JPH10158771A - 耐圧性に優れた鋳物用アルミニウム合金 - Google Patents
耐圧性に優れた鋳物用アルミニウム合金Info
- Publication number
- JPH10158771A JPH10158771A JP32147396A JP32147396A JPH10158771A JP H10158771 A JPH10158771 A JP H10158771A JP 32147396 A JP32147396 A JP 32147396A JP 32147396 A JP32147396 A JP 32147396A JP H10158771 A JPH10158771 A JP H10158771A
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- JP
- Japan
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- pressure resistance
- casting
- aluminum alloy
- alloy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐圧性の良好なアルミニウム鋳物合金を提供
する。 【解決手段】 Ｓｉを４〜１２（ｗｔ％）、Ｃｕを０．
５〜５（ｗｔ％）、Ｍｇを０．１〜０．６（ｗｔ％）、
Ｃａを２０〜２５０（ｐｐｍ）、Ｚｎ０．１〜１．０
（ｗｔ％）を含有し、かつＳｉとＣａの重量濃度の比が
Ｓｉ１に対してＣａが０．００５倍以上であり、残部が
アルミニウム及び不可避不純物からなることを特徴とす
る耐圧性に優れた鋳物用アルミニウム合金。
する。 【解決手段】 Ｓｉを４〜１２（ｗｔ％）、Ｃｕを０．
５〜５（ｗｔ％）、Ｍｇを０．１〜０．６（ｗｔ％）、
Ｃａを２０〜２５０（ｐｐｍ）、Ｚｎ０．１〜１．０
（ｗｔ％）を含有し、かつＳｉとＣａの重量濃度の比が
Ｓｉ１に対してＣａが０．００５倍以上であり、残部が
アルミニウム及び不可避不純物からなることを特徴とす
る耐圧性に優れた鋳物用アルミニウム合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐圧性に優れた鋳物
用アルミニウム合金に関する。
用アルミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金は鋳造性
が比較的良く機械強度が良いために、鋳物用合金として
一般に広く用いられている。しかしながら、この合金系
は外引け量が大きく引け巣が集中し易い。従って耐圧性
が必要とされる場合に、圧力媒体が引け巣を通って洩れ
てしまうという問題点がある。また、健全な鋳物を得る
には、発生しやすい引け巣が製品中に入らないようにす
るために、押湯を大きくとらなくてはならず、方案重量
と鋳物重量の比である方案歩留りが悪くなるという経済
的な問題がある。また鋳造方案によっては押湯に発生す
る凝固収縮が、溶融温度、型温度等の鋳造条件が変化す
ることによって鋳物製品の鋳肌に現れ易く、そのときに
は外引けと称する形状不良、外観不良になる。
が比較的良く機械強度が良いために、鋳物用合金として
一般に広く用いられている。しかしながら、この合金系
は外引け量が大きく引け巣が集中し易い。従って耐圧性
が必要とされる場合に、圧力媒体が引け巣を通って洩れ
てしまうという問題点がある。また、健全な鋳物を得る
には、発生しやすい引け巣が製品中に入らないようにす
るために、押湯を大きくとらなくてはならず、方案重量
と鋳物重量の比である方案歩留りが悪くなるという経済
的な問題がある。また鋳造方案によっては押湯に発生す
る凝固収縮が、溶融温度、型温度等の鋳造条件が変化す
ることによって鋳物製品の鋳肌に現れ易く、そのときに
は外引けと称する形状不良、外観不良になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この問題を解決すべ
く、従来はＣａを添加することで引け巣を分散させて耐
圧性を改善してきた。しかしながらＣａだけでは耐圧性
が十分に向上せず、またＣａ濃度が高過ぎると脱ガス性
と流動性を低下させるため、Ｃａをもって耐圧性を向上
させるには限りがあった。
く、従来はＣａを添加することで引け巣を分散させて耐
圧性を改善してきた。しかしながらＣａだけでは耐圧性
が十分に向上せず、またＣａ濃度が高過ぎると脱ガス性
と流動性を低下させるため、Ｃａをもって耐圧性を向上
させるには限りがあった。
【０００４】また、特に再生アルミニウム合金では、原
料となるスクラップ中から混入するＦｅと溶湯中のＡ
ｌ、Ｓｉとが反応して晶出したＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系の金
属間化合物が最終凝固部付近での凝固収縮の溶湯の充足
を阻害するため、引け巣や連続した線状の引け巣の集合
体を発生し易く、鋳物耐圧性を悪化させる問題があっ
た。
料となるスクラップ中から混入するＦｅと溶湯中のＡ
ｌ、Ｓｉとが反応して晶出したＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系の金
属間化合物が最終凝固部付近での凝固収縮の溶湯の充足
を阻害するため、引け巣や連続した線状の引け巣の集合
体を発生し易く、鋳物耐圧性を悪化させる問題があっ
た。
【０００５】最近、かかるＦｅ濃度の高い場合に晶出量
が多くなるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物をＣａを添
加することで晶出量を抑制し、線状の引け巣の発生を防
止し耐圧性を確保するアルミ合金が提案されている（特
開平１−１５６４４６）。しかしながら、この発明では
高いＦｅ濃度によって損なわれた耐圧性をＦｅ濃度が低
い場合の水準迄回復することが出来るものの、さらなる
耐圧性向上は期待出来ない。またＦｅ濃度が低い合金で
は、無害化しようとする上述の金属間化合物そのものが
少ないためＣａの効果は少ない。
が多くなるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物をＣａを添
加することで晶出量を抑制し、線状の引け巣の発生を防
止し耐圧性を確保するアルミ合金が提案されている（特
開平１−１５６４４６）。しかしながら、この発明では
高いＦｅ濃度によって損なわれた耐圧性をＦｅ濃度が低
い場合の水準迄回復することが出来るものの、さらなる
耐圧性向上は期待出来ない。またＦｅ濃度が低い合金で
は、無害化しようとする上述の金属間化合物そのものが
少ないためＣａの効果は少ない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、これらの問題
点を鑑み種々研究の結果なされたものである。即ち、本
発明を達成するための手段は、Ｓｉを４〜１２（ｗｔ
％）、Ｃｕを０．５〜５（ｗｔ％）、Ｍｇを０．１〜
０．６（ｗｔ％）、Ｃａを２０〜２５０（ｐｐｍ）、Ｚ
ｎ０．１〜１．０（ｗｔ％）を含有し、かつＳｉとＣａ
の重量濃度の比がＳｉ１に対してＣａが０．００５倍以
上であり、残部がアルミニウム及び不可避不純物からな
ることを特徴とする。
点を鑑み種々研究の結果なされたものである。即ち、本
発明を達成するための手段は、Ｓｉを４〜１２（ｗｔ
％）、Ｃｕを０．５〜５（ｗｔ％）、Ｍｇを０．１〜
０．６（ｗｔ％）、Ｃａを２０〜２５０（ｐｐｍ）、Ｚ
ｎ０．１〜１．０（ｗｔ％）を含有し、かつＳｉとＣａ
の重量濃度の比がＳｉ１に対してＣａが０．００５倍以
上であり、残部がアルミニウム及び不可避不純物からな
ることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合
金において適量の濃度のＣａ、Ｍｇ、Ｚｎを同時に含有
させると、共晶温度を大きく低下させる一方液相線温度
はこれらの元素の含有によってほとんど影響を受けない
ため、液相線温度と共晶温度の差である凝固温度範囲が
拡大することに着目したものである。すなわち、この液
相と固相の共存領域である凝固温度範囲が、鋳物製品の
耐圧性に大きく影響し、この領域が大きい程耐圧性が向
上することを見出したものである。
金において適量の濃度のＣａ、Ｍｇ、Ｚｎを同時に含有
させると、共晶温度を大きく低下させる一方液相線温度
はこれらの元素の含有によってほとんど影響を受けない
ため、液相線温度と共晶温度の差である凝固温度範囲が
拡大することに着目したものである。すなわち、この液
相と固相の共存領域である凝固温度範囲が、鋳物製品の
耐圧性に大きく影響し、この領域が大きい程耐圧性が向
上することを見出したものである。
【０００８】以下、本発明に係るアルミニウム合金の成
分限定理由を述べる。Ｓｉは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金
では流動性を向上させる成分である。４ｗｔ％以下でそ
の効果は少なく１２ｗｔ％以上では、鋳造時に初晶ケイ
素が晶出し、内部ノッチ効果により靭性が低下する。
分限定理由を述べる。Ｓｉは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金
では流動性を向上させる成分である。４ｗｔ％以下でそ
の効果は少なく１２ｗｔ％以上では、鋳造時に初晶ケイ
素が晶出し、内部ノッチ効果により靭性が低下する。
【０００９】Ｃｕは、合金基地（以下、マトリックスと
略す）を固溶体硬化するとともに時効処理によりＡｌま
たはＡｌとＭｇとの析出物を析出し機械的強度、硬度を
増加させる。含有量が０．５ｗｔ％以下ではマトリック
スの機械的強度、硬度を高めることは十分でなく、５ｗ
ｔ％以上添加しても機械的強度の向上はあまり望めず、
逆に鋳造時の熱間割れを生じ、鋳物の健全性を害する。
略す）を固溶体硬化するとともに時効処理によりＡｌま
たはＡｌとＭｇとの析出物を析出し機械的強度、硬度を
増加させる。含有量が０．５ｗｔ％以下ではマトリック
スの機械的強度、硬度を高めることは十分でなく、５ｗ
ｔ％以上添加しても機械的強度の向上はあまり望めず、
逆に鋳造時の熱間割れを生じ、鋳物の健全性を害する。
【００１０】ＭｇはＣａ、Ｚｎとともに添加することで
共晶温度を低下させ、耐圧性を向上させることを見出し
た。さらにＭｇは含有されるＳｉと金属間化合物Ｍｇ2
Ｓｉを形成し、材料に熱処理性を付与し機械強度の向上
に寄与するが、その含有量が適正よりも多いときには靭
性を低下させるので、その含有量は０．６％以下が望ま
しい。また０．１％以下ではＣａと共存することによる
耐圧性向上の効果が期待できない。
共晶温度を低下させ、耐圧性を向上させることを見出し
た。さらにＭｇは含有されるＳｉと金属間化合物Ｍｇ2
Ｓｉを形成し、材料に熱処理性を付与し機械強度の向上
に寄与するが、その含有量が適正よりも多いときには靭
性を低下させるので、その含有量は０．６％以下が望ま
しい。また０．１％以下ではＣａと共存することによる
耐圧性向上の効果が期待できない。
【００１１】ＣａはＭｇ、Ｚｎとともに含有されること
で共晶温度を低下させ、耐圧性を向上させることを見出
したが、十分な耐圧性を得るためのＣａ濃度は、Ｓｉ濃
度を１とした場合、重量比で０．０００５倍以上のＣａ
濃度が必要である。この比率未満のＣａ濃度では耐圧性
に与える効果がない。またＣａ濃度が２５０（ｐｐｍ）
以上ではアルミニウム合金溶湯の脱ガス性と流動性を悪
化させるために、型内に十分溶湯を行き渡らせることが
出来ず、湯廻り不良、湯境の原因となる。
で共晶温度を低下させ、耐圧性を向上させることを見出
したが、十分な耐圧性を得るためのＣａ濃度は、Ｓｉ濃
度を１とした場合、重量比で０．０００５倍以上のＣａ
濃度が必要である。この比率未満のＣａ濃度では耐圧性
に与える効果がない。またＣａ濃度が２５０（ｐｐｍ）
以上ではアルミニウム合金溶湯の脱ガス性と流動性を悪
化させるために、型内に十分溶湯を行き渡らせることが
出来ず、湯廻り不良、湯境の原因となる。
【００１２】ＺｎはＭｇ、Ｃａとともに含有されること
で共晶温度を低下させ、耐圧性を向上させることを見出
した。加えてＭｇとともに含有されることで機械的性質
を向上させるのに有効である。しかし０．１％未満では
その効果が期待できず、１．０％以上含有すると靭性を
悪化させる効果が大きい。そのためＺｎの濃度は０．１
〜１．０％を範囲とする。
で共晶温度を低下させ、耐圧性を向上させることを見出
した。加えてＭｇとともに含有されることで機械的性質
を向上させるのに有効である。しかし０．１％未満では
その効果が期待できず、１．０％以上含有すると靭性を
悪化させる効果が大きい。そのためＺｎの濃度は０．１
〜１．０％を範囲とする。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに示
す。表１に示す組成のアルミニウム合金を溶製し、図２
に示す鋳型に注湯し引け巣観察を行った。
す。表１に示す組成のアルミニウム合金を溶製し、図２
に示す鋳型に注湯し引け巣観察を行った。
【００１４】（１）引け巣試験条件 注湯温度 ７２０±５℃ 鋳型 図２の内寸を有するシェル砂成形体 型温 常温 溶湯処理 六塩化エタンによる脱ガス処理
【００１５】（２）引け巣観察結果 引け巣観察は、図２の鋳型に鋳込まれた合金鋳物を上下
方向に２分割し、分割面を面削して平滑化した後パイプ
深さ及びパイプ体積を測定した。パイプ深さは図１に示
した合金鋳物断面の模式図で示したＡ部を測定した。パ
イプ体積は、２分割した分割面両方のパイプ部分（図１
のＢ部）に粘土を埋込み、その重量を測定し粘度の比重
で除して求めた。その結果を表２に示す。本発明の実施
例１〜８は比較例１〜６と比べてパイプ深さが小さく、
パイプ体積、外引け量も小さく、耐圧性が改善されてい
ることが明らかである。
方向に２分割し、分割面を面削して平滑化した後パイプ
深さ及びパイプ体積を測定した。パイプ深さは図１に示
した合金鋳物断面の模式図で示したＡ部を測定した。パ
イプ体積は、２分割した分割面両方のパイプ部分（図１
のＢ部）に粘土を埋込み、その重量を測定し粘度の比重
で除して求めた。その結果を表２に示す。本発明の実施
例１〜８は比較例１〜６と比べてパイプ深さが小さく、
パイプ体積、外引け量も小さく、耐圧性が改善されてい
ることが明らかである。
【００１６】（３）機械的試験結果 表１に示す組成のアルミニウム合金を溶製し、注湯温度
７００±５℃で鋳型温度２００±１０℃でＪＩＳ Ｈ５
２０２の舟底金型に鋳込み、強度試験片を作製した。強
度試験は、試験片を５００℃で８時間溶体化処理し、６
０℃温水で水焼入れ後、１６０℃で６時間時効処理を施
した後に行った。機械的試験の結果は表３に示す。表２
の結果からわかるように本実施例は比較例と比べてσ
B 、σ0.2 、δともに優れており、耐圧性と併せて機械
的強度も優れているのが明らかである。
７００±５℃で鋳型温度２００±１０℃でＪＩＳ Ｈ５
２０２の舟底金型に鋳込み、強度試験片を作製した。強
度試験は、試験片を５００℃で８時間溶体化処理し、６
０℃温水で水焼入れ後、１６０℃で６時間時効処理を施
した後に行った。機械的試験の結果は表３に示す。表２
の結果からわかるように本実施例は比較例と比べてσ
B 、σ0.2 、δともに優れており、耐圧性と併せて機械
的強度も優れているのが明らかである。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明合金において、Ａｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ系鋳造合金に０．１〜０．６（ｗｔ％）の
Ｍｇ及び２０〜２５０（ｐｐｍ）のＣａ、０．１〜１．
０（ｗｔ％）のＺｎを含有させることにより引け巣を分
散させ、耐圧性に優れた利点を有するものである。
−Ｓｉ−Ｃｕ系鋳造合金に０．１〜０．６（ｗｔ％）の
Ｍｇ及び２０〜２５０（ｐｐｍ）のＣａ、０．１〜１．
０（ｗｔ％）のＺｎを含有させることにより引け巣を分
散させ、耐圧性に優れた利点を有するものである。
【図１】引け巣測定を行った合金鋳物の模式図である。
【図２】鋳型の内寸を示す。
Ａ パイプ深さを示す。 Ｂ パイプ体積を測定した部位を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 昇 東京都港区芝大門１丁目13番９号 昭和電 工株式会社内 (72)発明者 京野 利夫 福島県喜多方市長内7840 喜多方軽金属株 式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｓｉを４〜１２（ｗｔ％）、Ｃｕを０．
５〜５（ｗｔ％）、Ｍｇを０．１〜０．６（ｗｔ％）、
Ｃａを２０〜２５０（ｐｐｍ）、Ｚｎ０．１〜１．０
（ｗｔ％）を含有し、かつＳｉとＣａの重量濃度の比が
Ｓｉ１に対してＣａが０．００５倍以上であり、残部が
アルミニウム及び不可避不純物からなることを特徴とす
る耐圧性に優れた鋳物用アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32147396A JPH10158771A (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 耐圧性に優れた鋳物用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32147396A JPH10158771A (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 耐圧性に優れた鋳物用アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10158771A true JPH10158771A (ja) | 1998-06-16 |
Family
ID=18132963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32147396A Pending JPH10158771A (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 耐圧性に優れた鋳物用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10158771A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002030822A3 (en) * | 2000-10-10 | 2002-09-06 | Alcoa Inc | Aluminum alloys having improved cast surface quality |
| EP1709210A1 (en) * | 2004-01-30 | 2006-10-11 | Alcoa Inc. | Aluminum alloy for producing high performance shaped castings |
| EP1778887A2 (en) * | 2004-07-28 | 2007-05-02 | Alcoa Inc. | An al-si-mg-zn-cu alloy for aerospace and automotive castings |
| US10227679B2 (en) | 2013-12-20 | 2019-03-12 | Alcoa Usa Corp. | High performance AlSiMgCu casting alloy |
-
1996
- 1996-12-02 JP JP32147396A patent/JPH10158771A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002030822A3 (en) * | 2000-10-10 | 2002-09-06 | Alcoa Inc | Aluminum alloys having improved cast surface quality |
| US6843863B2 (en) | 2000-10-10 | 2005-01-18 | Alcoa Inc. | Aluminum alloys having improved cast surface quality |
| EP1852516A1 (en) * | 2000-10-10 | 2007-11-07 | Alcoa Inc. | Aluminum alloys having improved cast surface quality |
| EP1709210A1 (en) * | 2004-01-30 | 2006-10-11 | Alcoa Inc. | Aluminum alloy for producing high performance shaped castings |
| EP1709210A4 (en) * | 2004-01-30 | 2007-10-24 | Alcoa Inc | ALUMINUM ALLOY FOR THE MANUFACTURE OF MOLDING PARTS |
| EP1778887A2 (en) * | 2004-07-28 | 2007-05-02 | Alcoa Inc. | An al-si-mg-zn-cu alloy for aerospace and automotive castings |
| EP1778887A4 (en) * | 2004-07-28 | 2010-06-02 | Alcoa Inc | AL-SI-MG-ZN-CU ALLOY FOR CAST PARTS USED IN AEROSPATIAL AND AUTOMOTIVE INDUSTRY |
| US10227679B2 (en) | 2013-12-20 | 2019-03-12 | Alcoa Usa Corp. | High performance AlSiMgCu casting alloy |
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