JPS5967350A - アルミニウム材 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高靭性のアルミニウム（ＡＱ）鋳造品をＭ７
？ａするための地金として有用なＡＱ材に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点Ｊ 米国で３５６合金として知られているＡ［−７％　Ｓ　
ｉ　−０，３Ｍｇ　合金は、ＪＩＳでもＡ、Ｃ４ｃとし
て規格化されている。この合金は鋳造性が良好で耐食性
にも優れているため、近年、構造材料として多用され始
めている。

一般に構造材料には強度とともに靭性が強く求められる
が、このＡＣ４Ｃの場合も一層の靭性の向上が要求され
ており、例えば、引張り強さ約３０にシー２、伸び率１
０％の特性を安定して具備したものが望まれている。

とのＡＣ４Ｃの構造材料は次のようにして実用に供され
る。すなわち、まずＡＱの地金を溶解し得られたｌ溶湯
に８ｉ、Ｍｇなど必要成分を添加してＡＣＪＣ合會組成
とする。ついでこの溶湯を冷却固化してＡＱ材インゴッ
トにする。つぎに、このインゴットを再溶解し、このと
きのＡＱ溶湯に後述する処置を施したのち鋳造品に所望
の加工処理を施して構造材料とするのである。

以上の処理工程において、靭性の高いＡＣ４Ｃ構造材料
を得るためには、再溶解から鋳造品にする工程で、■共
晶Ｓｉを微細化、球状化すること、■引は巣を発生させ
ないこと、■ピンホールを発生させないことが必要であ
る。

従来小ら、■の問題は、ＡＱ溶湯への熱処理の改善、凝
固速度を大きくするなどの処理によって解決され、また
、■の問題は押湯、湯道、せき々とを適宜に選定して鋳
造品の内部を最後に凝固させないようにする力どの鋳造
方法によって解決できる。Ａ−Ｃ４Ｃの高靭性化にとっ
て最大の障害は■の問題である。■の問題は、再溶解さ
れた状態のＡＱ溶湯が周囲の雰囲気中に存在する水分と
反応して水素を生成し、この水素を吸収することによっ
て起生ずる。すなわち、液相であるＡＱ溶湯に吸収され
た水素は、ｌの液相と同相とにおける溶解度の著しい差
異に基づき、該溶湯が凝固して液相から同相に転換する
際に固相内に放出されて気泡となって封じこめられ、そ
れがピンホールとして残留するのである。

かかるピンホールが存在するＡＣ４Ｃを構造材料として
用いると、該ピンホールの先端には応力察中が起り、こ
こからクラックが発生して材料の破壊が進行することに
なる。

したがって、このピンホール発生を防止するために、再
溶解−鋳造の工程で、ＡＱ溶湯に次のような処置を施し
て水素を除去する方法が適用されている。

第１の方法は、Ａ［溶湯の中に塩化物、フッ化物々どの
ハロゲン化物寥塩素ガス、フッ素ガスなどのハロゲンガ
スを吹き込む脱ガス法である。

第２の方法は、ＡＱ溶湯を密閉したチャンバー内にいれ
て真空引きする方法である。

しかしながら、第１の方法は上記したような有毒ガスを
用いるため雰囲気が汚染される。また、第２の方法は、
真空引きの過程でｋＱ溶湯の温度低下が起り、そのため
溶湯を保温することが必要となる。したがってこれらの
方法の場合、汚染防止装置、加熱保温装置などの煩雑な
付帯設備が必要となって、工業的には好ましい方法では
ない。とくに大型の構造材料のために多量のＡＱ溶湯を
処理する場合には、多数のハロゲン化物若しくはハロゲ
ンガスを必要とし、また、長時間の真空引きを必要とす
ることになる。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した水素除去操作を必要とせずにピンホ
ールがなく高靭性のＡ　Ｑ　Ｉｎ　Ｍ品の地金となり得
る再溶解用のＡＱ利の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明りらは、Ａ、　Ｃ４Ｃ鋳造品のピンホールはｌ溶
湯の水素吸収に起因するとの知見に基づき、その水車吸
収に関し鋭意研究を重ねた結果。

以下の事実を見出した。すなわち、第１に、再溶解中に
溶湯表面に生成する酸化物は水素吸収を防止する、第２
に、溶湯の水素吸収は空気中の相対湿度が増大するにつ
れて増大する、第３に、溶湯の水素吸収は溶湯の攪拌時
間に比例して増大する、第４に、所定量のアンチモン（
ｓｂ）を含有する溶湯の水素吸収は、空気中の相対湿度
が高くなっても、また、溶湯攪拌時間が長くなっても増
大しない。すなわち、Ｓｂは溶湯が水素吸収することに
対する抑止剤として機能する、ということである。

本発明者らは、とれら事実に着目し、再溶解するＡＣ４
Ｃ合金の水素の含有量を固相の固溶限以下に制限し、し
かも所定量のｓｂを含有せしめれば、得られたＡＣ材は
再溶解時、Ｓｂの機能によって水素吸収が抑＋）され、
しかも、凝固時にあっても水素が同相の固溶限以下なの
でピンホールの発生は起らないとの着想を得、鋭意研究
を重ねた結果、本発明のＡＱ材を開発するに到った。

すなわち、本発明のＡＱ、材は、水素の含有量が固相に
おける固溶限以下であり、かつ、ｓｂを含有しているこ
とを特徴とする。

本発明のＡＱ２材において、まず、水素の含有量は固相
における固溶限以下である。水素含有量が固相の固溶限
より多くなると、再溶解して得られた溶湯を凝固させる
際に、固溶限を超えて含有されている水素が放出されて
鋳造品の内部にピンホールとして残留することになるの
で不適である。

Ｓｂの含有量はＡＣ４Ｃに対し０．０５〜０．８重量％
の範囲にあることが好ましく、これが０．０５重量％よ
り小さい場合には、溶湯の水素吸収を押上する効果が発
揮されず、また、０．８重量％を超えると、溶湯（ＡＱ
）と反応してＡＱＳｂ化合物又はＭｇと反応してＭｇ、
Ｓｂ２　　化合物などを生成し、結果として鋳造品の高
靭性化を阻害する傾向が大きくなるので好ましくない。

本発明の入り、材は次のようにして製造することができ
る。

まず、ＡＣ４Ｃ合金組成のインゴットを溶解し、ここに
、」−１記した所定数のＳｂを添加する。Ｓｂ源として
は、例えば５ｂ−ＡＲ金合金ＡＱ箔で被包した金属ｓｂ
などをあげることができる。

このとき、同時に、溶湯に７００〜５ｏｏｃ、好ましく
は７２０〜７５ｏＣ１１０−’　〜］　Ｏ’Ｔｏｒｒ　
、好ましくは１０−３〜１．０　”’Ｔｏｒｒの真空脱
ガス処理を施せば、水素の含有量を固相における固溶限
以下に調整することができる。

との溶湯の水素の含有量が固相における固溶限以下か否
かは、ガス分析の外に、次のようにして確認することが
できる。す々わち、溶湯をＪＩＳＩ（５２０２金型に鋳
込んで凝固せしめる。この金型では、引は巣は外引けと
して存在し鋳造品の内部には引は巣は発生しないので、
この鋳造品を切断してその断面を研摩してピンホールの
存在の有無を観察するという方法である。研摩面にピン
ホールが存在すれば、水素含有量は同相の固溶限より多
く、存在しなければ固溶限以下であることを表わすこと
になる。

以上のような溶湯をそのまま冷却して固化すれば、得ら
れたインゴットは本発明の再溶解用のＡＱ材となる。

と（７）ＡＱ材ノ再溶解は、通常、７ｏｏ〜８ｏｏｃ、
好ましくは７２０〜７５０Ｃで行なわれる。再溶解時に
あっては、雰囲気の相対湿度の高低、攪拌の有無、攪拌
時間の長短に関係なく、本発明のｌ材の溶湯は、水素吸
収することがないので鋳造品にはピンホールは発生しな
い。したがって、得られた鋳造品は高靭性の構造材料と
なり得る。

なお、説明はＡＣ４Ｃに関して行たってきたが、本発明
のＡＱ材はこの合金に限られるものではなく、ＡＣ４Ａ
、ＡＣ５Ａ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ７１３’ｚど他（ＤＡＱ合
金にも適用することができる。

〔発明の実施例〕

実施例１ Ａ、Ｃ４Ｃ合金を７５０ｃで溶解しここに０．１重量％
のＳＩ）を添加して本発明のＡＱ材を調製した。

これを、アルミナルツボの中で約５ｏｏｃで溶解し、２
ＸＨ）−”’Ｉ’ｏｒｒで約０．５時間真空脱ガス処理
を施した。

ついで、この溶湯を金型に鋳込んでインゴットとした。

このとき、溶湯の一部をＪＩＳ）−１５２０２金型にｆ
Ｊｌ込んで７１１られたりｔ造品を切断し切断面を研摩
してピンホールの有無を観察した。ピンホールは存在し
なかった。

な十３、ピンホールの有無の観察は、鋳造品を切断しそ
の切断面を研摩して倍率５で検鏡、写１＜撮影し、切断
面のｌ　ｃｍ’当りに存在するピンホールの蟻を肝臓す
るという方法で行なった。

つぎに、上記したインゴットを相対湿度５０％の空気中
で再溶解し、その溶湯を７５０Ｃで５分間ＩＷ拌し、直
ちにＪＩＳＩ（５２０２金型ニＭ　込んだ、、（二の釘
？造品にヒ゛ンホールは認められなかった。

また、この鋳造品に焼入れ時効処理（Ｔ６：５２５Ｃで
溶体化し、１７０Ｃで時効）を施したのち、これからＪ
ＩＳｄ号試験片を採取し引張り試験を行なった。引張り
強さ３２ｋ１．／Ｂ２、伸び率１２％であった。

更に、鋳造品の密度をアルキメデス法で測定し気孔率を
算出した。気孔率は、真空脱ガス処理したのちに金型に
鋳込んで製造したインゴットの下面から約８ｄ　の直方
体を切り出して、その表面をパフ研摩してその密度を測
定し、その値を、ピンホールが存在しないことを確認し
たモノノ密度（ＡＣ４Ｃでは２．６８４６１／ｃｍ’　
）で除した値の百分率として算出した。その結果、本発
明にかかる鋳造品の気孔率は０．０２％であった。

実施例２ ｓｂ含有量が０．４重量％で、水素含有量が同相の固溶
限以下であることを確認したＡＣ４Ｃ合金を相対湿度３
５％の空気中で再溶解したのち、その溶湯を７３０Ｃで
１０分間攪拌し、直ちにＪＩＳＩ（５２０２金型に鋳込
んだ。鋳造品にはビンホールは認められなかった。気孔
率は０，０２％であった。

また、実施例Ｉと同様にして作成したＪＩ８４号試験片
の引張り試験の結果は、引張り強さ３２ｋｙ／門２、伸
び率１１％であった。

実施例３ Ｓｂ含有（、ｌが０７爪屓％で、水素含有量が固相の固
溶限以下であることを確認したＡＣ４Ｃ合金を相対湿度
７０％の空気中で再溶解し、その溶湯を７５０Ｃで５時
間、その温度で保持した後、溶湯を、Ｔ　Ｉ　Ｓ　Ｈ５
２０２金型に鋳込んだ。鋳造品にはピンホールは認めら
れなかった。気孔率００２％。

また、’３’：　ｌｌｉｉｉ例１と同様にして引張り試
験を行ったところ、引張り強さ３１に！ｊ／Ｂ２、伸び
率１２％であった。

比較例１ ｓｂは含有せず、しかし、　水素含有量は同相の固溶限
以下であることを確認したＡＣ４Ｃ合金を、相対湿度５
０％の空気中で再溶解し、その溶湯を７５０Ｃで５分間
攪拌し直ちにＪＩＳＨ５２０２金型に鋳込んだ。鋳造品
には、１０５個７ｃｒＪのピンホールが観察された。気
孔率０，５％。

また、実施例１と同様の方法で引張り試験を行なったと
ころ、引張９強さ２８に１／Ｗｒｎ２、伸び率１．０％
であった。

比較例２ Ｓｂは含まず、しかし、水素含有量は同相の固溶限以下
であることを確認したＡＣ４Ｃ合金を、相対湿度３５％
の空気中で再溶解し、その溶湯を７３０Ｃで１０分間攪
拌し、直ちに、ＪＩ８Ｌ［５２０２金型に鋳込んだ。＃
造品には５０個／ｃｍ’のピンホールが観察された。気
孔率０１３５％。

また、実施例１と同様の方法で引張り試験を行なったと
ころ、引張り強さ２９　ｋ！／ｃｍ２、伸び率２．０％
であった。

比較例３ ｓｂ含有量０．０３重量％、水素含有量は同相の溶解限
以下であることを確認したＡＣ４Ｃ合金を、相対湿度７
０％の空気中で再溶解し、その溶湯を７５０Ｃで５時間
保持した。その後、溶湯をＪＩＳ）（５２０２金型に鋳
込んだ。鋳造品には３０個／（ｊＴＩ２のピンホールが
観察された。気孔率０．２０　　％。

また、実施例１と同様の方法で引張り試験を打身っだと
ころ、引張９強さ３０　ｋｇ／ｃｍ２、伸び率３．５％
であった。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明のＡＱ材の溶湯は
水素吸収することがないので、鋳造品にはピンホールは
発生せず高靭性のＡＱ、構造材料とな９得る。−！た、
再溶解は空気中で行なえばよく、有毒ガスを使用する必
要がなくなるため、雰囲気汚染の問題は解消される。更
には、鋳造品の製直にあたっては、真空脱ガス処理は必
要でなくなるため、溶湯保温装置もいらなくなり、多爪
の再溶解を必要とする大型構造材料の鋳造用の地金とな
ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素の含有晴が固相における固溶限以下であり、かつ、
   アンチモンを含有していることを特徴とするアルミニウ
   ム材。