JPWO2016120905A1 - ダイカスト用アルミニウム合金およびこれを用いたアルミニウム合金ダイカスト - Google Patents
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Abstract
Description
このうち、自動車用途においては、車体の軽量化を目的に、アルミニウム合金を用いた部品が数多く採用されて来ているが、その一方で、アルミニウム合金の適用を検討する部品の増加に伴い、既存合金ではかかる部品に要求される機械的性質を満足できなくなる事態も生じている。
この技術によれば、不純物として鉄を含有する合金でありながら高い伸びを有する鋳造用アルミニウム合金を提供することができる。
それゆえに、この発明の主たる課題は、日本工業規格JIS H5302にて規定されたAl−Si−Cu系ダイカスト用合金のADC12(以下、単に「ADC12」と称する。)と同等の鋳造性を有すると共に、高耐力および高延性を有するダイカスト用アルミニウム合金と、当該合金でダイカストされたアルミニウム合金ダイカストとを提供することである。
以上のように、本発明では、5種類の元素成分を所定の割合で含有させるだけで、ダイカスト鋳造性に加え、機械的特性とりわけ伸び(延性)と耐力とに優れたダイカスト用アルミニウム合金のインゴットを安全且つ簡便に製造することができる。
また、Tiを0.05〜0.30重量%添加することや、Bを1〜50ppm添加することも好ましい。こうすることにより、特にSi量が少ない場合や冷却速度の遅い鋳造方法を用いる場合であってもアルミニウム合金の結晶粒を微細化させることができ、その結果、当該アルミニウム合金の伸びを向上させることができる。
本発明のダイカスト用アルミニウム合金でダイカストされたアルミニウム合金ダイカストは、鋳造性よく量産できると共に、耐力や伸びに優れているため、例えば自動車用構造部品、とりわけエンジンマウントのような部品に最適である。
本発明のダイカスト用アルミニウム合金(以下、単に「アルミニウム合金」とも云う。)は、主として6.00重量%より多く且つ6.50重量%未満のSi(シリコン;ケイ素),0.10〜0.50重量%のMg(マグネシウム),0.30重量%以下のFe(鉄),0.30〜0.60重量%のMn(マンガン) ,0.10〜0.30重量%のCr(クロム)を含有し、残部がAl(アルミニウム)と不可避不純物とで構成されている。以下、各元素の特性について説明する。
アルミニウム合金全体の重量に対するSiの含有割合は、上述したように6.00重量%より多く且つ6.50重量%未満の範囲であることが好ましい。Siの含有割合が6.00重量%以下の場合には、アルミニウム合金の溶融温度および鋳造温度が高くなると共に、アルミニウム合金を溶融した際の流動性が低下するためダイカスト時に十分な湯流れ性が確保できず、逆に、Siの含有割合が6.50重量%より多い場合にも、ダイカスト時の湯流れ性は十分に確保できるものの、得られる合金の伸びが低下するようになるからである。
アルミニウム合金全体の重量に対するMgの含有割合は、上述したように0.10〜0.50重量%以下の範囲であることが好ましい。かかる範囲内でのMgの存在は、鋳造性や合金の伸びに大きな影響を与えることなく、アルミニウム合金の耐力や引張強さと言った機械的特性を向上させることができる。なお、Mgの配合割合が0.50重量%より多い場合には、合金の伸びが低下し、かかる合金を用いて製造したアルミニウム合金ダイカストは品質が劣ったものとなる。
アルミニウム合金全体の重量に対するFeの含有割合は、上述したように0.30重量%以下であることが好ましい。Feの含有割合が0.30重量%より多い場合には、上記焼付き防止効果は十分なものになるが、当該合金の伸びが顕著に低下するようになるからである。
アルミニウム合金全体の重量に対するMnの配合割合は、上述したように0.30〜0.60重量%、より好ましくは0.40〜0.60重量%の範囲であることが好ましい。Mnの配合割合が0.30重量%未満の場合には、アルミニウム合金をダイカストする際にアルミニウム合金と金型との間で焼付きが生じるようになり、逆に、Mnの配合割合が0.60重量%より多い場合には、ダイカスト時に焼付きの問題は生じないものの、合金の伸びが低下するようになるからである。
なお、本発明のアルミニウム合金では、上述のようにMnの配合割合を合金全体の重量に対して最大で0.6重量%まで許容しているので、アルミ缶回収材料などMn含有量が高いAl−Mn系スクラップを合金原料の一部として使用することができる。
アルミニウム合金全体の重量に対するCrの配合割合は、上述したように0.10〜0.30重量%の範囲であることが好ましい。Crの配合割合が0.10重量%未満の場合には、アルミニウム合金をダイカストする際にアルミニウム合金と金型との間で焼付きが生じるようになり、逆に、Crの配合割合が0.30重量%より多い場合には、ダイカスト時の焼付きは解消するものの、アルミニウム合金の伸びが急激に低下するようになるからである。
ここで、鋳放し状態の上記ダイカスト用アルミニウム合金において、その伸び(破断伸度)は11%以上であるのが好ましく、同時に0.2%耐力は125MPa以上であるのが好ましい。かかる機械的性質を持ったダイカスト用アルミニウム合金であれば、自動車用エンジンマウントのダイカスト材料として特に好適となるからである。
ここで、アルミニウム合金全体の重量に対する改良処理材の添加割合は、当該改良処理材がNa,SrおよびCaの場合には30〜200ppm、Sbの場合には0.05〜0.20重量%の範囲であることが好ましい。改良処理材の添加割合が30ppm(Sbの場合には0.05重量%)未満の場合には、アルミニウム合金中の共晶Siの粒子を微細化するのが困難となり、逆に、改良処理材の添加割合が200ppm(Sbの場合には0.20重量%)より多い場合には、アルミニウム合金中の共晶Siの粒子は十分に微細化されており、これ以上添加量を増やしても添加効果が上がらなくなるからである。
アルミニウム合金全体の重量に対するTiおよびBの添加割合は、Tiの場合には0.05〜0.30重量%、Bの場合には1〜50ppmの範囲であることが好ましい。Tiの添加割合が0.05重量%未満或いはBの添加割合が1ppm未満の場合には、アルミニウム合金中の結晶粒を微細化するのが困難となり、逆に、Tiの添加割合が0.30重量%より多い場合或いはBの添加割合が50ppmより多い場合には、アルミニウム合金中の結晶粒は十分に微細化されており、これ以上添加量を増やしても添加効果が上がらなくなるからである。
なお、所定の実施例および比較例における各機械的特性(引張強さ,伸び,0.2%耐力)は、次の方法で測定した。すなわち、型締力135トンの通常のダイカストマシン(東芝機械(株)社製・DC135EL)を用いて、射出速度1.0m/秒、鋳造圧力60MPaでダイカスト鋳造し、ASTM(American Society for Testing and Material)規格に準拠した丸棒試験片を作製した。そして、鋳放しの状態のかかる丸棒試験片について、(株)島津製作所社製の万能試験機(AG−IS 100kN)を用いて、引張強さ,伸び(破断伸度),0.2%耐力を測定した。
また、ダイカスト鋳造した丸棒試験片の成分分析には、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製の固体発光分光分析装置(Thermo Scientific(登録商標) ARL 4460)を使用した。
さらに、各合金の鋳造性評価として、上記ダイカスト鋳造時における溶湯の流動性及び金型への焼き付きの有無(耐焼付き性)を目視により観察し、○(良)、△(可)、×(不可)の3段階で評価した。
Claims (6)
- Si:6.00重量%より多く且つ6.50重量%未満、Mg:0.10〜0.50重量%、Fe:0.30重量%以下、Mn:0.30〜0.60重量%、Cr:0.10〜0.30重量%を含有し、残部がAlと不可避不純物とからなることを特徴とするダイカスト用アルミニウム合金。
- Na,SrおよびCaから選ばれる少なくとも1種を30〜200ppm添加したことを特徴とする請求項1に記載のダイカスト用アルミニウム合金。
- Sbを0.05〜0.20重量%添加したことを特徴とする請求項1又は2に記載のダイカスト用アルミニウム合金。
- Tiを0.05〜0.30重量%添加したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のダイカスト用アルミニウム合金。
- Bを1〜50ppm添加したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のダイカスト用アルミニウム合金。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載のダイカスト用アルミニウム合金でダイカストされたことを特徴とするアルミニウム合金ダイカスト。
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