JP2008025003A - 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との焼付きを防止できると共に、Ｍｎや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。
【解決手段】Ｓｉ：４．０〜６．５重量％，Ｍｇ：０．４〜１．２重量％，Ｍｎ：０．３〜１．１重量％，Ｆｅ：０．７重量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなることを特徴とする。合金組成をかかる範囲とすることによって、鋳造時における金型との焼付きを防止できると共に、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。
また、合金の靱性向上を目的に、合金成分中のＭｎの許容範囲を大幅に低減すると、３０００系合金(ＪＩＳ呼称)に代表されるようなＭｎを多く含むＡｌ−Ｍｎ系合金のスクラップ(リサイクル原料)を使用することができなくなり、靱性に優れた合金を経済的に提供するのが困難になるという問題があった。
さらに、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、Ｍｎや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：４．０〜６．５重量％，Ｍｇ：０．４〜１．２重量％，Ｍｎ：０．３〜１．１重量％，Ｆｅ：０．７重量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる」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４．０〜６．５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を大きくすることができる。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多少上げる必要がある。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０．３〜１．１重量％のＭｎ及び０．７重量％以下のＦｅを配合しているので、合金の伸びの低下を最低限に抑えつつ、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０．４〜１．２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、上述したように、Ｍｎの配合割合を０．３〜１．１重量％の範囲にすると共に、Ｆｅを０．７重量％まで許容しているので、Ｍｎや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、ＭｎやＦｅの含有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４．０〜６．５重量％のＳｉ（珪素），０．４〜１．２重量％のＭｇ（マグネシウム），０．３〜１．１重量％のＭｎ（マンガン），０．７重量％以下のＦｅ（鉄）を含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び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４．０〜６．５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、鋳造温度を多少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４．０重量％未満の場合には、流動性の低下が大きくなるのに加え、凝固収縮が大きくなり鋳造割れが起こり易くなる。一方、Ｓｉの配合割合が６．５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。
また、Ｓｉの配合割合を４．０〜６．５重量％の範囲とすることによって所謂「内引け」が小さくなり、真空ダイカストや層流ダイカストで鋳造する際の鋳造欠陥を抑制することができる。ここで、「内引け」とは、アルミニウム合金の溶湯が冷却固化する際、その容積は６％程度収縮するが、かかる収縮が合金の内部で発生し、得られた鋳物の内部に空洞ができる現象をいう。このような「内引け」が発生すると、得られた鋳物は構造材として不適切なものとなる。
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、０．４〜１．２重量％の範囲であることが好ましい。Ｍｇの配合割合が０．４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１．２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。
Ｍｎは、主として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Ｍｎの配合割合は、上述したように０．３〜１．１重量％の範囲であることが好ましい。Ｍｎの配合割合が０．３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り、逆に、Ｍｎの配合割合が１．１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、合金の伸びが低下するようになるからである。
なお、本発明のアルミニウム合金では、上述のようにＭｎの配合割合を合金全体の重量に対して最大で１．１重量％まで許容しているので、アルミ缶回収材料などＭｎ含有量が高いＡｌ−Ｍｎ系スクラップを合金原料として使用することができる。
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の配合割合を０．７重量％までに抑えると共に、Ｆｅの配合によるアルミニウム合金の靭性低下を防止すべく、Ｍｎを０．３〜１．１重量％添加してＦｅ系化合物がＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ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。
本発明のアルミニウム合金には、上述した各成分(Ｓｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，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。
以上の配合割合に従って、Ｓｉ，Ｍｇ，ＭｎおよびＦｅを配合すると、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、或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％未満或いは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％より多い場合或いは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，Ｍｎ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。
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４．４２重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．７１重量％，Ｆｅの配合割合を０．１０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、極微量のＣｒ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７２０〜７５０℃，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鋳放しの状態で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、表１における熱処理「Ｆ」は「鋳放し」を意味するものである。
Ｓｉの配合割合を４．４２重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．７１重量％，Ｆｅの配合割合を０．１０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、極微量のＣｒ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７２０〜７５０℃，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鋳放しの状態で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、表１における熱処理「Ｆ」は「鋳放し」を意味するものである。
[実施例２]
Ｓｉの配合割合を４．５２重量％，Ｍｇの配合割合を１．１１重量％，Ｍｎの配合割合を１．０３重量％，Ｆｅの配合割合を０．１１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４．５２重量％，Ｍｇの配合割合を１．１１重量％，Ｍｎの配合割合を１．０３重量％，Ｆｅの配合割合を０．１１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３]
Ｓｉの配合割合を４．５５重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を０．２１重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、鋳造した丸棒試験片をＴ５処理したこと以外は、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４．５５重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を０．２１重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、鋳造した丸棒試験片をＴ５処理したこと以外は、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。
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４]
Ｓｉの配合割合を４．６２重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの配合割合を０．５５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３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４．６２重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの配合割合を０．５５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３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]
Ｓｉの配合割合を４．５５重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を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４．５５重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を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６]
Ｓｉの配合割合を４．６８重量％，Ｍｇの配合割合を０．６８重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの配合割合を０．４６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４．６８重量％，Ｍｇの配合割合を０．６８重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの配合割合を０．４６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４．６２重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの配合割合を０．５５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４．６２重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの配合割合を０．５５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４．６２重量％，Ｍｇの配合割合を０．９５重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの配合割合を０．５８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４．６２重量％，Ｍｇの配合割合を０．９５重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの配合割合を０．５８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４．４２重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．７１重量％，Ｆｅの配合割合を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３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４．４２重量％，Ｍｇの配合割合を０．６７重量％，Ｍｎの配合割合を０．７１重量％，Ｆｅの配合割合を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３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]
Ｓｉの配合割合を４．５２重量％，Ｍｇの配合割合を０．４５重量％，Ｍｎの配合割合を０．７２重量％，Ｆｅの配合割合を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３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４．５２重量％，Ｍｇの配合割合を０．４５重量％，Ｍｎの配合割合を０．７２重量％，Ｆｅの配合割合を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３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５．８７重量％，Ｍｇの配合割合を０．４２重量％，Ｍｎの配合割合を０．６０重量％，Ｆｅの配合割合を０．０９重量％，Ｓｒの配合割合を０．００９重量％(９０ｐｐｍ)、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３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５．８７重量％，Ｍｇの配合割合を０．４２重量％，Ｍｎの配合割合を０．６０重量％，Ｆｅの配合割合を０．０９重量％，Ｓｒの配合割合を０．００９重量％(９０ｐｐｍ)、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３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５．９３重量％，Ｍｇの配合割合を０．４２重量％，Ｍｎの配合割合を０．６０重量％，Ｆｅの配合割合を０．３１重量％，Ｓｒの配合割合を０．００９重量％(９０ｐｐｍ)、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３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５．９３重量％，Ｍｇの配合割合を０．４２重量％，Ｍｎの配合割合を０．６０重量％，Ｆｅの配合割合を０．３１重量％，Ｓｒの配合割合を０．００９重量％(９０ｐｐｍ)、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３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９．６７重量％，Ｍｇの配合割合を０．２２重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの存在割合を０．０８重量％、そして残部をＡｌとすることによって、従来の自動車構造部品用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鋳造温度６９０〜７１０℃，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９．６７重量％，Ｍｇの配合割合を０．２２重量％，Ｍｎの配合割合を０．５８重量％，Ｆｅの存在割合を０．０８重量％、そして残部をＡｌとすることによって、従来の自動車構造部品用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鋳造温度６９０〜７１０℃，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９．６８重量％，Ｍｇの配合割合を０．３８重量％，Ｍｎの配合割合を０．５７重量％，Ｆｅの配合割合を０．０８重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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９．６８重量％，Ｍｇの配合割合を０．３８重量％，Ｍｎの配合割合を０．５７重量％，Ｆｅの配合割合を０．０８重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[比較例３]
Ｓｉの配合割合を９．７０重量％，Ｍｇの配合割合を０．１１重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を０．０８重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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９．７０重量％，Ｍｇの配合割合を０．１１重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を０．０８重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[比較例４]
Ｓｉの配合割合を１０．４重量％，Ｍｇの配合割合を０．２４重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を０．０９重量％，Ｓｒの配合割合を０．００８重量％(８０ｐｐｍ)、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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１０．４重量％，Ｍｇの配合割合を０．２４重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を０．０９重量％，Ｓｒの配合割合を０．００８重量％(８０ｐｐｍ)、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[比較例５]
Ｓｉの配合割合を１０．４重量％，Ｍｇの配合割合を０．２３重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を０．２８重量％，Ｓｒの配合割合を０．００８重量％(８０ｐｐｍ)、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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１０．４重量％，Ｍｇの配合割合を０．２３重量％，Ｍｎの配合割合を０．５９重量％，Ｆｅの配合割合を０．２８重量％，Ｓｒの配合割合を０．００８重量％(８０ｐｐｍ)、そして残部をＡｌとして溶湯を調製したこと以外は、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。
[比較例６]
Ｓｉの配合割合を４．４５重量％，Ｍｇの配合割合を２．０４重量％，Ｍｎの配合割合を０．６８重量％，Ｆｅの配合割合を０．１０重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、鋳造した丸棒試験片を鋳放しの状態としたこと以外は、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４．４５重量％，Ｍｇの配合割合を２．０４重量％，Ｍｎの配合割合を０．６８重量％，Ｆｅの配合割合を０．１０重量％、そして残部をＡｌとして溶湯を調製すると共に、鋳造した丸棒試験片を鋳放しの状態としたこと以外は、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、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実施例１〜１２では、その全てにおいて５％以上の伸びと概ね１６０Ｎ／ｍｍ2以上の０．２％耐力とを有しており、靱性が高いことが窺える。とりわけ実施例５〜７では、Ｆｅの配合割合が０．２１重量％から０．５５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、Ｍｎ及びＦｅの含有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：４．０〜６．５重量％，Ｍｇ：０．４〜１．２重量％，Ｍｎ：０．３〜１．１重量％，Ｆｅ：０．７重量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からな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。
- 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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