JP2001049376A - 高強度加圧鋳造用アルミニウム合金及び同アルミニウム合金鋳物 - Google Patents
高強度加圧鋳造用アルミニウム合金及び同アルミニウム合金鋳物Info
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Abstract
或いはADC12に代わりうるものであって鋳造性は元
より経済性も満足し、しかも引っ張り強さが35kgf/mm
2以上、伸び5%以上ある高強度加圧鋳造用アルミニウ
ム合金を開発する事にある。 【解決手段】 Cu:3.5〜5.0%、Si6.5
〜7.5%、Mg≦0.36%、Fe≦0.35%を含有し、残部
がAl及び不可避不純物とからなる事を特徴とする。
Description
値に優れた高強度加圧鋳造用アルミニウム合金及び該合
金を利用した高強度アルミニウム合金鋳物に関する。
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系鋳物合金がある。このAl−Si系鋳物合金
は、自動車のキャブレタ、シリンダブロック、シリンダ
ヘッドカバーなど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
れて来た。
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ダイカスト部品
には鋳造性は元より経済性も満足し、しかもより高い引
張強さ(35kgf/mm2以上)、高靱性、伸び(伸びが5%
以上)が要求されるようになってきた。
DC10或いはADC12の鋳放しのダイカストでは、
引張強さは23〜25kgf/mm2、伸びが1.4〜1.5%しかな
く、到底前記要求を満たすことが出来なかった。(表3
のADCの10,12の欄を参照の事)(従来のアルミ
ニウム合金の成分表)
ADC10或いはADC12に代わり得るものであって
鋳造性は元より経済性も満足し、しかも引張強さが35kg
f/mm2以上、伸びが5%以上有する高強度加圧鋳造用ア
ルミニウム合金及び高強度アルミニウム合金鋳物を開発
する事にある。
加圧鋳造用アルミニウム合金は、「Cu:3.5〜5.0
%,Si:6.5〜7.5%,Mg≦0.36%,Fe≦
0.35%を含有し、残部がAl及び不可避不純物とか
らなる」事を特徴とする。請求項2は、請求項1に記載
の合金を使用した高強度アルミニウム合金鋳物で「請求
項1に記載の合金を加圧鋳造した後、T6処理を施し
た」事を特徴とする。
引張強さや伸びは従来のADC10或いはADC12と
大差がないが、熱処理、例えばT6処理を施すことで引
張強さ35kgf/mm2以上、伸び5%以上が達成出来る合金
にする事が出来る。T6処理の条件において、溶体化処
理では、金属間化合物として折出した例えばCuAl2が十
分母相に固溶する温度に保持する必要があり、通常は51
0℃〜525℃に保たれる。保持時間は、溶体化処理温度が
高いほど短く、520℃では6時間程度である。勿論、こ
れ以上でもよいし、溶体化が可能であればこれより短く
てもよい。
相として母相に形成される温度で、例えば160℃〜170℃
に保持される。160℃の場合は7時間程度であり、170℃
の場合は6時間程度である。過時効にならないような時
間と温度の設定が必要になる。
若干低い500℃で6時間の溶体化処理を行い室温まで水
冷し、続いて160℃で7時間の時効硬化処理を行った。
ADC10,12の引張強さはいずれも35kgf/mm2以下
であるのに対して、本発明合金No1、No2、No
3、No4、No5のT6処理材は37〜46kgf/mm2前後
にあり、目標値の35kgf/mm2以上を達成している。ま
た、伸びも5%前後でばらついているが、平均値で5%
以上を達成している。
述する。本発明の対象となる高強度加圧鋳造用アルミニ
ウム合金は、Cu:3.5〜5.0%,Si:6.5〜7.
5%,Mg≦0.36%,Fe≦0.35%を含有し、残
部がAl及び不可避不純物とからなるもので、対応する
従来合金はADC10或いはADC12に代表されるA
l−Si−Cu系ダイカスト用合金である。
るものではない。)として特に有効な材料でT6処理を
施すことで所期の性能を達成できる。通常のダイカスト
では鋳造物に微細な空隙が大量に発生して密度が低いた
め、T6処理は鋳造物としての強度の向上は望めない
が、加圧鋳造を行うことで、密度の向上が図られ、稠密
な高強度アルミニウム鋳造品を製造するのに適する方法
である。表2は本発明実施例の成分分析結果である。
1,No2の顕微鏡写真によれば、いずれも鋳込み用の
スリーブへの給湯から鋳込み完了迄の時間(1秒以下)
を短くし、且つ加圧鋳造においてある程度急冷されるよ
うにしている。しかしながら鋳造組織中のα-Al相は粗
く、α-Al相間の共晶Si組織は粗大な針状晶を呈してい
る。従って、その強度並びに伸びは目標値を下回る事は
容易に頷ける。(F材のNo1,No2の顕微鏡組織写
真参照のこと)実際、本発明合金は加圧鋳造の鋳放し状
態では引張強さや伸びは従来のADC10或いはADC
12と大差がない。(表3参照の事) (発明合金と従来合金のF材の引っ張り試験結果 表
3)ADC10,12で生産している加圧鋳造品からの
切り出し引張試験片にてADC10,12と本発明合金
とを比較した。
理を施すことで引張強さ35kgf/mm2以上、伸び5%以上
が達成出来る合金にする事が出来た。(表4参照の事) (発明合金と従来合金の熱処理材の引っ張り試験結果
表4) T6処理条件 本発明合金No1,No2,No3 520℃×6時間(溶体化処理)→160℃×7時間(時
効硬化処理) 本発明合金No4,No5,比較例1及び3,ADC1
0,ADC12 500℃×6時間(溶体化処理)→160℃×7時間(時
効硬化処理) 比較例2 510℃×6時間(溶体化処理)→180℃×
4時間(時効硬化処理) 比較例4 515℃×6時間(溶体化処理)→160℃×
7時間(時効硬化処理)
o2の顕微鏡写真(図1)並びにT6処理後に過時効処理
を行った試料のX線回折した結果、α-Al相は微細化
し、且つα-Al相内に微細金属中間相が折出して強化さ
れている。αーAl相内の微細金属中間相は、図2のN
o.18,26がCuAl2の中間相である。その他Mg2Siなどもわ
ずかに認められる。しかも共晶Siは微細且つ球状化して
おり、T6処理を施すことで機械的性質の向上が図られ
ている事が理解される。本発明合金は、熱処理を施すこ
とで目標値の達成が可能となった。
は、銅ーアルミニウム金属間化合物(例えば、CuAl2化
合物)による強度向上を図るものであり、Siの添加は、
鋳造性向上を図るものである。Mg添加は、Cuと同様マグ
ネシウム−シリコン金属間化合物(例えば、Mg2Si化合
物)による強度向上を図るものであり、Feの添加は鋳造
金型への鋳造品の焼き付き防止のためである。
No2,No3,No4,No5を加圧鋳造して試験片
を作成し、F材並びにそのT6処理材を得た。また、比
較のため同一条件で比較例1,2,3,4,ADC1
0、12のF材並びにそのT6処理材を得た。ADC1
0、12の組成は前記表1の通りである。本発明合金N
o1,No2,No3,No4,No5の組成は前記表
2の通りである。
なると、α−Al相の強度向上が十分でなくなるため、
引張強さが目標を達成できない。また、Cuの溶体化で
きる限度は、4.9%程度であり、5%以上のCuの添
加は無駄であり、CuAl2相を溶体化出来ず、機械的
性質が低下する事が考えられる。よって、Cu量は3.
5〜5.0%が有効である。
なると伸びが減少し、目標を達成できない。また、Si
が少なすぎると流動性が低下し、加圧鋳造用には向かな
い。よってSi量は、6.5〜7.5%が有効である。
42%程度で伸びが著しく減少するため、Mg量は、
0.36%以下(No.2参照)が適当である。Mg量をN
o.2より少なくすると更に伸びが大きくなるが引張強
さと0.2%耐力が低下する。用途に応じて引張強さ、
0.2%耐力を重視する時は、Mgを0.2%以上、0.
36%以下とし、伸びを重視するときは、0.2%以下
が好ましい。
41%程度で伸びが低下するため、0.35%以下にす
る必要がある。Feは焼き付きを防止する効果があるた
め、現実的には0.2〜0.35%が適当であると考えら
れるが、焼き付きの問題がない場合はそれ以下でも良
い。
出速度0.15m/秒、湯口速度0.78m/秒、鋳造温度996K、
金型温度433K、ショットタイムラグ(鋳造装置のスリ
ーブに給湯後、射出迄の時間)は1秒以下であった。
本発明合金No1,No2,No3のF材の引張強さ、
0.2%耐力並びに伸びは、表3に示す通りでほぼ数値
に差はない。
果が表4である。本実施例で行ったT6処理の条件は次
の通りである。 本発明合金No1,No2,No3 520℃×6時間(溶体化処理)→160℃×7時間(時
効硬化処理) 本発明合金No4,No5,比較例1及び3、ADC1
0、ADC12 500℃×6時間(溶体化処理)→160℃×7時間(時
効硬化処理) 比較例2 510℃×6時間(溶体化処理)→180℃
×4時間(時効硬化処理) 比較例4 515℃×6時間(溶体化処理)→160℃
×7時間(時効硬化処理) ADC10,12の引張強さはいずれも40kgf/mm2以
下であるのに対して、本発明合金No1,No2,No
4のT6処理材は、45kgf/mm2前後にあり、目標値の
35kgf/mm2以上を達成している。また、伸びも5%前
後でばらついているが、平均値で5%以上が達成してい
る。
5〜5.0%」であるので、溶体化処理が可能であり、「S
i:6.5〜7.5%」であるので、流動性を確保出来て加圧
鋳造が可能となり、「Mg≦0.36%」であるので、T6
処理材の引張強さ及び0.2%耐力と伸びの関係が目標
範囲に入り、「Fe≦0.35%」であるので、加圧鋳造し
た時に金型に成形品が焼き付くことがない。そして、本
発明合金は前記構成成分を含有し、残部がAl及び不可
避不純物とからなるものであるので、これを加圧鋳造し
た後T6処理する事で、引っ張り強さ35kgf/mm2以上、
伸び5%以上が達成する事が出来た。
材並びにT6処理材の顕微鏡写真を示した図
Claims (2)
- 【請求項1】 Cu:3.5〜5.0%,Si:6.
5〜7.5%,Mg≦0.36%,Fe≦0.35%を含
有し、残部がAl及び不可避不純物とからなる事を特徴
とする高強度加圧鋳造用アルミニウム合金。 - 【請求項2】 請求項1に記載の合金を、加圧鋳
造した後、T6処理を施した事を特徴とする高靱性アル
ミニウム合金鋳物。
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