(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、費用対効果が大きい製造を実現できる方法及び鋳造部品を提供することである。【解決手段】  本発明は、アルミニウムダイカスト合金製の鋳造部品の製造方法に関する。その鋳造部品は、鋳造後に熱処理にかけられる。鋳造部品の破断伸びＡ５が１０％以上、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満であり、単一のステップの安定化アニール処理が１２０〜２６０℃の温度で実行され、その後、熱処理された鋳造部品の破断伸びＡ５が７％以上、降伏点Ｒｐ０．２が１１０ＭＰａ以上となるアルミニウムダイカスト合金を用いる。さらに、本発明は、このタイプの方法により製造される鋳造部品に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造後に熱処理プロセスにかけられる、アルミニウムダイカスト合金製の鋳造部品を製造する方法において、
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、破断伸びＡ５が１０％以上、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満となり、かつ、安定化アニール処理が１２０〜２６０℃の温度で行われ、その後の熱処理された前記鋳造部品が、破断伸びＡ５が７％以上、降伏点Ｒｐ０．２が１１０ＭＰａ以上となる、アルミニウムダイカスト合金を前記鋳造部品に用いることを特徴とする、鋳造部品の製造方法。
【請求項２】
８．５重量％未満、特に８．３重量％以下のけい素を含むアルミニウムダイカスト合金を用いることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
０．６重量％未満、特に０．０２〜０．３重量％のマグネシウムを含むアルミニウムダイカスト合金を用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
４〜８．２重量％のけい素と、
０．５〜０．６重量％のマンガンと、
０．１５〜０．２重量％の鉄と、
０．０４〜０．２重量％のマグネシウムと、
０．０４〜〜０．０８重量％のチタンと、
１４×１０−３〜１８×１０−３重量％のストロンチウム（１４０〜１８０ｐｐｍ）
の合金元素を含み、
残部が、個別で最大０．０５重量％、全体で最大０．２重量％の前記製造方法により生じた不純物を含有する、アルミニウムで形成されている、アルミニウムダイカスト合金を用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、破断伸びＡ５が１１％以上、特に１２％以上となるアルミニウムダイカスト合金を前記鋳造部品に用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、破断伸びＡ５が１３％以上になるアルミニウムダイカスト合金を前記鋳造部品に用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、降伏点Ｒｐ０．２が１０５ＭＰａ以上、特に１１０ＭＰａ以上となるアルミニウムダイカスト合金を前記鋳造部品に用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、降伏点Ｒｐ０．２が１１５ＭＰａ以上、特に１２０ＭＰａ以上となるアルミニウムダイカスト合金を前記鋳造部品に用いることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記安定化アニール処理が、２００〜２４０℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記安定化アニール処理が実行され、その後、熱処理された前記鋳造部品の降伏点Ｒｐ０．２が１１５ＭＰａ以上１６５ＭＰａ以下、特に１２５ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下となることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
アルミニウムダイカスト合金製であり、鋳造後に熱処理プロセスにかけられる鋳造部品において、
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、破断伸びＡ５が１０％以上、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満となり、かつ、１２０〜２６０℃の温度で安定化アニール処理にかけられ、その後の熱処理された前記鋳造部品が、破断伸びＡ５が７％以上、降伏点Ｒｐ０．２が１１０ＭＰａ以上となる、アルミニウムダイカスト合金で形成されたことを特徴とする、鋳造部品。
【請求項１２】
前記鋳造部品のアルミニウムダイカスト合金が、８．５重量％未満、特に８．３重量％以下のけい素を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の鋳造部品。
【請求項１３】
前記鋳造部品のアルミニウムダイカスト合金が、０．６重量％未満、特に０．０２〜０．３重量％のマグネシウムを含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の鋳造部品。
【請求項１４】
前記鋳造部品のアルミニウムダイカスト合金が、
４〜８．２重量％のけい素と、
０．５〜０．６重量％のマンガンと、
０．１５〜０．２重量％の鉄と、
０．０４〜０．２重量％のマグネシウムと、
０．０４〜０．０８重量％のチタンと、
１４×１０−３〜１８×１０−３重量％のストロンチウム（１４０〜１８０ｐｐｍ）
の合金元素を含み、
残部が、個別で最大０．０５重量％、全体で最大０．２重量％の前記製造方法により生じた不純物を含有する、アルミニウムで形成されている
ことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の鋳造部品。
【請求項１５】
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、破断伸びＡ５が１１％以上であり、特に１２％以上であることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の鋳造部品。
【請求項１６】
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、破断伸びＡ５が１３％以上であることを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の鋳造部品。
【請求項１７】
前記鋳造部品が、鋳放しの状態で、降伏点Ｒｐ０．２が１０５ＭＰａ以上、特に１１０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の鋳造部品。
【請求項１８】
鋳放しの前記鋳造部品の降伏点Ｒｐ０．２が１１５ＭＰａ以上、特に１２０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の鋳造部品。
【請求項１９】
前記鋳造部品が、２００〜２４０℃の温度で安定化アニール処理にかけられることを特徴とする、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の鋳造部品。
【請求項２０】
熱処理された前記鋳造部品の降伏点Ｒｐ０．２が１１５ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下であり、特に１２５ＭＰａ以上１６５ＭＰａ以下であることを特徴とする、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の鋳造部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに開示されるタイプのアルミニウムダイカスト合金製の鋳造部品を製造する方法に関する。本発明はさらに、請求項１１のプリアンブルに開示されるタイプのアルミニウムダイカスト合金製の鋳造部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムダイカスト合金製のこうしたタイプの鋳造部品を、例えば自動車産業で用いるには、現在では通常、それらの鋳造部品を一次的な形成及び鋳造の後に熱処理プロセスにかける。
【０００３】
こうした熱処理の結果、例えば２０５℃で１時間の期間にわたる短期熱安定性、又は例えば１５０℃で１０００時間の期間にわたる長期熱安定性を実現することができる鋳造部品が製造される。その場合には、短期熱安定性は、例えば、層状の塗装への焼付けのときに、焼付けプロセスは例えば１７０℃で２０分にわたって行われるので、車の車体が適切な熱安定性を有するために必要である。長期熱安定性は、例えば鋳造部品が、例えば車両動作中にモータによって発生するか、又は日射によって部品に作用する、対応する温度に耐えることができるためには欠くことができない。
【０００４】
その場合に、延性を低下させた、耐衝突性のある鋳造部品を製造することができ、例えばその鋳造部品は、降伏点Ｒｐ０．２が例えば１２０ＭＰａと１６５ＭＰａの間であり、破断伸びＡ５が７％以上である。したがって、適切なレベルの延性を有する対応する部品が製造され、例えば変形可能なゾーンの領域でそれらを使用することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、それらの部品を製造することを可能にするために、例えば、合金元素Ｔｉ、Ｚｒ及びＭｏを高い割合で含有する合金を使用しなければならない。しかし、これらの合金元素は、非常に高価であり、したがってそれらの鋳造部品も、最終的に非常に高価になる。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、費用対効果が大きい製造を実現できる、上述のタイプの方法及び鋳造部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その目的は、本発明により、請求項１及び１１の特徴を有する方法及び鋳造部品によって実現される。本発明の有用であり重要な発展を有する有利な実施形態は、独立請求項で開示される。
【０００８】
破断伸びＡ５が７％以上であり降伏点Ｒｐ０．２が１１０ＭＰａ以上である鋳造部品をできるだけ費用対効果が大きくなるように製造できる方法を提供するために、本発明により、鋳造部品が、鋳放しの状態で、破断伸びＡ５が１０％以上、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満であり、かつ、一次的な形成後に１２０〜２６０℃の温度で安定化のためのアニール処理（安定化アニール処理）にかけられるアルミニウムダイカスト合金を鋳造部品に用いる。したがって、安定化アニール処理によって、それに対応する適切なアルミニウムダイカスト合金を単純なやり方で使用することができ、そのため、熱処理後でもやはり十分な値が得られる。
【０００９】
これらの十分な値は、適切な特性を有するアルミニウムダイカスト部品を製造するのに必要であり、そのため、自動車の製造分野では、それらを例えば変形可能なゾーンの領域で使用することができる。しかし、本発明の範囲内に包含されるように、この鋳造部品は自動車の変形可能なゾーンの領域内の使用に決して限定されないことにも留意されたい。この鋳造部品を他の部位、例えばシャーシの領域或いは外部取付け部品又は要素の領域に使用することもできる。
【００１０】
本発明により、破断伸びＡ５及び降伏点Ｒｐ０．２などの機械的特性を大幅に変更することなしに、前記部品が２０５℃で１時間の短期熱安定性及び１５０℃で１０００時間の長期熱安定性を保持するように単純なやり方で、十分なレベルの鋳造部品の熱安定性を実現することが可能になる。
【００１１】
したがって、８．５重量％未満、特に８．３重量％以下のけい素を含有する、特に費用対効果が大きいアルミニウムダイカスト合金を製造することができる。ダイカスト合金でこのように低いけい素含有量は、具体的にはマグネシウムの最適な含有量によって補償することができる。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態では、マグネシウム含有量が０．６重量％未満、特に０．０２〜０．３重量％の範囲の場合は、それが有利であることが実証されている。したがって、アルミニウムダイカスト合金の上述の特性により、例えば大量のＴｉ、Ｚｒ又はＭｏを追加する必要なしに、特に熱処理後に鋳造部品の必要な値を達成する、できるだけ費用対効果が大きい製造が可能になる。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態では、
４〜８．２重量％のけい素と、
０．５〜０．６重量％のマンガンと、
０．１５〜０．２重量％の鉄と、
０．０４〜０．２重量％のマグネシウムと、
０．０４〜０．０８重量％のチタンと、
１４×１０−３〜１８×１０−３重量％のストロンチウム（１４０〜１８０ｐｐｍ）
の合金元素を含み、残部が、個別で最大０．０５重量％、全体で最大０．２重量％の前記製造方法により生じた不純物を含有する、アルミニウムで形成されているアルミニウムダイカスト合金を用いる場合は、それが有利であることも実証されている。
【００１４】
したがって、こうしたタイプのアルミニウムダイカスト合金は、非常に低いけい素含有量及び最適なマグネシウム含有量だけでなく、特に、多くの場合に合金元素Ｔｉ、Ｚｒ及びＭｏを無しにすることができるという点を特徴とする。すなわち、これらの合金元素は、アルミニウムダイカスト合金の価格を上昇させるので、特に影響を及ぼす。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態では、鋳放しの鋳造部品の破断伸びＡ５が１１％以上、特に１２％以上になるアルミニウムダイカスト合金を使用する場合にはそれが有利であることも実証されている。したがって、鋳造部品が、熱処理又は安定化アニール処理の後にも、７％以上の十分な破断伸びＡ５を確実に有するべきである。
【００１６】
熱処理の後であっても、特に有利な破断伸びＡ５を有する鋳造部品を製造するためには、好ましくは、鋳放しの鋳造部品の破断伸びＡ５が１３％以上になるアルミニウムダイカスト合金が使用される。
【００１７】
鋳造部品が、鋳放しの状態で、降伏点Ｒｐ０．２が１０５ＭＰａ以上、特に１１０ＭＰａ以上になるアルミニウムダイカスト合金を用いることがさらに有利である。したがって、その降伏点Ｒｐ０．２から開始して、単純なやり方で熱処理後に１２０ＭＰａ以上の必要な降伏点Ｒｐ０．２を実現することが可能になる。
【００１８】
安定化アニール処理後にさらに高い降伏点を得るためには、アルミニウムダイカスト合金のマグネシウム含有量を最大０．６重量％の範囲内に設定することも有利であることが実証されており、この鋳造部品は、鋳放しの状態で、降伏点Ｒｐ０．２が８０ＭＰａ以上、特に８５ＭＰａ以上である。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態では、安定化アニール処理が２００〜２４０℃の温度で実行される場合はそれが有利であることも実証されている。したがって、特に急速なアニール処理を実現することが可能であり、その期間は、例えば、１８０分より短い、特に６０分より短い。
【００２０】
具体的には、安定化アニール処理は最終的に、その後、熱処理された鋳造部品の降伏点Ｒｐ０．２が１１５ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下になり、特に１２５ＭＰａ以上１６５ＭＰａ以下になるように実行される。したがって、例えば、乗用車の車体構造で用いることができる、特に有利な部品を得ることができる。
【００２１】
当然のことながら、本発明による方法に関連して説明した上述の利点は、請求項１１による鋳造部品にも適用する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のさらなる利点、特徴及び詳細が、以下の好ましい実施形態の説明で開示される。
【００２３】
（第１実施例）
第１実施例によれば、
７．８〜８．２重量％のけい素と、
０．５〜０．６重量％のマンガンと、
０．１５〜０．２重量％の鉄と、
０．０４〜０．０８重量％のマグネシウムと、
０．０４〜０．０８重量％のチタンと、
１４×１０−３〜１８×１０−３重量％のストロンチウム（１４０〜１８０ｐｐｍ）
の合金元素を含み、残部が、個別で最大０．０５重量％、全体で最大０．２重量％の製造方法により生じた不純物を含有する、アルミニウムで形成されているアルミニウムダイカスト合金が用いられる。
【００２４】
このアルミニウムダイカスト合金は、鋳造部品が鋳造されたか又は一次的に形成された後で、破断伸びＡ５が１０％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満であり、すぐに鋳造状態（ｃａｓｔ  ｓｔａｔｅ）になることを特徴とする。
【００２５】
上述のアルミニウムダイカスト合金から製造された部品は、続いて、１２０℃と２６０℃との間、特に２００〜２４０℃で１８０分より短い期間、例えば約２０分から９０分、特に３０分から６０分の期間、安定化アニール処理にかけられる。
【００２６】
熱処理後に、鋳造部品の降伏点Ｒｐ０．２は、例えば約１１０〜１２０ＭＰａ、特に１１５〜１１８ＭＰａの間である。
【００２７】
（第２実施例）
第２実施例によれば、
７．８〜８．２重量％のけい素と、
０．５〜０．６重量％のマンガンと、
０．１５〜０．２重量％の鉄と、
０．０８〜０．１２重量％のマグネシウムと、
０．０４〜０．０８重量％のチタンと、
１４×１０−３〜１８×１０−３重量％のストロンチウム（１４０〜１８０ｐｐｍ）
の合金元素を有し、残部が、個別で最大０．０５重量％、全体で最大０．２重量％の製造方法により生じた不純物を含有する、アルミニウムで形成されている鋳造部品用アルミニウムダイカスト合金が用いられる。
【００２８】
この場合に用いられるアルミニウムダイカスト合金は、鋳放しの状態で、破断伸びＡ５が１０％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満である。
【００２９】
続いて、それぞれの鋳造部品は、鋳放しの状態で、例えば、約１２０〜２６０℃の温度、特に２００〜２４０℃の温度で、１８０分より短い期間内、例えば約２０分から約９０分、特に約３０分から約６０分の期間内の安定化アニール処理を受ける。
【００３０】
鋳造部品はその後、破断伸びＡ５が７％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が例えば約１２５〜１３５ＭＰａ、特に１２９〜１３３ＭＰａである。
【００３１】
（第３実施例）
第３実施例によれば、それぞれの鋳造部品に、
７．８〜８．２重量％のけい素と、
０．５〜０．６重量％のマンガンと、
０．１５〜０．２重量％の鉄と、
０．１２〜０．１６重量％のマグネシウムと、
０．０４〜０．０８重量％のチタンと、
１４×１０−３〜１８×１０−３重量％のストロンチウム（１４０〜１８０ｐｐｍ）
の合金元素を含み、残部が、個別で最大０．０５重量％、全体で最大０．２重量％の製造方法により生じた不純物を含有する、アルミニウムで形成されているアルミニウムダイカスト合金が用いられる。
【００３２】
上述のアルミニウムダイカスト合金を用いて製造された鋳造部品は、鋳放し、すなわち熱処理前では、破断伸びＡ５が１０％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満である。
【００３３】
個々の鋳造部品は、次に、１２０〜２６０℃、特に２００〜２４０℃の範囲の温度で実行される安定化アニール処理にかけられる。安定化アニール処理は、１８０分までの期間にわたって実行され、この場合は、例えば約２０分から９０分、特に３０〜６０分の期間にわたって実行される。
【００３４】
このようなやり方で熱処理された鋳造部品は、安定化アニール処理後に、破断伸びＡ５が７％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が１３５ＭＰａと１５０ＭＰａの間の範囲、特に１４１〜１４８ＭＰａの範囲である。
【００３５】
（第４実施例）
第４実施例によれば、
７．８〜８．２重量％のけい素と、
０．５〜０．６重量％のマンガンと、
０．１５〜０．２重量％の鉄と、
０．１６〜０．２重量％のマグネシウムと、
０．０４〜０．０８重量％のチタンと、
１４×１０−３〜１８×１０−３重量％のストロンチウム（１４０〜１８０ｐｐｍ）
の合金元素を含み、残部が、個別で最大０．０５重量％、全体で最大０．２重量％の製造方法により生じた不純物を含有する、アルミニウムで形成されているアルミニウムダイカスト合金が用いられる。
【００３６】
この場合にもやはり、上述のアルミニウムダイカスト合金を用いて製造された鋳造部品は、鋳放し、すなわち熱処理前では、破断伸びＡ５が７％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満である。
【００３７】
鋳造部品は、次に、１２０〜２６０℃、特に２００℃と２４０℃の間の温度で、安定化アニール処理にかけられる。したがって、安定化アニール処理は、１８０分まで続く期間内、特に２０分と９０分の間、特に３０分と６０分の間続く期間内に実行される。
【００３８】
したがって、この場合には、熱処理後に、破断伸びＡ５が７％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が１４５〜１６５ＭＰａの範囲、特に１５１〜１６１ＭＰａの範囲である鋳造部品が製造される。
【００３９】
（概要）
したがって、全体としては、この場合には、鋳放しであり熱処理の前に破断伸びＡ５が１０％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が１２０ＭＰａ未満であり、それぞれの鋳造部品から開始して、適切な安定化アニール処理によって、続いて破断伸びＡ５が７％以上であり、降伏点Ｒｐ０．２が１１０ＭＰａ以上である、熱処理した鋳造部品を製造することができることを、上述の第１〜４実施例から理解することができる。
【００４０】
マグネシウム含有量を調節することによって、それぞれの鋳造部品を使用する分野に応じて、第１〜４実施例に従って与えられた値に降伏点を調節することができることをさらに理解することができる。降伏点が高い場合は、マグネシウム含有量を最大０．６重量％まで調節することができる。
【００４１】
この場合に、１２０〜２６０℃の範囲、特に２００〜２４０℃の範囲の温度で、それぞれ単一のステップの安定化アニール処理が実行されることを第１〜４実施例から理解することができる。したがって、全ての鋳造部品サンプルの場合に、過度に又は大幅に降伏点Ｒｐ０．２を低下させる必要なしに、必要な短期熱安定性又は長期安定性が確実に得られる、最短の可能な安定化アニール処理が実現される。
【００４２】
開示した温度範囲、具体的には２４０℃より低い範囲内の温度による、こうしたタイプの単一の安定化アニール処理を、塗装プロセス中に、例えば、具体的には自動車の塗装焼付けプロセス中に実行することもできる。このような温度、すなわち例えば２４０℃より低い温度で１８０分より短い期間、特に６０分より短い期間の、こうしたタイプの安定化アニール処理もまた、鋳造部品が変形せず、バッチ炉で大量に熱処理することができるという利点を有する。
【００４３】
鋳造部品を用いるときの特定の利点は、例えば車両製造の分野では、鋳造部品は、鋳放し、すなわち強度が最小（Ｒｐ０．２が約１００ＭＰａ）であり延性が最大（Ａ５が約１０〜１４％）のときに、機械的に接合、例えばリベット締めにすることができるという点もある。例えば車体の塗装又は塗装焼付けプロセス中に例えば約１８０℃で約３０分の期間実行することができる後続の熱処理中に、最終的な機械的な値が設定される。
【外国語明細書】
2010031360000001.pdf