JPH0791624B2 - アルミニウム合金鋳物品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋳物用アルミニウム合金を用いた鋳物品のダ
イキャスト法による製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、ダイキャスト法によって鋳造される鋳物品用のア
ルミニウム合金として例えばJIS ADC3が知られており、
その重量組成は、Siが９〜10％,Cuが0.6％以下、Mgが0.
4〜0.6％,Feが1.3％以下,Mnが0.3％以下,Znが0.5％以
下,Niが0.5％以下，残部がAlである。該合金を用いた鋳
物品は、その鋳造後の状態ではSiが針状に析出してお
り、これが伸び等の機械的性質に悪影響を及ぼして、あ
まり高い靱性を得ることができない。そのため、通常、
鋳造後に鋳物品が500℃前後の高温に保持され、析出強
化元素を一度マトリックス中に固溶させて均一な過飽和
固溶体とする溶体化処理が行われ、次いで、200℃前後
でこの過飽和固溶体を時効することにより固溶している
強化元素を析出させる時効処理が行われて鋳物品の機械
的性質が向上される。該両処理の後、通常、鋳物品に塗
装が施されて、次いで塗装の焼付け処理が行われて製品
化される。しかしながら、前記溶体化処理および時効処
理は多大な時間を要し、さらに塗装およびその焼付け処
理が加わって作業効率が極端に悪くなる。また、これら
の熱処理費が鋳物品の製造コストに与える影響も大き
く、製品コストを低減する妨げとなっている。

（解決しようとする課題） 本発明はかかる不都合を解消し、溶体化処理を行わずに
時効処理だけで機械的性質、特に伸びを向上することの
できる塗装された鋳物品を効率よく製造する方法を提供
することを目的とする。

（課題を解決する手段） 種々の検討を積み重ねた結果、鋳物用アルミニウム合金
の組成を、重量基準で7.5〜9.5％のSi,0.1〜0.3％のCu,
0.1〜0.32％のMg,0.5〜0.9％のFe,0.2〜0.6％のMn,0.03
〜0.05％のSr,残部をAlとすることによって溶体化処理
を行わずに時効処理のみで鋳物品の機械的性質、特に伸
びが向上することが認められた。

前記Siは、鋳物性改善のために必要不可欠の元素であ
り、7.5％より少いと鋳造時の溶湯の湯流れ性が悪くな
ってしまう。また、9.5％を越えると鋳物品の靱性が低
下してしまうので7.5〜9.5％とする。

Cuは、強度を向上させるために添加され、0.1％より少
いと、その効果がなく、強度の向上が図れない。逆に、
0.3％を越えるとSi量との関係で靱性が低下してしまう
ので0.1〜0.3％とする。

Mgは、強度を向上させるために添加され、0.1％より少
いとその効果がなく、0.32％を越えると靱性が低下して
しまうので、0.1〜0.32％とする。

Feは、鋳造時に金型と鋳物品との焼付きを軽減するため
に添加され、0.5％より少いとその効果がなく、0.9％を
越えると靱性が低下してしまうので0.5〜0.9％とする。

Mnは、鋳造時にFe化合物が針状粗大晶として析出して、
伸び等の機械的性質が低下してしまうのを抑制するため
に添加され、0.2％より少いとその抑制効果が得られ
ず、また、0.6％を越えると、抑制効果が飽和して、よ
り以上の効果は望めないので0.2％〜0.6％とする。

Srは、鋳造時に析出するSiの粒子を微細化するために添
加され、0.03％より少いと、その効果が顕著に認められ
ない。逆に0.05％を越えると微細化の効果は飽和して、
より以上の効果は望めず、歩留りが悪くなってしまうの
で、0.03〜0.05％とする。

本発明のアルミニウム合金鋳物品の製造方法は、前記鋳
物用アルミニウム合金を用いてダイキャスト法により鋳
物品を鋳造する鋳造工程と、前記鋳造工程に続いて該鋳
物品に塗装を施す塗装工程と、該塗装を施した鋳物品に
塗装の焼付け処理により時効処理を同時に施す熱処理工
程とからなる。前記塗装ではその焼付け処理条件と前記
合金の時効処理条件とが一致する塗料が使用される。

（作 用） 本発明に用いる鋳物用アルミニウム合金は、前述の組成
とすることによって、特にMn及び比較的に多量のSrが添
加されたことによって鋳造時にSiの析出粒子が溶体化処
理されたのと同様に微細化され、時効処理を行うだけで
鋳物品の機械的強度、特に伸びが向上し、しかもFeの添
加量を前述の範囲とすることによって鋳造時において金
型と鋳物品との焼付けが軽減される。また、Mnの添加量
を前述の範囲とすることによって、鋳造時にFe化合物が
針状粗大晶として析出することが抑制され、伸び等の機
械的性質の低下が抑制される。

従って、本発明のアルミニウム合金鋳造品の製造方法
は、前記アルミニウム合金を用いてダイキャスト法によ
り鋳物品を鋳造する鋳造工程に続いて、溶体化処理を行
わずに時効処理を施すことが可能になる。前記時効処理
は、前記鋳物品に塗装を施す塗装工程の後、該塗装を施
した鋳物品に塗装の焼付け処理を行う熱処理工程によ
り、前記焼付け処理と同時に行われる。

前記塗装では、前記鋳物品の時効処理条件と塗装の焼付
け処理条件が一致する塗料を選択することによって、塗
装後の焼付け処理により同時に時効処理を行うことが可
能になる。

（実施例） 本発明のいくつかの鋳物品の実施例と比較例とを同一条
件のダイキャスト法により鋳造した。第１表に各例に用
いた鋳物用アルミニウム合金の組成を示す。第１表で偶
数番号が本発明の実施例であり、奇数番号が比較例であ
る。該比較例ではSrを添加せず、他の元素を実施例と同
一の組成とした。また第１表のJIS ADC3は、前記ダイキ
ャスト法により鋳造され、鋳造後に500℃の温度で２時
間溶体化処理を施した。また、第１表中、Zn,Ni,Sn,Ti,
Pb,Crは各例に含まれる不可避不純物である。

ここで、本発明の製造方法により得られたアルミニウム
合金鋳物品の時効処理条件に関して検討した結果を第１
図および第２図に示す。ここにおいては、第１表中、N
o.2の実施例の組成の合金に着目し、該組成の合金に対
して前記ダイキャスト法によって鋳造した後に時効処理
を施し、その時の時効処理時間に対する鋳物品の機械的
性質の変化を測定した。第１図は、時効処理温度をパラ
メーターとした硬度の変化を示し、第２図は、時効処理
温度200℃における引張強さおよび伸びの変化を示す。
時効処理温度については、190℃よりも低いと第１図に
おける160℃の測定結果と同様に硬度の上昇には時間が
かかり、所望の硬度を短時間に得ることができない。時
効処理時間については、30分より短いと、硬度は十分に
上昇せず、逆に３時間を越えると硬度は減少していく。
また、第２図からわかるように引張強さは、時間と共に
上昇するが、伸びは、３時間を越えると減少していく。
そこで、時効処理条件は、温度が190℃以上、時間が30
分〜３時間であることが好ましい。

上記検討においては、本発明の製造方法により得られた
アルミニウム合金鋳物品と従来のJIS ADC3合金により従
来の製造方法で得られたアルミニウム合金鋳物品とを比
較するために、JIS ADC3合金も前記ダイキャスト法によ
って鋳造し、次いで200℃で２時間溶体化処理した後、
時効処理を施して機械的性質の変化を測定した。その測
定結果を第１図および第２図に示した。該測定結果か
ら、時効処理条件が同じであれば、硬度においては大き
な差は見受けられないことがわかる。また、引張強さに
おいても大きな差は見受けられないが、伸びにおいて
は、No.2の実施例の組成の合金の方が高い値が得られる
ことがわかる。

次に鋳物品の塗装には通常、アクリルまたはメラミン系
樹脂塗料が用いられるが、これらの塗料では、焼付け処
理温度については、190℃より低いと塗装被膜を十分に
焼付けすることができない。また、200℃より高いと、
塗装被膜が劣化する。また焼付け処理時間は、30分より
短いと塗装の焼付けを十分に行うことができず、60分を
越えると塗装の焼付けは十分に行われて、より以上の効
果は期待できない。このため、この種の塗装の焼付け処
理は、温度が190℃〜200℃、時間が30分〜60分であるこ
とが好ましい。この焼付け処理条件は、上記時効処理条
件を満たしており、アクリルまたはメラミン系樹脂塗料
により塗装を施した鋳物品に、190℃〜200℃で30分〜60
分、焼付け処理を施すことによって、時効処理を同時に
施すことができる。そこで、本実施例では、鋳造後に、
アクリル系樹脂塗料を用いて鋳物品に吹付け塗装を施
し、次いで、温度200℃で、50分間、塗装の焼付け処理
により同時に時効処理を施す処理を行った。

第１表の各例に対して上記処理が行われた後の機械的性
質において0.2％耐力および引張強さ、伸びの測定デー
タを第２表に示す。

第２表からわかるように偶数番号で示される実施例で
は、0.2％耐力および引張強さにおいては従来のJIS ADC
3合金の比較例とほぼ同等の数値が得られており、伸び
においては、JIS ADC3合金の比較例が４％弱であるのに
対して実施例では６〜８％程度と高い数値が得られてい
る。

上述したような実施例において伸びの向上が著しいの
は、Srが添加されたことによる効果が大きいためと考え
られる。このことは、第２表において偶数番号の実施例
と奇数番号の比較例とを比較してみてもわかる。比較例
には、Srが添加されていないので伸びは、2.5〜３％程
度とあまり高い値が得られていない。このように、Srが
添加されたことによって伸びが向上するのは、鋳物品の
組織が鋳造時に微細化されたことによる。実施例および
比較例の組織の顕微鏡による観察結果を第３図および第
４図、第５図に示す。

第３図は、実施例の時効処理後の組織を示す。第４図
は、比較例の鋳造後の組織を示す。第５図はJIS ADC3合
金の比較例の時効処理後の組織を示す。第３図では組織
は微細化されていることが顕著にわかるが、第４図では
針状の析出物が多数見受けられる。また第５図では、第
４図に較べれば組織が微細化されているが、第３図に較
べれば針状の析出物が多く見受けられる。このように本
発明のアルミニウム合金鋳物品の製造方法は、鋳造時に
組織が微細化されるので、溶体化処理が行われなくても
十分な機械的性質を得ることができると考えられる。そ
して、組織を微細化するには、鋳造後、急冷を行うとさ
らに効果があり、本発明のアルミニウム合金鋳物品の製
造方法は急冷速度を速くできるダイキャスト法のような
鋳造方法に適している。また、Feの重量組成を0.5乃至
0.9％の範囲とすることにより鋳造時に鋳物品と金型と
の焼付けが軽減され、優れた離型性を得ることができ、
またMnの重量組成を0.2乃至0.6％の範囲とすることによ
り鋳造時にFe化合物が針状粗大晶として析出することを
抑制でき、伸び等の機械的性質の低下を抑制することが
できる。

上述したように、本発明のアルミニウム合金鋳物品の製
造方法では、ダイキャスト法により鋳物品を鋳造して該
鋳物品に塗装の焼付け処理を施すことによって、時効処
理も同時に施され、従来のJIS ADC3合金を用いて溶体化
処理されたものに較べても伸びにおいては著しく向上さ
れ、伸び以外ではほぼ同等の機械的性質が得られるの
で、高い靱性の要求される二輪車等のアルミニウムホイ
ールの鋳造に適している。

（発明の効果） 本発明のアルミニウム合金鋳物品の製造方法によれば、
上記説明から明らかなように、Mn及び比較的多量のSrが
添加されたアルミニウム合金を用いることにより、鋳造
時に析出するSi粒子やFe化合物の結晶が微細化されるの
で、溶体化処理が行われなくても時効処理のみで鋳物品
の所望の機械的性質が得られ、特に伸びを向上させるこ
とができ、しかもFeの添加量を前述の範囲とすることに
より鋳造時において金型と鋳物品との焼付けを軽減する
ことができるので、優れた離型性を得ることができる。

また、本発明のアルミニウム合金鋳物品の製造方法は、
塗装の焼付け処理条件と時効処理条件とを一致させるこ
とのできる塗料を用いることにより、焼付け処理を施す
ことによって時効処理をも同時行うことができるので、
鋳物品の製造を効率よく短時間で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、時効処理時間に対する硬度の変化を示す線
図、第２図は、時効処理時間に対する引張強さおよび伸
びの変化を示す線図、第３図乃至第５図は、実施例およ
び比較例の組織を光学顕微鏡で観察した状態を示す線図
である。

フロントページの続き (72)発明者 初谷 昭 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 白石 武三 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 森 秀行 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 鈴木 善彦 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−193237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−100151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−123066（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量基準で7.5〜9.5％のSiと0.1〜0.3％の
   Cuと0.1〜0.32％のMgと0.5〜0.9％のFeと0.2〜0.6％のM
   nと0.03〜0.05％のSrと残部がAlからなる鋳物用アルミ
   ニウム合金を用いてダイキャスト法により鋳物品を鋳造
   する鋳造工程と、前記鋳造工程に続いて該鋳物品に塗装
   を施す工程と、該塗装を施した鋳物品に、塗装の焼付け
   処理により時効処理を同時に施す熱処理工程とからなる
   ことを特徴とするアルミニウム合金鋳物品の製造方法。