JPH05156398A - 耐食性に優れた鋳造用アルミニウム合金 - Google Patents
耐食性に優れた鋳造用アルミニウム合金Info
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- JPH05156398A JPH05156398A JP34897191A JP34897191A JPH05156398A JP H05156398 A JPH05156398 A JP H05156398A JP 34897191 A JP34897191 A JP 34897191A JP 34897191 A JP34897191 A JP 34897191A JP H05156398 A JPH05156398 A JP H05156398A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｐｒ等の合金元素の
添加によって、鋳造用アルミニウム合金の耐食性を改善
する。 【構成】 この鋳造用アルミニウム合金は、Ｙ，Ｃｅ，
Ｌａ，Ｎｄ及びＰｒから選ばれた１種又は２種以上を総
量で０．０１〜３．０重量％含有している。Ｙ，Ｃｅ，
Ｌａ，Ｎｄ及びＰｒから選ばれた１種又は２種以上の含
有量総量は、０．０１〜３．０重量％の範囲で、使用状
態で接触する水性溶液との関係で定められる。また、他
の合金成分として、Ｃｕ：６重量％以下，Ｓｉ：０．０
１〜３０重量％，Ｍｇ：８．０重量％以下，Ｚｎ：５．
０重量％以下，Ｆｅ：０．０１〜１．０重量％，２．０
重量％以下のＮｉ，２．０重量％以下のＭｎ，２．０重
量％以下のＴｉ，２．０重量％以下のＣｒの１種又は２
種以上を含有させることもできる。 【効果】 Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｐｒ等は、腐食防止
剤として働くと共に、生成した酸化物皮膜又は水酸化物
皮膜がアルミニウム合金の腐食を抑制する。
添加によって、鋳造用アルミニウム合金の耐食性を改善
する。 【構成】 この鋳造用アルミニウム合金は、Ｙ，Ｃｅ，
Ｌａ，Ｎｄ及びＰｒから選ばれた１種又は２種以上を総
量で０．０１〜３．０重量％含有している。Ｙ，Ｃｅ，
Ｌａ，Ｎｄ及びＰｒから選ばれた１種又は２種以上の含
有量総量は、０．０１〜３．０重量％の範囲で、使用状
態で接触する水性溶液との関係で定められる。また、他
の合金成分として、Ｃｕ：６重量％以下，Ｓｉ：０．０
１〜３０重量％，Ｍｇ：８．０重量％以下，Ｚｎ：５．
０重量％以下，Ｆｅ：０．０１〜１．０重量％，２．０
重量％以下のＮｉ，２．０重量％以下のＭｎ，２．０重
量％以下のＴｉ，２．０重量％以下のＣｒの１種又は２
種以上を含有させることもできる。 【効果】 Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｐｒ等は、腐食防止
剤として働くと共に、生成した酸化物皮膜又は水酸化物
皮膜がアルミニウム合金の腐食を抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スラブ，ビレット等へ
の鋳造や製品形状へのダイキャスト鋳造に適し、耐食性
に優れたアルミニウム合金に関する。
の鋳造や製品形状へのダイキャスト鋳造に適し、耐食性
に優れたアルミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属Ａｌ，Ａｌ合金等のアルミニウム系
材料は、軽量でしかも優れた耐食性を呈することを活か
し、自動車構成部材，搭載用各種部品等として使用され
ている。特に最近では、低燃費化の傾向に対応できる軽
量材料として、注目を浴びている。
材料は、軽量でしかも優れた耐食性を呈することを活か
し、自動車構成部材，搭載用各種部品等として使用され
ている。特に最近では、低燃費化の傾向に対応できる軽
量材料として、注目を浴びている。
【０００３】たとえば、インテークマニホルド，オイル
ポンプ，ウォータポンプ，シリンダヘッド，ピストン等
のエンジン冷却水系には、ＡＣ２Ａ，ＡＣ２Ｂ，ＡＣ４
Ｂ，ＡＣ４Ｃ，ＡＣ８Ａ，ＡＣ８Ｂ，ＡＣ８Ｃ，ＡＣ９
Ａ，ＡＣ９Ｂ，ＡＣ３９０，ＡＤＣ１２等のＡｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ系のＡｌ合金が構造部材として使用されている。
他方、ブレーキ液系には、ＡＣ１Ｂ等のＡｌ−Ｃｕ系合
金，ＡＣ４Ｃ等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が使用されて
いる。
ポンプ，ウォータポンプ，シリンダヘッド，ピストン等
のエンジン冷却水系には、ＡＣ２Ａ，ＡＣ２Ｂ，ＡＣ４
Ｂ，ＡＣ４Ｃ，ＡＣ８Ａ，ＡＣ８Ｂ，ＡＣ８Ｃ，ＡＣ９
Ａ，ＡＣ９Ｂ，ＡＣ３９０，ＡＤＣ１２等のＡｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ系のＡｌ合金が構造部材として使用されている。
他方、ブレーキ液系には、ＡＣ１Ｂ等のＡｌ−Ｃｕ系合
金，ＡＣ４Ｃ等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が使用されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】自動車のエンジン冷却
水系においては、内部を循環する水性液体にアルミニウ
ム系材料が接触した雰囲気で使用される。また、ブレー
キ液系においても、管路を流れる油が吸湿し、滞留水と
接触する環境でアルミニウム系材料が使用される。冷却
水やブレーキ液等の水性溶液と接触する環境では、Ａｌ
−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系等のアルミニウム合金
は、極めて短時間に腐食し、腐食量的にも外観上でも著
しい劣化がみられる。水性溶液と接触する環境下におけ
る腐食の進行は、比較的耐食性が良好なＡＣ７Ａ，ＡＣ
４Ｃ等によっても阻止することができない。
水系においては、内部を循環する水性液体にアルミニウ
ム系材料が接触した雰囲気で使用される。また、ブレー
キ液系においても、管路を流れる油が吸湿し、滞留水と
接触する環境でアルミニウム系材料が使用される。冷却
水やブレーキ液等の水性溶液と接触する環境では、Ａｌ
−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系等のアルミニウム合金
は、極めて短時間に腐食し、腐食量的にも外観上でも著
しい劣化がみられる。水性溶液と接触する環境下におけ
る腐食の進行は、比較的耐食性が良好なＡＣ７Ａ，ＡＣ
４Ｃ等によっても阻止することができない。
【０００５】また、エンジン冷却水系，ブレーキ液系等
は、銅合金，鋼等の異種材料をも一部の構成部材として
いる。アルミニウム系材料を異種金属材料と組み合わせ
て水性雰囲気で使用するとき、接触腐食が発生する。そ
の結果、水性溶液中に一旦溶出した金属がアルミニウム
表面に再析出し、腐食が促進される悪影響がみられる。
そのため、ＡＣ７Ａ，ＡＣ４Ｃ等の高耐食性Ａｌ合金で
あっても、使用雰囲気如何によりＡｌ−Ｃｕ系，Ａｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ系以上に接触腐食の影響を強く受ける場合が
ある。
は、銅合金，鋼等の異種材料をも一部の構成部材として
いる。アルミニウム系材料を異種金属材料と組み合わせ
て水性雰囲気で使用するとき、接触腐食が発生する。そ
の結果、水性溶液中に一旦溶出した金属がアルミニウム
表面に再析出し、腐食が促進される悪影響がみられる。
そのため、ＡＣ７Ａ，ＡＣ４Ｃ等の高耐食性Ａｌ合金で
あっても、使用雰囲気如何によりＡｌ−Ｃｕ系，Ａｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ系以上に接触腐食の影響を強く受ける場合が
ある。
【０００６】この点、たとえばブレージングシートにみ
られるように、犠牲防食作用をもつＺｎを含有させるこ
とによって耐食性を改善したアルミニウム合金も知られ
ている。この材料では、アルミニウム系材料の腐食を抑
制するため、Ａｌ−Ｚｎ合金の犠牲陽極反応をある程度
積極的に行わせることが必要とされる。しかし、Ａｌ−
Ｚｎ合金の犠牲陽極反応は、腐食性生物である水酸化ア
ルミＡｌ（ＯＨ）3 を発生させる。
られるように、犠牲防食作用をもつＺｎを含有させるこ
とによって耐食性を改善したアルミニウム合金も知られ
ている。この材料では、アルミニウム系材料の腐食を抑
制するため、Ａｌ−Ｚｎ合金の犠牲陽極反応をある程度
積極的に行わせることが必要とされる。しかし、Ａｌ−
Ｚｎ合金の犠牲陽極反応は、腐食性生物である水酸化ア
ルミＡｌ（ＯＨ）3 を発生させる。
【０００７】生じた水酸化アルミＡｌ（ＯＨ）3 は、ア
ルミニウム系材料の表面に付着し、また水性溶液流通経
路を経て弁座，弁体等の流路構成部材の表面に堆積する
こともある。その結果、流路の目詰りが発生する。腐食
性生物に起因した目詰りは、Ａｌ−Ｚｎ系合金製の部材
を使用したときばかりでなく、他のＡｌ−Ｃｕ系，Ａｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系等の材料において
も同様に生じる。
ルミニウム系材料の表面に付着し、また水性溶液流通経
路を経て弁座，弁体等の流路構成部材の表面に堆積する
こともある。その結果、流路の目詰りが発生する。腐食
性生物に起因した目詰りは、Ａｌ−Ｚｎ系合金製の部材
を使用したときばかりでなく、他のＡｌ−Ｃｕ系，Ａｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ系，Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系等の材料において
も同様に生じる。
【０００８】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｒ等の合金元素を微量添加することによって、目詰りの
原因となる腐食生成物の発生を抑制し、耐食性に優れた
鋳造用アルミニウム合金を提供することを目的とする。
出されたものであり、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｒ等の合金元素を微量添加することによって、目詰りの
原因となる腐食生成物の発生を抑制し、耐食性に優れた
鋳造用アルミニウム合金を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の鋳造用アルミニ
ウム合金は、その目的を達成するため、Ｙ，Ｃｅ，Ｌ
ａ，Ｐｒ及びＮｄから選ばれた１種又は２種以上を総量
で０．０１〜３．０重量％含有することを特徴とする。
Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ等の合計含有量は、アルミ
ニウム合金と接触する使用雰囲気の水性溶液との関係に
おいて、０．０１〜３．０重量％の範囲で定めることが
好ましい。
ウム合金は、その目的を達成するため、Ｙ，Ｃｅ，Ｌ
ａ，Ｐｒ及びＮｄから選ばれた１種又は２種以上を総量
で０．０１〜３．０重量％含有することを特徴とする。
Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ等の合計含有量は、アルミ
ニウム合金と接触する使用雰囲気の水性溶液との関係に
おいて、０．０１〜３．０重量％の範囲で定めることが
好ましい。
【００１０】Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ等が含有され
るアルミニウム合金は、Ｃｕ：０〜６重量％，Ｓｉ：
０．０１〜３０重量％，Ｍｇ：０〜８．０重量％及びＦ
ｅ：０．０１〜１．０重量％を含有する基本組成を有す
るものがある。この基本組成に、必要に応じて２．０重
量％以下のＮｉ，２．０重量％以下のＭｎ，２．０重量
％以下のＴｉ，５．０重量％以下のＺｎ及び２．０重量
％以下のＣｒの１種又は２種以上を含有させることもで
きる。
るアルミニウム合金は、Ｃｕ：０〜６重量％，Ｓｉ：
０．０１〜３０重量％，Ｍｇ：０〜８．０重量％及びＦ
ｅ：０．０１〜１．０重量％を含有する基本組成を有す
るものがある。この基本組成に、必要に応じて２．０重
量％以下のＮｉ，２．０重量％以下のＭｎ，２．０重量
％以下のＴｉ，５．０重量％以下のＺｎ及び２．０重量
％以下のＣｒの１種又は２種以上を含有させることもで
きる。
【００１１】
【作 用】アルミニウム合金の耐食性は、環境中の塩素
イオン濃度，水分量，ｐＨ等によって定まる。鋳物合金
の場合、多量の金属間化合物が金属表面に晶出・析出し
ている。そのため、雰囲気の水性溶液と接する接液部で
は、多数の局部電池が形成される。このとき、展伸材と
比較してアノード／カソード面積比が小さく、板厚方向
の腐食が局部的に進行する孔食よりも、合金表面全域に
わたる腐食、すなわち腐食量の多少が問題となる。たと
えば、アルミニウム合金にみられる腐食は、次のような
反応によって発生するものと考えられている。
イオン濃度，水分量，ｐＨ等によって定まる。鋳物合金
の場合、多量の金属間化合物が金属表面に晶出・析出し
ている。そのため、雰囲気の水性溶液と接する接液部で
は、多数の局部電池が形成される。このとき、展伸材と
比較してアノード／カソード面積比が小さく、板厚方向
の腐食が局部的に進行する孔食よりも、合金表面全域に
わたる腐食、すなわち腐食量の多少が問題となる。たと
えば、アルミニウム合金にみられる腐食は、次のような
反応によって発生するものと考えられている。
【００１２】水性溶液に接触するアルミニウム合金表面
では、Ａｌ→Ａｌ3+＋３ｅ- のアノード反応に従ってＡ
ｌが溶出する。Ａｌの溶出に伴って発生した電子ｅ-
は、水性溶液に溶解している酸素との間でＯ2 ＋２Ｈ2
Ｏ＋４ｅ- →４ＯＨ- のカソード反応を行い、水酸化イ
オンＯＨ- を発生させる。水酸化イオンＯＨ- は、更に
Ａｌ3+イオンとの間でＡｌ3+＋３ＯＨ- →Ａｌ（ＯＨ）
3 の腐食反応を起こす。この反応は、白色の沈澱物Ａｌ
（ＯＨ）3 がアルミニウム合金表面に析出していること
により確認される。
では、Ａｌ→Ａｌ3+＋３ｅ- のアノード反応に従ってＡ
ｌが溶出する。Ａｌの溶出に伴って発生した電子ｅ-
は、水性溶液に溶解している酸素との間でＯ2 ＋２Ｈ2
Ｏ＋４ｅ- →４ＯＨ- のカソード反応を行い、水酸化イ
オンＯＨ- を発生させる。水酸化イオンＯＨ- は、更に
Ａｌ3+イオンとの間でＡｌ3+＋３ＯＨ- →Ａｌ（ＯＨ）
3 の腐食反応を起こす。この反応は、白色の沈澱物Ａｌ
（ＯＨ）3 がアルミニウム合金表面に析出していること
により確認される。
【００１３】また、水性溶液に含まれている塩素イオン
Ｃｌ- は、水の解離によって生じる水素イオンＨ+ と反
応し、塩酸ＨＣｌとなる。発生した塩酸ＨＣｌは、アル
ミニウム合金の表面に存在する酸化皮膜をアタックし、
皮膜欠陥を発生させる。その結果、マトリックスのＡｌ
は、皮膜欠陥により露出した金属間化合物の近傍で塩酸
ＨＣｌと反応し、塩化アルミニウムＡｌＣｌ3 を生成す
る。塩化アルミニウムＡｌＣｌ3 は、強酸性であり腐食
部のｐＨを低下させ、塩素イオンＣｌ- によるＡｌ腐食
反応を促進させる。
Ｃｌ- は、水の解離によって生じる水素イオンＨ+ と反
応し、塩酸ＨＣｌとなる。発生した塩酸ＨＣｌは、アル
ミニウム合金の表面に存在する酸化皮膜をアタックし、
皮膜欠陥を発生させる。その結果、マトリックスのＡｌ
は、皮膜欠陥により露出した金属間化合物の近傍で塩酸
ＨＣｌと反応し、塩化アルミニウムＡｌＣｌ3 を生成す
る。塩化アルミニウムＡｌＣｌ3 は、強酸性であり腐食
部のｐＨを低下させ、塩素イオンＣｌ- によるＡｌ腐食
反応を促進させる。
【００１４】自動車のエンジン冷却系を想定すると、腐
食性生物である水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）3 の供
給源は、ラジエータチューブ，座板等のあるが、シリン
ダーブロック，ウォータポンプ等のエンジンルーム構成
合金が最も大きなものである。そして、ラジエータが水
酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）3 の最も析出し易い箇所
となる。そこで、このような部品を、耐食性に優れた鋳
物合金で作ることが必要となる。
食性生物である水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）3 の供
給源は、ラジエータチューブ，座板等のあるが、シリン
ダーブロック，ウォータポンプ等のエンジンルーム構成
合金が最も大きなものである。そして、ラジエータが水
酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）3 の最も析出し易い箇所
となる。そこで、このような部品を、耐食性に優れた鋳
物合金で作ることが必要となる。
【００１５】環境中の硫酸根も、Ａｌ自体に対する腐食
性はそれほど強くはないが、塩化アルミニウムＡｌＣｌ
3 と同様に水性溶液のｐＨを低下させる。これによって
も、塩素イオンＣｌ- によるＡｌ腐食反応が促進され
る。
性はそれほど強くはないが、塩化アルミニウムＡｌＣｌ
3 と同様に水性溶液のｐＨを低下させる。これによって
も、塩素イオンＣｌ- によるＡｌ腐食反応が促進され
る。
【００１６】この腐食系にＡｌ−Ｚｎ系合金が介在する
と、Ａｌ−Ｚｎ系合金がＡｌに優先して溶解する犠牲防
食反応が発生し、Ａｌ自体の溶出が抑制される。しか
し、犠牲防食反応を積極的に行わせる材料では、必然的
に皮材の溶出量が増加し、ブレージングシートの寿命が
低下することは勿論、腐食性生物であるＡｌ（ＯＨ）3
等がチューブ内部に堆積し、目詰り等の欠陥が発生する
ことは前述した通りである。
と、Ａｌ−Ｚｎ系合金がＡｌに優先して溶解する犠牲防
食反応が発生し、Ａｌ自体の溶出が抑制される。しか
し、犠牲防食反応を積極的に行わせる材料では、必然的
に皮材の溶出量が増加し、ブレージングシートの寿命が
低下することは勿論、腐食性生物であるＡｌ（ＯＨ）3
等がチューブ内部に堆積し、目詰り等の欠陥が発生する
ことは前述した通りである。
【００１７】本発明においては、基本的には犠牲防食作
用によらず、腐食防止剤としての作用を発揮させると共
に、アルミニウム合金の表面に緻密な酸化物皮膜又は水
酸化物皮膜を形成することによって、Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋
４ｅ- →４ＯＨ- のカソード反応を抑制し、耐食性の改
善を図っている。Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等
によるＡｌの溶出抑制は、次のメカニズムによるものと
推察される。
用によらず、腐食防止剤としての作用を発揮させると共
に、アルミニウム合金の表面に緻密な酸化物皮膜又は水
酸化物皮膜を形成することによって、Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋
４ｅ- →４ＯＨ- のカソード反応を抑制し、耐食性の改
善を図っている。Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等
によるＡｌの溶出抑制は、次のメカニズムによるものと
推察される。
【００１８】たとえば、アルミニウム合金にＹを添加す
ると、自然電位が卑に移行し、孔食電位との差が広が
る。そのため、腐食が生じにくくなる。また、アルミニ
ウム合金に含まれているＹは、Ａｌとの間に金属間化合
物ＹＡｌ3 を生成する。金属間化合物ＹＡｌ3 は、マト
リックスよりも卑な電位を示し、水中に含まれている塩
素イオンと反応してＹＣｌ3 となる。すなわち、Ｙは、
水性溶液に含まれている塩素イオンＣｌ- に対するトラ
ップ作用を呈し、塩素イオンＣｌ- とＡｌとの間の反応
を妨げる腐食防止剤として働く。
ると、自然電位が卑に移行し、孔食電位との差が広が
る。そのため、腐食が生じにくくなる。また、アルミニ
ウム合金に含まれているＹは、Ａｌとの間に金属間化合
物ＹＡｌ3 を生成する。金属間化合物ＹＡｌ3 は、マト
リックスよりも卑な電位を示し、水中に含まれている塩
素イオンと反応してＹＣｌ3 となる。すなわち、Ｙは、
水性溶液に含まれている塩素イオンＣｌ- に対するトラ
ップ作用を呈し、塩素イオンＣｌ- とＡｌとの間の反応
を妨げる腐食防止剤として働く。
【００１９】他方、生成したＹＣｌ3 は、腐食防止剤と
しての機能に加え、ある濃度を超えるとアルミニウム合
金の表面に酸化物Ｙ2 Ｏ3 又は水酸化物Ｙ（ＯＨ）3 と
して堆積する。酸化物Ｙ2 Ｏ3 又は水酸化物Ｙ（ＯＨ）
3 は、何れも緻密な皮膜となってアルミニウム合金の表
面を覆う。そのため、Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ- →４ＯＨ
- のカソード反応が抑制され、水酸化イオンＯＨ- の補
給がないことからＡｌ（ＯＨ）3 を生成する腐食反応が
進行しない。また、塩素イオンＣｌ- を含んでいる水性
溶液からＡｌ表面が遮断され、強酸性の塩化アルミニウ
ムＡｌＣｌ3 の発生がない。
しての機能に加え、ある濃度を超えるとアルミニウム合
金の表面に酸化物Ｙ2 Ｏ3 又は水酸化物Ｙ（ＯＨ）3 と
して堆積する。酸化物Ｙ2 Ｏ3 又は水酸化物Ｙ（ＯＨ）
3 は、何れも緻密な皮膜となってアルミニウム合金の表
面を覆う。そのため、Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ- →４ＯＨ
- のカソード反応が抑制され、水酸化イオンＯＨ- の補
給がないことからＡｌ（ＯＨ）3 を生成する腐食反応が
進行しない。また、塩素イオンＣｌ- を含んでいる水性
溶液からＡｌ表面が遮断され、強酸性の塩化アルミニウ
ムＡｌＣｌ3 の発生がない。
【００２０】他のＣｅ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｐｒ等も、Ｙと同
様にトラップによる防食及び塩素イオンＣｌ- をトラッ
プした結果としての塩化物による腐食抑制の二段階防食
作用を呈する。
様にトラップによる防食及び塩素イオンＣｌ- をトラッ
プした結果としての塩化物による腐食抑制の二段階防食
作用を呈する。
【００２１】その結果、アルミニウム合金の表面には、
抑制された腐食量で腐食が表面全域に発生した全面腐食
の形態をとる。そして、アルミニウム合金の溶出が抑え
られ、長期間にわたり優れた耐食性が示される。
抑制された腐食量で腐食が表面全域に発生した全面腐食
の形態をとる。そして、アルミニウム合金の溶出が抑え
られ、長期間にわたり優れた耐食性が示される。
【００２２】二段階防食効果は、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の１種又は２種以上を総量で０．０１
重量％以上含有させるとき顕著に現れる。しかし、過剰
の添加は、耐食性改善効果が飽和するばかりでなく、金
属間化合物等の析出物が多くなってアルミニウム合金の
機械的性質を低下させる。そこで、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の合金元素含有量の上限を、総量で
３．０重量％に定めた。
ｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の１種又は２種以上を総量で０．０１
重量％以上含有させるとき顕著に現れる。しかし、過剰
の添加は、耐食性改善効果が飽和するばかりでなく、金
属間化合物等の析出物が多くなってアルミニウム合金の
機械的性質を低下させる。そこで、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の合金元素含有量の上限を、総量で
３．０重量％に定めた。
【００２３】また、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ等の添
加により耐食性が改善されるアルミニウム合金として
は、種々の合金組成をもったものが対象とされる。なか
でも、Ｃｕ：０〜６重量％，Ｓｉ：０．０１〜３０重量
％，Ｍｇ：０〜８．０重量％及びＦｅ：０．０１〜１．
０重量％を含有する基本組成をもつ合金が使用される。
加により耐食性が改善されるアルミニウム合金として
は、種々の合金組成をもったものが対象とされる。なか
でも、Ｃｕ：０〜６重量％，Ｓｉ：０．０１〜３０重量
％，Ｍｇ：０〜８．０重量％及びＦｅ：０．０１〜１．
０重量％を含有する基本組成をもつ合金が使用される。
【００２４】また、必要に応じて２．０重量％以下のＮ
ｉ，２．０重量％以下のＭｎ，２．０重量％以下のＴ
ｉ，５．０重量％以下のＺｎ，２．０重量％以下のＣｒ
の１種又は２種以上を基本組成に含有させたものも、
Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の添加によって耐
食性が改善される。
ｉ，２．０重量％以下のＭｎ，２．０重量％以下のＴ
ｉ，５．０重量％以下のＺｎ，２．０重量％以下のＣｒ
の１種又は２種以上を基本組成に含有させたものも、
Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の添加によって耐
食性が改善される。
【００２５】ここで、対象とするアルミニウム合金に含
まれる合金成分及び含有量を説明する。Ｃｕ：６．０重
量％以下のＣｕの添加は、アルミニウム合金の常温強度
及び高温強度を向上させ、機械加工性の改善に有効であ
る。しかし、Ｃｕの含有量が６．０を超えると、耐食性
が著しく阻害される。
まれる合金成分及び含有量を説明する。Ｃｕ：６．０重
量％以下のＣｕの添加は、アルミニウム合金の常温強度
及び高温強度を向上させ、機械加工性の改善に有効であ
る。しかし、Ｃｕの含有量が６．０を超えると、耐食性
が著しく阻害される。
【００２６】Ｓｉ：鋳造性の向上に効果があり、熱膨張
係数の減少及び耐摩耗性の向上にも有効である。また、
Ｍｇとの共存によって、強度の向上も図られる。このよ
うな効果を得るためには、０．０１重量％以上のＳｉ含
有量が必要である。しかし、Ｓｉ含有量が３０重量％を
超えると、機械加工性及び表面処理性が著しく劣化す
る。
係数の減少及び耐摩耗性の向上にも有効である。また、
Ｍｇとの共存によって、強度の向上も図られる。このよ
うな効果を得るためには、０．０１重量％以上のＳｉ含
有量が必要である。しかし、Ｓｉ含有量が３０重量％を
超えると、機械加工性及び表面処理性が著しく劣化す
る。
【００２７】Ｍｇ：固溶体強化を図り、Ｓｉとの共存に
よって時効硬化による強度向上に寄与する合金元素であ
る。また、耐食性及び機械加工性を向上させる上でも有
効である。しかし、多量のＭｇを含有させると、流動性
及び溶湯補給性を劣化させ、ヒケ特性の劣化をもたらす
ので、Ｍｇ含有量の上限を８．０重量％に設定した。
よって時効硬化による強度向上に寄与する合金元素であ
る。また、耐食性及び機械加工性を向上させる上でも有
効である。しかし、多量のＭｇを含有させると、流動性
及び溶湯補給性を劣化させ、ヒケ特性の劣化をもたらす
ので、Ｍｇ含有量の上限を８．０重量％に設定した。
【００２８】Ｚｎ：Ｍｇとの共存によって機械的性質を
向上させ、機械加工性を改善する合金元素である。しか
し、多量のＺｎ含有は耐食性及び耐熱間割れ性を劣化さ
せるので、Ｚｎ含有量の上限を５．０重量％に設定し
た。
向上させ、機械加工性を改善する合金元素である。しか
し、多量のＺｎ含有は耐食性及び耐熱間割れ性を劣化さ
せるので、Ｚｎ含有量の上限を５．０重量％に設定し
た。
【００２９】Ｆｅ：金型への焼付き防止効果及びＡｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ系合金の耐熱間割れ性を向上させる作用を呈
する。しかし、多量のＦｅを含有させると、ＦｅＡｌ
3 ，Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ等の金属間化合物を形成し、靭
性，耐食性，ヒケ性等を劣化させる。そこで、Ｆｅ含有
量の上限は、１．０重量％に設定した。
Ｚｎ−Ｍｇ系合金の耐熱間割れ性を向上させる作用を呈
する。しかし、多量のＦｅを含有させると、ＦｅＡｌ
3 ，Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ等の金属間化合物を形成し、靭
性，耐食性，ヒケ性等を劣化させる。そこで、Ｆｅ含有
量の上限は、１．０重量％に設定した。
【００３０】Ｎｉ：Ｃｕを含むアルミニウム合金におい
て、高温強度を向上させる有効な合金元素である。しか
し、多量のＮｉ含有は耐食性を低下させることになるの
で、Ｎｉ含有量の上限を２．０重量％に設定した。
て、高温強度を向上させる有効な合金元素である。しか
し、多量のＮｉ含有は耐食性を低下させることになるの
で、Ｎｉ含有量の上限を２．０重量％に設定した。
【００３１】Ｍｎ：高温強度を向上させると共に、Ａｌ
−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物の晶出を抑え靭性の劣化を
防止し、且つＦｅに起因する耐食性の劣化を防止する作
用を呈する。しかしながら、Ｍｎが多量に含有される
と、溶解炉でスラッジが形成され易くなり、炉を傷める
傾向が強くなる。また、粗大な金属間化合物が形成さ
れ、靭性を低下させる。そこで、Ｍｎ含有量は、２．０
重量％以下とした。
−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物の晶出を抑え靭性の劣化を
防止し、且つＦｅに起因する耐食性の劣化を防止する作
用を呈する。しかしながら、Ｍｎが多量に含有される
と、溶解炉でスラッジが形成され易くなり、炉を傷める
傾向が強くなる。また、粗大な金属間化合物が形成さ
れ、靭性を低下させる。そこで、Ｍｎ含有量は、２．０
重量％以下とした。
【００３２】Ｔｉ：アルファ相を微細化し、鋳造性及び
機械的性質を向上させる合金元素である。しかし、過剰
のＴｉが存在すると、溶湯の流動性が低下し、しかもＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の金属間化合物が晶出して靭性を著し
く低下させる。更に、多量のＴｉ含有は、熱伝導度及び
電気伝導度を低下させることにもなる。そこで、Ｔｉ含
有量の上限は、２．０重量％に設定した。
機械的性質を向上させる合金元素である。しかし、過剰
のＴｉが存在すると、溶湯の流動性が低下し、しかもＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系の金属間化合物が晶出して靭性を著し
く低下させる。更に、多量のＴｉ含有は、熱伝導度及び
電気伝導度を低下させることにもなる。そこで、Ｔｉ含
有量の上限は、２．０重量％に設定した。
【００３３】Ｃｒ：結晶粒界を強化し、耐応力腐食割れ
性を改善し、高温強度を向上させる合金元素である。し
かし、２．０重量％を超えるＣｒが含有されるとき、粗
大な金属間化合物が発生し易くなり、靭性及び加工性の
劣化をもたらす。
性を改善し、高温強度を向上させる合金元素である。し
かし、２．０重量％を超えるＣｒが含有されるとき、粗
大な金属間化合物が発生し易くなり、靭性及び加工性の
劣化をもたらす。
【００３４】
【実施例】表１〜３に示した各組成のアルミニウム合金
を溶解した後、２００ｍｍ×１００ｍｍ×６ｍｍのキャ
ビティを有する金型を使用して鋳造した。得られた鋳物
から寸法が５０ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍの試験片を切り
出し、試験片の表面を＃３２０のエメリー紙で研磨し
た。なお、表３の試験番号２９は試験番号６のアルミニ
ウム合金との比較のため、同じく試験番号３３は試験番
号１〜５のアルミニウム合金との比較のため、同じく試
験番号３４は試験番号１〜５のアルミニウム合金との比
較のための例を示す。
を溶解した後、２００ｍｍ×１００ｍｍ×６ｍｍのキャ
ビティを有する金型を使用して鋳造した。得られた鋳物
から寸法が５０ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍの試験片を切り
出し、試験片の表面を＃３２０のエメリー紙で研磨し
た。なお、表３の試験番号２９は試験番号６のアルミニ
ウム合金との比較のため、同じく試験番号３３は試験番
号１〜５のアルミニウム合金との比較のため、同じく試
験番号３４は試験番号１〜５のアルミニウム合金との比
較のための例を示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】各試験片の中心部に、直径６．５ｍｍの孔
を穿設した。そして、図１に示すように、アルミ試験片
１を、同様に穿孔した同一寸法の鋳鉄（ＪＩＳ Ｇ５５
０１）試験片２，鋼（ＪＩＳ Ｇ３１４１，板厚１．５
ｍｍ）試験片３，黄銅（ＪＩＳ Ｈ３２０１，板厚１．
６ｍｍ）試験片４，はんだ（ＪＩＳ Ｚ３２８２）試験
片５及び銅（ＪＩＳ Ｈ３１０３）試験片６と共に、ワ
ッシャ７，８を介し嵌挿したボルト９をナット１０で締
め付けることにより一体的に組み立てた。
を穿設した。そして、図１に示すように、アルミ試験片
１を、同様に穿孔した同一寸法の鋳鉄（ＪＩＳ Ｇ５５
０１）試験片２，鋼（ＪＩＳ Ｇ３１４１，板厚１．５
ｍｍ）試験片３，黄銅（ＪＩＳ Ｈ３２０１，板厚１．
６ｍｍ）試験片４，はんだ（ＪＩＳ Ｚ３２８２）試験
片５及び銅（ＪＩＳ Ｈ３１０３）試験片６と共に、ワ
ッシャ７，８を介し嵌挿したボルト９をナット１０で締
め付けることにより一体的に組み立てた。
【００３９】また、隣接する試験片１〜６が直接接触す
ることがないように、各試験片１〜６の間にはスペーサ
１１を挟み込んだ。なお、ボルト９としては、四フッ化
エチレン製スリーブを被せた黄銅製ボルトを使用した。
また、ワッシャ７，８及びスペーサ１１にも、同様に四
フッ化エチレン製スリーブを被せた。更に、ワッシャ
７，８とボルト９のヘッド及びナット１０の間には、四
フッ化エチレン製スリーブを被せた支持板を取り付け
た。
ることがないように、各試験片１〜６の間にはスペーサ
１１を挟み込んだ。なお、ボルト９としては、四フッ化
エチレン製スリーブを被せた黄銅製ボルトを使用した。
また、ワッシャ７，８及びスペーサ１１にも、同様に四
フッ化エチレン製スリーブを被せた。更に、ワッシャ
７，８とボルト９のヘッド及びナット１０の間には、四
フッ化エチレン製スリーブを被せた支持板を取り付け
た。
【００４０】組み立てられた試験体を、図２に示した腐
食試験装置の内部に設置した。腐食試験装置２０は、腐
食液２１が注入された高さＨ及び内径Ｄがそれぞれ１３
０ｍｍ及び９０ｍｍの上部開放型容器２１をもってい
る。容器２１の底面からの高さｈを１５ｍｍに設定し
て、試験体１５を容器２１の内部に配置した。そして、
容器２１の上部開口をゴム栓２２で密閉し、冷却水２３
で冷却しながら腐食液２４を１０００ｍｌ注入した。こ
れにより、試験体１５は腐食液２４に完全に浸漬され
た。
食試験装置の内部に設置した。腐食試験装置２０は、腐
食液２１が注入された高さＨ及び内径Ｄがそれぞれ１３
０ｍｍ及び９０ｍｍの上部開放型容器２１をもってい
る。容器２１の底面からの高さｈを１５ｍｍに設定し
て、試験体１５を容器２１の内部に配置した。そして、
容器２１の上部開口をゴム栓２２で密閉し、冷却水２３
で冷却しながら腐食液２４を１０００ｍｌ注入した。こ
れにより、試験体１５は腐食液２４に完全に浸漬され
た。
【００４１】腐食液２４として、純水に硫酸根１０００
ｐｐｍ，塩素イオン１０００ｐｐｍ（塩化ナトリウムで
添加），重炭酸イオン１０００ｐｐｍ（重炭酸ナトリウ
ムで添加）及び銅イオン１０ｐｐｍ（塩化第二銅で添
加）添加し、酢酸でｐＨ３に調製したものを使用した。
また、乾燥空気２５を流量計２６で流量測定しながら、
スパージャ２７を介して腐食液２４中に吹き込んだ。乾
燥空気２５として温風を使用することによって腐食液２
４を加温した。腐食液２４の温度は温度計２８で検出
し、検出温度に応じて乾燥空気２５の吹込み量を調節し
た。このようにして、腐食液２４の温度を、８８±２℃
に維持した。
ｐｐｍ，塩素イオン１０００ｐｐｍ（塩化ナトリウムで
添加），重炭酸イオン１０００ｐｐｍ（重炭酸ナトリウ
ムで添加）及び銅イオン１０ｐｐｍ（塩化第二銅で添
加）添加し、酢酸でｐＨ３に調製したものを使用した。
また、乾燥空気２５を流量計２６で流量測定しながら、
スパージャ２７を介して腐食液２４中に吹き込んだ。乾
燥空気２５として温風を使用することによって腐食液２
４を加温した。腐食液２４の温度は温度計２８で検出
し、検出温度に応じて乾燥空気２５の吹込み量を調節し
た。このようにして、腐食液２４の温度を、８８±２℃
に維持した。
【００４２】腐食液２４に対する試験体１５の浸漬を３
３６時間継続した後、腐食液２４から試験体１５を取り
出した。そして、アルミ試験片１の重量を測定した。こ
の重量を腐食試験前のアルミ試験片１の重量と比較し、
耐食性を評価した。また、各試験片の腐食減量から、
Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の溶出量を算出し
た。このようにして求められた腐食減量及び溶出量を、
表４〜６に示す。
３６時間継続した後、腐食液２４から試験体１５を取り
出した。そして、アルミ試験片１の重量を測定した。こ
の重量を腐食試験前のアルミ試験片１の重量と比較し、
耐食性を評価した。また、各試験片の腐食減量から、
Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の溶出量を算出し
た。このようにして求められた腐食減量及び溶出量を、
表４〜６に示す。
【００４３】
【表４】
【００４４】
【表５】
【００４５】
【表６】
【００４６】表４及び表５を表６と比較するとき、Ｙ，
Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の添加によって同種の
合金系であっても、耐食性が大幅に改善されていること
が判る。この耐食性の向上は、前述したＹ，Ｃｅ，Ｌ
ａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の腐食防止剤としての作用及び
生成した酸化物皮膜又は水酸化物皮膜による腐食抑制作
用によることを示すものである。
Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の添加によって同種の
合金系であっても、耐食性が大幅に改善されていること
が判る。この耐食性の向上は、前述したＹ，Ｃｅ，Ｌ
ａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の腐食防止剤としての作用及び
生成した酸化物皮膜又は水酸化物皮膜による腐食抑制作
用によることを示すものである。
【００４７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の合金元素を
所定量含有させることにより、アルミニウム合金の耐食
性を向上させている。Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｒ等による耐食性の向上は、Ｚｎのような犠牲陽極作用
によるものではなく、腐食防止剤としての機能及び緻密
な酸化物皮膜又は水酸化物皮膜による基材保護作用によ
るものであり、配管系等に目詰りを発生させる腐食性生
物を生じることがない。そのため、本発明のアルミニウ
ム合金は、シリンダーブロック，ウォータポンプ等のエ
ンジンルーム構成部品を始めとして、腐食性の水性溶液
に接する環境下で優れた耐食性を示す構造部材として使
用される。
は、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｒ等の合金元素を
所定量含有させることにより、アルミニウム合金の耐食
性を向上させている。Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｒ等による耐食性の向上は、Ｚｎのような犠牲陽極作用
によるものではなく、腐食防止剤としての機能及び緻密
な酸化物皮膜又は水酸化物皮膜による基材保護作用によ
るものであり、配管系等に目詰りを発生させる腐食性生
物を生じることがない。そのため、本発明のアルミニウ
ム合金は、シリンダーブロック，ウォータポンプ等のエ
ンジンルーム構成部品を始めとして、腐食性の水性溶液
に接する環境下で優れた耐食性を示す構造部材として使
用される。
【図１】 本発明実施例において、接触腐食を測定する
ためにアルミニウム合金の試験片を他の金属材料試験片
と組み合わせた状態を示す。
ためにアルミニウム合金の試験片を他の金属材料試験片
と組み合わせた状態を示す。
【図２】 各種試験片を組み合わせた試験体を腐食液に
浸漬して、腐食試験を行っている状態を示す。
浸漬して、腐食試験を行っている状態を示す。
１ アルミ試験片 ２ 鋳鉄試験片 ３ 鋼試験片
４ 黄銅試験片 ５ ハンダ試験片 ６ 銅試験片 １５ 試験体
２４ 腐食液
４ 黄銅試験片 ５ ハンダ試験片 ６ 銅試験片 １５ 試験体
２４ 腐食液
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ及びＮｄから選ば
れた１種又は２種以上を総量で０．０１〜３．０重量％
含有することを特徴とする耐食性に優れた鋳造用アルミ
ニウム合金。 - 【請求項２】 Ｓｉ：０．０１〜３０重量％及びＦｅ：
０．０１〜１．０重量％を含有し、更に必要に応じてＮ
ｉ：２．０重量％以下，Ｍｎ：２．０重量％以下，Ｔ
ｉ：２．０重量％以下，Ｚｎ：５．０重量％以下，Ｃ
ｕ：６．０重量％以下，Ｍｇ：８．０重量％以下及びＣ
ｒ：２．０重量％以下の１種又は２種以上を含有する合
金組成に、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ及びＮｄから選ばれた
１種又は２種以上を総量で０．０１〜３．０重量％含有
させたことを特徴とする耐食性に優れた鋳造用アルミニ
ウム合金。 - 【請求項３】 Ｃｕ：６．０重量％以下，Ｓｉ：０．０
１〜３０重量％，Ｍｇ：８．０重量％以下及びＦｅ：
０．０１〜１．０重量％を含有し、更に必要に応じてＮ
ｉ：２．０重量％以下，Ｍｎ：２．０重量％以下，Ｔ
ｉ：２．０重量％以下，Ｚｎ：５．０重量％以下及びＣ
ｒ：２．０重量％以下の１種又は２種以上を含有する合
金組成に、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ及びＮｄから選ばれた
１種又は２種以上を総量で０．０１〜３．０重量％含有
させたことを特徴とする耐食性に優れた鋳造用アルミニ
ウム合金。 - 【請求項４】 水性溶液と接触する密閉系において前記
水性溶液中に合金から溶出するＹ3+，Ｃｅ3+，Ｌａ3+，
Ｎｄ3+，Ｐｒ3+等のイオン濃度が総量で１〜３０００ｐ
ｐｍとなるように、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ及びＮｄから
選ばれた１種又は２種以上の含有量総量を、０．０１〜
３．０重量％の範囲で前記水性溶液との関係で定めたこ
とを特徴とする耐食性に優れた鋳造用アルミニウム合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34897191A JPH05156398A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 耐食性に優れた鋳造用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34897191A JPH05156398A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 耐食性に優れた鋳造用アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05156398A true JPH05156398A (ja) | 1993-06-22 |
Family
ID=18400624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34897191A Pending JPH05156398A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 耐食性に優れた鋳造用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05156398A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-12-06 JP JP34897191A patent/JPH05156398A/ja active Pending
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