JPH01247548A - 高靭性アルミニウム合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強度が高（しかも靭性の優れたダイカスト用
のアルミニウム合金に関する。

〔従来の技術〕

靭性の優れるＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金としては、ＪＩＳ
にＡＣ，ｉｃＨが規格されており、自動車のディスクホ
イール用合金として広く利用されている。

Ａｌ−８１−Ｍｇ系合金における不純物のＦ’ｅは、Ａ
Ｉ！、Ｓｌと結合し針状のＡｌ−８ｉ−Ｆｅ化合物を形
成し靭性を低下することが知られている。

この理由から、靭性を重視するＡＣ４ＣＨ合金では、Ｆ
ｅ含有量を０．２ｗｔ％以下ｌこ抑えているが、Ｆｅの
含有量を低く抑えることはインゴット製造上大きな制約
を受ける為、合金コストを引き上げる原因となっている
。

即ち、Ｆｅを０．２ｗｔ％以下に抑えるには使用する純
Ａｌが９９．７ｗｔ％以上の高純度のものに限られ、又
その製造された合金は、不純物の規制が厳しい為、鋳造
現場でリサイクルできない問題点がある。

又、Ａｅ４ＣＨ合金は、ホイール用合金として使用する
場合、鋳放し状態では強度、靭性が不十分である為、鋳
造後熱処理を行なう必要があり、製品の加工コストがア
ップしている。

一方、ダイカスト鋳造を行なうと、鋳造時の金型への溶
着が問題になる為、Ｆ’ｅ含有量の少ないＡＣ４ＣＨは
使用できず、その為、Ｆｅ含有量を増加し、金型への溶
着を抑え、更にＦｅの害を緩和する為に少量のＭｎを添
加したものが特公昭間−５４３７７号公報（以下これを
従来例と称す）により知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術で述べた合金は、Ｆｅの許容量が大きい為、
Ａ　Ｃ４ＣＨ合金と違って合金コストが安く、現場での
リサイクルも可能であるが、Ｆｅ含有量が０８〜１．Ｑ
　ｗｔ％と多い為、靭性がＡＣ４（、’ｌ−目こ比べ劣
っている問題点がある。

又、冷却速度の大きいダイカストではＦｅの影響は比較
的少なく、又、Ｍｎ添加によるΔ１ｆ−Ｆ”ｅ−８ｉ化
合物を球状化する効果から靭性に対する害は最小限に抑
えているもの〜、Ｆｅ量が１ｗｔ％近くに及ぶと靭性、
強度の低下は避けられない。

その為、上記従来例の合金では、重要保安部品番こ応用
する場合は熱処理を行って靭性、強度の向上を図ってい
る。

しかし、ダイカスト製品に熱処理を行なう為にはＰＦ法
（酸素ガス雰囲気鋳造法）等、特殊鋳造法を用いねばな
らず、その上、熱処理工程自体が生産効率を著しく低下
させる為、ダイカスト法本来の生産性から（るコストメ
リットが得られない問題点がある。

以上説明したように、従来例の合金が代表するダイカス
ト用のＡｌ−８１−Ｍｇ系合金では、金型への焼付きを
抑制する為ζこはＦｅが必須の添加元素であり、このＩ
’ｅが原因となって十分な靭性が得られず熱処理を要す
るのが現状である。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点（こ鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、合
金価格に影響しない程度のＦｅ量が許容され、更にダイ
カスト性が良く、鋳放し状態で優れた強度と靭性を有す
るＡｌ　−Ｍｇ−Ｎｉ系合金を提供しようとするもので
ある。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に、本発明における高靭性アルミ
ニウム合金は、Ｍｇ１〜４．５ｗｔ％と、Ｎ目〜４，９
ｗｔ％を含み、残部がＡ７ｉ及びＺｎ　＜１．０ｗｔ％
、Ｍｎ＜０．５ｗｔ％、Ｃｕ’　＜１．０ｗｔ％、Ｆｅ
　＜０．７ｗｔ％の不可避的不純物からなるものである
。

そして、上記高靭性アルミニウム合金よ、Ｍｇ１〜４．
５ｗｔ％と、Ｎｒｘ〜４，９ｗｔ％と、Ｓｉ　＜１．０
ｗｔ％、Ｔｉ０．０１〜０．３　ｗｔ％、Ｂ　Ｏ，００
１〜０．１　ｗｔ％、Ｂｅ　Ｏ，００１〜０．００５ｗ
ｔ％のうち何れか１種以上を含み、残部がＡＩ！及びＺ
ｎ　＜１．Ｑ　ｗｔ％、Ｍｎ　＜０．５　ｗｔ％、Ｃｕ
　＜　１．０　ｗｔ％、Ｆｅ　＜０．７ｗｔ％の不可避
的不純物からなることが好ましい。

〔作用〕

本発明の合金は、Ｎｉを比較的多く添加している為、金
型への溶着を防ぐ目的で積極的に１ｗｔ％近くのＦｅを
添加する必要はなく、その上、不可避的不純物としてＱ
、７ｗｔ％以下のＦ’ｅが混入しても機械的性質が大き
く低下しない非熱処理型ダイカスト用アルミニウム合金
である。

次に本発明合金における各成分組成の限定理由について
述べる。

Ｍｇ：Ｍｇはマトリックス番こ固溶することにより、合
金の引張強さ、耐力、硬さを向上する。１ｗｔ％以下で
は強度が不十分で４，５　ｗｔ％以上含有すると延性、
靭性が低下する。

Ｎｉ　：　Ｎｉの添加はＡｔ−Ｎ＋化合物、又はｕ−Ｎ
ｉ−Ｆｅ化合物を形成し引張強さ、耐力を向上させると
共に鋳造性の改善にも効果を示す。ｌ、Ｑｗｔ％以下で
は鋳造時に金型への溶着が起る為、１．Ｑｗｔ％以上添
加する必要があり、４　ｗｔ％以上添加すると、不純物
Ｆｅの影響を受は易くなり、０．３〜Ｑ、５ｗｔ％程度
のＦｅが混入しただけで靭性、延性が著しく低下する。

Ｓｉ　：　Ｓｉの添加は機械的性質の向上に大きく寄与
しないが、鋳造性に関し、特に湯回りを良好にする効果
が見られる。

Ｓｉは本発明合金に添加されると、ＭｇとＭｇ２Ｓｉを
形成し、添加量が多くなると強度、靭性が低下するが、
ｌ　ｗｔ％以下であれば機械的性質に与える影響は少な
（、逆に湯回りを良好にする有効な添加元素となる。

実際にダイカスト工場では、Ａ／−８ｉ−Ｃｕ系合金（
ＡＤＣＩＯ１＋２　）の使用比率が高い為、再溶解時等
ｌこＳｉの混入は避は難く、Ｓｉ量を低めに規制するこ
とは製造上のネックとなる為、本発明合金では、ｌ　ｗ
ｔ％以下の範囲で必要に応じて添加する。

１’ｉ　、Ｉ３　：　Ｔｉ及びＢは、結晶粒の微細化に
効果を示す公知の微量添加元素であり、Ｔｉ　Ｏ，０１
〜０．３ｗｔ％、Ｂｏ、００１〜Ｑ、１ｗｔ％の範囲で
必要に応じて添加する。

Ｂｅ　：　Ｂｅは合金の溶解時、又は炉内での保持の際
にＭｇが酸化消耗するのを抑える効果を持ち、添加量は
０．００１〜０．００５　ｗｔ％の範囲が良い。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例（ごつき説明する。

表−１１こ示す組成の合金溶湯を９Ｑ　ｔｏｎダイカス
トマシンを用いで鋳込温度７３０〜７５０℃、金型温度
１１０〜１５０℃、射出速度１．３〜１．５　ｍ／５ｅ
ｃ１鋳込圧７６０＃ｆ／ｄ　、チルタイム５秒の条件で
鋳造し、試料１〜５とした。

他にＪＩＳ規格ｌこよるＡＣ４Ｃ合金と、従来例の合金
を上述と同様の条件で鋳造し、参考材とした。

ＡＣ４Ｃは、ＡＣ４ＣＨの不純物許容量を大幅ｌこ緩和
した合金であり、Ｆ’ｅを０．５％含有する為、引張試
験片等単純な形状のものであれば、かろうじてダイカス
・ト鋳造することができる。その為、ＡＣ４ＣＩ−１合
金にかえてＡＣ４（、：合金を参考材とした。

以上の試料１〜５及び参考材を用いて下記の実験を行な
った結果を表−２に示す。

（１）引張試験 ＡＳＴＭ規格引張試験片形状の試料１〜５及び同様の参
考材を用い鋳放し状態で引張試験を行なった。

（２）硬さ試験 ６．３５器Ｘ　６．３５Ｎ＋　ｘ　１０＋ｎの試料１〜
５及び同様の参考材を用い、鋳放し状態のビヅカース硬
（Ｈｖ）を測定した。この時の荷重は５００ｔである。

（３）衝撃試験 試料１〜５及び参考材を断面が６．３５　ｘ　６．３５
ｍ試験片とし、鋳放し状態でシャルピー衝撃試験を行な
った。

表−２に示す結果から、本発明合金（試料廃１．２．３
）はＡＣ４Ｃ及び従来例の合金と同程度、ないしはそれ
以上の引張強さを示し、伸びは１０％以上を示す。

比較合金である表−２の／１６４．５は、伸びが１０％
以下で、衝撃値は３．０　（＃ｍ／ｃｄ　）以下であっ
て、鋳放し状態では延性、靭性が本発明合金より劣って
いる。

以下余白 表−１ 表−２ 〔発明の効果〕 以上説明したようＥこ本発明に係る高靭性アルミニウム
合金においては、Ａｌ−Ｍｇ−Ｎｉをベースとするダイ
カスト用合金で、Ｍｇ、Ｎｉ量を所定値に限定すること
により、鋳放し状態で延性、靭性に優れる効果がある。

従って、従来では、例えば自動車用ホイールをダイカス
トで生産する場合、Ａｌ−８ｉ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金に熱
処理を行なって規定の靭性、強度を得ていたものが、本
発明合金ｌこよれば熱処理を必要としないで規定の靭性
、強度を得られる為、ホイール等の重要保安部品の加工
コストを削減できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ１〜４．５ｗｔ％と、Ｎｉ１〜４．０ｗｔ％
   を含み、残部がＡｌ及びＺｎ＜１．０ｗｔ％、Ｍｎ＜０
   ．５ｗｔ％、Ｃｕ＜１．０ｗｔ％、Ｆｅ＜０．７ｗｔ％
   の不可避的不純物からなることを特徴とする高靭性アル
   ミニウム合金。
2. （２）Ｍｇ１〜４．５ｗｔ％と、Ｎｉ１〜４．０ｗｔ％
   と、Ｓｉ＜１．０ｗｔ％、Ｔｉ０．０１〜０．３ｗｔ％
   、Ｂ０．００１〜０．１ｗｔ％、Ｂｅ０．００１〜０．
   ００５ｗｔ％のうち何れか１種以上を含み、残部がＡｌ
   及びＺｎ＜１．０ｗｔ％、Ｍｎ＜０．５ｗｔ％、Ｃｕ＜
   １．０ｗｔ％、Ｆｅ＜０．７ｗｔ％の不可避的不純物か
   らなることを特徴とする 強靭性アルミニウム合金。