JPS5814496B2 - ダイカスト用光輝耐食性Ａｌ合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、良好なダイカスト性と共に、すぐれた強靭
性および耐食性を有し、さらに表面を陽極酸化処理した
場合にすぐれた光輝性を示すＡ７合金に関するものであ
る。

従来、ダイカスト用Ａ７系材料としては、Ａｌ，Ａ７−
Ｍｇ系、ＡＡ−Ｓｉ系、ＡＡ−Ｓｉ −Ｍｇ系、および
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系などのＡｌおよびＡｌ合金が広く使
用されている。

上記従来ダイカスト用Ａ７系材料において、上記ＡＡ，
特に不純物の含有が少ないＡ７は、これをダイカスト製
品とした場合、すぐれた陽極酸化処理性（すなわち、陽
極酸化処理によって表面がすぐれた光輝性をもつように
なること）をもつと共に、Ａｎ自体の特性を具備する反
面、強度が低く、しかもダイカスト鋳造に際しては金型
に溶着しやすいなどの問題点をもつことから、比較的に
形状が簡単で、特に強度を要求されないダイカスト製品
の製造にのみ用いられているにすぎない。

また、上記Ａ７−Ｍｇ系合金は、同様にこれをダイカス
ト製品とした場合、良好な耐食性および陽極酸化処理性
を示すが、ダイカスト性（ダイカスト鋳造性）がきわめ
て悪いものであるため、複雑な形状をもったダイカスト
製品の製造には適さないものであった。

さらに、上記Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ −Ｍｇ系、お
よびＡｄ−Ｓｉ−Ｃｕ系の合金より製造されたダイカス
ト製品においては、これに陽極酸化処理を施しても充分
満足な光輝性を製品表面に付与することができないこと
から、表面色調に均一性が要求されるダイカスト製品の
製造には、これら合金を使用することはできない。

このように、従来ダイカスト用材料として使用されてい
る上記ＡＡおよびＡｌ合金には、強度、鋳造性、および
陽極酸化処理性（光輝性）のいずれかに問題点があり、
これらの特性をすべて兼ね備えたものは未だ提案されて
いないのが現状である。

本発明者等は、上述のような観点から、強度、鋳造性、
および光輝性を備えたダイカスト用Ａ７合金を得べく研
究を行った結果、重量％で、ｚｎ：０．５〜２．５％ 〜１．２％，Ｆｅ：０．２〜１．５％，Ｍｎ：０．１〜
１．２％，Ｃｕ：０．０５〜０．３％を含有し、さらに
必要に応じてＺｒ：０．０５〜０．３％を含有し、残り
がＡｌと不可避不純物からなる組成を有するＡＡ合金は
、ダイカスト性がよく、高強度、高靭性、およびすぐれ
た耐食性を具備し、しかも前記ＡＡ合金より製造したダ
イカスト製品の表面には陽極酸化処理によって均一な色
調の光輝性を付与できるという知見を得たのである。

したがって、この発明は上記知見にもとすいてなされた
ものであり、以下に成分組成範囲を上述の通りに限定し
た理由について説明する。

（ａ）Ｚｎ Ｚｎ成分には、合金強度を向上させ、溶湯の流動性およ
び鋳割れ性を改善して複雑な形状の製品の鋳造を満足に
行なわせ、しかも製品を陽極酸化した場合に前記製品表
面に均一な光輝性を付与せしめる作用がある。

しかしその含有量が０．５％未満では、前記作用に所望
の効果を確保することができず、一方２．５％を越えて
含有させるとダイカスト製品に鋳割れが生ずるようにな
ることから、その含有量を０．５〜２．５％と定めた。

（ｂ）Ｍｇ Ｍｇ成分には、合金の耐食性を向上させると共に、Ｓｉ
成分との共存において合金強度を上げる作用があるが、
その含有量が０．５％未満では、所望の合金強度および
耐食性を確保することができず、一方３．０％を越えて
含有させると鋳造性が低下すると共に、陽極酸化処理後
の光輝性が劣化するようになることから、その含有量を
０．５〜３．０％と定めた。

（ｃ）Ｓｉ Ｓｉ成分には、鋳造性を改善すると共に、Ｍｇ成分との
共存において合金を時効硬化させてその強度および靭性
を向上させる作用があるが、その含有量が０．２％未満
では、前記作用に所望の効果が得られず、一方１．２％
を越えて含有させると、ダイカスト製品を陽極酸化処理
しても所望の光輝性を確保することができなくなること
から、その含有量を０．２〜１．２％に定めた。

（ｄ）Ｆｅ Ｆｅ成分には、ダイカスト鋳造の際に鋳物が鋳型に溶着
するのを防止する作用、すなわち離型性を改善する作用
があるが、その含有量が０．２％未満では所望の離型性
を確保することはできず、一方１．５％を越えて含有さ
せると耐食性および機械加工性が低下するようになるこ
とから、その含有量を０．２〜１．５％と定めた。

（ｅ）Ｍｎ Ｍｎ成分には、ダイカスト鋳造に際して鋳割れが発生す
るのを防止すると共に、合金の強度および耐食性を向上
させる作用があるが、その含有量が０．１％未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方１．２％を越え
て含有させると湯流れ性が悪化するようになることから
、その含有量を０．１〜１．２％と定めた。

（ｆ）Ｃｕ Ｃｕ成分には、合金の時効処理後の強度を一段と向上さ
せる作用があるが、その含有量が０．０５％未満では所
望の強度向上効果をはかることができず、一方０．３％
を越えて含有させると、鋳割れが生じるようになると共
に、耐食性も劣化するようになることから、その含有量
を０．０５〜０．３％と定めた。

（ｇ）Ｚｒ Ｚｒ成分には、結晶粒を微細化し、かつ合金中の気孔を
減少させ、もって合金強度をより一層向上させる作用が
あるので、高強度が要求される場合に必要に応じて含有
されるが、その含有量が０．０５％未満では、所望の強
度向上をはかることができず、一方０．３％を越えて含
有させると、粗大な金属間化合物を形成して合金溶湯中
に沈澱し、合金強度の改善効果が阻害されるようになる
ことから、その含有量を０．０５〜０．３％と定めた。

つぎに、この発明のＡＡ合金を実施例により比較例と対
比しながら説明する。

実施例 第１表に示される成分組成（合金成分の含有量のみを記
載し、不可避不純物の含有量については、これを省略し
た）をもった本発明合金１〜１６と比較合金１〜１４と
をそれぞれ溶解し、これら合金溶湯を７１０℃の鋳込温
度でダイカスト鋳造機にて鋳造して、厚さ：３ｍｍｘ幅
：３０ｍｉＸ長さ：１００ｍｍの寸法をもった板状試験
片をそれそれ製造した。

なお、上記比較合金１〜１４において、比較合金１〜１
２は、構成部分のうちのいずれかの成分含有量（第１表
に※印を付したもの）がこの発明の範囲から外れた組成
をもつものであり、また比較合金１３は、ＪＩＳ−ＡＤ
Ｃ６に、比較合金１４は同ＡＤＣ１２にそれぞれ相当す
る組成をもつものである。

ついで、この結果得られた本発明合金１〜１６のダイカ
スト試験片を用い、鋳造ままの状態、およびこれに温度
：１７０℃に１５時間保持のＴ５処理を施した状態での
機械的性質を測定すると共に、同じく比較合金１３．１
４のダイカスト試験片を用いて鋳造ままの状態での機械
的性質を測定した。

この測定結果を第２表に示したが、第２表における値は
試験片＝５本の平均値を示すものであり、また衝撃値は
ＪＩＳ−Ｈ５３０２に規定する衝撃試験にもとづいて測
定した結果のものである。

第２表に示されるように、本発明合金１〜１６は、鋳造
捷まの状態で、いずれも高強度および高靭性を具備して
いるのに対して、比較合金１３（ＡＤＣ６）は強度が低
く、また比較合金１４は靭性の劣るものである。

また、Ｔ５処理を施した本発明合金１〜１６は、鋳造ま
まのものに比して、相対的に耐力および硬さの高いもの
になっている。

さらに、第１図には、本発明合金２について、Ｔ５処理
における時効温度：１６０℃および１８０℃に関して、
加熱時間と硬さ（ビッカース硬さ、荷重：５ｋｇ）の関
係を示したが、図示されるように、本発明合金において
は、Ｔ５処理を施すことによって硬さが鋳造ままの状態
に比して、一段と向上するようになることが明らかであ
る。

さらに、鋳造ままの状態およびＴ５処理を施した状態の
上記本発明合金１〜１６、並びに鋳造ままの状態の上記
比較合金１３，１４のそれぞれのダイカスト試験片に、
バレル研磨および化学研磨を施した後、通常の陽極酸化
処理を行ったところ、前記本発明合金１〜１６の試験片
においては、その表面に均一な光沢をもった銀色が得ら
れたのに対して、前記比較合金１３においてはＭｇ含有
量が多いために、また前記比較合金１４においてはＳｉ
含有量が多いために、それぞれ光沢ある表面を得ること
はできなかった。

つぎに、鋳造ままの状態およびＴ５処理を施した状態の
上記本発明合金１〜１６、並びに鋳造ままの状態の上記
比較合金１３．１４のそれぞれのダイカスト試験片に、
バレル研磨後２４時間の塩水噴霧試験を行ない、その腐
食量を測定した。

この結果が第３表に示されているが、第３表に示す値は
試験片５本の平均値を示すものである。

第３表に示される結果から明らかなように、本発明合金
１〜１６は、耐食性にすぐれているといわれている比較
合金１３（ＡＤＣ６）のもつ耐食性にほぼ匹適する耐食
性を示し、比較合金１４（ＡＤＣ１２）に比して一段と
すぐれた耐食性を示すものである。

さらに、陽極酸化処理を施した上記本発明合金１〜１６
のダイカスト試験片に、それぞれ１週間の塩水噴霧試験
、ＪＩＳ−Ｈ８６０１に規定されているキャス試験、お
よび種々の染色処理を施したところ、前記塩水噴霧試験
では、その表面に全く異常が認められず、また前記キャ
ス試験ではレーテングナンバー９〜１０の値を示し、さ
らに前記染色処理では均一な光沢ある所望の色調を示す
など、陽極酸化処理によって一段とすぐれた耐食性を示
すようになると共に、すぐれた染色特性をもつようにな
ることが判明した。

なお、第１表において、Ｚｎの含有量が本発明合金の成
分組成範囲から低い方に外れ℃含有した比較合金１にお
いては、ダイカスト鋳造に際して、その製品表面に鋳し
わが発生すると共に、これにバレル研磨および化学研磨
後、通常の陽極酸化処理を施しても、その製品表面に均
一な光沢をもった銀色は得られず、同様にＺｎ含有量が
高い方に外れた比較合金２においてもダイカスト製品に
鋳造割れが発生していた。

また、Ｍｇ含有量が低い方に外れた比較合金３では、一
部鋳造割れが発生し、一方鋳造割れの発生しないダイカ
スト製品においては引張強さおよび耐力とも上記従来Ａ
ＤＣ６合金に比して低い値しか示さず、同様に高い方に
外れたＭｇ含有量の比較合金４においてはダイカスト製
品に湯しわが発生していた。

さらに、Ｓｉ含有量が本発明合金の成分組成範囲から低
い方に外れた比較合金５においては、そのダイカスト製
品にＴ５処理を施しても引張強さおよび耐力が本発明合
金のそれより著しく低い値しか示さず、高い方に外れた
Ｓｉ含有量の比較合金６では、そのダイカスト製品にバ
レル研磨および化学研磨後、通常の陽極酸化処理を施し
ても十分な光沢をもった銀色を付与することができない
ばかりでなく、種々の染色処理によっても均一な光沢を
もった色調を得ることはできなかった。

同様に、Ｆｅ含有量が低い方に外れた比較合金７におい
ては、ダイカスト鋳造に際して、離型性が悪く、ダイカ
スト製品と鋳型との間で一部に溶着が発生し、一方高い
方に外れたＦｅ含有量の比較合金８では、そのダイカス
ト製品にバレル研磨および化学研磨後、通常の陽極酸化
処理を施しても、その表面に十分な光沢を付与できず、
またキャス試験においても本発明合金より低い値のレー
テングナンバーを示した。

また、Ｍｎ含有量が低い方に外れた比較合金９では所望
のすぐれた耐食性および高い引張強さを示さず、高い方
に外れた比較合金１０においては、ダイカスト鋳造に際
して湯流れが悪く、しかもダイカスト製品表面に不均一
な模様が発生すると共に、バレル研磨一化学研磨後の通
常の陽極酸化処理によっても、その表面に十分な光沢を
得ることはできないものであった。

また、さらにＣｕ含有量が本発明合金の成分組成範囲か
ら低い方に外れた比較合金１１においては、Ｔ５処理後
の耐力が本発明合金のもつ耐力より低く、高い方に外れ
たＣｕ含有量の比較合金１２では、ダイカスト製品に鋳
割れが発生した。

このように本発明合金の成分組成範囲から外れた成分組
成をもった合金においては、いずれの成分がその組成範
囲から外れても所望のすぐれた特性を兼ね備えさせるこ
とはできず、この発明において定めた成分組成範囲内の
組成をもった合金に限って、すぐれた鋳造性、耐食性、
光輝性、強度および靭件のすべてを具備したものとなる
のである。

上述のように、この発明のＡｎ合金においては、そのダ
イカスト製品表面をバレル研磨−化学研磨または機械仕
上げした後、陽極酸化処理すれば、光沢ある均一な銀色
が得られ、これに染色処理を施せばその製品表面に光沢
ある好みの色調が付与できるのである。

またこの発明のＡｌ合金によって製造されたダイカスト
製品は、耐食性および耐候性にすぐれ、従来ＡＤＣ６合
金よりもすぐれた機械的強度をもつと共に、靭性におい
ても従来ＡＤＣ１２合金に比して一段とすぐれているの
である。

したがって、この発明のＡＡ合金は、建設用部品や機械
部品の製造に適し、特にすぐれたダイカスト性をもつこ
とから複雑な立体的デザインのダイカスト製品の製造に
も適するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明合金２のＴ５処理における時効温度１６
０℃および１８０℃に関し、加熱時間と硬さとの関係を
示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｚｎ：０．５〜２．５％，Ｍｇ：０．５〜３．０％
   ，Ｓ ｉ ： ０．２〜１．２ ％ ， Ｆｅ ： ０
   ．２ 〜１．５ ％ ，Ｍｎ：０．１〜１．２％ ，
   Ｃｕ：０．０ ５ 〜０．３％を含有し、残りがＡｌと
   不可避不純物からなる組成（以上重量係）を有すること
   を特徴とするダイカスト用光輝耐食性Ａｌ合金。 ２ Ｚ ｎ ：ｏ． ５ 〜２．５ ％ ｔ Ｍ ｇ
   ：ｏ． ５ 〜３． ０％，Ｓｉ：０．２ 〜１．２％
   ， Ｆｅ ： ０．２〜１．５％ ， Ｍｎ ： ０．
   １〜１．２％，， Ｃｕ ： ０．０ ５〜０．３％を
   含有し、さらにＺｒ ： ０．０ ５ 〜０．３％を含
   有し、残りがＡｌと不可避不純物からなる組成（以上重
   量係）を有することを特徴とするダイカスト用光輝耐食
   性Ａｌ合金，