JP2006322062A - 鋳造用アルミニウム合金および同アルミニウム合金鋳物 - Google Patents
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Abstract
【課題】鋳造時におけるアルミニウム合金と金型の焼付きを防止できると共に、スクラップが使用可能なようにＦｅ量が高いアルミニウム溶湯でも優れた耐力と伸びを有する鋳造用アルミニウム合金と、当該合金で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：２．０〜６．０重量％，Ｍｇ：０．１〜１．５重量％，Ｃｒ：０．１〜１．３重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなると共に、不可避不純物のうちＦｅを０．８重量％まで許容していることを特徴とする鋳造用アルミニウム合金。所定量のＣｒを用いることで、Ｆｅ系化合物による伸びの低下を軽減し、耐力および伸びに優れたアルミニウム合金を得ることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、成形性と機械的特性とに優れた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。
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。このうち特に自動車の分野においては、環境問題への対応など(具体的には、車体の軽量化による燃費の向上等)からアルミニウム合金の採用意欲が旺盛であり、このようなニーズに応えるべく様々な技術が開発されている。その一例として、９．５〜１１．５重量％のＳｉ，０．１〜０．５重量％のＭｇ，０．５〜０．８重量％のＭｎ,最大０．１５重量％のＦｅ,最大０．０３重量％のＣｕ，最大０．１５重量％のＴｉ，３０〜３００ｐｐｍのＳｒおよび残部がＡｌで構成されたダイカスト合金が挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。
かかる合金によれば、必要な機械的特性を有した自動車構成部品(例えば自動車ホイール，足回り部品およびボディ部品など)を成形性よく鋳造することができる。
特許第３２５５５６０号公報
しかしながら、自動車構成部品へのアルミニウム合金の採用を更に拡大させるためには、鋳造時の成形性(鋳造性)を低下させることなく機械的特性を更に向上させなければならない。具体的には、自動車の車体には走行中に大きな振動荷重が作用しており、また、衝突時には極めて大きな衝撃が作用する。このような荷重や衝撃に対応するため、自動車構成部品を形成するアルミニウム合金は強度のみならず優れた耐力および伸び(すなわち靱性)を備えていなければならない。また、自動車部品を効率よく経済的に製造するためには鋳造時にアルミニウム合金と金型との焼付きを防止して鋳造性を向上させなければならない。
ここで、上述した従来のアルミニウム合金では、鋳造時の焼付き防止のためにＭｎを添加しているが、Ｍｎを添加すると合金の伸びを阻害するようになる。このように合金の伸びが低下すると、当該合金によって鋳造された自動車構造部品の靱性が低下し、長期間振動荷重が与えられることや衝突時の衝撃によって当該部品が容易に破損するようになる。なお、かかる現象は部品鋳造時の冷却速度が遅い時あるいは遅い部分で顕著となる。
そこで、部品すなわち鋳造品の伸びを向上させるべくＭｎの添加量を低減すると、今度は鋳造時にアルミニウム合金と金型との間で焼付きが生じ、成形性が低下するようになる。つまり、従来の技術では、鋳造性を維持しつつ合金の伸びを向上させることができないという問題があった。
また、上述した従来のアルミニウム合金では、伸びを確保するためＦｅを最大で０．１５重量％とする必要があり、Ｆｅを含んだスクラップ(すなわちリサイクル材料)を原料として使用できず、コスト高になるという問題があった。
それゆえに、この発明の主たる課題は、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、Ｆｅの含有量が多くても優れた耐力と伸びとを有する鋳造用アルミニウム合金と、当該合金で鋳造された靭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。
請求項１に記載した発明は、「Ｓｉ ：２．０〜６ ．０重量％，Ｍｇ：０．１〜１．５重量％，Ｃｒ：０．１〜１．３重量％を含有し、残部がＡ１及び不可避不純物からなると共に、不可避不純物のうちＦｅを０．８重量％まで許容している」ことを特徴とする鋳造用アルミニウム合金である。
この発明では、Ｓｉの配合割合を２．０〜６．０重量％の範囲に設定しているので、アルミニウム合金の伸びの低下を抑えることができる。但し、Ｓｉの配合割合がこのように低い範囲である場合、アルミニウム合金溶湯の流動性を改善するのが困難となる。それ故、アルミニウム合金溶湯の流動性を維持するためには鋳造温度を上げる必要がある。ここで、鋳造温度を上げると鋳造時に当該アルミニウム合金と金型との間で焼付きが発生しやすくなる。しかしながら、本発明ではＣｒを０．１〜１．３重量％配合しているので、合金の伸びの低下を抑えつつ、鋳造温度が高い場合であっても鋳造時におけるアルミニウム合金と金型との間の焼付きを防止することができる。
また、Ｍｇを０．１〜１．５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。
そして、不可避不純物のうちＦｅを０．８重量％まで許容しているので、Ｆｅを含んだスクラップを材料として使用することができ、リサイクルに供することができる。
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。
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。
請求項４に記載した発明は、請求項１乃至３に記載のいずれかに記載の鋳造用アルミニウム合金において、「Ｔｉを０．０５〜０．３０重量％添加した」ことを特徴とするものであり、請求項５に記載した発明は、請求項１乃至４に記載のいずれかに記載の鋳造用アルミニウム合金において、「さらにＢを１〜５０ｐｐｍ添加した」ことを特徴とするものである。
これらの発明では、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。
請求項６に記載した発明は、「請求項１乃至５のいずれかに記載のアルミニウム合金で鋳造された」ことを特徴とするアルミニウム合金鋳物である。
請求項１乃至５のいずれかに記載のアルミニウム合金で鋳造された鋳物は、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ため、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最適である。
本発明によれば、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、Ｆｅ量が高くても優れた耐力と伸びとを有する鋳造用アルミニウム合金と、当該合金で鋳造された靭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。
本発明の鋳造用アルミニウム合金は、主として２．０〜６．０重量％のＳｉ（珪素），０．１〜１．５重量％のＭｇ（マグネシウム），０．１〜１．３重量％のＣｒ（クロム）を含有し、残部がＡ１（アルミニウム）及びＦｅ（鉄）を０．８重量％以下に抑えた不可避不純物などによって構成されている。
Ｓｉは、アルミニウム合金を溶融して鋳造する際に、その流動性を向上させるためのものである。
アルミニウム合金全体の重量に対するＳｉの配合割合は、溶湯の流動性のみに着目した場合には１０％前後であることが好ましいが、アルミニウム合金の伸びの向上を目的とする本発明の場合には上述したように２．０〜６．０重量％の範囲であることが好ましい。Ｓｉの配合割合をこのような範囲とすることによって溶湯の流動性は若干低下するが、鋳造温度を上げることによって流動性の確保は可能となる。なお、Ｓｉの配合割合が２．０重量％未満の場合には、凝固収縮が大きくなり、鋳造割れが起こり易くなる。また、Ｓｉの配合割合が６．０重量％より多い場合には、アルミニウム合金溶湯の流動性は改善できるが、伸びが低下するようになる。
Ｍｇは、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。
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０．１〜１．５重量％の範囲であることが好ましい。Ｍｇの配合割合が０．１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認められず、逆に、Ｍｇの配合割合が１．５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。
Ｃｒは、主としてＡｌ相に固溶した状態あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｆｅ相として晶出した状態で存在し、Ｆｅによる伸びの低下を軽減できると同時に、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。
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０．１〜１．３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ると共に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｆｅ相が晶出せず伸びが低下するようになり、逆に、Ｃｒの配合割合が１．３重量％より多い場合には、鋳造時に焼付きの問題は生じないものの、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｆｅ相が多くなりすぎて、伸びが低下するようになるからである。
本発明のアルミニウム合金には、上述した各成分(Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｒ)の他に母材となるＡ１および不可避不純物が含まれているが、特に不可避不純物として含まれるＦｅの含有量を０．８重量％まで許容できる。
Ｆｅは鋳造時における焼付き防止効果を有することが知られており、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靭性（とりわけ伸び）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靭性低下を防止すべく、Ｃｒを０．１〜１．３重量％添加してＦｅ系化合物がＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｆｅ相となるようにしている。Ｆｅ系化合物をこのような態様にすることで、伸びの低下を軽減すると同時に、鋳造時における焼付きの発生を防止することができる。
以上の配合割合に従って、Ｓｉ，ＭｇおよびＣｒを配合すると共に、不可避不純物中のＦｅの含有量を調整すると、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鋳造用アルミニウム合金を得ることができる。
なお、上述した各元素成分のほかに、Ｎａ（ナトリウム），Ｓｒ（ストロンチウム），Ｃａ（カルシウム）およびＳｂ（アンチモン）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。
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。
また、上記改良処理材に代えて、あるいは改良処理材と共に、Ｔｉ（チタン）およびＢ（硼素）の少なくとも一方を添加するようにしてもよい。このようにＴｉおよびＢの少なくとも一方を添加することによってアルミニウム合金の結晶粒が微細化され、当該合金の伸びを向上させることができる。なお、かかる効果は、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に顕著となる。
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％未満あるいは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％より多い場合あるいは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。
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および不可避不純物中の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。
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を鋳造する際には、砂型鋳造法，金型鋳造法，低圧鋳造法およびダイカスト法などのあらゆる鋳造法を用いることができる。
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。
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。
[実施例１]
Ｓｉの配合割合を４．６７重量％，Ｍｇの配合割合を０．２５重量％，Ｃｒの配合割合を０．３０重量％，Ｆｅの存在割合を０．３８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。なお、本実施例ではＡｌ原料としてスクラップを使用していることから、前記溶湯中には、上述したＦｅの他に極微量のＭｎやＴｉなども不可避不純物として存在している。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鋳造温度７４０℃，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、このサンプルの機械的特性を（株）島津製作所社製の万能試験機(ＵＭＨ−１０)で測定した。得られた結果を表１に示す。
Ｓｉの配合割合を４．６７重量％，Ｍｇの配合割合を０．２５重量％，Ｃｒの配合割合を０．３０重量％，Ｆｅの存在割合を０．３８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。なお、本実施例ではＡｌ原料としてスクラップを使用していることから、前記溶湯中には、上述したＦｅの他に極微量のＭｎやＴｉなども不可避不純物として存在している。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鋳造温度７４０℃，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、このサンプルの機械的特性を（株）島津製作所社製の万能試験機(ＵＭＨ−１０)で測定した。得られた結果を表１に示す。
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り、具体的な人工時効処理方法としては１７０℃で３時間加熱した後に空冷した。
[実施例２]
Ｆｅの存在割合を０．５６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。
Ｆｅの存在割合を０．５６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。
[実施例３]
Ｆｅの存在割合を０．６９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。
Ｆｅの存在割合を０．６９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。
[実施例４]
Ｓｉの配合割合を２．４５重量％，Ｍｇの配合割合を０．６９重量％，Ｃｒの配合割合を１．２０重量％，Ｆｅの存在割合を０．２９重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製した、および射出速度を４ｍ／秒としたこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を２．４５重量％，Ｍｇの配合割合を０．６９重量％，Ｃｒの配合割合を１．２０重量％，Ｆｅの存在割合を０．２９重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製した、および射出速度を４ｍ／秒としたこと以外は、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。
[実施例５]
熱処理すなわちＴ５処理を行なわず、鋳放しの状態としたこと以外は実施例４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。
熱処理すなわちＴ５処理を行なわず、鋳放しの状態としたこと以外は実施例４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。
[実施例６]
Ｓｉの配合割合を３．６１重量％，Ｍｇの配合割合を０．２５重量％，Ｃｒの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの存在割合を０．２２重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を３．６１重量％，Ｍｇの配合割合を０．２５重量％，Ｃｒの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの存在割合を０．２２重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例７]
Ｓｉの配合割合を３．６２重量％，Ｍｇの配合割合を０．４０重量％，Ｃｒの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの存在割合を０．２８重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を３．６２重量％，Ｍｇの配合割合を０．４０重量％，Ｃｒの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの存在割合を０．２８重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例８]
Ｓｉの配合割合を３．６４重量％，Ｍｇの配合割合を０．５６重量％，Ｃｒの配合割合を０．５７重量％，Ｆｅの存在割合を０．３１重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を３．６４重量％，Ｍｇの配合割合を０．５６重量％，Ｃｒの配合割合を０．５７重量％，Ｆｅの存在割合を０．３１重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例９]
Ｓｉの配合割合を４．４４重量％，Ｍｇの配合割合を０．４３重量％，Ｃｒの配合割合を０．５５重量％，Ｆｅの存在割合を０．１０重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を４．４４重量％，Ｍｇの配合割合を０．４３重量％，Ｃｒの配合割合を０．５５重量％，Ｆｅの存在割合を０．１０重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例１０]
熱処理すなわちＴ５処理を行なわず、鋳放しの状態としたこと以外は実施例９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。
熱処理すなわちＴ５処理を行なわず、鋳放しの状態としたこと以外は実施例９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。
[実施例１１]
Ｓｉの配合割合を４．５１重量％，Ｍｇの配合割合を１．１７重量％，Ｃｒの配合割合を０．５２重量％，Ｆｅの存在割合を０．２１重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、Ｔ５処理をせずに鋳放しの状態としたこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を４．５１重量％，Ｍｇの配合割合を１．１７重量％，Ｃｒの配合割合を０．５２重量％，Ｆｅの存在割合を０．２１重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、Ｔ５処理をせずに鋳放しの状態としたこと以外は、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。
[実施例１２]
Ｓｉの配合割合を４．５３重量％，Ｍｇの配合割合を１．００重量％，Ｃｒの配合割合を０．５３重量％，Ｆｅの存在割合を０．２２重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、Ｔ５処理をせずに鋳放しの状態としたこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を４．５３重量％，Ｍｇの配合割合を１．００重量％，Ｃｒの配合割合を０．５３重量％，Ｆｅの存在割合を０．２２重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、Ｔ５処理をせずに鋳放しの状態としたこと以外は、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。
[実施例１３]
Ｓｉの配合割合を４．５４重量％，Ｍｇの配合割合を０．７１重量％，Ｃｒの配合割合を０．５５重量％，Ｆｅの存在割合を０．１９重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、Ｔ５処理をせずに鋳放しの状態としたこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を４．５４重量％，Ｍｇの配合割合を０．７１重量％，Ｃｒの配合割合を０．５５重量％，Ｆｅの存在割合を０．１９重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、Ｔ５処理をせずに鋳放しの状態としたこと以外は、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。
[実施例１４]
Ｓｉの配合割合を４．６０重量％，Ｍｇの配合割合を０．６１重量％，Ｃｒの配合割合を０．５２重量％，Ｔｉの配合割合を０．１５重量％，Ｆｅの存在割合を０．１６重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を４．６０重量％，Ｍｇの配合割合を０．６１重量％，Ｃｒの配合割合を０．５２重量％，Ｔｉの配合割合を０．１５重量％，Ｆｅの存在割合を０．１６重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例１５]
熱処理すなわちＴ５処理を行なわず、鋳放しの状態としたこと以外は実施例１４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。
熱処理すなわちＴ５処理を行なわず、鋳放しの状態としたこと以外は実施例１４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。
[実施例１６]
Ｓｉの配合割合を４．６１重量％，Ｍｇの配合割合を０．６３重量％，Ｃｒの配合割合を０．７４重量％とした以外は、実施例１５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。
Ｓｉの配合割合を４．６１重量％，Ｍｇの配合割合を０．６３重量％，Ｃｒの配合割合を０．７４重量％とした以外は、実施例１５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。
[実施例１７]
Ｓｉの配合割合を４．７６重量％，Ｍｇの配合割合を０．３７重量％，Ｃｒの配合割合を０．３９重量％，Ｆｅの存在割合を０．３２重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を４．７６重量％，Ｍｇの配合割合を０．３７重量％，Ｃｒの配合割合を０．３９重量％，Ｆｅの存在割合を０．３２重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例１８]
Ｓｉの配合割合を４．８０重量％，Ｍｇの配合割合を０．４８重量％，Ｃｒの配合割合を０．３９重量％，Ｆｅの存在割合を０．３８重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を４．８０重量％，Ｍｇの配合割合を０．４８重量％，Ｃｒの配合割合を０．３９重量％，Ｆｅの存在割合を０．３８重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例１９]
Ｓｉの配合割合を４．８５重量％，Ｍｇの配合割合を０．２１重量％，Ｃｒの配合割合を０．４０重量％，Ｆｅの存在割合を０．３０重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を４．８５重量％，Ｍｇの配合割合を０．２１重量％，Ｃｒの配合割合を０．４０重量％，Ｆｅの存在割合を０．３０重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例２０]
Ｓｉの配合割合を５．９１重量％，Ｍｇの配合割合を０．４０重量％，Ｃｒの配合割合を０．５０重量％，Ｓｒの配合割合を０．０７８重量％，Ｆｅの存在割合を０．１６重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
Ｓｉの配合割合を５．９１重量％，Ｍｇの配合割合を０．４０重量％，Ｃｒの配合割合を０．５０重量％，Ｓｒの配合割合を０．０７８重量％，Ｆｅの存在割合を０．１６重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[実施例２１]
Ｓｉの配合割合を４．５４重量％，Ｍｇの配合割合を０．７１重量％，Ｃｒの配合割合を０．５５重量％，Ｆｅの存在割合を０．１９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。なお、本実施例ではＡｌ原料としてスクラップを使用していることから、前記溶湯中には、上述したＦｅの他に極微量のＭｎやＴｉなども不可避不純物として存在している。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鋳造温度７４０℃，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Ｔ６処理して機械的特性測定用のサンプルとし、このサンプルの機械的特性を（株）島津製作所社製の万能試験機(ＵＭＨ−１０)で測定した。得られた結果を表１に示す。
Ｓｉの配合割合を４．５４重量％，Ｍｇの配合割合を０．７１重量％，Ｃｒの配合割合を０．５５重量％，Ｆｅの存在割合を０．１９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。なお、本実施例ではＡｌ原料としてスクラップを使用していることから、前記溶湯中には、上述したＦｅの他に極微量のＭｎやＴｉなども不可避不純物として存在している。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鋳造温度７４０℃，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Ｔ６処理して機械的特性測定用のサンプルとし、このサンプルの機械的特性を（株）島津製作所社製の万能試験機(ＵＭＨ−１０)で測定した。得られた結果を表１に示す。
なお、Ｔ６処理とは、溶体化処理を行なった後、人工時効処理する熱処理方法であり、具体的な処理方法としては４９０℃で３時間加熱した後室温まで水冷する溶体化処理を行い、続いて１７０℃で３時間加熱した後に空冷する時効硬化処理を行った。
[実施例２２]
Ｓｉの配合割合を４．５３重量％，Ｍｇの配合割合を１．００重量％，Ｃｒの配合割合を０．５３重量％，Ｆｅの存在割合を０．２２重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、実施例２１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。
Ｓｉの配合割合を４．５３重量％，Ｍｇの配合割合を１．００重量％，Ｃｒの配合割合を０．５３重量％，Ｆｅの存在割合を０．２２重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、実施例２１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。
[実施例２３]
Ｓｉの配合割合を４．５１重量％，Ｍｇの配合割合を１．１７重量％，Ｃｒの配合割合を０．５２重量％，Ｆｅの存在割合を０．２１重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、実施例２１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。
Ｓｉの配合割合を４．５１重量％，Ｍｇの配合割合を１．１７重量％，Ｃｒの配合割合を０．５２重量％，Ｆｅの存在割合を０．２１重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、実施例２１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。
[比較例１]
Ｓｉの配合割合を９．８５重量％，Ｍｇの配合割合を０．２１重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの存在割合を０．０８重量％、そして残部をＡｌ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鋳造温度７００℃，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(１７０℃で３時間加熱した後に空冷)して機械的特性測定用のサンプルとし、このサンプルの機械的特性を（株）島津製作所社製の万能試験機(ＵＭＨ−１０)で測定した。得られた結果を表１に示す。
Ｓｉの配合割合を９．８５重量％，Ｍｇの配合割合を０．２１重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの存在割合を０．０８重量％、そして残部をＡｌ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鋳造温度７００℃，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(１７０℃で３時間加熱した後に空冷)して機械的特性測定用のサンプルとし、このサンプルの機械的特性を（株）島津製作所社製の万能試験機(ＵＭＨ−１０)で測定した。得られた結果を表１に示す。
[比較例２]
Ｓｉの配合割合を９．９３重量％，Ｍｇの配合割合を０．１１重量％とした以外は、比較例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。
Ｓｉの配合割合を９．９３重量％，Ｍｇの配合割合を０．１１重量％とした以外は、比較例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。
表１より、実施例１〜３では、Ｆｅ量が０．３８重量％から０．６９重量％に変化しても伸びの低下がなく、９％以上の高い伸びを得られることが分かる。
また、図１は、各実施例及び比較例のアルミニウム合金における伸びと０．２％耐力との関係を表わしたグラフであるが、この図が示すように、全ての実施例と比較例とを比較した場合、各実施例のアルミニウム合金は、比較例の値を結んだ線より右上側の領域すなわち比較例のものよりも伸びと０．２％耐力とに優れた領域にあることが窺える。
なお、実施例および比較例共に鋳造時においてアルミニウム合金と金型との間で焼付きは生じなかった。
以上より、本実施例のアルミニウム合金によれば、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、Ｆｅ量が高くても優れた耐力と伸びと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。また、当該合金を用いることで靭性の高いアルミニウム合金鋳物を提供することができる。
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。
Claims (6)
- Ｓｉ：２．０〜６．０重量％，Ｍｇ：０．１〜１．５重量％，Ｃｒ：０．１〜１．３重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなると共に、前記不可避不純物のうちＦｅを０．８重量％まで許容していることを特徴とする鋳造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に記載の鋳造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に記載の鋳造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鋳造用アルミニウム合金。
- さらに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鋳造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アルミニウム合金で鋳造されたことを特徴とするアルミニウム合金鋳物。
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