JPH0813054A - Additive for molten aluminum alloy - Google Patents
Additive for molten aluminum alloyInfo
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- JPH0813054A JPH0813054A JP14277194A JP14277194A JPH0813054A JP H0813054 A JPH0813054 A JP H0813054A JP 14277194 A JP14277194 A JP 14277194A JP 14277194 A JP14277194 A JP 14277194A JP H0813054 A JPH0813054 A JP H0813054A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばマニホールドや
シリンダーヘッドなど気密と強度を要求される自動車用
エンジン部品となる気密性に優れたアルミニウム合金鋳
物およびアルミニウム合金ダイカストを製造するための
アルミニウム合金溶湯添加剤に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum alloy molten metal for producing an aluminum alloy casting and an aluminum alloy die casting which are excellent in airtightness, for example, an engine component for automobiles which requires airtightness and strength such as a manifold and a cylinder head. Regarding additives.
【0002】[0002]
【従来の技術】アルミニウム合金を溶解して、その溶湯
によりアルミニウム合金鋳物およびアルミニウム合金ダ
イカストを鋳造すると、多くの場合、鋳物の内部に水素
ガスまたは引けによる気孔が発生する。そのような鋳物
を気体の通路部分や容器等の部品に用いた際に、鋳物内
部の気孔などの欠陥がつながっている場合には、部品の
内外に漏れが発生することがある。つまり、鋳物の内部
欠陥が水素ガスによる気孔であれ、引けによる気孔であ
れ、それが独立して存在していれば部品の内外の漏れは
発生しない。2. Description of the Related Art When an aluminum alloy is melted and an aluminum alloy casting and an aluminum alloy die casting are cast from the molten metal, hydrogen gas or pores due to shrinkage are often generated inside the casting. When such a casting is used for parts such as gas passages and containers, if defects such as pores inside the casting are connected, leakage may occur inside and outside the parts. That is, regardless of whether the internal defect of the casting is a pore due to hydrogen gas or a pore due to shrinkage, if it exists independently, leakage inside and outside the component does not occur.
【0003】通常の鋳造法、例えば重力鋳造、低圧鋳造
等で得られるアルミ鋳物の内部に発生する気孔は図3に
示すように非円形であり、気孔3aと3bはつながりや
すくなる。そのような形状の気孔3を持つアルミニウム
合金鋳物を、内外で圧力差の生じる部品、例えばマニホ
ールドやシリンダーヘッドなどの自動車用エンジン部品
に使用すると、吸入空気や冷却水が外部に漏れ、エンジ
ン性能を損なう恐れが生じる。このため、従来は、アル
ミニウム合金溶湯中のガスを除去する脱ガス処理等、水
素ガスによる気孔の発生を防ぐ種々の対策が採られてき
た。As shown in FIG. 3, the pores generated inside an aluminum casting obtained by a usual casting method such as gravity casting or low pressure casting are non-circular, and the pores 3a and 3b are easily connected. When the aluminum alloy casting having the pores 3 having such a shape is used for parts that generate a pressure difference between the inside and the outside, for example, engine parts for automobiles such as a manifold and a cylinder head, intake air and cooling water leak to the outside to improve engine performance. There is a risk of damage. Therefore, conventionally, various measures have been taken to prevent the generation of pores due to hydrogen gas, such as degassing treatment for removing gas in the molten aluminum alloy.
【0004】しかし、脱ガスした溶湯により鋳造する
と、確かにアルミニウム合金鋳物の気孔発生は減少する
が、反対に肉厚変化の大きい部分の厚肉部位に、引けあ
るいはザク巣が発生しやすくなる。例えば、図4に示す
ようにエンジン部品であるマニホールドやシリンダーヘ
ッドなどのボス部7に引けあるいはザク巣10が発生す
ると、このボス部7にネジ加工を行った後に内と外がつ
ながり、結果として吸入空気が外部に漏れることにな
る。従って、水素ガスによる気孔の発生に着目し、脱ガ
ス処理を行うことは、他の鋳造欠陥を招くことになり、
気密性に優れたアルミニウム合金鋳物を安定して得るこ
と難しい。However, when casting with a degassed molten metal, the generation of pores in the aluminum alloy casting is surely reduced, but on the contrary, shrinkage or dents are likely to occur in the thick portion of the portion where the thickness change is large. For example, as shown in FIG. 4, when a boss portion 7 such as a manifold or a cylinder head, which is an engine component, is contracted or has a zigzag 10, the inside and outside of the boss portion 7 are connected to each other after screwing, and as a result, Intake air will leak outside. Therefore, paying attention to the generation of pores due to hydrogen gas, performing degassing causes other casting defects,
It is difficult to stably obtain an aluminum alloy casting having excellent airtightness.
【0005】特公平5−65573号公報には、Al−
Si−Mg系またはAl−Si−Mg−Cu系合金に、
Caを0.001〜0.01%添加することにより、不
純物Feの存在による引け巣の発生を防ぎ、気密性に優
れた鋳造用アルミニウム合金を得る開示がある。Japanese Patent Publication No. 5-65573 discloses Al-
Si-Mg type or Al-Si-Mg-Cu type alloy,
There is a disclosure that by adding 0.001 to 0.01% of Ca, shrinkage cavities due to the presence of the impurity Fe are prevented and an aluminum alloy for casting having excellent airtightness is obtained.
【0006】しかし、Caを添加して引け巣を減少して
も、その引け巣の形状が非円形となり、気孔同士がつな
がる場合があり、そういったアルミニウム合金鋳物を内
外で圧力差があるような例えば自動車用エンジン部品と
して用いるには、依然として問題が残されている。However, even if Ca is added to reduce shrinkage cavities, the shape of the shrinkage cavities becomes non-circular and pores may be connected to each other. For example, there is a pressure difference between the inside and outside of such an aluminum alloy casting. There still remains a problem for use as an engine part for automobiles.
【0007】鋳物の厚肉部位に引け巣が発生することを
防止する方法として、溶湯に水素を添加して引け巣を分
散することが行われている。アルミニウム合金溶湯中に
溶解している水素は、溶湯の凝固時に水素溶解度が激減
するので、次式に示すようにガス化して気泡となってア
ルミニウム合金鋳物中に残存して細かい気孔となる。2
H(溶解)→H2 (ガス)このことから、水素は、凝固
収縮の緩和と引け巣を細かい気孔に分散する効果のある
ことがわかる。As a method of preventing shrinkage cavities from occurring in the thick-walled portion of a casting, hydrogen is added to the molten metal to disperse the shrinkage cavities. Hydrogen dissolved in the molten aluminum alloy has a drastic decrease in the solubility of hydrogen when the molten metal solidifies. Therefore, as shown in the following formula, the hydrogen is gasified into bubbles and remains in the aluminum alloy casting to form fine pores. Two
H (dissolution) → H 2 (gas) From this, it can be seen that hydrogen has an effect of relaxing solidification shrinkage and dispersing shrinkage cavities in fine pores.
【0008】従来、アルミニウム合金溶湯中へ水素を添
加する製造方法としては、じゃがいもあるいは水を含ま
せた布を溶湯に浸漬させる等して、次式に示すように水
の分解を利用する方法が実施されている。 2Al+3H2 O→Al2 O3 +6H(溶解)Conventionally, as a manufacturing method of adding hydrogen to an aluminum alloy molten metal, a method of utilizing decomposition of water as shown in the following equation, by immersing a cloth containing potatoes or water in the molten metal, etc. It has been implemented. 2Al + 3H 2 O → Al 2 O 3 + 6H (dissolved)
【0009】そのなかでも、水分を適量含むじゃがいも
が作業性に優れているため使用されることが多い。しか
し、じゃがいも等の水の分解を利用した添加方法では、
前式に示すようにアルミニウムの酸化物が生成されるた
めにノロが多量に発生し、そのノロを取り除く除滓作業
が必要になる。また、溶湯中にこの酸化物が混入するた
め、この溶湯で鋳造した鋳物中には膜状酸化物がガス発
生の起点となるために気孔が細長くなって各々がつなが
りやすくなり、気密性も低下する。Among them, potatoes containing a proper amount of water are often used because of their excellent workability. However, in the addition method using the decomposition of water such as potatoes,
As shown in the above equation, a large amount of slag is generated because aluminum oxide is generated, and a slag work for removing the slag is required. Also, since this oxide is mixed in the molten metal, the film oxide in castings cast from this molten metal becomes the starting point of gas generation, and the pores become elongated, making it easier for them to connect together and reducing the airtightness. To do.
【0010】一方、特公昭51−44084号公報に
は、アルミニウム溶湯が急激に凝固するのを防ぎ、かつ
結晶粒の大きさを制御するために1〜25%のマグネシ
ウムを添加溶解し、次いで発泡を図りかつ合金の粘性向
上を図るため合金の液相線以下固相線以上の温度におい
てガスを発生するチタン水素化物を添加攪拌して鋳造す
る多孔質アルミニウム合金鋳物の製造法の開示がある。
この発明によれば、発泡性を持つアルミニウム合金鋳物
が得られ、その発泡の気孔率は約30〜約60%、気孔
の大きさは約0.05〜約0.20mmとなる。しか
し、上記特公昭51−44084号公報では、気孔率、
気孔ともに大きすぎて気密性がなく、また機械的強度も
不足し、自動車用エンジン部品などには適用できない。On the other hand, in Japanese Patent Publication No. 51-44084, 1 to 25% of magnesium is added and melted in order to prevent the molten aluminum from rapidly solidifying and to control the size of crystal grains, and then foaming. In order to improve the viscosity of the alloy and to increase the viscosity of the alloy, there is disclosed a method for producing a porous aluminum alloy casting in which a titanium hydride that generates gas at a temperature below the liquidus and above the solidus of the alloy is added and stirred.
According to the present invention, a foamable aluminum alloy casting is obtained, and the porosity of the foam is about 30 to about 60%, and the size of the pores is about 0.05 to about 0.20 mm. However, in Japanese Patent Publication No. 51-44084, the porosity is
The pores are too large to have airtightness and lack mechanical strength, so that they cannot be applied to automobile engine parts.
【0011】本発明は、内外で圧力差のある部位に使用
される部品、例えばマニホールドやシリンダーヘッドな
どの自動車エンジン部品の製造に関し、アルミニウム合
金溶湯を酸化させることなく水素を添加することによ
り、厚肉部位に引けなどの鋳造欠陥を発生させず、かつ
気孔を気孔同士がつながることなく分散発生させて気密
性に優れたアルミニウム合金鋳物およびアルミニウム合
金ダイカスト鋳物を得るためのアルミニウム合金溶湯添
加剤を提供することを目的とする。The present invention relates to the manufacture of parts used at sites where there is a pressure difference inside and outside, for example, automobile engine parts such as manifolds and cylinder heads, by adding hydrogen without oxidizing the molten aluminum alloy. We provide an aluminum alloy molten metal additive for obtaining aluminum alloy castings and aluminum alloy die castings that have excellent airtightness by generating casting defects such as shrinkage at the meat part and generating pores dispersedly without connecting pores to each other. The purpose is to do.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアルミニウム合金溶湯添加剤は、水素を重
量比で0.05%以上含有する金属または合金からなる
ことを特徴とする。金属としてはチタンまたはジルコニ
ウムが良く、合金としてはチタン合金またはジルコニウ
ム合金が良い。そのアルミニウム合金溶湯添加剤は金属
水素化物を重量比で1%以上含有するのが良く、金属水
素化物としてはチタン水素化物またはジルコニウム水素
化物が好ましい。このアルミニウム合金溶湯添加剤は圧
縮成形されたり、減圧状態または不活性ガス雰囲気でア
ルミニウム容器に封入するのが良い。In order to achieve the above object, the molten aluminum alloy additive of the present invention is characterized by being composed of a metal or alloy containing 0.05% by weight or more of hydrogen. The metal is preferably titanium or zirconium, and the alloy is preferably titanium alloy or zirconium alloy. The molten aluminum alloy additive preferably contains metal hydride in an amount of 1% by weight or more, and titanium hydride or zirconium hydride is preferable as the metal hydride. This molten aluminum alloy additive is preferably molded by compression, or enclosed in an aluminum container under reduced pressure or in an inert gas atmosphere.
【0013】[0013]
【作用】水素を含有した金属および合金は、温度上昇に
伴って水素を放出する性質を持っていることから、アル
ミニウム合金溶湯中に添加すれば、水素を含有させるこ
とが可能である。これらの金属および合金の水素含有量
は重量比で0.05%以上あれば、溶湯温度を低下させ
ることなく、引けの分散に必要な水素量(約0.4pp
m以上)を溶湯に含有させることができる。金属および
合金の水素含有量が重量比で0.05%未満の場合に
は、十分な水素量が得られないか、添加量を多くすると
溶湯温度の低下や添加作業の煩雑さを招くことになる。
よって、アルミニウム合金溶湯添加剤として用いる金属
および合金の水素含有量は重量比で0.05%以上が良
い。Since the metals and alloys containing hydrogen have the property of releasing hydrogen as the temperature rises, it is possible to contain hydrogen by adding it to the molten aluminum alloy. If the hydrogen content of these metals and alloys is 0.05% or more by weight, the amount of hydrogen required for dispersion of shrinkage (about 0.4 pp without lowering the melt temperature).
m or more) can be contained in the molten metal. If the hydrogen content of metals and alloys is less than 0.05% by weight, a sufficient amount of hydrogen cannot be obtained, or increasing the amount of addition will lower the melt temperature and complicate addition work. Become.
Therefore, the hydrogen content of the metal and alloy used as the molten aluminum alloy additive is preferably 0.05% or more by weight.
【0014】かかる金属および合金としては、水素を吸
収しやすいチタン、ジルコニウム、マグネシウム等を用
いることができる。特に、チタンまたはジルコニウムを
用いるのが好ましい。チタンおよびジルコニウムはアル
ミニウム合金の結晶粒を微細化し、機械的強度を向上さ
せる作用を持つからである。As such metals and alloys, titanium, zirconium, magnesium or the like, which easily absorbs hydrogen, can be used. In particular, it is preferable to use titanium or zirconium. This is because titanium and zirconium have the function of refining the crystal grains of the aluminum alloy and improving the mechanical strength.
【0015】金属の水素含有量を増やしていくと金属水
素化物となる。この金属水素化物は水素吸蔵合金として
使われているように、重量比で数%の多量の水素を含有
しているため、添加剤中に金属水素化物が重量比で1%
以上含まれていれば、溶湯中への水素添加は十分に可能
である。また、単独で金属水素化物を用いると、0.0
1%〜0.1%程度の少量添加で溶湯に水素を十分に含
有させることができ、気孔は細かく分散する。When the hydrogen content of the metal is increased, it becomes a metal hydride. Since this metal hydride contains a large amount of hydrogen of several percent by weight, as used as a hydrogen storage alloy, the metal hydride is contained in the additive by 1% by weight.
If it is contained above, hydrogen can be sufficiently added to the molten metal. Further, when a metal hydride is used alone, it is 0.0
Hydrogen can be sufficiently contained in the melt by adding a small amount of about 1% to 0.1%, and the pores are finely dispersed.
【0016】かかる金属水素化物としては、TiH2、
ZrH2、MgH2、Mg2NiH2 等を用いることがで
きる。特にTiH2 またはZrH2 を用いるのが好まし
い。TiH2 およびZrH2 はアルミニウム合金の結晶
粒を微細化し、機械的強度を向上させる作用を持つTi
またはZrを含んでいるからである。Examples of such metal hydrides include TiH 2 ,
ZrH 2 , MgH 2 , Mg 2 NiH 2 or the like can be used. In particular, it is preferable to use TiH 2 or ZrH 2 . TiH 2 and ZrH 2 have the function of refining the crystal grains of the aluminum alloy and improving the mechanical strength.
Alternatively, it contains Zr.
【0017】金属は水素を吸収すると脆くなるため、粒
状または粉末になる。このような添加剤をそのまま溶湯
中に添加しようとしても溶湯の上に浮く等して添加効率
は非常に悪いため、アルミニウム箔等に包んで添加する
方がよい。しかし、アルミニウム箔等で包んだものは大
きさが不揃いになるなるため、添加装置が使えず、自動
化が困難である。そこで、粒状または粉末の水素含有金
属や金属水素化物を圧縮成形して一定形状にすれば、添
加作業は容易になるし、自動化も可能である。When hydrogen absorbs hydrogen, the metal becomes brittle and becomes granular or powder. Even if it is attempted to add such an additive as it is to the molten metal, it floats on the molten metal and the addition efficiency is very poor. Therefore, it is better to wrap it in an aluminum foil or the like for addition. However, since the size wrapped with aluminum foil or the like becomes uneven, the addition device cannot be used and automation is difficult. Therefore, if a granular or powdered hydrogen-containing metal or metal hydride is compression-molded into a constant shape, the addition operation becomes easy and automation is possible.
【0018】また、水素含有金属や金属水素化物を大気
中に放置すると、水素の放散および酸化が生じる。水素
が放散すると目標の水素量が添加できず、添加剤が酸化
すると溶湯中に酸化物が混入し、鋳造品の強度が低下す
る。そこで、水素含有金属や金属水素化物を減圧状態ま
たは不活性雰囲気でアルミニウム容器に封入すれば、こ
のような問題は発生しないばかりか、添加剤の形状が一
定になるため、添加作業は容易になり、自動化も図れ
る。When the hydrogen-containing metal or metal hydride is left in the atmosphere, hydrogen is diffused and oxidized. When hydrogen is dissipated, the target amount of hydrogen cannot be added, and when the additive oxidizes, oxides are mixed in the molten metal and the strength of the cast product decreases. Therefore, if a hydrogen-containing metal or metal hydride is enclosed in an aluminum container in a depressurized state or in an inert atmosphere, such a problem does not occur, and since the shape of the additive becomes constant, addition work becomes easier. , Can be automated.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 (実施例1)(JIS)AC4Bアルミニウム合金10
kgを黒鉛坩堝で溶解して700℃に保持し、各種添加
剤を塊状のものはそのまま、粒状および粉末はアルミニ
ウム箔で包んで添加した。そして、銅製金型およびボス
付き平板鋳型に鋳造し、試料を作製した。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below. (Example 1) (JIS) AC4B aluminum alloy 10
Kg was melted in a graphite crucible and kept at 700 ° C., and various additives were added by wrapping the granular ones and powders in an aluminum foil as they were. Then, casting was performed in a copper mold and a flat plate mold with a boss to prepare a sample.
【0020】表1は、添加前の溶湯、本発明例の添加剤
を添加した溶湯、および従来例のじゃがいもを添加した
溶湯を銅製金型により作製した鋳造品の水素量および図
6に示すボス付き平板鋳型により作製した鋳造品の引け
の状況を示すものである。なお、水素量は、銅製金型で
急冷した鋳造品の下部から分析試料を採取し、ランズレ
ー式水素分析法により測定し、引けの状況はボス付き平
板鋳造品の断面の引けの分散状態で評価をおこなった。
引けの分散状態は図 に示すように、(a)のように引
けがボス部に集中したものを×で、(b)のように引け
が分散したものを△で、(c)のように非常に微細に分
散したものを○で表す。Table 1 shows the amount of hydrogen in a cast product prepared by a copper mold from the melt before addition, the melt containing the additive of the present invention, and the melt containing the conventional potato, and the boss shown in FIG. It shows the state of shrinkage of the cast product produced by the attached flat plate mold. The amount of hydrogen was measured by a Lansley hydrogen analysis method by collecting an analytical sample from the lower part of the cast product that was quenched with a copper mold, and the shrinkage was evaluated by the dispersion state of the shrinkage of the cross section of the bossed flat plate cast product. Was done.
As shown in the figure, the distribution of shrinkage is indicated by x when the shrinkage is concentrated on the boss as shown in (a), as △ when the shrinkage is dispersed as in (b), and as shown in (c). Very finely dispersed particles are indicated by ◯.
【0021】[0021]
【表1】 添加剤 添加剤 添加量 溶湯中 引けの 備 考 水素量 水素量 分 散 (wt%) (wt%) (ppm) 添加前 − − − 0.18 × 本発明例 1 水素含有Ti 0.05 0.1 0.43 △ 2 水素含有Ti 0.9 0.01 0.44 △ 3 水素含有Ti 0.9 0.1 0.53 ○ 4 Ti+TiH2 0.05 0.1 0.42 △ TiH2含有量1.3% 5 Ti+TiH2 0.4 0.1 0.49 ○ TiH2含有量10% 6 TiH2 3.8 0.01 0.54 ○ 7 TiH2 3.8 0.1 0.63 ○ 8 Ti-5Al 0.1 0.1 0.40 △ 9 Ti-5Al 1.2 0.01 0.45 △ 10 Ti-5Al 1.2 0.1 0.51 ○ 11 水素含有Zr 0.05 0.1 0.40 ○ 12 水素含有Zr 0.8 0.01 0.44 ○ 13 水素含有Zr 0.8 0.1 0.50 ○ 14 ZrH2 2.2 0.01 0.49 ○ 15 ZrH2 2.2 0.1 0.57 ○ 比較例 1 水素含有Ti 0.03 0.1 0.23 × 2 水素含有Ti 0.03 1.0 0.49 ○ 溶湯温度低下 3 Ti+TiH2 0.02 0.1 0.21 × TiH2含有量0. 5% 従来例 じゃがいも − 0.05 0.47 × ノロの発生大[Table 1] Additives Additives Additives Remarks for sinking in molten metal Hydrogen amount Hydrogen amount Dispersion (wt%) (wt%) (ppm) Before addition − − − 0.18 × Inventive Example 1 Hydrogen-containing Ti 0.05 0.1 0.43 △ 2 Hydrogen-containing Ti 0.9 0.01 0.44 △ 3 Hydrogen-containing Ti 0.9 0.1 0.53 ○ 4 Ti + TiH 2 0.05 0.1 0.42 △ TiH 2 content 1.3% 5 Ti + TiH 2 0.4 0.1 0.49 ○ TiH 2 content 10% 6 TiH 2 3.8 0.01 0.54 ○ 7 TiH 2 3.8 0.1 0.63 ○ 8 Ti-5Al 0.1 0.1 0.40 △ 9 Ti-5Al 1.2 0.01 0.45 △ 10 Ti-5Al 1.2 0.1 0.51 ○ 11 Hydrogen content Zr 0.05 0.1 0.40 ○ 12 Hydrogen content Zr 0.8 0.01 0.44 ○ 13 Hydrogen content Zr 0.8 0.1 0.50 ○ 14 ZrH 2 2.2 0.01 0.49 ○ 15 ZrH 2 2.2 0.1 0.57 ○ Comparative example 1 Hydrogen content Ti 0.03 0.1 0.23 × 2 Hydrogen-containing Ti 0.03 1.0 0.49 ○ Melt temperature drop 3 Ti + TiH 2 0.02 0.1 0.21 × TiH 2 content 0.5% Conventional example Potato −0.05 0.47 × Noro
【0022】本発明例1〜3に示すように、0.05%
以上水素を含有するTiであればアルミニウム溶湯の水
素量を0.4ppm以上にすることができ、引けも分散
させることができる。また、本発明例4、5に示すよう
に、TiH2 を1%以上含有したTiでも、アルミニウ
ム溶湯の水素量を0.4ppm以上にでき、引けも分散
させることができる。本発明例6、7に示すように、T
iに水素が3.8%含有したTiH2 の単独添加では添
加量が0.01%と少量でも水素添加が十分に行え、引
けの分散も非常に良好である。本発明例8〜13に示す
ように、Ti−5Al合金およびZrの場合でもTiと
同様に水素含有量0.05%以上で水素を0.4ppm
以上に添加できる。本発明例14、15に示すように、
Zrに水素が2.2%含有したZrH2 もTiH2 と同
様に添加量が少なくとも水素添加が十分に行え、引けの
分散も非常に良好である。一方、比較例1、2に示すよ
うに、Tiの水素含有量が0.05%よりも少ない場合
には、水素を十分に添加するためには1.0%以上添加
しなければならないが、そうすると添加によって溶湯温
度が低下してしまい鋳造作業に支障をきたす。比較例3
に示すように、TiH2 の含有量が1.0%より少ない
場合には、添加剤全体の水素量も少なく、溶湯への水素
添加は不十分である。従来例のじゃがいも添加でも、水
素量は0.47ppmになるが、ノロが大量に発生する
ため除さい作業が必要となるほか、酸化物も増加するた
め引けが微細に分散しない。As shown in Examples 1 to 3 of the present invention, 0.05%
With Ti containing hydrogen as described above, the amount of hydrogen in the molten aluminum can be 0.4 ppm or more, and shrinkage can be dispersed. Further, as shown in Examples 4 and 5 of the present invention, even with Ti containing 1% or more of TiH 2 , the hydrogen content of the molten aluminum can be 0.4 ppm or more, and shrinkage can be dispersed. As shown in Examples 6 and 7 of the present invention, T
When TiH 2 containing 3.8% of hydrogen in i is added alone, hydrogenation can be sufficiently performed even if the addition amount is as small as 0.01%, and shrinkage dispersion is very good. As shown in Examples 8 to 13 of the present invention, even in the case of Ti-5Al alloy and Zr, 0.4 ppm of hydrogen is contained at a hydrogen content of 0.05% or more like Ti.
The above can be added. As shown in Examples 14 and 15 of the present invention,
Similar to TiH 2 , ZrH 2 containing 2.2% hydrogen in Zr can be added at least in a sufficient amount and the shrinkage dispersion is very good. On the other hand, as shown in Comparative Examples 1 and 2, when the hydrogen content of Ti is less than 0.05%, 1.0% or more must be added in order to sufficiently add hydrogen. Then, the addition will lower the temperature of the molten metal, which will hinder the casting operation. Comparative Example 3
As shown in (3), when the content of TiH 2 is less than 1.0%, the hydrogen content of the entire additive is small and the hydrogen addition to the molten metal is insufficient. Even with the addition of potatoes in the conventional example, the hydrogen content is 0.47 ppm, but since a large amount of slag is generated, a removing operation is required and the shrinkage is not finely dispersed because the oxide increases.
【0023】(実施例2)水素含有金属および金属水素
化物を圧力200MPaで圧縮成型した直径20mmの
成形体を、実施例1と同様に、700℃に保持したAC
4Bアルミニウム合金溶湯に添加し、銅製金型およびボ
ス付き平板鋳型に鋳造し、試料を作製した。表2は、添
加前の溶湯、および本発明例の添加剤を添加した溶湯を
銅製金型により作製した鋳造品の水素量およびボス付き
平板鋳型により作製した鋳造品の引けの状況を示すもの
である。なお、水素量および引けの分散状態は実施例1
と同様に評価した。Example 2 A molded body having a diameter of 20 mm obtained by compression molding a hydrogen-containing metal and a metal hydride at a pressure of 200 MPa was maintained at 700 ° C. in the same manner as in Example 1.
It was added to the 4B aluminum alloy melt and cast in a copper mold and a flat plate mold with a boss to prepare a sample. Table 2 shows the amount of hydrogen in the molten metal before the addition and the molten metal to which the additive of the present invention was added by the copper mold and the shrinkage condition of the cast product made by the flat plate mold with the boss. is there. The amount of hydrogen and the dispersion state of shrinkage were determined in Example 1.
Was evaluated in the same way as
【0024】[0024]
【表2】 添加剤 添加剤 添加量 溶湯中 引けの 水素量 水素量 分 散 (wt%) (wt%) (ppm) 添加前 − − − 0.18 × 本発明例16 水素含有Ti 0.9 0.1 0.50 ○ 17 TiH2 3.8 0.01 0.54 ○ 18 Ti-5Al 1.2 0.1 0.51 ○ 19 水素含有Zr 0.8 0.1 0.50 ○ 20 ZrH2 2.2 0.01 0.49 ○ [Table 2] Additives Additives Additives Amount of hydrogen in sink in molten metal Hydrogen amount Dispersion (wt%) (wt%) (ppm) Before addition − − − 0.18 × Inventive Example 16 Hydrogen-containing Ti 0.9 0.1 0.50 ○ 17 TiH 2 3.8 0.01 0.54 ○ 18 Ti-5Al 1.2 0.1 0.51 ○ 19 Hydrogen-containing Zr 0.8 0.1 0.50 ○ 20 ZrH 2 2.2 0.01 0.49 ○
【0025】圧縮成形体とすることで添加作業は容易に
なり、表2に示すように、いずれの添加剤の場合でもア
ルミニウム箔で包んだものと同様の水素量および引けの
分散効果が得られた。The addition operation is facilitated by using a compression molded body, and as shown in Table 2, the hydrogen content and the shrinkage dispersion effect similar to those of aluminum foil can be obtained with any of the additives. It was
【0026】(実施例3)TiH2 およびZrH2 をア
ルミニウム容器に減圧またはアルゴン雰囲気で封入した
ものを大気中で1ケ月放置した後、実施例1と同様に、
700℃に保持したAC4Bアルミニウム合金溶湯に添
加し、銅製金型およびボス付き平板鋳型に鋳造し、試料
を作製した。(Example 3) TiH 2 and ZrH 2 sealed in an aluminum container under reduced pressure or an argon atmosphere were left for 1 month in the atmosphere, and then, as in Example 1,
A sample was prepared by adding it to an AC4B aluminum alloy melt held at 700 ° C. and casting it in a copper mold and a flat plate mold with a boss.
【0027】表3は添加前の溶湯、本発明例の添加剤を
添加した溶湯および比較例の容器に封入しないで大気中
で1ケ月放置したTiH2 およびZrH2 を添加した溶
湯の水素量および引けの状況を示すものである。Table 3 shows the amounts of hydrogen in the melt before addition, the melt containing the additive of the present invention and the melt containing TiH 2 and ZrH 2 left for 1 month in the air without being enclosed in the container of the comparative example. It shows the situation of closing.
【0028】[0028]
【表3】 容器への 添加剤 添加剤 添加量 溶湯中 引けの 封入 水素量 水素量 分 散 (wt%) (wt%) (ppm) 添加前 − − − − 0.18 × 本発明例21 減圧 TiH2 3.8 0.01 0.54 ○ 22 Ar TiH2 3.8 0.01 0.55 ○ 23 減圧 ZrH2 2.2 0.01 0.50 ○ 24 Ar ZrH2 2.2 0.01 0.49 ○ 比較例 4 なし TiH2 3.8 0.01 0.44 △ 5 なし ZrH2 2.2 0.01 0.42 △ [Table 3] Additives to containers Additives Additives Filled in molten metal Filled hydrogen Amount of hydrogen Dispersion (wt%) (wt%) (ppm) Before addition − − − − 0.18 × Inventive Example 21 Reduced pressure TiH 2 3.8 0.01 0.54 ○ 22 Ar TiH 2 3.8 0.01 0.55 ○ 23 Reduced pressure ZrH 2 2.2 0.01 0.50 ○ 24 Ar ZrH 2 2.2 0.01 0.49 ○ Comparative Example 4 None TiH 2 3.8 0.01 0.44 △ 5 None ZrH 2 2.2 0.01 0.42 △
【0029】本発明例21、23に示すように、金属水
素化物を減圧状態でアルミニウム容器に封入すれば、溶
湯添加剤を1ケ月放置しても、水素は溶湯に十分に含有
させることができ、引けの分散状態も良好である。ま
た、アルゴン雰囲気で封入した本発明例22、24で
も、減圧封入の場合と同様の効果が得られた。一方、容
器へ封入せず、そのまま放置した比較例4、5では、減
圧封入およびアルゴン封入したものに比べ、水素量およ
び引けの分散がやや劣る。As shown in Examples 21 and 23 of the present invention, when the metal hydride was enclosed in an aluminum container under a reduced pressure, hydrogen could be sufficiently contained in the molten metal even if the molten metal additive was left for one month. The dispersion state of shrinkage is also good. In addition, in Invention Examples 22 and 24 sealed in an argon atmosphere, the same effect as in the case of the reduced pressure sealing was obtained. On the other hand, in Comparative Examples 4 and 5 which were left as they were without being sealed in the container, the amount of hydrogen and the dispersion of shrinkage were slightly inferior to those in the case of vacuum packing and argon packing.
【0030】(実施例4)(JIS)AC4Bアルミニ
ウム合金を黒鉛坩堝で溶解して700℃に保持し、水素
を0.05%含有したチタンを重量比で0.2%添加し
た。この溶湯を用いて、図7に示す薄肉部の肉厚5mm
のマニホールド4を重力鋳造法で100個鋳造した。そ
して、マニホールド4の開口部6a、6bを閉鎖して水
没し、内部に0.3MPaの空気圧をかけて漏れの発生
を検査した。その結果、鋳造した100個とも漏れは発
生せず、気密性が良く、エンジン部品として優れている
ことがわかった。また、肉厚5mm部の断面の気孔の状
況を図1に示すが、膜状酸化物が少なく、気孔3cは微
細球状になっている。一方、図2に従来例のじゃがいも
添加による溶湯により作製した鋳物の肉厚5mm部の断
面の気孔の状況を示すが、膜状酸化物が多いため気孔3
cが粗大で細長くなっている。Example 4 (JIS) AC4B aluminum alloy was melted in a graphite crucible and kept at 700 ° C., and 0.2% by weight of titanium containing 0.05% of hydrogen was added. Using this molten metal, the thickness of the thin portion shown in FIG. 7 is 5 mm.
100 of the manifolds 4 were cast by gravity casting. Then, the openings 6a and 6b of the manifold 4 were closed and submerged in water, and an air pressure of 0.3 MPa was applied to the inside to inspect for the occurrence of leakage. As a result, it was found that no leakage occurred in all 100 cast pieces, that they had good airtightness and that they were excellent as engine parts. Further, FIG. 1 shows the state of pores in the cross section of the wall thickness portion of 5 mm, but there are few film oxides and the pores 3c are fine spherical. On the other hand, FIG. 2 shows the state of pores in a cross section of a 5 mm-thick portion of a casting made from the molten metal by adding the potato of the conventional example.
c is coarse and elongated.
【0031】(実施例5)(JIS)AC2Aアルミニ
ウム合金を黒鉛坩堝で溶解して、水素を3.8%含有し
たチタン水素化物を重量比で0.01%添加した。この
溶湯を低圧鋳造機の保持炉に配湯し、薄肉部の肉厚5m
mのシンダーヘッドを低圧鋳造法で100個鋳造した。
そして、実施例4と同様に水没して内部に0.3MPa
の空気圧をかけて漏れの発生を検査した。その結果、鋳
造した100個とも漏れは発生せず、気密性が良く、エ
ンジン部品として優れていることがわかった。(Example 5) (JIS) AC2A aluminum alloy was melted in a graphite crucible, and 0.01% by weight of titanium hydride containing 3.8% of hydrogen was added. This molten metal was distributed to the holding furnace of the low-pressure casting machine, and the thin wall thickness was 5 m.
100 m cinder heads were cast by the low pressure casting method.
Then, it was submerged in the same manner as in Example 4 and had 0.3 MPa inside.
Air pressure was applied to inspect for leaks. As a result, it was found that no leakage occurred in all 100 cast pieces, that they had good airtightness and that they were excellent as engine parts.
【0032】(実施例6)(JIS)ADC12アルミ
ニウム合金を黒鉛坩堝で溶解して680℃に保持した溶
湯に、チタン水素化物を重量比で1.5%含むチタンと
チタン水素化物の混合添加剤を添加した。この溶湯を用
いて、薄肉部の肉厚2mmのオイルパンをダイカスト法
で100個鋳造した。そして、実施例4と同様に水没し
て内部に0.3MPaの空気圧をかけて漏れの発生を検
査した。その結果、鋳造した100個とも漏れは発生せ
ず、気密性が良く、エンジン部品として優れていること
がわかった。このように、本発明の溶湯添加剤はダイカ
ストでも引け巣分散に効果のあることがわかった。(Example 6) (JIS) ADC12 aluminum alloy was melted in a graphite crucible and held at 680 ° C, and a mixed additive of titanium and titanium hydride containing 1.5% by weight of titanium hydride was added to the molten metal. Was added. Using this molten metal, 100 oil pans with a thickness of 2 mm at the thin portion were cast by the die casting method. Then, in the same manner as in Example 4, submersion in water was performed and an air pressure of 0.3 MPa was applied to the inside to inspect for occurrence of leakage. As a result, it was found that no leakage occurred in all 100 cast pieces, that they had good airtightness and that they were excellent as engine parts. As described above, it was found that the melt additive of the present invention is effective for shrinkage cavity dispersion even in die casting.
【0033】上記の本発明例では、金属としてチタン、
金属水素化物としてチタン水素化物(TiH2 )につい
て示したが、他の金属、合金、金属水素化物でも同様の
効果が得られる。In the above examples of the present invention, titanium is used as the metal,
Although titanium hydride (TiH 2 ) is shown as the metal hydride, similar effects can be obtained with other metals, alloys and metal hydrides.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の気
密性に優れたアルミニウム合金鋳物を得るためのアルミ
ニウム合金溶湯添加剤は、水素を重量比で0.05%以
上含有した金属または合金であって、これををアルミニ
ウム合金溶湯中に添加することにより溶湯を酸化させる
ことなく水素添加でき、ノロなどの除滓作業も不要で、
酸化物も増加せずに、鋳物の引け巣を細かい気孔に分散
させることができる。本発明の溶湯添加剤を用いたアル
ミニウム合金鋳物は、自動車用エンジン部品としてのマ
ニホールドやシリンダーヘッドなどに用いて有用であ
る。As described above in detail, the aluminum alloy melt additive for obtaining the aluminum alloy casting having excellent airtightness of the present invention is a metal or alloy containing 0.05% by weight or more of hydrogen. However, by adding this to the molten aluminum alloy, hydrogen can be added without oxidizing the molten metal, and slag work such as slag is unnecessary,
It is possible to disperse the shrinkage cavities of the casting into fine pores without increasing oxides. The aluminum alloy casting using the molten metal additive of the present invention is useful as a manifold, a cylinder head or the like as an automobile engine part.
【図1】本発明の一実施例の水素含有チタンを鋳造用ア
ルミニウム合金溶湯に添加して得られたアルミニウム合
金鋳物内部断面の状況を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a state of an internal cross section of an aluminum alloy casting obtained by adding hydrogen-containing titanium to a molten aluminum alloy for casting according to an embodiment of the present invention.
【図2】比較例のじゃがいもを鋳造用アルミニウム合金
溶湯に添加して得られたアルミニウム合金鋳物内部断面
の状況を示す図である。FIG. 2 is a view showing a state of an internal cross section of an aluminum alloy casting obtained by adding the potato of Comparative Example to a molten aluminum alloy for casting.
【図3】アルミニウム合金鋳物の結晶粒界に発生する気
孔を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing pores generated at a grain boundary of an aluminum alloy casting.
【図4】自動車用エンジン部品のマニホールドやシリン
ダーヘッドなどのボス部に発生する引け巣あるいはザク
巣の態様を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a form of a shrinkage cavity or a zest cavity generated in a boss portion such as a manifold or a cylinder head of an automobile engine component.
【図5】引け性評価のためのボス付き平板鋳型を示す図
である。FIG. 5 is a view showing a flat plate mold with a boss for evaluation of shrinkability.
【図6】ボス付き平板鋳物に発生する代表的な引けの状
況を示す図である。FIG. 6 is a view showing a typical situation of shrinkage occurring in a flat plate casting with a boss.
【図7】自動車用エンジン部品としてのマニホールドの
外観形状を示す図である。FIG. 7 is a view showing an outer appearance of a manifold as an automobile engine part.
1:結晶粒、 3:気孔、 4:マニホール
ド、 6:開口部、7:ボス部、 10:ザク巣。1: Crystal grains, 3: Pores, 4: Manifold, 6: Opening, 7: Boss, 10: Zaku nest.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 16/00 (72)発明者 後藤 仁 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属株 式会社真岡工場内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location C22C 16/00 (72) Inventor Hitoshi Goto 11 Kinugaoka, Moka-shi, Tochigi Hitachi Metals Co., Ltd. Moka factory
Claims (8)
金属または合金からなることを特徴とするアルミニウム
合金溶湯添加剤。1. An aluminum alloy melt additive, comprising a metal or an alloy containing 0.05% by weight or more of hydrogen.
ある請求項1記載のアルミニウム合金溶湯添加剤。2. The molten aluminum alloy additive according to claim 1, wherein the metal is titanium or zirconium.
ム合金である請求項1記載のアルミニウム合金溶湯添加
剤。3. The molten aluminum alloy additive according to claim 1, wherein the alloy is a titanium alloy or a zirconium alloy.
アルミニウム合金溶湯添加剤において、金属水素化物を
重量比で1%以上含有するアルミニウム合金溶湯添加
剤。4. The molten aluminum alloy additive according to claim 1, which contains a metal hydride in an amount of 1% by weight or more.
る請求項4記載のアルミニウム合金溶湯添加剤。5. The molten aluminum alloy additive according to claim 4, wherein the metal hydride is titanium hydride.
物である請求項4記載のアルミニウム合金溶湯添加剤。6. The molten aluminum alloy additive according to claim 4, wherein the metal hydride is zirconium hydride.
アルミニウム合金溶湯添加剤が、圧縮成形体であるアル
ミニウム合金溶湯添加剤。7. The molten aluminum alloy additive according to any one of claims 1 to 6, which is a compression molded body.
アルミニウム合金溶湯添加剤が、減圧雰囲気および/ま
たは不活性ガス雰囲気でアルミニウム容器中に封入して
あるアルミニウム合金溶湯添加剤。8. A molten aluminum alloy additive according to any one of claims 1 to 7, wherein the molten aluminum alloy additive is sealed in an aluminum container in a reduced pressure atmosphere and / or an inert gas atmosphere.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14277194A JPH0813054A (en) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | Additive for molten aluminum alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14277194A JPH0813054A (en) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | Additive for molten aluminum alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0813054A true JPH0813054A (en) | 1996-01-16 |
Family
ID=15323210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14277194A Pending JPH0813054A (en) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | Additive for molten aluminum alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0813054A (en) |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP14277194A patent/JPH0813054A/en active Pending
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