JPWO2018189869A1 - Aluminum alloy for die casting and aluminum alloy die casting using the same - Google Patents
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Abstract
リサイクル原料を使用して経済的且つ持続可能に生産することができるのに加え、耐食性を損なうことなく機械的性質を向上させた自動車の重要保安部品などに好適なダイカスト用アルミニウム合金と、当該合金でダイカストされたアルミニウム合金ダイカストとを提供する。すなわち、本発明は、重量％で、０．０５％＜Ｃｕ≦０．７０％、４．０％≦Ｓｉ≦１１．０％、０．５０％＜Ｍｇ≦１．０％、０．０５％≦Ｆｅ≦０．６０％、Ｍｎ≦０．８０％、０．１０％≦Ｃｒ≦０．４０％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ダイカスト用アルミニウム合金およびそのアルミニウム合金ダイカストである。Die-casting aluminum alloy suitable for important safety parts of automobiles, which can be produced economically and sustainably using recycled materials, and has improved mechanical properties without impairing corrosion resistance; And an aluminum alloy die-cast. That is, in the present invention, 0.05% <Cu ≦ 0.70%, 4.0% ≦ Si ≦ 11.0%, 0.50% <Mg ≦ 1.0%, 0.05% An aluminum alloy for die casting, characterized by containing ≦ Fe ≦ 0.60%, Mn ≦ 0.80%, 0.10% ≦ Cr ≦ 0.40%, with the balance being Al and inevitable impurities. Aluminum alloy die casting.
Description
本発明は、機械的特性と耐食性とに優れたダイカスト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ダイカストに関する。 The present invention relates to an aluminum alloy for die casting having excellent mechanical properties and corrosion resistance, and an aluminum alloy die casting using the alloy.
アルミニウム合金は、軽量であると共に、成形性や量産性に優れることから、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、例えば自動車用途においては、車体の軽量化やそれに伴う省燃費を目的に、ボディや足回り部品などへのアルミニウム合金ダイカストの適用が拡大している。このように近年、アルミニウム合金を用いた部品が数多く採用されて来ているが、その一方で、これらの部品の多くは重要保安部品であるため、耐力や延性と言った機械的性質のみならず、必要耐用年数や使用環境などの観点から、長期間の使用に耐え得るだけの耐食性が要求される。このため、既存合金では、かかる部品に要求される機械的特性は充足できるものの、耐食性を満足できない事態が生じ始めている。BACKGROUND ART Aluminum alloys are light in weight and excellent in moldability and mass productivity, and thus are widely used as component materials for automobiles, industrial machines, aircraft, home appliances, and various other fields.
Among these, for example, in automotive applications, the application of aluminum alloy die-casting to bodies and underbody parts has been expanding for the purpose of reducing the weight of the vehicle body and concomitantly reducing fuel consumption. Thus, in recent years, many parts using aluminum alloys have been adopted, but on the other hand, since many of these parts are important security parts, not only mechanical properties such as proof stress and ductility but also In view of the required service life and the use environment, corrosion resistance that can withstand long-term use is required. For this reason, with existing alloys, although the mechanical properties required for such components can be satisfied, a situation has begun to occur in which the corrosion resistance cannot be satisfied.
そこで、そのような問題を解決する技術の一つとして、例えば、下記の特許文献１には、自動車のホイール（車輪）などの安全構成要素に好適な材料として、９．５〜１１．５重量％の珪素（Ｓｉ），０．１〜０．５重量％のマグネシウム(Ｍｇ)，０．５〜０．８重量％のマンガン(Ｍｎ)，最大０．１５重量％の鉄(Ｆｅ)，最大０．０３重量％の銅(Ｃｕ)，最大０．１０重量％の亜鉛(Ｚｎ)，最大０．１５重量％のチタン(Ｔｉ)を含み、残部がアルミニウム(Ａｌ)及び永続的微粒化剤としての３０〜３００ｐｐｍのストロンチウム(Ｓｒ)で構成されたダイカスト用アルミニウム合金が開示されている。
この技術によれば、電池作用によってアルミニウム合金を腐食させるＣｕの含有割合を最大で０．０３重量％に抑えているので、高い耐食性を有するダイカスト用アルミニウム合金を提供することができる。Therefore, as one of the techniques for solving such a problem, for example, Patent Document 1 listed below discloses a material suitable for a safety component such as an automobile wheel (wheel) as 9.5 to 11.5 weight. % Of silicon (Si), 0.1 to 0.5% by weight of magnesium (Mg), 0.5 to 0.8% by weight of manganese (Mn), up to 0.15% by weight of iron (Fe), Contains 0.03% by weight of copper (Cu), up to 0.10% by weight of zinc (Zn), up to 0.15% by weight of titanium (Ti), the balance being aluminum (Al) and as a permanent atomizing agent Discloses an aluminum alloy for die casting composed of 30 to 300 ppm of strontium (Sr).
According to this technique, the content ratio of Cu that corrodes the aluminum alloy by the battery action is suppressed to 0.03% by weight at the maximum, so that an aluminum alloy for die casting having high corrosion resistance can be provided.
しかしながら、耐食性を向上させるため、上述のようにＣｕの含有割合を制限すれば、実質的にスクラップ原料の使用が不可能となり、アルミニウム合金を経済的に製造できなくなるばかりでなく、循環型社会を構築する上での律速となる。また、Ｃｕはアルミニウム合金に対して引張強さや０．２％耐力と言った機械的性質を向上させる効果を有しているが、Ｃｕの含有割合を０．０３重量％以下に制限すれば、かかる効果も期待できなくなる。
さらに、ＣｕのみならずＭｇについても事情は同様である。すなわち、合金中のＭｇの含有割合を上述のように制限した場合、例えばサッシ屑やアルミ缶などのＭｇ含有割合の高い材料で構成されたスクラップ原料を使用するためには、溶かしたスクラップ原料に塩素ガスを吹き込んだり塩素系フラックスを使用してスクラップ溶湯中のＭｇを塩化マグネシウムとして分離し、再生後合金のＭｇ含有割合が上記範囲内となるように調整しなければならない。しかしながら、スクラップ溶湯からのＭｇの分離にはこのように塩素が使用されるので排ガス中にダイオキシン類が生成するなど別の問題が生じ得る。したがって、合金中のＭｇの含有割合を上述のように制限した場合、実質的にはスクラップ原料の使用が難しくなる場合がある。また、Ｍｇはアルミニウム合金に対して０．２％耐力を向上させる効果を有しているが、Ｍｇの含有割合を０．５重量％以下に制限すれば、かかる効果も期待できなくなる。
それゆえに、この発明の主たる課題は、リサイクル原料を使用して経済的且つ持続可能に生産することができるのに加え、耐食性を損なうことなく機械的性質を向上させた自動車の重要保安部品などに好適なダイカスト用アルミニウム合金と、当該合金からなるアルミニウム合金ダイカストとを提供することである。However, if the content ratio of Cu is limited as described above in order to improve the corrosion resistance, it becomes practically impossible to use scrap raw materials, so that not only cannot aluminum alloys be economically manufactured, but also a recycling-based society. It becomes the rate-limiting in building. Further, Cu has an effect of improving mechanical properties such as tensile strength and 0.2% proof stress with respect to an aluminum alloy, but if the Cu content is limited to 0.03% by weight or less, Such effects cannot be expected.
Further, the situation is the same for not only Cu but also Mg. That is, when the content ratio of Mg in the alloy is limited as described above, for example, in order to use a scrap raw material composed of a material having a high Mg content ratio such as sash scraps and aluminum cans, the molten scrap raw material is used. Mg in the scrap metal is separated as magnesium chloride by blowing chlorine gas or using a chlorine-based flux, and the Mg content of the alloy after regeneration must be adjusted to be within the above range. However, since chlorine is used for separating Mg from the molten scrap, another problem such as generation of dioxins in exhaust gas may occur. Therefore, when the content ratio of Mg in the alloy is limited as described above, it may be substantially difficult to use the scrap raw material. Further, Mg has an effect of improving the proof stress by 0.2% with respect to the aluminum alloy, but if the content ratio of Mg is limited to 0.5% by weight or less, such an effect cannot be expected.
Therefore, a main object of the present invention is to provide an important safety component for automobiles that can be produced economically and sustainably using recycled materials and that has improved mechanical properties without impairing corrosion resistance. An object of the present invention is to provide a suitable aluminum alloy for die casting and an aluminum alloy die cast made of the alloy.
本発明における第１の発明は、「重量％で、０．０５％≦Ｃｕ≦０．７０％、４．０％≦Ｓｉ≦１１．０％、０．５０％＜Ｍｇ≦１．０％、０．０５％≦Ｆｅ≦０．６０％、Ｍｎ≦０．８０％、０．１０％≦Ｃｒ≦０．４０％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる」ことを特徴とするダイカスト用アルミニウム合金である。
この発明では、Ｃｕを０．０５重量％以上で且つ０．７０重量％以下の範囲内で含有させると共にＭｇを０．５０重量％超から１．０重量％以下の範囲内で含有させることができるので、リサイクル原料の使用が可能となるのに加え、引張強さや０．２％耐力と言った機械的性質を向上させることができる。また、耐食性を悪化させる虞のあるＣｕの含有割合を上記範囲内に抑える一方で、耐食性改善効果のあるＣｒを０．１０重量％以上で且つ０．４０重量％以下含有するようにしているので、ダイカスト用アルミニウム合金の耐食性の悪化を防止することができる。
以上のように、本発明では、６種類の元素成分を所定の割合で含有させるだけで、それらの相互的作用によって、鋳造性や機械的性質のみならず、耐食性にも優れたダイカスト用アルミニウム合金のインゴットを経済的に安全且つ簡便に製造することができる。The first invention in the present invention is described as “0.05% ≦ Cu ≦ 0.70%, 4.0% ≦ Si ≦ 11.0%, 0.50% <Mg ≦ 1.0%, by weight%. 0.05% ≦ Fe ≦ 0.60%, Mn ≦ 0.80%, 0.10% ≦ Cr ≦ 0.40%, with the balance being Al and inevitable impurities ”. Aluminum alloy.
In the present invention, Cu may be contained in a range of 0.05% by weight or more and 0.70% by weight or less, and Mg may be contained in a range of more than 0.50% by weight to 1.0% by weight or less. As a result, not only can recycled materials be used, but also mechanical properties such as tensile strength and 0.2% proof stress can be improved. In addition, while the content ratio of Cu which may deteriorate the corrosion resistance is suppressed within the above range, Cr having an effect of improving the corrosion resistance is contained at 0.10% by weight or more and 0.40% by weight or less. In addition, deterioration of the corrosion resistance of the aluminum alloy for die casting can be prevented.
As described above, according to the present invention, an aluminum alloy for die-casting which is excellent not only in castability and mechanical properties but also in corrosion resistance only by containing six kinds of element components at a predetermined ratio, due to their interaction. Can be manufactured economically safely and easily.
なお、本発明のダイカスト用アルミニウム合金では、Ｔｉを０．３０重量％以下含有させるのが好ましい。こうすることにより、当該合金の結晶粒を微細化させて鋳造割れをより一層効果的に抑制できると共に、機械的性質とりわけ伸びを向上させることができる。 In addition, in the aluminum alloy for die-casting of the present invention, it is preferable to contain 0.30% by weight or less of Ti. By doing so, the crystal grains of the alloy can be made finer, and casting cracks can be more effectively suppressed, and mechanical properties, especially elongation, can be improved.
また、本発明のダイカスト用アルミニウム合金では、Ｎａ，ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも１種を３０〜２００ｐｐｍ添加することや、Ｓｂを０．０５〜０．２０重量％添加するのが好ましい。こうすることにより、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。
さらに、Ｂを１〜５０ｐｐｍ添加することも好ましい。こうすることにより、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。In the aluminum alloy for die casting of the present invention, it is preferable to add 30 to 200 ppm of at least one selected from Na, Sr and Ca, and 0.05 to 0.20% by weight of Sb. By doing so, the eutectic Si particles can be made finer, and the toughness and strength of the aluminum alloy can be further improved.
Further, it is preferable to add 1 to 50 ppm of B. By doing so, the crystal grains of the aluminum alloy can be refined even when the amount of Si is small or a casting method with a low cooling rate is used, and as a result, the elongation of the aluminum alloy can be improved. Can be.
本発明における第２の発明は、上記第１の発明に記載のダイカスト用アルミニウム合金からなることを特徴とするアルミニウム合金ダイカストである。
本発明のダイカスト用アルミニウム合金からなるアルミニウム合金ダイカストは、鋳造性よく量産できると共に、引張強さや硬さと言った機械的特性のみならず耐食性にも優れているため、例えば自動車の重要保安部品などの用途に好適である。According to a second aspect of the present invention, there is provided an aluminum alloy die-cast comprising the aluminum alloy for die-casting according to the first aspect.
Aluminum alloy die-casting comprising the aluminum alloy for die-casting of the present invention can be mass-produced with good castability, and is excellent not only in mechanical properties such as tensile strength and hardness but also in corrosion resistance. Suitable for use.
本発明によれば、リサイクル原料を使用して経済的且つ持続可能に生産することができるのに加え、耐食性を損なうことなく機械的性質を向上させた自動車の重要保安部品などに好適なダイカスト用アルミニウム合金と、当該合金からなるアルミニウム合金ダイカストとを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in addition to being able to be produced economically and sustainably using recycled materials, die casting suitable for important safety parts of automobiles and the like, which has improved mechanical properties without impairing corrosion resistance. An aluminum alloy and an aluminum alloy die-cast made of the alloy can be provided.
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。
本発明のダイカスト用アルミニウム合金(以下、単に「アルミニウム合金」とも云う。)は、重量％で、０．０５％≦Ｃｕ(銅)≦０．７０％、４．０％≦Ｓｉ(ケイ素)≦１１．０％、０．５０％＜Ｍｇ(マグネシウム) ≦１．０％、０．０５％≦Ｆｅ(鉄)≦０．６０％、Ｍｎ(マンガン)≦０．８％、０．１０％≦Ｃｒ(クロム)≦０．４０％を含有し、残部がＡｌ(アルミニウム)と不可避不純物とで大略構成されている。以下、各元素の特性について説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
The aluminum alloy for die casting of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “aluminum alloy”) is 0.05% ≦ Cu (copper) ≦ 0.70%, 4.0% ≦ Si (silicon) ≦% by weight. 11.0%, 0.50% <Mg (magnesium) ≦ 1.0%, 0.05% ≦ Fe (iron) ≦ 0.60%, Mn (manganese) ≦ 0.8%, 0.10% ≦ It contains Cr (chromium) ≤ 0.40%, and the remainder is substantially composed of Al (aluminum) and unavoidable impurities. Hereinafter, the characteristics of each element will be described.
Ｃｕ(銅)は、アルミニウム合金の耐摩耗性や機械的強度や硬さを向上させるために重要な元素である。
アルミニウム合金全体の重量に対するＣｕの含有割合は、上述したように０．０５重量％以上で且つ０．７０重量％以下の範囲内であることが好ましい。Ｃｕの含有割合が０．０５重量％未満の場合には、上述の機械的性質改善効果を得ることができなくなり、逆に、Ｃｕの含有割合が０．７０重量％を超える場合には、耐食性の著しい低下、伸びの低下、比重の増大などの問題が生じるようになるからである。Cu (copper) is an important element for improving the wear resistance, mechanical strength, and hardness of an aluminum alloy.
As described above, the content ratio of Cu with respect to the weight of the entire aluminum alloy is preferably in the range of 0.05% by weight or more and 0.70% by weight or less. If the Cu content is less than 0.05% by weight, the above-mentioned effect of improving mechanical properties cannot be obtained. Conversely, if the Cu content exceeds 0.70% by weight, the corrosion resistance This is because problems such as a remarkable decrease in elongation, a decrease in elongation, and an increase in specific gravity will occur.
Ｓｉ（ケイ素）は、アルミニウム合金溶融時における流動性を確保し、鋳造性を向上させる重要な元素である。
アルミニウム合金全体の重量に対するＳｉの含有割合は、上述したように４．０重量％以上で且つ１１．０重量％以下の範囲内であることが好ましい。Ｓｉの含有割合が４.０重量％未満の場合には、溶湯の流動性を確保することが難しく、一般的に多用されている通常のダイカストでの成形を考えた場合、大型部品への適用の妨げとなり、逆に、Ｓｉの含有割合が１１．０重量％を超える場合には、合金の伸びが低下するようになるからである。Si (silicon) is an important element that secures fluidity during melting of an aluminum alloy and improves castability.
As described above, the content ratio of Si with respect to the weight of the entire aluminum alloy is preferably in the range of 4.0% by weight or more and 11.0% by weight or less. If the content of Si is less than 4.0% by weight, it is difficult to secure the fluidity of the molten metal. Conversely, if the Si content exceeds 11.0% by weight, the elongation of the alloy will decrease.
Ｍｇ（マグネシウム）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一方で、過大量の含有により鋳造性や耐食性に悪影響を及ぼす成分である。
アルミニウム合金全体の重量に対するＭｇの含有割合は、上述したように０．５０重量％超で且つ１．０重量％以下の範囲であることが好ましい。Ｍｇの含有割合が０．５重量％以下の場合には、上述の効果に加え、熱処理を行うことなく合金の０．２％耐力を確保することが可能となり、逆に、Ｍｇの含有割合が１．０重量％を超える場合には、合金の伸びや耐食性が著しく低下するようになるからである。Mg (magnesium) exists mainly as a solid solution in the Al base material in the aluminum alloy or as Mg 2 Si, and imparts proof stress and tensile strength to the aluminum alloy, while containing too much to make it castable and corrosion resistant. It is a component that has an adverse effect on
As described above, the content ratio of Mg with respect to the weight of the entire aluminum alloy is preferably more than 0.50% by weight and 1.0% by weight or less. When the content of Mg is 0.5% by weight or less, in addition to the above-described effects, it is possible to secure 0.2% proof stress of the alloy without performing heat treatment. If it exceeds 1.0% by weight, the elongation and corrosion resistance of the alloy will be significantly reduced.
Ｆｅ（鉄）は、ダイカスト時の焼付き防止効果を有することが知られている。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(伸び)を低下させると共に、大量に添加すると適温での溶解を困難にする。
アルミニウム合金全体の重量に対するＦｅの含有割合は、上述したように０．０５〜０．６０重量％の範囲内であることが好ましい。Ｆｅの含有割合が０．０５重量％未満の場合には、ダイカスト時の焼き付き防止効果が十分ではなく、逆に、Ｆｅの含有割合が０．６重量％より多い場合にも、上記焼き付き防止効果は十分なものになるが、当該合金の靱性が低下すると共に溶解温度が上昇して鋳造性が悪化するようになるからである。Fe (iron) is known to have a seizure prevention effect during die casting. However, this Fe crystallizes needle-like crystals made of Al-Si-Fe, lowers the toughness (elongation) of the aluminum alloy, and makes it difficult to melt at an appropriate temperature if added in a large amount.
As described above, the content ratio of Fe with respect to the weight of the entire aluminum alloy is preferably in the range of 0.05 to 0.60% by weight. When the content of Fe is less than 0.05% by weight, the effect of preventing seizure during die casting is not sufficient. Conversely, when the content of Fe is greater than 0.6% by weight, the above-described effect of preventing seizure is also obtained. Is sufficient, but the toughness of the alloy is lowered and the melting temperature is raised, so that the castability is deteriorated.
Ｍｎ（マンガン）は、上述したＦｅと同様に、主としてダイカスト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。このＭｎもＦｅと同様に、大量に含有させると適温での溶解が困難になることから、本発明では、アルミニウム合金全体の重量に対するＭｎの含有割合を０．８重量％以下に抑えている。
なお、このＭｎの含有割合の下限については特に限定する必要はないが、上記焼付き防止効果を顕著に発揮させるためには、Ｍｎを０．２重量％以上含有させるのが好ましい。Mn (manganese) is mainly for preventing seizure between the aluminum alloy and the mold at the time of die casting, similarly to Fe described above. Similarly to Fe, if Mn is contained in a large amount, it becomes difficult to dissolve at an appropriate temperature. Therefore, in the present invention, the content ratio of Mn to the total weight of the aluminum alloy is suppressed to 0.8% by weight or less.
The lower limit of the content ratio of Mn is not particularly limited, but it is preferable to contain Mn in an amount of 0.2% by weight or more in order to remarkably exhibit the above-mentioned seizure prevention effect.
Ｃｒ（クロム）は、上述したＦｅやＭｎと同様に、ダイカスト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のに加え、合金の耐食性を向上させる効果を有する元素である。
アルミニウム合金全体の重量に対するＣｒの含有割合は、上述したように０．１０重量％以上で且つ０．４０重量％以下の範囲内であることが好ましい。Ｃｒの含有割合が０．１０重量％未満の場合には、上述の効果を十分に得ることができなくなり、逆に、Ｃｒの含有割合が０．４０重量％を超える場合には、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。Cr (chromium), like Fe and Mn described above, is an element that has the effect of preventing seizure between an aluminum alloy and a mold during die casting and improving the corrosion resistance of the alloy.
As described above, the content ratio of Cr with respect to the weight of the entire aluminum alloy is preferably 0.10% by weight or more and 0.40% by weight or less. When the Cr content is less than 0.10% by weight, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained. Conversely, when the Cr content exceeds 0.40% by weight, the Cr content is further increased. This is because even if the amount is increased, the addition effect is not improved.
以上の含有割合に従って、Ｃｕ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｍｎ及びＣｒの含有割合を調整すると、安全性の高い簡単な処方で有りながら、鋳造性や機械的性質のみならず、耐食性にも優れたダイカスト用アルミニウム合金地金を経済的に得ることができる。 When the contents of Cu, Si, Mg, Fe, Mn and Cr are adjusted in accordance with the above contents, not only the castability and mechanical properties but also the corrosion resistance are excellent, although it is a simple recipe with high safety. An aluminum alloy ingot for die casting can be obtained economically.
なお、上述した各元素成分のほかに、Ｔｉ（チタン）を添加するようにしてもよい。このＴｉは、結晶粒を微細化させる効果を有しており、一般的には鋳造割れの抑制や機械的性質のうち特に伸びを向上させることができる元素であると言われている。
アルミニウム合金全体の重量に対するこのＴｉの含有割合は、０．３０重量％以下の範囲内であることが好ましい。Ｔｉの含有割合が０．３０重量％を超える場合には、アルミニウム合金の溶解が難しくなり、溶け残りの生じる可能性が出てくるからである。Note that Ti (titanium) may be added in addition to the above-described elemental components. This Ti has an effect of refining crystal grains, and is generally said to be an element capable of suppressing casting cracks and improving elongation among mechanical properties.
The content ratio of Ti with respect to the weight of the entire aluminum alloy is preferably within a range of 0.30% by weight or less. If the content ratio of Ti exceeds 0.30% by weight, it becomes difficult to dissolve the aluminum alloy, and there is a possibility that undissolved aluminum is generated.
また、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。In addition, at least one selected from the group consisting of Na (sodium), Sr (strontium), Ca (calcium), and Sb (antimony) may be added as an improved treatment material in addition to the above-described elemental components. By adding such an improved treatment material, the eutectic Si particles can be made finer, and the toughness and strength of the aluminum alloy can be further improved.
Here, the addition ratio of the improved material to the total weight of the aluminum alloy is 30 to 200 ppm when the improved material is Na, Sr and Ca, and 0.05 to 0.20% by weight when the improved material is Sb. It is preferably within the range. If the addition ratio of the improved treatment material is less than 30 ppm (0.05% by weight in the case of Sb), it becomes difficult to reduce the size of the eutectic Si particles in the aluminum alloy. If the addition ratio is more than 200 ppm (0.20% by weight in the case of Sb), the particles of eutectic Si in the aluminum alloy are sufficiently fine, and even if the addition amount is further increased, This is because the effect is not improved.
また、上記改良処理材に代えて、或いは改良処理材と共に、Ｂ（硼素）を添加するようにしてもよい。このようにＢ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Ｂの添加割合は、１〜５０ｐｐｍの範囲であることが好ましい。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、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。Further, B (boron) may be added in place of or together with the improved processing material. By adding B as described above, the crystal grains of the aluminum alloy are refined, and the elongation of the alloy can be improved. Note that such an effect becomes remarkable particularly when the amount of Si is small or when a casting method having a low cooling rate is used.
The addition ratio of B to the weight of the entire aluminum alloy is preferably in the range of 1 to 50 ppm. When the addition ratio of B is less than 1 ppm, it becomes difficult to refine the crystal grains in the aluminum alloy. Conversely, when the addition ratio of B is more than 50 ppm, the crystal grains in the aluminum alloy are insufficient. This is because the addition effect is not improved even if the addition amount is further increased.
本発明のダイカスト用アルミニウム合金を製造する際には、まず、Ａｌ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｍｎ及びＣｒの各元素成分が上述した所定の割合となるように含有させた原料を準備する（必要に応じて上記のＴｉや改良処理材等も添加。）。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。 In manufacturing the aluminum alloy for die casting of the present invention, first, a raw material containing Al, Cu, Si, Mg, Fe, Mn, and Cr in such a manner that the respective element components are in the above-described predetermined ratio is prepared. (If necessary, the above-mentioned Ti, an improved treatment material, etc. are also added.) Subsequently, this raw material is put into a melting furnace such as a melting furnace with a forehearth or a closed melting furnace, and these are melted. The melted raw material, that is, the molten aluminum alloy, is subjected to purification treatment such as dehydrogenation treatment and deintercalation treatment as necessary. Then, the refined molten metal is poured into a predetermined mold or the like and solidified, whereby the molten aluminum alloy is formed into an alloy ingot or the like.
また、本発明のダイカスト用アルミニウム合金を用いてアルミニウム合金ダイカストを鋳造した後、必要に応じて溶体化処理及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ダイカスト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。 After casting the aluminum alloy die cast using the aluminum alloy for die casting of the present invention, a solution treatment, an aging treatment, and the like are performed as necessary. By subjecting the aluminum alloy die casting to a solution treatment, an aging treatment, and the like, the mechanical properties of the aluminum alloy casting can be improved.
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。
なお、下記の各種合金における機械的特性(具体的には、引張強さ，伸び，０．２％耐力)は、次の方法で測定した。すなわち、型締力１３５トンの通常のダイカストマシン(東芝機械(株)社製・ＤＣ１３５ＥＬ)を用いて、射出速度１．０ｍ／秒、鋳造圧力６０ＭＰａ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、鋳放しの状態のかかる丸棒試験片について、(株)島津製作所社製の万能試験機(ＡＧ−ＩＳ １００ｋＮ)を用いて、引張強さ，伸び，０．２％耐力を測定した。
また、各種合金の合金成分は、固体発光分光分析機（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製 Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ＡＲＬ４４６０）を用いて測定した。Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to Examples.
The mechanical properties (specifically, tensile strength, elongation, 0.2% proof stress) of the following alloys were measured by the following methods. That is, using an ordinary die casting machine (DC135EL, manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.) with a mold clamping force of 135 tons, die casting at an injection speed of 1.0 m / sec and a casting pressure of 60 MPa, the ASTM (American Society for Testing and Casting). Material) A round bar test piece conforming to the standard was prepared. Then, the as-cast round bar test piece was measured for tensile strength, elongation, and 0.2% proof stress using a universal testing machine (AG-IS 100 kN) manufactured by Shimadzu Corporation.
The alloy components of the various alloys were measured using a solid-state emission spectrometer (Thermo Scientific ARL4460, manufactured by Thermo Fisher Scientific).
Ｃｕのダイカスト用アルミニウム合金物性に対する影響
表１は、Ｃｕ以外の合金成分が本発明範囲内における或る一定の割合となるように調整すると共に、Ｃｕの含有割合を変化させて製造したダイカスト用アルミニウム合金の成分組成及び各機械的特性(引張強さ，伸び，０．２％耐力)を示したものである。 Influence of Cu on physical properties of aluminum alloy for die casting Table 1 shows that aluminum alloys for die casting manufactured by changing alloy components other than Cu to have a certain ratio within the scope of the present invention and changing the Cu content ratio. It shows the composition of the alloy and the mechanical properties (tensile strength, elongation, 0.2% proof stress).
この表１および図１が示すように、ダイカスト用アルミニウム合金のＣｕの含有割合が増えるに従って当該合金の引張強さ（図１−１参照）が向上することが窺える。
これに対し、当該合金の伸びは、Ｃｕの含有割合が０．７０重量％を超えると著しく低下するような傾向が窺える（図１-２参照）。このため、本発明のダイカスト用アルミニウム合金では、Ｃｕの含有割合を０．０５重量％以上で且つ０．７０重量％以下の範囲内とするのが好ましい。
なお、表１中の合金１〜３は、本発明範囲内の合金組成、すなわち実施例合金である。As shown in Table 1 and FIG. 1, it can be seen that as the Cu content of the aluminum alloy for die casting increases, the tensile strength of the alloy (see FIG. 1-1) improves.
On the other hand, it can be seen that the elongation of the alloy is remarkably reduced when the Cu content exceeds 0.70% by weight (see FIG. 1-2). For this reason, in the aluminum alloy for die casting of the present invention, it is preferable that the content ratio of Cu be in the range of 0.05% by weight or more and 0.70% by weight or less.
In addition, alloys 1 to 3 in Table 1 are alloy compositions within the scope of the present invention, that is, alloys of Examples.
Ｍｇのダイカスト用アルミニウム合金物性に対する影響
表２は、Ｍｇ以外の合金成分が本発明範囲内における或る一定の割合となるように調整すると共に、Ｍｇの含有割合を変化させて製造したダイカスト用アルミニウム合金の成分組成及び各機械的特性(引張強さ，伸び，０．２％耐力)を示したものである。 Effect of Mg on physical properties of aluminum alloy for die casting Table 2 shows that alloy components other than Mg are adjusted so as to have a certain ratio within the range of the present invention, and aluminum for die casting manufactured by changing the content ratio of Mg. It shows the composition of the alloy and the mechanical properties (tensile strength, elongation, 0.2% proof stress).
この表２および図２が示すように、ダイカスト用アルミニウム合金のＭｇの含有割合が増えるに従って当該合金の０．２％耐力が向上し、Ｍｇの含有割合が０．５０重量％を超えた辺りから当該合金の０．２％耐力が１６０ＭＰａを超えるようになることが窺える（図２−１参照）。
一方、当該合金の伸びは、Ｍｇの含有割合が増えるに従って漸減し、Ｍｇの含有割合が１．０重量％を超えた辺りから当該合金の伸びが７％を下回るようになる傾向が窺える（図２−２）。このため、本発明のダイカスト用アルミニウム合金では、Ｍｇの含有割合を０．５０重量％超で且つ1．０重量％以下の範囲内とするのが好ましい。
なお、表２中の合金６〜８は、本発明範囲内の合金組成、すなわち実施例合金である。As shown in Table 2 and FIG. 2, as the Mg content of the aluminum alloy for die casting increases, the 0.2% proof stress of the alloy improves, and from around the time when the Mg content exceeds 0.50% by weight. It can be seen that the 0.2% proof stress of the alloy exceeds 160 MPa (see FIG. 2-1).
On the other hand, the elongation of the alloy gradually decreases as the Mg content increases, and it can be seen that the elongation of the alloy tends to fall below 7% when the Mg content exceeds about 1.0% by weight (FIG. 2-2). For this reason, in the aluminum alloy for die-casting of the present invention, it is preferable that the content ratio of Mg is more than 0.50% by weight and not more than 1.0% by weight.
Note that alloys 6 to 8 in Table 2 are alloy compositions within the scope of the present invention, that is, alloys of Examples.
本実施形態のダイカスト用アルミニウム合金によれば、Ｃｕを０．０５重量％以上で且つ０．７０重量％以下の範囲内で含有させると共にＭｇを０．５０重量％超から１．０重量％以下の範囲内で含有させることができるので、リサイクル原料の使用が可能となるのに加え、伸びの低下を抑えつつ引張強さや０．２％耐力と言った機械的性質を向上させることができる。また、耐食性を悪化させる虞のあるＣｕの含有割合を上記範囲内に抑える一方で、耐食性改善効果のあるＣｒを０．１０重量％以上で且つ０．４０重量％以下含有するようにしているので、ダイカスト用アルミニウム合金の耐食性の悪化を防止することができる。 According to the aluminum alloy for die-casting of the present embodiment, Cu is contained in a range of 0.05% by weight or more and 0.70% by weight or less, and Mg is more than 0.50% by weight to 1.0% by weight or less. Can be contained within the range, so that not only can recycled materials be used, but also mechanical properties such as tensile strength and 0.2% proof stress can be improved while suppressing a decrease in elongation. Further, while the content ratio of Cu which may deteriorate the corrosion resistance is suppressed within the above range, Cr having an effect of improving the corrosion resistance is contained at 0.10% by weight or more and 0.40% by weight or less. In addition, deterioration of the corrosion resistance of the aluminum alloy for die casting can be prevented.
Claims (6)
Ｔｉを０．３０重量％以下含有する、ことを特徴とするダイカスト用アルミニウム合金。The aluminum alloy for die casting according to claim 1,
An aluminum alloy for die casting, comprising 0.30% by weight or less of Ti.
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、ことを特徴とするダイカスト用アルミニウム合金。The aluminum alloy for die casting according to claim 1 or 2,
An aluminum alloy for die casting, wherein 30 to 200 ppm of at least one selected from Na, Sr and Ca is added.
Ｓｂを０．０５〜０．２０重量％添加した、ことを特徴とするダイカスト用アルミニウム合金。The aluminum alloy for die casting according to any one of claims 1 to 3,
An aluminum alloy for die casting, wherein Sb is added in an amount of 0.05 to 0.20% by weight.
Ｂを１〜５０ｐｐｍ添加した、ことを特徴とするダイカスト用アルミニウム合金。The aluminum alloy for die casting according to any one of claims 1 to 4,
An aluminum alloy for die casting, wherein 1 to 50 ppm of B is added.
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