JP6798928B2 - 鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法 - Google Patents
鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6798928B2 JP6798928B2 JP2017081724A JP2017081724A JP6798928B2 JP 6798928 B2 JP6798928 B2 JP 6798928B2 JP 2017081724 A JP2017081724 A JP 2017081724A JP 2017081724 A JP2017081724 A JP 2017081724A JP 6798928 B2 JP6798928 B2 JP 6798928B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- mass
- casting
- content
- header
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 77
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 31
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 25
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008332 Si-Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006749 Si—Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 phosphorus compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Description
本発明は、連続鋳造用に好適なＡｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法に関する。
カーコンプレッサー用材料等としては、優れた耐摩耗性および高強度を備えたＡｌ−Ｓｉ系合金が使用されている。
このような優れた耐摩耗性および高強度を備えたＡｌ−Ｓｉ系合金としては、例えば、Ｓｉ：１６〜２５ｗｔ％、Ｃｕ：１．５〜５．０ｗｔ％、Ｍｇ：０．４〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．５ｗｔ％以下、Ｆｅ：０．８ｗｔ％以下、Ｎｉ：０．５〜１．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．５〜１．５ｗｔ％、残部がＡｌからなる溶湯を、高温にて燐又は燐化合物で微細化処理した後、ダイカスト鋳造して得られたＡｌ−Ｓｉ系合金材が公知である（特許文献１参照）。
ところで、Ａｌ−Ｓｉ系合金材を連続鋳造で製造を行っていると、Ｐ（リン）系の晶出物や初晶Ｓｉが発生して、これらが鋳造装置のヘッダーの表面に付着、堆積する。これらＰ系晶出物や初晶Ｓｉが堆積し続けていくと、合金溶湯の流動が阻害されるようになり、最終的には鋳造を行うことが困難になる（このような現象を以下「ヘッダー詰まり」という）。現状では、定期的に上記堆積物を除去する作業が必要であり、生産性を低下させる要因にもなっている。
Ａｌ−Ｓｉ系合金鋳塊を製造するときには、アルミニウム原料及びケイ素塊等を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得て該溶湯を鋳造加工して鋳塊を得ているが、上記ヘッダー詰まりを生じさせる原因となっているＰ（リン）は、ケイ素塊に含有されている。原料のケイ素塊には必ず微量のＰが含まれており、現状では上記晶出物の堆積によるヘッダー詰まりを回避することは困難である。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、鋳造装置のヘッダーの表面における晶出物等の堆積を抑止できてヘッダーの詰まりを防止できる鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明者は鋭意研究の結果、Ａｌ−Ｓｉ系合金組成としてＣａをＰに対して下記の特定関係の過剰量を含有せしめた構成とすることにより、ヘッダーの表面における晶出物等の堆積を抑止できてヘッダーの詰まりを防止できることを見出すに至り、本発明を完成したものである。
即ち、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］Ｓｉ：９．０質量％〜１３．０質量％、Ｃｕ：０．７質量％〜５．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜１．３質量％、Ｐ：５ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ、Ｃａ：５２．５ｐｐｍ〜１６５ｐｐｍを含有すると共に、Ｆｅ：含有しない又は０．５質量％以下含有し、Ｃｒ：含有しない又は０．１５質量％以下含有し、Ｚｎ：含有しない又は０．５質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金であって、
前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣａの含有率を「ｙ」（ｐｐｍ）とし、前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰの含有率を「ｘ」（ｐｐｍ）としたとき、
ｙ ≧ ４．５ｘ ＋ ３０
上記関係式を満たしており、
前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃〜５．０℃であることを特徴とする鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣａの含有率を「ｙ」（ｐｐｍ）とし、前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰの含有率を「ｘ」（ｐｐｍ）としたとき、
ｙ ≧ ４．５ｘ ＋ ３０
上記関係式を満たしており、
前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃〜５．０℃であることを特徴とする鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
［２］前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金である前項１に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
［３］前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｍｎを０．１質量％〜０．３質量％含む前項１または２に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
［４］前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｔｉを０．０１質量％〜０．２質量％含む前項１〜３のいずれか１項に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
［５］前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｂを０．００２質量％〜０．０４質量％含む前項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
［６］前項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を鋳造加工することによって鋳塊を得ることを特徴とするＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法。
［１］の発明では、Ａｌ−Ｓｉ系合金が上記特定組成からなると共に、ｙ≧４．５ｘ＋３０の関係を満たしている構成であるから、鋳造を行う際に鋳造装置のヘッダーの表面における晶出物等の堆積を抑止できてヘッダーの詰まりを防止できる。このような効果が得られる理由としては次のように推定しているが定かではない。Ｐの含有率よりも過剰のＣａ（５２．５ｐｐｍ〜１６５ｐｐｍ）を含有せしめているので、Ｐの均一分散を妨げて初晶Ｓｉの生成を抑制することができると共に、過剰のＣａとＰが化合することによりフリーなＰが存在しなくなってヘッダー表面にＰ−Ｃａ化合物が堆積することを抑制でき、これらによりヘッダーの詰まりを防止できるものと推定される。ここで、ＣａをＰに対して過剰に含有せしめた構成になっており、このために共晶過冷却が発生する。本発明では、Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃以上であることでＰに対するＣａの過剰量が十分でありヘッダーの詰まりを十分に防止できると共に、Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が５．０℃以下であるのでＰに対するＣａの過剰量が過剰すぎることがなくて溶湯の良好な流動性を確保できて良好な鋳造性を確保できる。
このようにヘッダーの詰まりを十分に防止できるので、［２］の発明のように連続鋳造用のＡｌ−Ｓｉ系合金として特に好適である。
［３］の発明では、Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｍｎを０．１質量％〜０．３質量％含む構成であり、Ｍｎの０．１質量％以上の含有により耐食性の低下を抑制できると共に、Ｍｎの含有率が０．３質量％以下であるので巨大金属間晶出物の発生を抑止できて十分な高温強度を確保できる。
［４］の発明では、Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｔｉを０．０１質量％〜０．２質量％含む構成であり、Ｔｉの０．０１質量％以上の含有により鍛造性を向上させることができると共に、Ｔｉの含有率が０．２質量％以下であるので靱性を十分に確保できる。
［５］の発明では、Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｂを０．００２質量％〜０．０４質量％含む構成であり、Ｂの０．００２質量％以上の含有により鍛造性を向上させることができると共に、Ｂの含有率が０．０４質量％以下であるので加工工具の寿命の延長に資することができる。
［６］の発明では、鋳造を行う際に鋳造装置のヘッダーの表面における晶出物等の堆積を抑止できてヘッダーの詰まりを防止しつつＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊を製造できる。この製造方法は、連続鋳造を行った場合でも長期にわたってヘッダーの詰まりを防止できる点で特に技術的に意義がある。
本発明に係る連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、Ｓｉ：９．０質量％〜１３．０質量％、Ｃｕ：０．７質量％〜５．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜１．３質量％、Ｐ：５ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ、Ｃａ：５２．５ｐｐｍ〜１６５ｐｐｍを含有すると共に、Ｆｅ：含有しない又は０．５質量％以下含有し、Ｃｒ：含有しない又は０．１５質量％以下含有し、Ｚｎ：含有しない又は０．５質量％以下を含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避不純物からなる連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金であって、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣａの含有率を「ｙ」（ｐｐｍ）とし、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰの含有率を「ｘ」（ｐｐｍ）としたとき、
ｙ ≧ ４．５ｘ ＋ ３０ ・・・・（１）
上記関係式（１）を満たしており、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃〜５．０℃である構成である。
ｙ ≧ ４．５ｘ ＋ ３０ ・・・・（１）
上記関係式（１）を満たしており、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃〜５．０℃である構成である。
本発明の連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、上述した特定組成からなる構成であり、且つ上記関係式（１）を満たしている構成であるので、鋳造を行う際に鋳造装置のヘッダーの表面における晶出物等の堆積を抑止できてヘッダーの詰まりを防止することができる。このような効果が得られる理由としては次のように推定しているが定かではない。Ｐの含有率よりも過剰のＣａ（５２．５ｐｐｍ〜１６５ｐｐｍ）を含有せしめているので、Ｐの均一分散を妨げて初晶Ｓｉの生成を抑制することができると共に、過剰のＣａとＰが化合することによりフリーなＰが存在しなくなってヘッダー表面にＰ−Ｃａ化合物が堆積することを抑制でき、これらによりヘッダーの詰まりを防止できるものと推定される。ここで、ＣａをＰに対して過剰に含有せしめた構成になっており、このために共晶過冷却が発生する。また、本発明では、Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃以上であることでＰに対するＣａの過剰量が十分でありヘッダーの詰まりを十分に防止できると共に、Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が５．０℃以下であるのでＰに対するＣａの過剰量が過剰すぎることがなくて溶湯の良好な流動性を確保できて良好な鋳造性を確保できる。
なお、上記関係式（１）を満たさない構成である場合には、表３、４からも明らかなように、ヘッダーの詰まりを長期にわたって防止することはできない。
本発明の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金の組成について以下詳細に説明する。前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＳｉ含有率は、９．０質量％〜１３．０質量％の範囲とする。Ｓｉ含有率が９．０質量％未満では、該合金を用いて製作された摺動部品等の耐摩耗性が低下する。また、Ｓｉ含有率が１３．０質量％を超えると、初晶Ｓｉが粗大化しやすく、数１０μｍに達する。このため、切断時の鋸刃の摩耗や、後加工での切削時にバイトの刃先がこの初晶Ｓｉに当たって刃先を欠き、仕上げに問題を生じたり、鍛造品の外面に近い部分で応力集中の発生しやすい部分に初晶Ｓｉが偏在すると、該初晶Ｓｉが破壊基点となり機械的強度が低下する。中でも、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＳｉ含有率は、９．５質量％〜１２．５質量％の範囲であるのが好ましい。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣｕ含有率は、０．７質量％〜５．０質量％の範囲とする。Ｃｕを適切な含有率で含有させることで後の熱処理により前記Ａｌ−Ｓｉ系合金の強度を向上させることができると共に耐摩耗性の向上にも寄与する。Ｃｕ含有率が０．７質量％未満では、強度の向上に寄与しないし、５．０質量％を超えても強度向上の効果はこれ以上望めない。中でも、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣｕ含有率は、１．５質量％〜５．０質量％の範囲であるのが好ましい。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＭｇ含有率は、０．２質量％〜１．３質量％の範囲とする。Ｍｇは、Ｓｉと結びつき、熱処理後にＭｇ2Ｓｉの微細な析出物となり、製品の硬化に寄与する。また、ＭｇＳｉＣｕ系の化合物として同様に熱処理後に析出物となり製品の硬化に寄与し、いずれも強度を高める。Ｍｇが０．２質量％未満では、このような製品硬化、強度向上の効果は得られないし、Ｍｇが１．３質量％を超えてもこれ以上の強度向上を図ることはできない。中でも、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＭｇ含有率は、０．２質量％〜１．０質量％の範囲であるのが好ましい。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣａ含有率は、５２．５ｐｐｍ〜１６５ｐｐｍの範囲とする。Ｃａ含有率が５２．５ｐｐｍ未満では、Ｐに対するＣａの過剰量の程度が不十分となりヘッダーの詰まりを防止することが困難になる。また、Ｃａ含有率が１６５ｐｐｍを超えると、合金溶湯の流動性が低下し、鍛造性が低下する上に、溶湯ガスの吸収が増加し、脱ガス性も低下して、Ａｌ−Ｓｉ系合金の内部組織に欠陥が生じる。中でも、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣａ含有率は、６０ｐｐｍ〜１６０ｐｐｍの範囲であるのが好ましい。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰ含有率は、５ｐｐｍ〜３０ｐｐｍの範囲とする。Ｐ含有率が５ｐｐｍ未満のＡｌ−Ｓｉ系合金を得るのは一般には困難である。Ｐ含有率が３０ｐｐｍを超えると、Ｐの影響によるヘッダーの詰まりを防止するには１６５ｐｐｍ（ｙ＝４．５×３０＋３０）よりも多い量のＣａを必要とするが、前述したとおり、Ｃａ含有率が１６５ｐｐｍを超えると鍛造性低下や内部組織欠陥の問題を生じることから、このような関係性からＰ含有率は３０ｐｐｍ以下に設定する。Ｐ含有率を３０ｐｐｍ以下に低減させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、溶解炉に投入する前にケイ素塊に予め水洗処理を行ってＰ含有率を低減させる方法、溶解炉に投入する前にケイ素塊の解砕物に予め水洗処理を行ってＰ含有率を低減させる方法等が挙げられる。
本発明では、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃〜５．０℃の範囲とする。Ｐに対してＣａがある程度十分に過剰量存在するときに共晶過冷度（過冷却）の現象が発生する。Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃以上であることでＰに対するＣａの過剰量が十分でありヘッダーの詰まりを十分に防止できると共に、Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が５．０℃以下であるのでＰに対するＣａの過剰量が過度に過剰すぎることがなくて溶湯の良好な流動性を確保できて良好な鋳造性を確保することができる。中でも、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度は１．５℃〜４．５℃の範囲であるのが好ましい。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＦｅ含有率は、０．５質量％以下に設定するか、又はＦｅを含有しない構成とする。Ｆｅ含有率が０．５質量％を超えると、巨大金属間晶出物が発生して靱性が低下する。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣｒ含有率は、０．１５質量％以下に設定するか、又はＣｒを含有しない構成とする。Ｃｒ含有率が０．１５質量％を超えると、巨大金属間晶出物が発生して靱性が低下する。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＺｎ含有率は、０．５質量％以下に設定するか、又はＺｎを含有しない構成とする。Ｚｎ含有率が０．５質量％を超えると、巨大金属間晶出物が発生して靱性が低下する。Ｚｎを含有する（０．５質量％以下の含有）ことにより強度を向上できる。
本発明において、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｍｎを０．１質量％〜０．３質量％含む構成を採用してもよい。この含有率でＭｎを含有することで高温強度をさらに向上させることができる。Ｍｎ含有率が０．３質量％を超えると、巨大金属間晶出物が発生して靱性が低下する。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｔｉを０．０１質量％〜０．２質量％含む構成を採用してもよい。この含有率でＴｉを含有することで、鋳塊組織の微細化またはＡｌ−Ｓｉ共晶粒子の微細化を通じて鍛造性を向上させることができる。Ｔｉ含有率が０．２質量％を超えると、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ粗大化合物生成により靱性が低下する。
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｂを０．００２質量％〜０．０４質量％含む構成を採用してもよい。この含有率でＢを含有することで、鋳塊組織の微細化またはＡｌ−Ｓｉ共晶粒子の微細化を通じて鍛造性を向上させることができる。Ｂ含有率が０．０４質量％を超えると、ＴｉＢ2の硬質粒子によって加工工具寿命が短縮されてしまう。
上記構成の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を鋳造することによって鋳塊を得ることができる。本発明の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金を用いているので、鋳造装置のヘッダーの表面における晶出物等の堆積を抑止できてヘッダーの詰まりを防止できる。
また、上記構成の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を連続鋳造法により鋳造加工することによって鋳塊を得ることができる。従来では、連続鋳造法により鋳造加工する場合には特にヘッダーの詰まりが生じやすかったのであるが、本発明の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金を用いることにより、連続鋳造でもヘッダーの詰まりを長期にわたって防止できる。
前記鋳造の手法としては、特に限定されるものではないが、例えば、水平連続鋳造法等が挙げられる。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
＜実施例１＞
ケイ素塊、アルミニウム地金、銅地金、マグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるＳｉ含有率が１１．０質量％、Ｃｕ含有率が４．５質量％、Ｍｇ含有率が０．６質量％、Ａｌ含有率が８３．９質量％になるように前記各材料を投入した。次に、得られたアルミニウム合金溶湯中のＰの含有率をＪＩＳ Ｈ１３０５（２０１０年）に準拠して発光分光分析法によって分析したところ、Ｐの含有率は５ｐｐｍであった。この得られたアルミニウム合金溶湯中にＣａを添加することによってＣａ含有率が６９ｐｐｍの連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
ケイ素塊、アルミニウム地金、銅地金、マグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるＳｉ含有率が１１．０質量％、Ｃｕ含有率が４．５質量％、Ｍｇ含有率が０．６質量％、Ａｌ含有率が８３．９質量％になるように前記各材料を投入した。次に、得られたアルミニウム合金溶湯中のＰの含有率をＪＩＳ Ｈ１３０５（２０１０年）に準拠して発光分光分析法によって分析したところ、Ｐの含有率は５ｐｐｍであった。この得られたアルミニウム合金溶湯中にＣａを添加することによってＣａ含有率が６９ｐｐｍの連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
＜実施例２〜４＞
前記Ｐの含有率が５ｐｐｍであったアルミニウム合金溶湯中にＣａを所定量添加することによってＣａ含有率を表１に示す値に設定した以外は、実施例１と同様にして連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
前記Ｐの含有率が５ｐｐｍであったアルミニウム合金溶湯中にＣａを所定量添加することによってＣａ含有率を表１に示す値に設定した以外は、実施例１と同様にして連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
＜実施例５〜５１＞
前記Ｐの含有率が５ｐｐｍであったアルミニウム合金溶湯中にＰ、Ｃａをそれぞれ所定量添加することによって、連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰの含有率、Ｃａの含有率をそれぞれ表１〜３に示す値に設定した以外は、実施例１と同様にして連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
前記Ｐの含有率が５ｐｐｍであったアルミニウム合金溶湯中にＰ、Ｃａをそれぞれ所定量添加することによって、連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰの含有率、Ｃａの含有率をそれぞれ表１〜３に示す値に設定した以外は、実施例１と同様にして連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
＜比較例１＞
ケイ素塊、アルミニウム地金、銅地金、マグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるＳｉ含有率が１１．０質量％、Ｃｕ含有率が４．５質量％、Ｍｇ含有率が０．６質量％、Ａｌ含有率が８３．９質量％になるように前記各材料を投入した。次に、得られたアルミニウム合金溶湯中のＰの含有率をＪＩＳ Ｈ１３０５（２０１０年）に準拠して発光分光分析法によって分析したところ、Ｐの含有率は６ｐｐｍであった。この得られたアルミニウム合金溶湯中にＣａを添加することによってＣａ含有率が４０ｐｐｍの連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
ケイ素塊、アルミニウム地金、銅地金、マグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるＳｉ含有率が１１．０質量％、Ｃｕ含有率が４．５質量％、Ｍｇ含有率が０．６質量％、Ａｌ含有率が８３．９質量％になるように前記各材料を投入した。次に、得られたアルミニウム合金溶湯中のＰの含有率をＪＩＳ Ｈ１３０５（２０１０年）に準拠して発光分光分析法によって分析したところ、Ｐの含有率は６ｐｐｍであった。この得られたアルミニウム合金溶湯中にＣａを添加することによってＣａ含有率が４０ｐｐｍの連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
＜比較例２〜２７＞
Ｐの含有率が６ｐｐｍ、Ｃａ含有率が４０ｐｐｍであったアルミニウム合金溶湯中にＰ、Ｃａをそれぞれ所定量添加することによって、連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰの含有率、Ｃａの含有率をそれぞれ表３、４に示す値に設定した以外は、比較例１と同様にして連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
Ｐの含有率が６ｐｐｍ、Ｃａ含有率が４０ｐｐｍであったアルミニウム合金溶湯中にＰ、Ｃａをそれぞれ所定量添加することによって、連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰの含有率、Ｃａの含有率をそれぞれ表３、４に示す値に設定した以外は、比較例１と同様にして連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金（溶湯）を得た。
＜ヘッダーの詰まり防止性評価法＞
上記のようにして得られた各連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金溶湯（８５０℃）を連続鋳造法により鋳造加工することによって、直径３０ｍｍの丸棒状の鋳塊を連続して５時間製造した。その後、鋳造装置のヘッダーの詰まりの程度を目視により調べて下記判定基準に基づいてヘッダーの目詰まり防止性を評価した。その結果を表１〜４に示す。なお、図１は、各実施例、各比較例の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰ含有率（横軸）とＣａ含有率（縦軸）の関係と、ヘッダー詰まり防止性評価結果との関係を示したグラフである。
（判定基準）
「○」…ヘッダーの詰まりは認められなかったし、ヘッダーの表面に晶出物等の堆積物も認められなかった。
「△」…ヘッダーの詰まりはなかったが、ヘッダーの表面に晶出物等の堆積物が少し認められた。
「×」…ヘッダーの表面に晶出物等の堆積物が多く発生し、ヘッダーの詰まりが生じていた、又は詰まりに近い状態になっていた。
上記のようにして得られた各連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金溶湯（８５０℃）を連続鋳造法により鋳造加工することによって、直径３０ｍｍの丸棒状の鋳塊を連続して５時間製造した。その後、鋳造装置のヘッダーの詰まりの程度を目視により調べて下記判定基準に基づいてヘッダーの目詰まり防止性を評価した。その結果を表１〜４に示す。なお、図１は、各実施例、各比較例の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰ含有率（横軸）とＣａ含有率（縦軸）の関係と、ヘッダー詰まり防止性評価結果との関係を示したグラフである。
（判定基準）
「○」…ヘッダーの詰まりは認められなかったし、ヘッダーの表面に晶出物等の堆積物も認められなかった。
「△」…ヘッダーの詰まりはなかったが、ヘッダーの表面に晶出物等の堆積物が少し認められた。
「×」…ヘッダーの表面に晶出物等の堆積物が多く発生し、ヘッダーの詰まりが生じていた、又は詰まりに近い状態になっていた。
なお、表中に記載している過冷度は、各実施例、各比較例について上記詰まり防止性評価で製造した鋳塊の一部をそれぞれサンプリングして得た各Ａｌ−Ｓｉ系合金材についてエコシステム有限会社製ＡＬＴＥＣ装置（ＡＬＴＥＣ−１２ＳＴ；アルミ溶湯を冷却曲線にて測定する管理機器）を用いて測定して得られた各Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度（℃）である。
表と図１から明らかなように、本発明の実施例１〜５１の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、これを用いて連続鋳造を行った際にヘッダーの詰まりを生じることがなく、ヘッダーの詰まり防止性に優れたいた。
これに対し、本発明の範囲を逸脱する比較例１〜２７の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、これを用いて連続鋳造を行った際にヘッダーの詰まりを生じた。
本発明に係る鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、長期にわたってヘッダーの詰まりを防止できるので、連続鋳造用のＡｌ−Ｓｉ系合金として好適である。また、本発明に係る鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、例えば、カーコンプレッサー用の素材等として使用されるが、特にこのような用途に限定されるものではない。
Claims (6)
- Ｓｉ：９．０質量％〜１３．０質量％、Ｃｕ：０．７質量％〜５．０質量％、Ｍｇ：０．２質量％〜１．３質量％、Ｐ：５ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ、Ｃａ：５２．５ｐｐｍ〜１６５ｐｐｍを含有すると共に、Ｆｅ：含有しない又は０．５質量％以下含有し、Ｃｒ：含有しない又は０．１５質量％以下含有し、Ｚｎ：含有しない又は０．５質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金であって、
前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＣａの含有率を「ｙ」（ｐｐｍ）とし、前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金におけるＰの含有率を「ｘ」（ｐｐｍ）としたとき、
ｙ ≧ ４．５ｘ ＋ ３０
上記関係式を満たしており、
前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金の過冷度が１．０℃〜５．０℃であることを特徴とする鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。 - 前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、連続鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金である請求項１に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
- 前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｍｎを０．１質量％〜０．３質量％含む請求項１または２に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
- 前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｔｉを０．０１質量％〜０．２質量％含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
- 前記鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金は、さらに、Ｂを０．００２質量％〜０．０４質量％含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を鋳造加工することによって鋳塊を得ることを特徴とするＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017081724A JP6798928B2 (ja) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017081724A JP6798928B2 (ja) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018178211A JP2018178211A (ja) | 2018-11-15 |
| JP6798928B2 true JP6798928B2 (ja) | 2020-12-09 |
Family
ID=64281305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017081724A Active JP6798928B2 (ja) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6798928B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3448990B2 (ja) * | 1994-11-02 | 2003-09-22 | 日本軽金属株式会社 | 高温強度及び靭性に優れたダイカスト製品 |
| JP3524519B2 (ja) * | 2000-06-22 | 2004-05-10 | 株式会社大紀アルミニウム工業所 | アルミニウム溶湯からの脱Ｐ及び／又は脱Ｓｂ方法 |
| JP4623372B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2011-02-02 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 鋳物用アルミニウム合金およびその製造方法、ならびにアルミニウム合金鋳造製品の製造方法 |
| EP2930251A4 (en) * | 2012-12-10 | 2016-11-23 | Showa Denko Kk | PROCESS FOR PRODUCING ALUMINUM ALLOY INGOT CONTAINING SILICON |
-
2017
- 2017-04-18 JP JP2017081724A patent/JP6798928B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018178211A (ja) | 2018-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101333915B1 (ko) | 알루미늄-아연-마그네슘-스칸듐 합금 및 이의 제조 방법 | |
| US11286542B2 (en) | Aluminum alloy for die casting and functional component using the same | |
| JP5703881B2 (ja) | 高強度マグネシウム合金およびその製造方法 | |
| EP2664687B1 (en) | Improved free-machining wrought aluminium alloy product and manufacturing process thereof | |
| EP3031569B1 (en) | Cu-added ni-cr-fe-based alloy brazing material | |
| JP2009013480A (ja) | 鋳造用アルミニウム合金及び内燃機関用シリンダーヘッド | |
| JP2010528187A (ja) | 熱間割れ感受性を減じるためのアルミニウム合金配合物 | |
| JP2004244672A (ja) | 耐脱亜鉛性に優れた銅基合金 | |
| CA3021397A1 (en) | Die casting alloy | |
| JP5305323B2 (ja) | ダイカスト用Ｚｎ合金およびダイカスト用Ｚｎ合金を用いたダイカスト部材の製造方法 | |
| JP5049481B2 (ja) | 耐高温脆化性に優れた快削アルミニウム合金 | |
| Santos et al. | Investigation and nanomechanical behavior of the microconstituents of Al-Si-Cu alloy after solution and ageing heat treatments | |
| JP6743155B2 (ja) | 高強度アルミニウム合金、その合金からなる内燃機関用ピストン、および内燃機関用ピストンの製造方法 | |
| JPH11310841A (ja) | 疲労強度に優れたアルミニウム合金押出形材およびその製造方法 | |
| JP3982849B2 (ja) | 鍛造用アルミニウム合金 | |
| JP2023542129A (ja) | アルミニウム鋳造合金 | |
| JP2006283124A (ja) | 耐磨耗性冷間鍛造用アルミニウム合金 | |
| WO2016132994A1 (ja) | アルミニウム合金加工材及びその製造方法 | |
| JP2004256873A (ja) | 高温強度に優れた鋳物用アルミニウム合金 | |
| JP2005187896A (ja) | 耐熱マグネシウム合金鋳造品 | |
| JP6798928B2 (ja) | 鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法 | |
| JP7318284B2 (ja) | コンプレッサー摺動部品用アルミニウム合金およびコンプレッサー摺動部品鍛造品 | |
| JP2005240129A (ja) | 耐熱マグネシウム合金鋳造品 | |
| JP4202298B2 (ja) | ダイカスト用耐熱マグネシウム合金および同合金のダイカスト製品 | |
| JP7053281B2 (ja) | アルミニウム合金クラッド材及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200116 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200923 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201027 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201119 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6798928 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |