(57)【要約】 【課題】      インゴットの製造が容易であり、耐力や伸びが大きく、しかも焼付きにくくい加圧鋳造用アルミニウム合金と、当該合金で加圧鋳造された靱性の高いアルミニウム合金鋳物とを提供する。【解決手段】  Ｓｉ：６．０〜１２．０重量％，Ｍｇ:０．５〜１．０重量％，Ｃｒ:０．１〜０．５重量％およびＦｅ：０．５重量％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする。かかる構成により、既存のＡＤＣ１２よりも耐力および伸びに優れ、しかも焼付きにくいアルミニウム合金を提供することができる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：６．０〜１２．０重量％，Ｍｇ:０．５〜１．０重量％，Ｃｒ:０．１〜０．５重量％およびＦｅ：０．５重量％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする加圧鋳造用アルミニウム合金。
【請求項２】
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に記載の加圧鋳造用アルミニウム合金。
【請求項３】
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に記載の加圧鋳造用アルミニウム合金。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム合金で加圧鋳造されたことを特徴とするアルミニウム合金鋳物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、靱性に優れた加圧鋳造用アルミニウム合金および当該合金を利用したアルミニウム合金鋳物に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金は、軽量であると共に、優れた熱伝導性および高い耐蝕性などの諸特性から、自動車や産業機械、航空機、家庭電化製品その他各種分野において、その構成部品素材として広く使用されている。その一つとしてアルミニウム鋳物合金の分野があり、その代表的なものとしてＡＤＣ１０或いはＡＤＣ１２に代表されるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系鋳物合金がある。このＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系鋳物合金は、自動車のキャブレター，シリンダーブロック，シリンダーヘッドカバーなどのカバー類やケース類等の用途、或いは自動車以外の鋳造部品で、特にダイカスト部品に多用されてきた。
【０００３】
ところが、最近の省エネルギー対策の推進による自動車を始めその他機械類の軽量化の観点から、力が加わる部分にもダイカスト部品の積極的導入が検討されており、このような用途に用いられるアルミニウム合金には鋳造性は元より経済性も満足し、しかも既存のＡＤＣ１２よりも高い耐力や伸びなどが要求されるようになってきた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−４９３７６号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる課題は、耐力や伸びに優れ、しかも焼付きにくい加圧鋳造用アルミニウム合金と、当該合金で加圧鋳造された靱性の高いアルミニウム合金鋳物とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載した発明は、「Ｓｉ：６．０〜１２．０重量％，Ｍｇ:０．５〜１．０重量％，Ｃｒ:０．１〜０．５重量％およびＦｅ：０．５重量％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる」ことを特徴とする加圧鋳造用アルミニウム合金である。
【０００６】
この発明では、Ｓｉを６．０〜１２．０重量％配合しているので、伸びの低下を抑えつつ、アルミニウム合金溶湯の流動性を向上させることができる。また、Ｍｇを０．５〜１．０重量％配合しているので、伸びの低下を抑えつつ、アルミニウム合金の耐力を向上させることができる。さらに、Ｃｒを０．１〜０．５重量％配合しているので、伸びの低下を抑えつつ、鋳造時におけるアルミニウム合金と金型との焼付きを防止することができる。そして、Ｆｅを０．５重量％以下に抑えているので、Ａｌ-Ｓｉ-Ｆｅからなる針状晶の晶出に起因するアルミニウム合金の靱性低下を抑えることができる。
【０００７】
以上のように、本発明では、５種類の元素成分を所定の配合割合となるように調節するだけで、耐力や伸びに優れ、焼付きが生じ難い加圧鋳造用アルミニウム合金のインゴットを製造することができる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の鋳造用アルミニウム合金において、「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」ことを特徴とするものであり、請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の鋳造用アルミニウム合金において、「Ｓｂを０．０５〜０．２０重量％添加した」ことを特徴とするものである。
【０００９】
これらの発明では、共晶Ｓｉの粒子を細かくすることができ、アルミニウム合金の靱性や強度をより一層向上させることができる。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、「請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム合金で加圧鋳造された」ことを特徴とするアルミニウム合金鋳物である。
【００１１】
請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム合金で加圧鋳造された鋳物(例えばダイカスト部品)は、鋳造性よく量産できると共に、耐力と伸びとに優れている(つまり靱性が高い)ため、力が加わる部分、例えば自動車用構造部品など長期間繰返し振動荷重が与えられ、且つ衝突時に衝撃が加わる部材にも適用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、既存のＡＤＣ１２よりも耐力や伸びに優れ、しかも焼付きにくい加圧鋳造用アルミニウム合金と、当該合金で加圧鋳造された靱性の高いアルミニウム合金鋳物とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について具体例を示しながら詳述する。
【００１４】
本発明の加圧鋳造用アルミニウム合金(以下、単に「アルミニウム合金」という。)は、主として６．０〜１２．０重量％のＳｉ，０．５〜１．０重量％のＭｇ，０．１〜０．５重量％のＣｒおよび０．５重量％以下のＦｅを含有し、残部がＡｌと不可避不純物とで構成されている。
【００１５】
Ｓｉは、アルミニウム合金を溶融して加圧鋳造する際に、その流動性を向上させるためのものである。
【００１６】
アルミニウム合金全体の重量に対するＳｉの配合割合は、上述したように６．０〜１２．０重量％の範囲であることが好ましい。Ｓｉの配合割合が６．０重量％未満の場合には、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加圧鋳造時に十分な湯流れ性が確保できず、逆に、Ｓｉの配合割合が１２．０重量％より多い場合には、アルミニウム合金の溶融時の流動性は十分なものとなるが、伸びが低下するようになるからである。
【００１７】
Ｍｇは、主としてアルミニウム合金中のＡｌ母材に固溶した状態又はＭｇ２Ｓｉとして存在し、アルミニウム合金に耐力および引張強さを付与するためのものである。
【００１８】
アルミニウム合金全体の重量に対するＭｇの配合割合は、上述したように０．５〜１．０重量％の範囲であることが好ましい。Ｍｇの配合割合が０．５重量％未満の場合には、耐力および引張強さといった機械的特性の向上が十分に認められず、逆に、Ｍｇの配合割合が１．０重量％より多い場合には、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。
【００１９】
Ｃｒは、主としてアルミニウム合金が溶融している時には溶融状態で、また、固体の時にはＡｌ相に固溶した状態あるいはＡｌ-Ｓｉ-Ｃｒ相やＡｌ-Ｓｉ-Ｃｒ-Ｆｅ相として晶出した状態で存在し、アルミニウム合金鋳造時におけるアルミニウム合金と金型との焼付きを防止するためのものである。
【００２０】
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０．１〜０．５重量％の範囲であることが好ましい。Ｃｒの配合割合が０．１重量％未満の場合には、アルミニウム合金を加圧鋳造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０．５重量％より多い場合には、加圧鋳造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。
【００２１】
Ｆｅは、加圧鋳造時の焼付き防止効果を有することが知られており、ＡＤＣ１２などの一般のダイカスト用アルミニウム合金には０．５重量％以上添加されている。しかしながら、このＦｅはＡｌ-Ｓｉ-Ｆｅからなる針状晶を晶出し、アルミニウム合金の靱性を低下させる。このため、本発明では、Ｆｅによるアルミニウム合金の靱性低下を防止すべく、Ｆｅの含有量を０．５重量％以下に抑える一方、上述したように焼付き防止材としてＣｒを０．１〜０．５重量％配合し、加圧鋳造時における焼付きの発生を防止している。
【００２２】
本発明のアルミニウム合金には、上述した各成分(Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｆｅ)の他に母材となるＡｌおよび不可避不純物が含まれている。
【００２３】
以上の配合割合に従って、Ｓｉ，Ｍｇ，ＣｒおよびＦｅの配合割合を調整すると、加圧鋳造時におけるアルミニウム合金と金型との焼付きを防止できると共に、優れた耐力と伸びとを有する加圧鋳造用アルミニウム合金地金を得ることができる。
【００２４】
なお、上述した各元素成分のほかに、Ｎａ，Ｓｒ，ＣａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種を改良処理材として添加するようにしてもよい。このような改良処理材を添加することによって共晶Ｓｉの粒子を細かくすることができ、アルミニウム合金の靱性や強度をより一層向上させることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
本発明のアルミニウム合金を製造する際には、まず、Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，ＣｒおよびＦｅの各元素成分が上述した所定の割合となるように配合した原料を準備する。続いて、この原料を前炉付溶解炉や密閉溶解炉などの溶解炉に投入し、これらを溶解させる。溶解させた原料すなわちアルミニウム合金の溶湯は、必要に応じて脱水素処理および脱介在物処理などの精製処理が施される。そして、精製された溶湯を所定の鋳型などに流し込み、固化させることによって、アルミニウム合金の溶湯を合金地金インゴットなどに成形する。
【００２７】
また、本発明のアルミニウム合金を用いてアルミニウム合金鋳物(鋳造品)を鋳造する際にはダイカスト法などの加圧鋳造法が用いられる。このように加圧鋳造法を用いることによって、鋳造品を効率よく量産することができる。
【００２８】
そして、これらの鋳造法によって得られたアルミニウム合金鋳物は、必要に応じて溶体化処理および時効処理などが施される。このようにアルミニウム合金鋳物に溶体化処理および時効処理などを施すことによってアルミニウム合金鋳物の機械的特性を改良することができる。
【実施例】
【００２９】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３０】
なお、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、（株）島津製作所社製の万能試験機(ＡＧ−ＩＳ  １００ｋＮ)で測定した。
【００３１】
[実施例１]
Ｓｉの配合割合を７．０２重量％，Ｍｇの配合割合を０．５８重量％，Ｃｒの配合割合を０．２９重量％，Ｆｅの存在割合を０．４５重量％、そして残部をＡｌとすることによって、本発明におけるアルミニウム合金の元素組成の範囲内となるように配合した溶湯を調製した。続いて、この溶湯を真空ダイカストではなく、通常のダイカストマシンにて射出速度５ｍ／秒(ゲート速度１００ｍ／秒)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、作製した丸棒試験片をＴ５処理して機械的特性測定用のサンプルとした。得られたサンプルの機械的特性を表１に示す。
【００３２】
なお、Ｔ５処理とは、溶体化処理は行なわずに鋳造温度から急冷し、機械的特性の改善あるいは寸法安定化のために、その後人工時効処理する熱処理方法である。具体的な熱処理条件(人工時効処理)としては、１７０℃で３時間加熱した後に空冷した。
【００３３】
[実施例２]
Ｓｉの配合割合を７．１２重量％，Ｍｇの配合割合を０．７６重量％，Ｃｒの配合割合を０．２９重量％，Ｆｅの存在割合を０．４７重量％とし、不可避不純物としてＭｎを０．０１重量％含む以外は、実施例１と同じ条件にして機械的特性測定用のサンプルを作製した。得られたサンプルの機械的特性を表１に示す。
【００３４】
[実施例３]
Ｓｉの配合割合を９．４０重量％，Ｍｇの配合割合を０．６２重量％，Ｃｒの配合割合を０．３１重量％，Ｆｅの存在割合を０．４１重量％とし、不可避不純物としてＭｎを０．０１重量％含む以外は、実施例１と同じ条件にして機械的特性測定用のサンプルを作製した。得られたサンプルの機械的特性を表１に示す。
【００３５】
[実施例４]
Ｓｉの配合割合を９．４７重量％，Ｍｇの配合割合を０．５２重量％，Ｃｒの配合割合を０．３１重量％，Ｆｅの存在割合を０．４０重量％とし、不可避不純物としてＭｎを０．０１重量％含む以外は、実施例１と同じ条件にして機械的特性測定用のサンプルを作製した。得られたサンプルの機械的特性を表１に示す。
【００３６】
[実施例５]
Ｓｉの配合割合を９．５０重量％，Ｍｇの配合割合を０．６２重量％，Ｃｒの配合割合を０．４３重量％，Ｆｅの存在割合を０．４５重量％とし、不可避不純物としてＭｎを０．０１重量％含む以外は、実施例１と同じ条件にして機械的特性測定用のサンプルを作製した。得られたサンプルの機械的特性を表１に示す。
【００３７】
[実施例６]
Ｓｉの配合割合を９．８９重量％，Ｍｇの配合割合を０．６０重量％，Ｃｒの配合割合を０．３１重量％，Ｆｅの存在割合を０．０９重量％とした以外は、実施例１と同じ条件にして機械的特性測定用のサンプルを作製した。得られたサンプルの機械的特性を表１に示す。
【００３８】
[実施例７]
Ｓｉの配合割合を１０．２重量％，Ｍｇの配合割合を０．５８重量％，Ｃｒの配合割合を０．４３重量％，Ｆｅの存在割合を０．４７重量％とし、不可避不純物としてＭｎを０．０３重量％含む以外は、実施例１と同じ条件にして機械的特性測定用のサンプルを作製した。得られたサンプルの機械的特性を表１に示す。
【００３９】
[比較例]
比較例として既存のＡＤＣ１２を用いた。具体的には、表１に示した割合にて各元素成分を配合した溶湯を調製した。続いて、この溶湯を真空ダイカストではなく、通常のダイカストマシンにて射出速度５ｍ／秒(ゲート速度１００ｍ／秒)でダイカスト鋳造し、ＡＳＴＭ規格に準拠した丸棒試験片を作製した。そして、作製した丸棒試験片をＴ５処理して機械的特性測定用のサンプルとした。得られたサンプルの機械的特性を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2007070716.tif 000002
【００４１】
表１より、実施例１〜７のアルミニウム合金は、既存のＡＤＣ１２合金に比べて０．２％耐力が高く且つ伸びも大きい。つまり、実施例１〜７のアルミニウム合金はＡＤＣ１２合金よりも靱性の高いものであることが窺える。
【００４２】
なお、上述した各実施例１〜７では、射出速度５ｍ／秒(ゲート速度１００ｍ／秒)にてダイカスト鋳造を行なったが、その際、アルミニウム合金と金型との間に焼付きは全く生じなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のアルミニウム合金は自動車構成部品のみならず、例えば産業機械や家電製品など、あらゆる機器の構成部品素材として広く利用可能であり、特に長期間繰返し振動荷重が与えられ、且つ衝突時に衝撃が加わる部品の材料に好適である。