JPH0317241A - 鋳造用高強度アルミニウム合金 - 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、強度が高く、しかも靭性の優れたアル嵩ニウ
ム合金に関し、特に鋳造用のアルミニウム合金に関し、
更に詳しくはダイカスト用の高強度アル主ニウム合金に
関する． 〔従来の技術］ アルミニウム合金は、アルミニウムの優れた特性を生か
し、その劣った性質を改善するため種々の戒分が添加さ
れて、種々の組成のものがつくられて、構造材やダイカ
スト製品などを製造するのに広く使用されている。

アルξニウムダイカスト製品は、優れた寸法猜度、美麗
で滑らかな鋳肌、機械加工の削減、高い比強度及び高度
な量産性などの特徴から自動車関連をはしめ、家庭電気
製品、建築用品等の構造部品として広く利用されている
。今日ではダイカスト技術の向上から、比較的欠陥の少
ない健全性の高いダイカスト製品が得られるようになり
、高強度と信頼性が要求される自動車の保安部品等へも
用途が広がりつつある． これら新分野への用途拡大は、ダイカスト業界にとって
重要なｉＩ！であり、それ故ダイカスト製品の高強度化
、信頼性向上への要請は、一層高まりつつある． 一般的にダイカスト用アルミニウム合金としてはＡｌ　
−Ｓｉ　−Ｃｕ系の＾［ｌＣ１０　、１２合金が広い分
野にわたり利用され、その使用比率も全ダ・ｆカスト製
品生産量の９７％を占めるに至っている。

しかし、ＡＩ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金は、魔性なＳｉ相や粗
大な針状のＡＩ　−Ｆｅ−Ｓｉ化合物が形戊されるため
、鋳放し状態では靭性が乏しく、構造用部品として使用
する場合、信頼性の面で問題がある。例えば、車輌用の
足回り部品など保安部品に対しては、強度、靭性が不十
分であるため、熱処理（Ｔ６処理）によって機械的特性
の改善を図らなければならない． しかしながら、ダイカスト品への熱処理は、そのための
特殊鋳造を必要とし、その上生産工程を複雑にすること
から、不良発生率が高まるなど生産性をｔｉう問題を生
じる． Ａｌ　　Ｓｉ−Ｃｕ系合金は、これら機械的特性に起因
する問題のみならず、表面処理性、特に陽極酸化性が劣
る欠点も有している．ダイカスト製品は、陽極酸化皮膜
を形戒させることによって、優れた耐摩粍性と耐食性が
付与される． しかし、ＡＤＣＩＯ　、１２合金は、Ｓｉ相やＣｕＡｌ
ｇ相の存在から皮膜の生成効率や均一＋Ｌが劣るとされ
、耐摩粍性、耐食性が要求される部品への用途が制限さ
れている．このようにＡＤＣＩＯ　、１２合金は、機械
的性質や表面処理性の面で種々の問題を包含しており、
ユーザーが求めるダイカスト化をはばむ要因となってい
る． 近年では、上述の問題点をこのようなＡＩ　−ＳｉＣｕ
系合金に代り良好な陽極酸化処理と高靭性とを有するＡ
ｌ−Ｍｇ系合金（例えばＪＩＳ　ＡＤＣ６合金）や、熱
処理（１．処理冫により高強度を有するＡＩ−Ｚｎ）１
ｇ系合金〔例えば特開昭５３−６０８１２）の開発も行
われている，　Ａｌ−阿ｇ系合金及びＡＩＺｎ−Ｍｇ系
合金は、ＡＩ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金に比べ靭性が優れる上
、表面処理性（陽極酸化処理性）が良好な特性をもつが
、鋳放し状態では強度が低く、その上鋳造性（ダイカス
ト性）が劣るという欠点も有している。

Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金は、Ａｌ−
Ｓｉ系合金に比べ割れ感受性が高く、流動性、引け性も
劣る．さらに、鋳造温度がＡＤＣＩ０　，　１２合金に
比べ高いため型寿命への悪影響てを及ぼす。

ダイカストでは形状の複雑な製品が多く、その上量産性
が重要視される等の理由から、鋳造性に難点を有するＡ
Ｉ−Ｍｇ系合金、Ａｆ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金は、ダイカス
ト用合金としては一部の特殊部品にしか実用化さていな
い現状にある， ［発明が解決しようとする！ｍ題］ 本発明は、上述した従来の合金が抱える種々の問題点を
解決した、鋳放し状態において高い強度と比較的良好な
靭性を有し、かつ良好な陽極酸化処理性と鋳造性を備え
た、鋳造用、特にダイカスト用に適したアルミニウム合
金を得ようとするものである． 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、基本的にはＭｇ，　Ｎｉ，　Ｍｎ，　Ｓｉの
戒分からなり、さらにそれにＴｉ，　Ｂ　，　．Ｒｅを
特定量含有する場合がある． すなわち、本発明は、阿ｇ１〜６ｗｔ％、Ｎｉ１〜４ｗ
ｔ％、Ｍｎ＜１．５ｉｉｔ％、ＳＬ０．３〜３．０ｗｔ
％を含み、残部がＡｔ及び不可避的不純物からなること
を特徴とする鋳造用高強度アルミニウム合金である．？
た、本発明は、Ｍｇ１〜６ｉｙｔ％、Ｎｉ１〜４ｗｔ％
、Ｎｎ＜ｌ．５Ｉ４ｔ％、Ｓｉ０．３〜３．Ｏｈｔ％、
Ｔｉ０．０１〜０．３ｗｔ％、８　０．００１〜０．１
ｎｔ％、Ｂｅ０．００１〜Ｏ．　ｌｗｔ％を含み、残部
がＡＩ及び不可避的不純吻からなることを特徴とする鋳
造用高強度アルミニウム合金である。

本発明の合金は、上記の組戒に基づいて、微細な多元共
晶相（ＭｇｌＳｉ　，　ＡＩ１Ｎｉ　．　α相）とα相
からなる凝固組織を有するものである。

〔作　用〕

本発明の合金は、Ａ／　−Ｍｇ−Ｎｉ−Ｍｎ系合金にＳ
ｉなどを特定量含有させることによって、その戒分の作
用を総合させるものである。

以下に、本発明合金を横成する各元素の作用と組成範囲
の限定理由を示す． Ｍｇ：　　本発明合金に添加されたＭ．は、その一部が
ＳｉとＩＩｌｇ■Ｓｉ　を形威し、Ａｌ３Ｎｉ　と微細
な多元共晶相を晶出する．また、一部はα相中に固溶し
、強度を向上する．ｌｗｔ％未満では強度が不十分で、
６−Ｌ％を越えると靭性が著し《低下する． Ｎｉ：　　Ｎｉはα相中にはほとんど固溶せず微細な化
合物ＣＡＬ−Ｎｉ系）として晶出するため、強度の向上
に寄与する．また、ダイカストに際し金型への焼付きを
抑制する効果を有し、Ｐｇを不純物程度しか含まない本
合金では鋳造性を一定水準に維持することで必須の元素
である．１＠ｔ％未満では金型への焼付きを抑制する効
果が不十分であり、４ｗｔ％を越えると、鋳造割れが生
し易くなり、その上粗大化合物を形戒するため靭性が低
下し、陽極酸化処理性も低下する． Ｍｎ：　　？Ｉｎぱ一部がα相中に固溶し、残りは化合
物（Ａｆ　−１ｂ＋−Ｐｅ−Ｓｔ系、ＡＩ−Ｎｊ−Ｍｎ
系等）として晶出し、強度の向上に寄与する．鋳造性に
対しては、Ｎｌ同様金型への焼付きを卯制する効果を有
する． １．．５ｗＬ％以上では前記化合物の晶出量が増え、強
度の向上を伴わずに靭性、延性が低下し、鋳造割れも生
じ易くなる為、添加量は、１．５　ｍｔ％未満が望まし
い． Ｓｉ：　　Ｓｉは、Ｉ造性の改善に極めて効果が高い．
特に、割れ感受性、流動性はＳｔの依存度が高＜，Ｓｉ
添加量でほぼ決定される．また、Ｓｉの添加によりＩＪ
Ｊｉ等の化合物は微細な多元共晶相として晶出するため
、強度の向上にも効果を示す，　Ｓｉ添加量が０．３　
ｗｔ％未満では鋳造性に対する効果が充分でなく、３ｗ
ｔ％を越えて添加すると、靭性、延性が著しく低下する
．Ｔｉ，Ｂ：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、Ｔｉ０．０１〜０．３ｗｔ％、
ＢＯ．ＯＯ１〜Ｉｗｔ％の範囲で添加する．Ｂｅ：　　
Ｂｅは、合金の溶解時、又は炉内での保持の際に陶が酸
化消耗するのを抑える効果を持つ。

添加量は０．００１〜０．Ｏ０５ｗｔ％の範囲が良い。

本発明の合金は、時にＳｉを多く含有することにより鋳
造性を良くすることができる。また、Ｍｇを６ｗｔ％ま
での高含有量まで含有させるとＳｉの含有量が少なくて
も鋳造性が良い． 〔実施例〕 以下、実施例によって本発明を具体的に説明する．ただ
し、本発明は、これらの実施例のみに限定されるもので
はない． 実施例１ 第１表に示す岨或の合金溶湯を９０ｔｏｎダイカストマ
シンを用いて第３図に示す形状の引張試験片に鋳造した
。その時の鋳造条件は、鋳込温度７３０〜７５０゜Ｃ、
金型温度１１０−１５０’ｃ，ゲート通過速度５７ｌＩ
Ｉ／ｓｅｃ、鋳造圧力７６０ｋｇｆ／ａｍ”、チルタイ
ム６秒である．得られた試験片は、鋳放した状態で引張
試験を行った．試験結果を第２表に示す．本発明合金（
Ｎｏ．　１〜１２）は、引張強さ、耐力ともＡＤＣＩＯ
、ＡＤＣ６合金より大きく、伸びも３．２％以上を示し
、ＡＤＣＩＯより優れた延性を示す．比較合金のＮｏ．
１３　、１４はＮｉ添加量又はＳｉ，　Ｍｎ添加量が本
発明合金の組威範囲を越えるもので、＾Ｉ　　ＡｆＪｌ
又はＡＩ−Ｍｇ．ｓｔの２元共晶相の晶出量が多いため
、延性、強度とも本発明合金より低い． 第１表 実施例２ 第３表に示す！Ｉ或の本発明合金（Ｎｏ．１５〜１７）
、比較合金（Ｎｏ．１８、１９）及び参考合金（ＪＩＳ
　Ａ［ｌＣ１０、１２）を６．３５　Ｘ　６．３５　Ｘ
　１４０ｍ＋＋＋の衝撃試験片（ノッチなし）に実施例
ｌと同条件（但し、ＡＤＣ　１０、１２の鋳造温度は６
９０±１０゜Ｃ）でダイカストし、鋳放し状態でシャル
ビー衝撃試験を行った．試験結果を第４表に示す． 本発明合金の衝撃値は１．９〜３．４ｋｇ−ｍ八ｄで＾
ＯＣ１０、１２合金の２倍以上大きい．本発明合金の組
戒範囲を越えてＭｇ，　ＳＬが添加されている比較合金
Ｎｏ．１８　、１９は衝撃値が低＜、ＡＤＣ　１０、ｌ
２合金と同程度である． 第４表 実施例３ 第３表に示す組戒の本発明合金（Ｎｏ．２０）及び参考
合金（ＪＩＳ　ＡＤＣＩＯ、６）を、１字形状を有した
、両端拘束式の割れ試験金型及び流動性試験金型（鋳造
品を第４図に示す）に鋳造し、割れ性及び流動性を調べ
た．割れ試験片は、ゲート通過速度２３ｍ／ｓｅｃ　、
金型温度１１５　〜１３０゜Ｃ、チルタイム５ｓｅｃの
条件で鋳造し、流動性試験片は、ゲート通過速度３０〜
８０ｍ／ｓｅｅ　，金型温度７０〜８０゜Ｃ１チルタイ
ム５ｓｅｃの条件で鋳造した． 割れ性は、試験片のエッジ部に発生した割れ幅から評価
し、流動性は得られた試験片の長さ（流動長）から評価
した． 第５表及び第５図に試験結果を示す． 第５表に示す様に本発明合金の割れ幅は３．５×１０−
”ｒＩｌａとＡ　Ｉ）ＩＪ合金の１３．９ＸＩＯ−”ａ
ｎに比べ著しく小さく、ＡＤＣＩＯ合金とほぼ同等であ
る。第３図に示す様に、本発明合金の流動長はＡＤＣＩ
Ｏ合金とＡＤＣ６合金の中間に位置に位置し、本発明合
金の流動性はゲート通過速度が３０〜８０ｍ／ｓｅｃの
範囲内ではＡＤＣ６合金より優れている． 第５表 実施例４ 第３表に示す組或の本発明合金（Ｎｏ．２０）及び参考
合金（ＪＩＳ　ＡＤＣＩＯ）の平板ダイカスト品（５５
Ｘ２０×３ｆｆＩＩ１）の鋳放し面を以下に示す条件で
陽極酸化処理し、高周波式膜厚計で、皮膜厚さを測定し
た．・前処理ｊ　溶剤、アルカリ脱脂→活性化（硝酸１
０％） ・浴　温：ｌ３〜１８℃ ・対極；Ｐｂ板（　５　〜１０ｃｍ） ・電解条件：　Ｉ　Ａ／ｄａ”　ｘ３０分本発明合金の
平均皮膜厚さは７。１ｉｌａで、ＡＤＣＩＯ合金の平均
皮膜厚さ１．７−に比べ著しく厚く、本発明合金の皮膜
生戒率は八〇ＣＩＯ合金より大きいことがわかった．第
６図は本発明合金に生或させた陽極酸化皮膜の断面を示
す．第６図に示すように、本発明合金に生或する陽極酸
化皮膜は厚さが均一である． 実施ｇ＃５ 第３表に示す＆ＩＩ威の本発明合金（Ｎｏ．２０）の凝
固組成を第Ｉ図及び第２図に示す．＆ＩＩ織観察位置は
、引張試験片チャック部の鋳肌面から２１Ｉｌｌｌ内側
の個所で、腐食処理は０．２％ＩＩＦ溶液を用いて行っ
た．本発明合金の凝固＆Ｉｌ織は、第１図及び第２図に
示す様に、多くの領域が微細な多元共晶相とα相で構威
され、一部にＡＩ−阿ｇｚｓｉ　．．ＡＩ−＾Ｚ．Ｎｉ
やＡｌＭｎｚＳｉＡｌ＋ｚの２元共晶相がα相のデンド
ライト間隙に晶出している． 〔発明の効果〕 本発明の合金は、鋳放しで高い強度と良好な靭性を有し
、かつ鋳造性と陽極酸化性がよい．すなわち、実施例に
みるように、本発明の合金は、公知のＡＤＣＩＯ合金や
ＡＤＣ６合金よりも引張り強さ及び耐力が大きく、また
＾ｏｃｔｏ合金よりも伸びが大きい．また、本発明の合
金は、ＡＤＣ１０　，　１２合金より衝撃値が太き（　
、ＡＤＣ６合金よりも割れ巾が小さく、流動性が大きい
、かつ、陽極酸化処理において皮膜は生戊率がよく、均
一な厚さの酸化皮膜が形戒される．このため、本発明の
合金は、鋳造品、特にダイカスト製品の製造に広く用い
ることができ

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明合金の一例の凝固＆Ｉｌ織の２００倍
光学顕微鏡写真であり、第２図は、本発明合金の一例の
凝固組織の１０００倍光学顕微鏡写真であり、第３図は
、本発明合金の引張試験に用いた試験片の形状を示し、
第４図は、流動性試験に用いた本発明合金の試験片鋳造
品の写真であり、第５図は本発明合金の流動試験におけ
るゲート通過速度に対する流動長の関係を示す図表であ
り、第６図は、本発明合金に生戒された陽極酸化皮膜の
断面の写真を示す． 第 １ 図 図征の浄警 第 ４ 図 第　　５ 図 第　　６ 図 ヶー唯倉ｌ攪（ｍ／ｓ） 手ｖＥ　＊ｍ　　正　書（方式） 平或１年１０月７３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ１〜６ｗｔ％、Ｎｉ１〜４ｗｔ％、Ｍｎ＜１
   ．５ｗｔ％、Ｓｉ０．３〜３．０ｗｔ％を含み、残部が
   Ａｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とする鋳造
   用高強度アルミニウム合金。
2. （２）Ｍｇ１〜６ｗｔ％、Ｎｉ１〜４ｗｔ％、Ｍｎ＜１
   ．５ｗｔ％、Ｓｉ０．３〜３．０ｗｔ％、Ｔｉ０．０１
   〜０．３ｗｔ％、Ｂ０．００１〜０．１ｗｔ％、Ｂｅ０
   ．００１〜０．１ｗｔ％を含み、残部がＡｌ及び不可避
   的不純物からなることを特徴とする鋳造用高強度アルミ
   ニウム合金。