JP6448550B2 - Ａｌ鋳造合金 - Google Patents

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Description

本発明は、アルミニウム鋳造合金に関する。
ＤＥ１０２００８０５５９２８Ａ１から、以下に挙げた合金成分：
Ｓｉ：２．５〜３．３、有利には２．７〜３．１質量％
Ｍｇ：０．２〜０．７、有利には０．３〜０．６質量％
Ｆｅ：０．１８未満、有利には０．０５〜０．１６質量％
Ｍｎ：０．５未満、有利には０．０５〜０．４質量％
Ｔｉ：０．１未満、有利には０．０１〜０．０８質量％
Ｓｒ：０．０３未満、有利には０．０１〜０．０３質量％
Ｃｒ：０．３〜１．３、有利には０．４〜１．０、とりわけ好ましくは０．５〜０．８質量％
その他：０．１質量％未満
を含有し、かつそれぞれはＡｌによって１００質量％を構成している、Ａｌ鋳造合金は公知である。
この従来技術から出発し、本発明は、特に、自動車のシャシー領域における鋳造構成部品を製造するためにＡｌ鋳造合金を使用する場合、材料を節約し、かつこの材料節約に伴う、かつ自動車領域における当業者に公知の利点を得ることができるように、機械的特性に関するそのようなＳｉの少ないＡｌ鋳造合金を最適化することを課題としている。
このことは、本発明によれば、以下に挙げる合金成分：
Ｓｉ：３．０〜３．８質量％、
Ｍｇ：０．３〜０．６質量％、
Ｃｒ：０．０５〜０．２５質量％未満、
Ｆｅ：０．１８質量％未満、
Ｍｎ：０．０６質量％未満、
Ｔｉ：０．１６質量％未満、
Ｃｕ：０．００６質量％未満、
Ｓｒ：０．０１０〜０．０３０質量％、
Ｚｒ：０．００６質量％未満、
Ｚｎ：０．００６質量％未満、
不純物：０．１質量％未満
を含有し、かつそれぞれはＡｌによって１００質量％を構成している、Ａｌ鋳造合金によって解決される。
そのようなＡｌ鋳造合金は、従来技術に比べて強度、靱性および延性が高い。
上記したオーダーにおける本発明による合金成分の選択は、既に鋳造状態において、しかしながら特に、２段階の熱処理後、すなわち溶体化処理およびその後に続く時効処理後の鋳造構成部品で記録されている、機械的特性の更なる有意な改善を導き、その際、これらの両方の熱処理段階の間に、有利には水中での鋳造構成部品の焼き入れ処理が設けられている。シャシー用途に関して、有利にはホイールを案内する構成部品に関して、全く好ましくはダンパーストラット（Ｄａｅｍｐｆｅｒｓｔｅｌｚｅ）、ホイールキャリアおよび特に旋回軸受に関して、全体的に高い機械的特性値が得られる。
全く予想外に、特に破断伸度Ａ５の機械的特性値に関して、ＤＥ１０２００８０５５９２８Ａ１に記載のクロムに関して臨界的と記載されている０．３質量％の下限値を、本発明によれば更に下回ることができることが判明した。
本発明による合金は、当業者に公知のように、例えばＰｂ、Ｎｉ等の製造による不純物を含むことができる。
機械的特性値の最適化に関して、Ｓｉが３．１超〜３．７質量％未満の含有量で含まれている場合、有利であり得る。特定の適用事例に関して、Ｓｉが３．３超〜３．７質量％未満の含有量で含まれている場合、有利であり得る。いくつか他の適用事例に関して、Ｓｉが３．０超〜３．３質量％未満の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｍｇが０．５〜０．６質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。Ｍｇが０．５〜０．６質量％未満、有利には０．５〜０．５５質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｃｒが０．１０〜０．２０質量％未満の含有量で含まれている場合、有利であり得る。いくつかの使用事例に関して、Ｃｒが０．１２〜０．１７質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｆｅが０．０１〜０．１５質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｍｎが０．０１〜０．０５質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｔｉが０．０５〜０．１５質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｃｕが０．００１〜０．００５質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｓｒが０．０１５〜０．０２５質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｚｒが０．００１〜０．００５質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
機械的特性値の最適化に関して、Ｚｎが０．００１〜０．００５質量％の含有量で含まれている場合、有利であり得る。
多数の適用に関して、不純物が０．０５質量％未満の含有量で含まれている場合、有利であり得る。様々の適用に関して、不純物が０．００５質量％未満の含有量で含まれている場合もまた、有利であり得る。
ある特定の鋳造構成部品に関して、本発明によるＡｌ鋳造合金が、低圧Ａｌ鋳造合金である場合に、好ましいことが判明した。
本発明は、相応して、低圧鋳造法が適用される、請求項１〜１４までのいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金から鋳造構成部品を製造するための方法にも関する。
特定の鋳造構成部品に関して、前記Ａｌ鋳造合金が、背圧（ＣＰＣ）Ａｌ鋳造合金である場合に、好ましいことが判明した。
本発明は、相応して、低圧背圧鋳造法が適用される、請求項１〜１４までのいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金から鋳造構成部品を製造するための方法にも関する。
本発明による鋳造合金からの、特に自動車のシャシー部品として、有利にはホイールを案内する部品として、全く好ましくはダンパーストラット、ホイールキャリアまたは旋回軸受としての鋳造構成部品の製造方法には、基本的に様々な永久鋳型鋳造法が適している。しかし、自動車の高度に負担をかけられるホイールを案内する部品の極めて良好な機械的特性に基づいて、とりわけ低圧ダイカスト鋳造法（Ｎｉｅｄｅｒｄｒｕｃｋ−Ｋｏｋｉｌｌｅｎｇｕｓｓ）、並びに背圧ダイカスト鋳造法（Ｇｅｇｅｎｄｒｕｃｋ−Ｋｏｋｉｌｌｅｎｇｉｓｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ）とも称される背圧鋳造法（ＣＰＣ法）が、製造方法として適している。
本発明による鋳造合金からの、特に自動車のシャシー部品として、有利にはホイールを案内する部品として、全く好ましくはダンパーストラット、ホイールキャリアまたは旋回軸受としての鋳造構成部品の製造方法には、好ましくはスクイズダイカスト法、重力ダイカスト法（Ｓｃｈｗｅｒｋｒａｆｔ−Ｋｏｋｉｌｌｅｎｇｕｓｓ）またはダイカスト法、特にチクソキャスト法、レオキャスト法または低圧砂型鋳造法を適用することができる。
上述した利点を奏するために、または一層発展させるために、鋳造された構成部品が、２段階の熱処理、すなわち溶体化処理およびその後に続く時効処理に供されるのが好ましい。前記鋳造構成部品を、前記両熱処理工程の間に水中で焼き入れ処理する場合、有利であり得る。
前記鋳造構成部品を、鋳造プロセス後に、５３０〜５５０℃で６〜１０時間、有利には５４０〜５５０℃で７〜９時間、特に８〜９時間、全くとりわけ好ましくは５４０超〜５５０℃で７〜９時間、特に８〜９時間溶体化処理をする場合、目的に適うことができる。
前記鋳造構成部品を、鋳造プロセス後に、１８０〜２１０℃で１〜８時間、特に１〜６．５時間、有利には１８０〜１９０℃で１〜６．５時間、特に４〜６．５時間、とりわけ好ましくは１８０〜１９０℃未満で４〜６．５時間、特に５〜６．５時間焼き戻し処理をする場合、目的に適うことができる。
本発明においては、更に、請求項のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金、または自動車のシャシー部品、有利には自動車のホイールを案内する構成部品、全くとりわけ好ましくは自動車のダンパーストラット、ホイールキャリアまたは旋回軸受に関して、請求項のいずれか１項に記載の、特に熱処理された鋳造構成部品の使用が予定される。
本発明によれば、前記鋳造構成部品は、改善された組織特性で、改善された強度ひずみ比を有する。前記鋳造方法は、一方では、引け巣として公知の、重大な欠陥のない鋳造物を可能にし、他方では、破断伸度を減少させる内部のノッチ数を、できるだけ少なく維持するような様式で、微細構造にポジティブに影響する。
既に述べたように、本発明によるＡｌ鋳造合金は、特に比較的強く負荷される、例えばダンパーストラット、ホイールキャリアまたは旋回軸受のような構成要素に、とりわけ適していることが判明した。そのような比較的強く負荷される構成要素を製造するための全く好ましい方法として、背圧ダイカスト鋳造法（ＣＰＣ法）が使用される。
請求項のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金からおよび／または請求項のいずれか１項に記載の方法により製造された、本発明による鋳造構成部品は、熱処理後に降伏強さＲｐ０．２が３００〜３２５ＭＰａ、有利には３０５〜３１０ＭＰａ、および／または破断伸度Ａ５が４〜１０％、有利には７〜９％、および／または引張強度Ｒｍが、３５０〜３７５ＭＰａ、有利には３５０〜３６０ＭＰａである点で優れている。
例
合金ＡｌＳｉ３Ｍｇ０．５Ｃｒ０．１５の機械的特性を測定するために、ＤＩＮ５０１２５による、いわゆる「フレンチ式引張ロッド（Ｆｒａｎｚｏｅｓｉｓｃｈｅｒ Ｚｕｇｓｔａｂ）」を、背圧ダイカスト鋳造法（ＣＰＣ法）を用いて製造された旋回軸受から分離し、その際、前記旋回軸受を、あらかじめ熱処理（５４０℃で８時間の溶体化処理、水中での焼き入れ処理、１８０℃で６．５時間の時効処理）した。比較試料（ＡｌＳｉ３Ｍｇ０．５およびＡｌＳｉ３Ｍｇ０．５Ｃｒ０．３）の鋳込みおよび引き続き行われる熱処理は、同一条件で行われた。比較されるべき合金は、クロム含有量においてのみ相違した。試料ロッドを、旋回軸受と同一の位置で取り出した。前記機械的特性である引張強度Ｒｍ、降伏強さＲｐ０．２および破断伸度Ａ５は、ＤＩＮ１０００２により測定された。
Figure 0006448550
ＤＥ１０２００８０５５９２８Ａ１および上記機械的特性値に関して臨界的と記載されたクロムの下限値０．３質量％を視野に入れて、ＡｌＳｉ３Ｍｇ０．５Ｃｒ０．１５の合金に関しての上記機械的特性値の達成は、期待できない。
前記シャシー部品、有利には前記ダンパーストラットまたは前記ホイールキャリアが、低圧砂型鋳造法または有利には背圧ダイカスト鋳造法（ＣＰＣ法）により製造される場合、更に有利であり得る。ＤＥ１０２０１００２６４８０Ａ１にて開示されている射出装置もしくはそこで開示された方法の使用が、とりわけ有利であると判明した。ＤＥ１０２０１００２６４８０Ａ１の開示内容もしくはＤＥ１０２０１００２６４８０Ａ１の内容は、明確な参照指示により本出願に属する本願の対象物として取り入れられるか、もしくは組み入れられる。

Claims (20)

  1. Ａｌ鋳造合金において、以下の合金成分：
    Ｓｉ：３．０〜３．８質量％、
    Ｍｇ：０．３〜０．６質量％、
    Ｃｒ：０．０５〜０．２５質量％未満、
    不純物：０．１質量％未満
    および
    残分１００質量％までＡｌ
    からなる、Ａｌ鋳造合金。
  2. Ｓｉが３．１超〜３．７質量％未満の含有量で含まれていることを特徴とする、請求項１に記載のＡｌ鋳造合金。
  3. Ｍｇが０．５〜０．６質量％の含有量で含まれていることを特徴とする、請求項１または２に記載のＡｌ鋳造合金。
  4. Ｃｒが０．１０〜０．２０質量％未満の含有量で含まれていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金。
  5. Ｃｒが０．１２〜０．１７質量％の含有量で含まれていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金。
  6. 不純物が０．０５質量％未満の含有量で含まれていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金。
  7. 不純物が０．００５質量％未満の含有量で含まれていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金。
  8. 請求項１〜７までのいずれか１項記載のＡｌ鋳造合金を用いて鋳造構成部品を製造する方法。
  9. 前記Ａｌ鋳造合金の低圧鋳造により、鋳造構成部品を製造することを特徴とする、請求項８に記載の鋳造構成部品を製造する方法。
  10. 前記Ａｌ鋳造合金の背圧（ＣＰＣ）鋳造により、鋳造構成部品を製造することを特徴とする、請求項８に記載の鋳造構成部品を製造する方法。
  11. スクイズダイカスト法、重力ダイカスト法またはダイカスト法を適用する、請求項８に記載の鋳造構成部品を製造する方法。
  12. チクソキャスト法、レオキャスト法または低圧砂型鋳造法を適用する、請求項８に記載の鋳造構成部品を製造する方法。
  13. 前記鋳造構成部品を、鋳造プロセス後に、２段階の熱処理、すなわち溶体化処理およびその後に続く時効処理に供する、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 前記鋳造構成部品を、両熱処理の間に水中で焼き入れ処理することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記鋳造構成部品を、鋳造プロセス後に、５３０〜５５０℃で６〜１０時間、溶体化処理をする、請求項８〜１４のいずれか１項に記載の方法。
  16. 前記鋳造構成部品を、鋳造プロセス後に、１８０〜２１０℃で１〜８時間、焼き戻し処理をする、請求項８〜１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金の、自動車のシャシー部品を製造するための使用。
  18. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金の、自動車のホイールを案内する構成部品を製造するための使用。
  19. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金の、自動車のダンパーストラット、ホイールキャリア、または自動車の旋回軸受を製造するための使用。
  20. ３００〜３２５ＭＰａの降伏強さＲｐ０．２、および／または４〜１０％の破断伸度Ａ５、および／または３５０〜３７５ＭＰａの引張強度Ｒｍを有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＡｌ鋳造合金からなる鋳造構成部品。
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