(57)【要約】【課題】高靱性な薄肉ダイカスト鋳物を提供する。【解決手段】高靱性薄肉ダイカスト鋳物は，最小肉厚ｔ１　が１．２ｍｍ≦ｔ１　≦３ｍｍである板状をなし，且つＡｌ−Ｍｇ系合金を用いてダイカスト法により鋳造されたものである。その鋳物は，両面にそれぞれチル層２を有し，また両チル層２の厚さの和が最小肉厚ｔ１　に関して占める割合ＰをＰ≧１８％に設定されている。Ａｌ−Ｍｇ系合金は，３．５ｗｔ％≦Ｍｇ≦４．５ｗｔ％，０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％，Ｓｉ＜０．５ｗｔ％，Ｆｅ＜０．５ｗｔ％，０．１ｗｔ％≦Ｔｉおよび／またはＺｒ≦０．３ｗｔ％ならびに残部Ａｌよりなる。【選択図】　　　図２
2004001010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最小肉厚ｔ１　が１．２ｍｍ≦ｔ１　≦３ｍｍである板状をなし，且つＡｌ−Ｍｇ系合金を用いてダイカスト法により鋳造されたものであり，両面にそれぞれチル層（２）を有すると共に両チル層（２）の厚さｔ３　，ｔ４　の和が前記最小肉厚ｔ１　に関して占める割合ＰをＰ≧１８％に設定され，前記Ａｌ−Ｍｇ系合金は，３．５ｗｔ％≦Ｍｇ≦４．５ｗｔ％，０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％，Ｓｉ＜０．５ｗｔ％，Ｆｅ＜０．５ｗｔ％，０．１ｗｔ％≦Ｔｉおよび／またはＺｒ≦０．３ｗｔ％ならびに残部Ａｌよりなることを特徴とする高靱性薄肉ダイカスト鋳物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高靱性薄肉ダイカスト鋳物に関する。この種の鋳物は，例えば自動車用車体，シャーシ部品等として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト鋳物の高靱性化を図る場合，例えば，優れた靱性を有するＡｌ−Ｍｇ系合金を用いる，という手段が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら鋳造材料の選択のみでは，その鋳造材料のもたらす靱性値が限度であって，それを上回る靱性向上効果を得ることはできない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，鋳造材料の選択とダイカスト法によるチル化を併用して高靱性化を達成された薄肉ダイカスト鋳物を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば，最小肉厚ｔ１　が１．２ｍｍ≦ｔ１　≦３ｍｍである板状をなし，且つＡｌ−Ｍｇ系合金を用いてダイカスト法により鋳造されたものであり，両面にそれぞれチル層を有すると共に両チル層の厚さｔ３　，ｔ４　の和が前記最小肉厚ｔ１　に関して占める割合ＰをＰ≧１８％に設定され，前記Ａｌ−Ｍｇ系合金は，３．５ｗｔ％≦Ｍｇ≦４．５ｗｔ％，０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％，Ｓｉ＜０．５ｗｔ％，Ｆｅ＜０．５ｗｔ％，０．１ｗｔ％≦Ｔｉおよび／またはＺｒ≦０．３ｗｔ％ならびに残部Ａｌよりなる，高靱性薄肉ダイカスト鋳物が提供される。
【０００６】
前記のように構成すると，薄肉ダイカスト鋳物が靱性の良好なＡｌ−Ｍｇ系合金より構成され，またその断面構造が，比較的粗い金属組織の主体を，比較的厚く，且つ緻密な金属組織を持つ２つのチル層により挟んだサンドイッチ構造となり，しかも両チル層に溶湯中の不純物の多くが取籠められることもあって，前記肉厚ｔ１　を持つ薄肉ダイカスト鋳物の伸びδをδ≧１５％に向上させて，その高靱性化を図ることが可能である。ただし，前記割合ＰがＰ＜１８％では伸びδがδ＜１５％となる。チル層の厚さを増すためには，低温の金型に溶湯を高速充填して，型冷却によりダイカスト鋳物表面の冷却速度を高めることが必要であるが，この手段を薄肉ダイカスト鋳物に適用すると，湯回り不良等の鋳造品質の劣化を招き易い。このような不具合を生じることなく，薄肉ダイカスト鋳物の伸び向上を図るためには，前記割合Ｐの上限値は６０〜７０％に設定される。
【０００７】
Ａｌ−Ｍｇ系合金において，各化学成分の添加理由および添加量限定理由等は次の通りである。
【０００８】
Ｍｇ：Ｍｇはダイカスト鋳物の強度および靱性の向上に寄与する。ただし，Ｍｇ＜３．５ｗｔ％では溶湯の流動性が悪化し，一方，Ｍｇ＞４．５ｗｔ％ではダイカスト鋳物の靱性が低下し，また凝固が遅れた部分にＡｌ−Ｍｇ共晶金属間化合物が偏析して鋳造割れを招来する。
【０００９】
Ｍｎ：この合金は，ダイカスト鋳物の靱性確保のためＦｅ含有量を低く設定しており，また比較的融点が高いため，金型に対して焼付きを生じ易い。Ｍｎは耐焼付き性向上元素として寄与し，大型の薄肉ダイカスト鋳物の高速充填鋳造にとって不可欠の元素である。またＭｎは強度向上元素でもある。ただし，Ｍｎ＜０．８ｗｔ％では合金の耐焼付き性が低下し，一方，Ｍｎ＞１．５ｗｔ％ではダイカスト鋳物の強度は向上するものの，その靱性が低下し，また溶湯の流動性も悪化する。
【００１０】
Ｓｉ：Ｓｉはダイカスト鋳物の強度向上に寄与するが，Ｓｉ≧０．２５ｗｔ％ではＭｇ２　Ｓｉ金属間化合物が増加するためダイカスト鋳物の靱性が低下する。
【００１１】
Ｆｅ：Ｆｅはダイカスト鋳物の強度向上に寄与するが，Ｆｅ≧０．５ｗｔ％ではＦｅ系晶出物が生成されるためダイカスト鋳物の靱性が低下する。
【００１２】
ＴｉおよびＺｒ：前記Ｔｉおよび／またはＺｒとは，ＴｉおよびＺｒ（即ち，Ｔｉ＋Ｚｒ）ならびにＴｉまたはＺｒ，つまりＴｉおよびＺｒの少なくとも一方を用いることを意味する。ＴｉおよびＺｒは，ダイカスト鋳物の金属組織を微細化して鋳造割れを防止し，また溶湯の流動性向上に寄与する。ただし，Ｔｉおよび／またはＺｒ＜０．１ｗｔ％では金属組織の微細化効果が不十分になるため溶湯の流動性が悪化し，一方，Ｔｉおよび／またはＺｒ＞０．３ｗｔ％ではＴｉ−Ａｌ系高温晶出物の現出により溶湯の流動性が悪化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１において，薄肉ダイカスト鋳物１は，最小肉厚ｔ１　が１．２ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍ（平均肉厚ｔ２　が１．５ｍｍ≦ｔ２　≦２ｍｍ）である板状をなし，且つＡｌ−Ｍｇ系合金を用いて鋳造されたものである。薄肉ダイカスト鋳物１は，両面にそれぞれチル層２を有し，両チル層２の厚さｔ３　，ｔ４　の和ｓが最小肉厚ｔ１　に関して占める割合Ｐ，つまり，Ｐ＝（ｓ／ｔ１　）×１００（％）をＰ≧１８％に設定されている。また薄肉ダイカスト鋳物１は金型のキャビティ内における溶湯の最大流動距離ｄがｄ≧２００ｍｍといったように大型である。
【００１４】
前記のように構成すると，薄肉ダイカスト鋳物１が靱性の良好なＡｌ−Ｍｇ系合金より構成され，またその断面構造が，比較的粗い金属組織の主体３を，比較的厚く，且つ緻密な金属組織を持つ２つのチル層２により挟んだサンドイッチ構造となり，しかも両チル層２に溶湯中の不純物の多くが取籠められることもあって，前記肉厚ｔ１　を持つ薄肉ダイカスト鋳物１の伸びδをδ≧１５％に向上させて，その高靱性化を図ることが可能である。
【００１５】
Ａｌ−Ｍｇ系合金としては，３．５ｗｔ％≦Ｍｇ≦４．５ｗｔ％，０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％，Ｓｉ＜０．５ｗｔ％，Ｆｅ＜０．５ｗｔ％，０．１ｗｔ％≦Ｔｉおよび／またはＺｒ≦０．３ｗｔ％ならびに残部Ａｌよりなるものが用いられる。
【００１６】
このＡｌ−Ｍｇ系合金は優れた靱性を有する反面，流動性に乏しいため大型の薄肉ダイカスト鋳物１の鋳造には不向きである。そこで，前記Ａｌ−Ｍｇ系合金を鋳造材料とする，大型の薄肉ダイカスト鋳物１の鋳造に当り，真空ダイカスト法を適用し，また金型およびスリーブの温度を比較的高く設定し，その上，キャビティへの溶湯の充填時間を最適化する，といった手段を採用した。
【００１７】
以下，具体例について説明する。
【００１８】
Ａｌ−Ｍｇ系合金の一例として，４ｗｔ％Ｍｇ，０．９ｗｔ％Ｍｎ，０．２ｗｔ％Ｓｉ，０．２ｗｔ％Ｆｅ，０．２ｗｔ％Ｔｉおよび残部Ａｌよりなるものを選定した。
【００１９】
前記合金組成を有する溶湯を用い，また金型を真空ダイカスト装置に設置して，キャビティ内真空度：６ｋＰａ；金型温度：１５０〜３００℃の範囲で変更；セラミック製断熱スリーブ温度：１５０〜３００℃の範囲で変更（ただし，金型温度と同一）；注湯温度：７２０℃；低速射出：０．５ｍ／ｓｅｃ；高速射出を２〜６ｍ／ｓｅｃ（ゲートスピード換算：３０〜７０ｍ／ｓｅｃ）の範囲で変えてキャビティへの溶湯の充填時間を変更，の条件で鋳造を行い，全体の肉厚が１．５ｍｍ（最小肉厚でもある）で，金型のキャビティ内における溶湯の最大流動距離ｄがｄ≒６００ｍｍである，大型の薄肉ダイカスト鋳物を複数鋳造した。各大型の薄肉ダイカスト鋳物よりテストピースを製作し，それらテストピースについて，両チル層２の厚さｔ３　，ｔ４　の和ｓが肉厚ｔ１　（１．５ｍｍ）に関して占める割合Ｐを求めると共に伸びδを測定した。
【００２０】
表１は，各薄肉ダイカスト鋳物１に関する金型温度およびスリーブ温度，溶湯の充填時間，前記両チル層の厚さに関する割合Ｐおよび伸びδを示す。
【００２１】
【表１】
2004001010.tif 000003
【００２２】
表１において，薄肉ダイカスト鋳物の例１，１５，１９，２０は金型に対し焼付きを発生したもので，これらは前記割合Ｐの算出および伸びδの測定から除外された。
【００２３】
図２は，表１に基づいて例２〜１４，１６，１８に関し，前記割合Ｐと伸びδとの関係をグラフ化したものである。表１および図２から明らかなように，前記割合ＰをＰ≧１８％に設定すると，伸びδ≧１５％を確保して薄肉ダイカスト鋳物の靱性を向上させることができる。
【００２４】
図３は，表１に基づいて充填時間と伸びδとの関係を，金型等の温度別にグラフ化したものである。図３より，伸びδ≧１５％の薄肉ダイカスト鋳物を得るためには金型等の温度と充填時間とを適切に選定しなければならないことが判る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば，前記のように構成することによって高靱性化を達成された薄肉ダイカスト鋳物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄肉ダイカスト鋳物の要部断面図である。
【図２】両チル層の厚さに関する割合Ｐと伸びδとの関係を示すグラフである。
【図３】充填時間と伸びδとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１………薄肉ダイカスト鋳物
２………チル層
【図１】
2004001010.tif 000004
【図２】
2004001010.tif 000005
【図３】
2004001010.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月26日(2003.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
Ｓｉ：Ｓｉはダイカスト鋳物の強度向上に寄与するが，Ｓｉ≧０．５ｗｔ％ではＭｇ２　Ｓｉ金属間化合物が増加するためダイカスト鋳物の靱性が低下する。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１において，薄肉ダイカスト鋳物１は，最小肉厚ｔ１　が１．２ｍｍ≦ｔ１　≦３ｍｍ（平均肉厚ｔ２　が１．５ｍｍ≦ｔ２　≦２ｍｍ）である板状をなし，且つＡｌ−Ｍｇ系合金を用いて鋳造されたものである。薄肉ダイカスト鋳物１は，両面にそれぞれチル層２を有し，両チル層２の厚さｔ３　，ｔ４　の和ｓが最小肉厚ｔ１　に関して占める割合Ｐ，つまり，Ｐ＝（ｓ／ｔ１　）×１００（％）をＰ≧１８％に設定されている。また薄肉ダイカスト鋳物１は金型のキャビティ内における溶湯の最大流動距離ｄがｄ≧２００ｍｍといったように大型である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図２は，表１に基づいて例２〜１４，１６〜１８に関し，前記割合Ｐと伸びδとの関係をグラフ化したものである。表１および図２から明らかなように，前記割合ＰをＰ≧１８％に設定すると，伸びδ≧１５％を確保して薄肉ダイカスト鋳物の靱性を向上させることができる。