(57)【要約】本発明は、延性アルミニウム合金製の、加圧鋳造される自動車用の保安部品あるいは構造部品を対象としており、その組成（重量％）は：Ｓｉ＜２−６  Ｍｇ＜０．４０  Ｃｕ＜０．３０  Ｚｎ＜０．３０  Ｆｅ＜０．５０  Ｔｉ＜０．３０と、Ｍｎ（０．３−２％），Ｃｒ（０．１−０．３），Ｃｏ（０．１−０．３），Ｖ（０．１−０．３）およびＭｏ（０．１−０．４）のような、鋳型の溶接欠陥を減らすことを目的とした少なくとも一つの元素、またＳｒ（５０−５００ｐｐｍ），Ｎａ（２０−１００ｐｐｍ）およびＣａ（３０−１２０ｐｐｍ）のような、少なくとも一つの共晶の修正元素、それぞれ０．０５より小さく、合計で０．１０より小さい他の元素、残りはアルミニウムであって、該部品は、２２０℃より低い温度での焼戻しＴ５の後、弾性限界Ｒp0.2＞１１０ＭＰａおよび伸びＡ＞１０％を呈する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
延性アルミニウム合金製の、加圧鋳造される保安部品あるいは構造部品であって、その合金の組成（重量％）が：
Ｓｉ：２−６  Ｍｇ＜０．４０  Ｃｕ＜０．３０  Ｚｎ＜０．３０  Ｆｅ＜０．５０  Ｔｉ＜０．３０、
Ｍｎ（０．３−２％），Ｃｒ（０．１−０．３），Ｃｏ（０．１−０．３），Ｖ（０．１−０．３）またはＭｏ（０．１−０．４）のような、鋳型の溶接欠陥を減らすことを目的とした少なくとも一つの元素、
また、Ｓｒ（５０−５００ｐｐｍ），Ｎａ（２０−１００ｐｐｍ）およびＣａ（３０−１２０ｐｐｍ）のような、少なくとも一つの共晶の修正元素、
それぞれ０．０５より少なく、合計で０．１０より少ない他の元素、残りがアルミニウムであって、
２２０℃より低い温度での焼戻しＴ５の後、弾性限界Ｒp0.2＞１１０ＭＰａおよび伸びＡ＞１０％を呈する部品。
【請求項２】
シリコンの含有量が、３．５％と５％の間に含まれることを特徴とする、請求項１に記載の部品。
【請求項３】
マグネシウムの含有量が、０．０５％と０．２５％の間に含まれることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の部品。
【請求項４】
チタンの含有量が、０．０５％と０．１５％の間に含まれることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の部品。
【請求項５】
銅の含有量が、０．１０％より少ないことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の部品。
【請求項６】
鉄の含有量が、０．２０％より少ないことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の部品。
【請求項７】
亜鉛の含有量が、０．１０％より少ないことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の部品。
【請求項８】
マンガンの含有量が、０．７％と１．５％の間に含まれることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧鋳造によって成型される、比較的薄い厚みのアルミニウム・シリコン合金製部品の製造を目的とした分野、とりわけ、自動車用の構造部品あるいは保安部品の製造を目的とした分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造用のアルミニウム合金の使用は、自動車において、とりわけ床板への溶接接合部のような保安部品および構造要素について急成長しており、車両の軽量化を可能にしている。この軽量化は、高度な機械的強度を得ることができるだけにいっそう重要である。合金Ａｌ−Ｓｉ９Ｃｕ３Ｍｇのような既知の合金は、処理されていない状態Ｆで、少なくとも３００ＭＰａの破断強度力Ｒmおよび、少なくとも２３０Ｍｐａの弾性限界Ｒp0.2を得ることを可能にする。それに対し、破断伸びＡは２％を超えない。ところが、自動車用の構造部品あるいは保安部品は、エネルギーを吸収し、衝撃の場合の破断を避けるために、そして様々な組立て形態に適合するために、十分な延性を必要とする。
【０００３】
他方では、銅の高い含有量は、機械的強度に対して有利な影響を有してはいるが、合金の腐食に対する感受性を高くしてしまう。ところが、腐食、とりわけ応力のもとでの耐腐食性は、除雪用の塩のような、腐食性の環境において、部品の破損を避けるために必要である。
【０００４】
合金の様々な作成方法が、これらの必要性に応えるために提案された。
【０００５】
例えば、ＵＳ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎによって１９７０年に提出された米国特許第３，７２６，６７２号明細書は、以下の組成（重量％）をもつ、加圧鋳造ホイール用の合金を記載している：
Ｓｉ：１１−１３．５  Ｍｇ：０．２５−０．６  Ｃｕ：０．２５−０．６  Ｍｎ＜０．５  Ｚｎ＜３  Ｆｅ：０．５−１．５  Ｃｒ：０．２５−０．４
【０００６】
日本軽金属株式会社によって１９７６年に提出された米国特許第４，１０４，０８９号明細書は、衝撃に対して安定した、高い機械的強度を有する、自動車用の多孔質巣のない加圧鋳造部品に関するものであり、該部品は以下の組成をもつ：
Ｓｉ：７−１２  Ｍｇ：０．２−０．５  Ｍｎ：０．５５−１  Ｆｅ：０．６５−１．２
【０００７】
部品は、４５０℃と５３０℃の間での溶浸によって処理され、焼入れされ、そして１５０℃と２３０℃の間で一時間以上の焼戻しを受ける。
【０００８】
Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｒｈｅｉｎｆｅｌｄｅｎによって１９９４年に提出された欧州特許第０６８７７４２号明細書は、鋳造保安部品を目的とした加圧鋳造用の合金を記載しており、該合金は以下の組成（重量％）をもつ：
Ｓｉ：９．５−１１．５  Ｍｇ：０．１−０．５  Ｍｎ：０．５−０．８  Ｆｅ＜０．１５  Ｃｕ＜０．０３
【０００９】
Ａｌｃｏａによって１９９５年に提出された国際公開第９６／２７６８６号パンフレットは、以下の組成からなる合金製の、「スペースフレーム」タイプの自動車構造用の加圧鋳造部品を記載している：Ｓｉ：８．５−１１  Ｍｇ：０．１０−０．３５  Ｍｎ：０．４−０．８  Ｆｅ＜０．５０
【００１０】
Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｌｅｎｄによって１９９７年に提出されたオーストリア特許発明第４０４８４４号明細書は、以下の組成をもつ加圧鋳造用の合金に関している：
Ｓｉ：９−１２．５  Ｍｇ：０．１０−０．６０  Ｍｎ：０．３０−０．４５  Ｃｒ：０．０５−０．４０  Ｆｅ＜０．１８  Ｃｕ＜０．０５  Ｚｎ＜０．１０  Ｔｉ：０．０１−０．２０
【００１１】
Ａｌｕｓｕｉｓｓｅによって１９９８年に提出された欧州特許第０９９２６０１号明細書および欧州特許第０９９７５５０号明細書は、以下の組成をもつ合金製の、部品の加圧鋳造による製造を記載している：
Ｓｉ：９．５−１１．５  Ｍｇ：０．１−０．４  Ｍｎ：０．３−０．６  Ｆｅ：０．１５−０．３５  Ｔｉ＜０．１  Ｓｒ：９０−１８０ｐｐｍ  場合によってはＣｒ：０．１−０．３  Ｎｉ：０．１−０．３  Ｃｏ：０．１−０．３
【００１２】
部品は、４００℃と４９０℃の間での部分的な溶浸を受ける。
【００１３】
これらの様々な合金は、要求される機械的強度に達するために、溶浸および焼入れによる熱処理を必要とし、このことは部品の著しい変形をもたらし、ひずみ矯正を受けなければならなくし、原価の大幅な増大を招く。
【００１４】
Ａｌｃｏａによって１９９７年に提出された米国特許第６，１３２，５３１号明細書は、加圧鋳造用の合金に関するもので、特に「スペースフレーム」タイプの自動車ボディ構造継手を目的とし、次の組成を持つ：Ｓｉ＜０．２０  Ｆｅ＜０．２０  Ｍｇ：２．８０−３．６０  Ｍｎ：１．１０−１．４０  Ｔｉ＜０．１５  Ｂｅ：０．０００５−０．００１５。優れた機械的特性が、鋳造部品の熱処理なしで得られる。シリコンの欠如は、合金の鋳造性に悪影響を及ぼす。
【特許文献１】
米国特許第３，７２６，６７２号明細書
【特許文献２】
米国特許第４，１０４，０８９号明細書
【特許文献３】
欧州特許第０６８７７４２号明細書
【特許文献４】
国際公開第９６／２７６８６号パンフレット
【特許文献５】
オーストリア特許発明第４０４８４４号明細書
【特許文献６】
欧州特許第０９９２６０１号明細書
【特許文献７】
欧州特許第０９９７５５０号明細書
【特許文献８】
米国特許第６，１３２，５３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、自動車用の構造部品および保安部品の加圧鋳造のためのアルミニウム合金を提供することを目的としており、該合金は、Ｔ６あるいはＴ７タイプの完全な熱処理を必ずしも必要とせずに、十分な機械的強度、高い延性、優れた耐食性、そして鋳造に対する優れた適性を同時に呈するものであり、また、納得できる経済的な条件で、大量生産方式での部品製造を可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、延性アルミニウム合金製の、加圧鋳造される保安部品あるいは構造部品を対象としており、その合金の組成（重量％）は：
Ｓｉ：２−６  Ｍｇ＜０．４０  Ｃｕ＜０．３０  Ｚｎ＜０．３０  Ｆｅ＜０．５０  Ｔｉ＜０．３０、
Ｍｎ（０．３−２％），Ｃｒ（０．１−０．３），Ｃｏ（０．１−０．３），Ｖ（０．１−０．３）およびＭｏ（０．１−０．４）のような、鋳型の溶接欠陥を減らすことを目的とした少なくとも一つの元素、
またＳｒ（５０−５００ｐｐｍ），Ｎａ（２０−１００ｐｐｍ）およびＣａ（３０−１２０ｐｐｍ）のような、少なくとも一つの共晶の修正元素、
それぞれ０．０５より少なく、合計で０．１０より少ない他の元素、残りはアルミニウムであって、
該部品は、２２０℃より低い温度での焼戻しＴ５の後、弾性限界Ｒｐ0.2＞１１０ＭＰａおよび破断伸びＡ＞１０％を呈するものである。
【００１７】
好ましくは、組成として次の限界値を目ざす：
Ｓｉ：３．５−５  Ｍｇ：０．０５−０．２０  Ｍｎ：０．７−１．５  Ｔｉ：０．０５−０．１５  Ｃｕ＜０．１０  Ｚｎ＜０．１０
【００１８】
図１ａ，１ｂ，および１ｃは、様々なマグネシウム含有量について、真空の補助装置を用いて加圧鋳造され、熱処理されていない（状態Ｆ）厚さ２．５ｍｍのサンプル板での、シリコン含有量に応じた破断強度、弾性限界、および伸びのそれぞれの変化を示している。
【００１９】
図２は、シリコン７％の合金についての、加圧下（ＳＰ）で鋳造された部品と、重力により鋳型の中（Ｃｏｑ）で鋳造された部品との機械的特性を、それらのマグネシウム含有量に応じて示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明はとりわけ、同じ応用を目的とした先行技術の合金と比べて、シリコン含有量を減らすことによって、加圧鋳造部品について、納得できる鋳造性を保ちながら、特に単に焼戻しされただけの状態（Ｔ５）での機械的強度と延性との間の適切な折り合い、および、亀裂と引け巣のないことを得ることができるという確認に基づいている。
【００２１】
シリコン含有量は、優れた鋳造性を保つためには少なくとも２％であり、また状態Ｔ５での高い延性を得るためには最高で６％である。シリコン含有量は、好ましくは３．５％と５％の間に含まれる。弾性限界および伸びへのシリコン含有量の影響は、図１ａおよび図１ｂによって状態Ｆ（未処理）で、また図２によって状態Ｔ５で示されており、それらの図は特に、シリコン含有量が増すときの、伸びの急速な低下を示している。
【００２２】
マグネシウムは、それ自体に熱処理の際に硬化効果をもつＭｇ2Ｓｉの粒子を形成するので、シリコンと同じ効果を有する。しかしながら、本出願人は驚くことに、厚みの薄い部品の加圧鋳造に特有の冷却速度において、この硬化効果が、溶浸せず、また焼入れをしないときに、おそらくアルミニウムの固体溶液の過飽和効果によって部分的に存続することを確認した。このように、マグネシウムの含有量を０．４％、さらに０．３％あるいは０．２５％に制限することができ、このことは伸びを改善し、しかも優れた弾性限界は保たれたままである。
【００２３】
鉄、マンガン、クロム、コバルト、バナジウム、モリブデン、およびニッケルは、個々にあるいはアルミニウムと組合して、脆化を起こす金属間化合物を形成するものであり、よってそれらの含有量は制限されなければならない。しかしながら、これらの成分は、小さいサイズ、および、より有利な形態を有するので、鋳型から取り出す際の冷却速度が著しいとき、脆化はより少ない。
【００２４】
その逆に、これらの同じ元素は、鋼鉄と比べて合金の化学ポテンシャルを小さくすることにより、鋳造用の鋳型において「溶接欠陥」を減らすことに貢献する。
【００２５】
鉄は、伸びに対して不利な影響をもち、０．５％また好ましくは０．２％に制限されなければならないので、鉄に加えて、他の元素のうち少なくとも一つが存在することが不可欠である。この元素がマンガンである場合、その含有量は、０．３％と２％の間、また好ましくは０．７％と１．５％の間に含まれなければならない。チタンは、ホウ素と結合し、一次粒子の結晶粒のサイズを小さくすることで、アルミニウムの固体溶液の細粒化を行うものとなる。さらに、該チタンは凝固の間、容積収縮の促進力を増し、このことは、部品の緻密性を改善することに貢献する。
【００２６】
銅は、腐食に対する感受性を避けるために０．３％より少なく、好ましくは０．１％より少なく保たれなくてはならないが、それは銅が伸びを減退させるからである。鉛、スズ、およびアンチモンは、修正元素の作用を阻害する。
【００２７】
ストロンチウム、ナトリウム、およびカルシウムのような共晶の修正元素および細粒化元素は、小さなシリコン板のサイズと形態を、それらに繊維状の構造を与えることによって修正する。それらはまた、ある金属間化合物を細粒化するものとして作用することもできる。
【００２８】
本発明による合金から、真空の助けによるか、それなしで加圧鋳造された部品は、熱処理なしで使用でき（状態Ｆ）、あるいは反対に、溶浸、焼入れ、および焼戻しを含む完全な熱処理Ｔ６あるいはＴ７、あるいは焼入れの後の自然時効処理Ｔ３を受けることができる。該加圧鋳造された部品は、特徴的には、２２０℃より低い温度での、１５分と１時間の間に含まれる長さの、単なる焼戻し処理（状態Ｔ５）に都合よく適合しており、この処理は、自動車の部品については、一般的に１５０℃と２２０℃の間に含まれる温度で行われる、塗料の加熱硬化操作の際に実現される。
【００２９】
本発明による合金は、優れた機械的強度と高い伸びを同時に呈する部品を製作することを可能にし、これらは優れた耐衝撃強度を導き、また大きな延性を必要とする組立て、例えば接合固定を可能にする。該部品はまた、ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接，あるいはレーザー溶接に対する優れた適性、および、ボディ用に使用されるアルミニウム合金６０００との優れた両立性も呈する。合金は、液体状態で酸化されにくく、リサイクルが非常に容易で、屑の再溶解損失が低い。
【実施例】
【００３０】
（実施例１、静的な機械的特性に対する組成の効果）
ＡからＩまでの異なる９つの合金製のサンプル板を、真空（８０ｈＰａの鋳型内の残留圧力）の助けにより、加圧鋳造によって製造したが、その組成は表１に与えられている。板は、１２０×２２０ｍｍのサイズで、２．５ｍｍの厚みであった。鋳造は、閉じる力が３２００ｋＮのプレス機で、０．７ｍ／ｓのピストン注入速度によって行われた。炉での金属の温度は、７８０℃であった。
【００３１】
【表１】
2004536223.tif 000002
【００３２】
熱処理のされていないこれらの板において、引っ張り力の試験片を加工して、破断強度Ｒm（単位ＭＰａ）、０．２％に定められた伸びの弾性限界Ｒｐ０．２（単位ＭＰａ）、および破断伸びＡ（単位％）を測定した。結果（１０の試験片の平均）は、表２と図１ａ，１ｂ，および１ｃに再現されている。
【００３３】
【表２】
2004536223.tif 000003
【００３４】
シリコンが３％と７％の間でマグネシウムが０．１％と０．２％の間の合金について、破断強度および弾性限界が、シリコン含有量とともにしだいに増してゆき、伸びが減少していることが確認される。弾性限界がまた、マグネシウム含有量とともに次第に増してゆく一方で、マグネシウムの伸びに対する効果は明白ではない。
【００３５】
（実施例２、冷却速度の効果）
シリコンが７％で、マグネシウムがそれぞれ０％，０．１３％，および０．２０％の合金において、規格ＮＦ  Ａ  ５７−１０２に従って直径１３．８ｍｍに加工された試験片を、重力により鋳型の中で鋳造し、合金Ｇ，Ｈ，およびＩについて、機械的特性を実施例１の機械的特性と比較した。結果は、表３および図２に再現されている。
【００３６】
【表３】
2004536223.tif 000004
【００３７】
はるかに低い冷却速度で鋳型の中で鋳造された部品について、破断強度および弾性限界は、とりわけマグネシウム含有量が少ない場合には、はるかに低く、また伸びがより大きいことが確認される。
【国際公開パンフレット】
2004536223.tif 000005
2004536223.tif 000006
2004536223.tif 000007
2004536223.tif 000008
2004536223.tif 000009
2004536223.tif 000010
2004536223.tif 000011
2004536223.tif 000012
2004536223.tif 000013
2004536223.tif 000014
2004536223.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月9日(2003.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
延性アルミニウム合金製の、加圧鋳造される保安部品あるいは構造部品であって、その合金の組成（重量％）が：
Ｓｉ：２−６  Ｍｇ＜０．４０  Ｃｕ＜０．３０  Ｍｎ：０．７−１．５  Ｚｎ＜０．３０  Ｆｅ＜０．５０  Ｔｉ＜０．３０、
Ｃｒ（０．１−０．３）、Ｃｏ（０．１−０．３）、Ｖ（０．１−０．３）、またはＭｏ（０．１−０．４）のような、鋳型の溶接欠陥を減らすことを目的とする、場合によっては他の一つの元素、
Ｓｒ（５０−５００ｐｐｍ）、Ｎａ（２０−１００ｐｐｍ）、およびＣａ（３０−１２０ｐｐｍ）のような、少なくとも一つの共晶の修正元素、
それぞれ０．０５より少なく、合計で０．１０より少ない他の元素、残りがアルミニウムであって、
２２０℃より低い温度での焼戻しＴ５の後、弾性限界Ｒp0.2＞１１０ＭＰａおよび伸びＡ＞１０％を呈する部品。
【国際調査報告】
2004536223.tif 000016
2004536223.tif 000017
2004536223.tif 000018
2004536223.tif 000019
2004536223.tif 000020
2004536223.tif 000021