいても良い。そのような成分としては、例えば、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、希土類金属等が挙げられるが、これらの成分は過剰の添加により合金の靱性（伸び）、或いは鋳造割れ性を低下させるおそれがあるので、１．０ｗｔ％以下とすることが必要である。
【００１１】
本発明のアルミニウム合金は、従来の鋳造用ＪＩＳ合金ＡＣ１Ｂと少なくとも同等以上の耐熱強度を有し、且つＡＣ１Ｂよりも優れた鋳造割れ性を有しており、鋳物製の自動車用部品等の材料として利用することができる。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例により制限されるものではない。
【００１３】
実施例及び比較例
下記表１に示した各組成の合金を舟型形状の金型に鋳造した。得られた鋳塊に対し、５１５℃×１０時間の溶体化処理を実施、これを室温の水に浸漬して冷却した。続いて２５０℃×３時間の時効処理を実施し、耐熱強度の評価用サンプルとした。また、合金調製用のアルミニウムとしては純度９９．８ｗｔ％のものを用い、比較例合金Ｎｏ．５として、ＡＣ１Ｂを用いた。
合金の耐熱強度は２００℃における高温引張試験により、その機械的性質、即ち引張強度、０．２％耐力、及び伸びを評価した。その結果を表２に示す。
なお、引張試験は、ＪＩＳＺ２２０１に従って行った。
合金の鋳造性は、外径５８ｍｍ、内径３８ｍｍ、高さ２０ｍｍのリング状金型に溶湯を鋳込み、発生する割れについて評価した。各合金それぞれリング状サンプル１０個鋳造し、割れの発生したサンプル数をカウントした。その結果を表２に示す。
表２の試験結果から明らかなように、本発明例の合金では引張強度、０．２％耐力、伸び及び鋳造割れ性の全てにおいてＡＣ１Ｂより優れている。
【００１４】
【表１】

【００１５】
【表２】

【００１６】
【発明の効果】
本発明の鋳造用アルミニウム合金を利用することで、耐熱強度、並びに鋳造割れ性に優れた鋳物製自動車用部品等を提供することができるので、工業的価値は極めて大きい。

Claims

Ｃｕ５．０ｗｔ％を超え６．５ｗｔ％以下、Ｍｇ０．１０〜０．３０ｗｔ％、Ｓｉ０．３５〜１．２０ｗｔ％、Ｔｉ０．０３〜０．１２ｗｔ％、Ｂ０．００１〜０．０１ｗｔ％、不純物としてのＦｅ０．３５ｗｔ％以下を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする鋳造用アルミニウム合金材。