本發(fā)明涉及使屈服強(qiáng)度和延性改善了的壓鑄用鋁合金及利用了該合金的鋁合金壓鑄件。

背景技術(shù)：

鋁合金為輕量的并且成形性和量產(chǎn)性優(yōu)異，因此在汽車、工業(yè)機(jī)械、航空器、家用電器產(chǎn)品、其它各種領(lǐng)域中作為其構(gòu)成部件原材料而被廣泛使用。

其中，在汽車用途中，以車體的輕量化為目的，大量采用使用了鋁合金的部件，但另一方面，隨著探討鋁合金的應(yīng)用的部件的增加，也產(chǎn)生了現(xiàn)有合金變得不能滿足這些部件所要求的機(jī)械性質(zhì)的狀況。

因此，作為解決這樣的問題的技術(shù)之一，例如在下述專利文獻(xiàn)1中，作為適用于汽車的盤輪等這樣的需要大的延伸的部件的材料，公開了包含5.0至11.0％的硅、0.2至0.8％的鎂、0.3至1.5％的鉻及1.2％以下的鐵，且具有高延伸率的鑄造用鋁合金。

根據(jù)該技術(shù)，可提供含有鐵作為雜質(zhì)但具有高的延伸的鑄造用鋁合金。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開昭52-126609號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，不確定是否可應(yīng)用于需要更高延伸和高屈服強(qiáng)度的部件(例如發(fā)動(dòng)機(jī)架等)，難以說具有發(fā)動(dòng)機(jī)架等這樣的細(xì)部件可量產(chǎn)的壓鑄適用性。

因此，本發(fā)明的主要課題在于，提供具有與日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jish5302規(guī)定的al-si-cu系壓鑄用合金的adc12(以下簡(jiǎn)稱為“adc12”)同等的鑄造性、同時(shí)具有高屈服強(qiáng)度和高延性的壓鑄用鋁合金，以及用該合金壓鑄而成的鋁合金壓鑄件。

用于解決課題的手段

本發(fā)明中的第1發(fā)明為壓鑄用鋁合金，其特征在于，“含有si：大于6.00重量％且小于6.50重量％，mg：0.10～0.50重量％，fe：0.30重量％以下，mn：0.30～0.60重量％，cr：0.10～0.30重量％，余量包含al和不可避免的雜質(zhì)”。

在該發(fā)明中，主要含有大于6.00重量％且小于6.50重量％的si以在維持壓鑄時(shí)的流動(dòng)性的同時(shí)使延伸的降低最小化，另外，將對(duì)合金的延伸具有顯著影響的fe的含有比例抑制為0.30重量％以下、同時(shí)含有0.30～0.60重量％的對(duì)壓鑄時(shí)的抗粘附性和合金的延伸有改善效果的mn，因此，可得到這樣的合金，其具有與adc12并列的壓鑄適用性，同時(shí)具有與adc12相媲美的屈服強(qiáng)度以及與adc12相比的極高的延伸。

如上所述，在本發(fā)明中，通過僅以預(yù)定比例含有5種元素成分，可安全且簡(jiǎn)單地制造除了壓鑄鑄造性以外、機(jī)械特性特別是延伸(延性)和屈服強(qiáng)度優(yōu)異的壓鑄用鋁合金錠。

予以說明，在本發(fā)明的壓鑄用鋁合金中，優(yōu)選添加30～200ppm的選自na、sr和ca的至少一種、添加0.05～0.20重量％的sb。通過這樣操作，可使共晶si的粒子變細(xì)，可使鋁合金的韌性和強(qiáng)度更進(jìn)一步改善。

另外，還優(yōu)選添加0.05～0.30重量％的ti、添加1～50ppm的b。通過這樣操作，即使在si量特別少的情況下或在使用冷卻速度慢的鑄造方法的情況下，也能使鋁合金的晶粒細(xì)化，其結(jié)果，能改善該鋁合金的延伸。

本發(fā)明中的第2發(fā)明為鋁合金壓鑄件，其特征在于，用上述第1發(fā)明中記載的壓鑄用鋁合金壓鑄而成。

用本發(fā)明的壓鑄用鋁合金壓鑄而成的鋁合金壓鑄件能鑄造性好地量產(chǎn)，并且屈服強(qiáng)度和延伸優(yōu)異，因此最適合用于例如汽車用結(jié)構(gòu)部件、特別是發(fā)動(dòng)機(jī)架這樣的部件。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，可提供具有與adc12同等的鑄造性、同時(shí)具有高屈服強(qiáng)度和高延性的壓鑄用鋁合金以及用該合金壓鑄而成的鋁合金壓鑄件。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施例和比較例的壓鑄用鋁合金中的mn量與合金的機(jī)械特性的關(guān)系的曲線圖，其中圖1(a)表示mn量與合金的延伸的關(guān)系，圖1(b)表示mn量與合金的0.2％屈服強(qiáng)度的關(guān)系。

具體實(shí)施方式

以下，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式，一邊示出具體例一邊進(jìn)行詳述。

本發(fā)明的壓鑄用鋁合金(以下有時(shí)也簡(jiǎn)稱為“鋁合金”)主要含有大于6.00重量％且小于6.50重量％的si(silicon，硅)，0.10～0.50重量％的mg(鎂)，0.30重量％以下的fe(鐵)，0.30～0.60重量％的mn(錳)，0.10～0.30重量％的cr(鉻)，余量由al(鋁)和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。以下，對(duì)各元素的特性進(jìn)行說明。

si(silicon；硅)是有助于鋁合金熔融時(shí)的流動(dòng)性的改善、液相線溫度的降低等、從而使鑄造性改善的重要元素。

如上所述，si相對(duì)于鋁合金整體的重量的含有比例優(yōu)選為大于6.00重量％且小于6.50重量％的范圍。這是由于，在si的含有比例為6.00重量％以下的情況下，鋁合金的熔融溫度及鑄造溫度變高，同時(shí)鋁合金熔融時(shí)的流動(dòng)性降低，因此在壓鑄時(shí)不能確保足夠的熔液流動(dòng)性(湯流れ性)；另一方面，在si的含有比例大于6.50重量％的情況下，雖然可充分確保壓鑄時(shí)的熔液流動(dòng)性，但得到的合金的延伸降低。

mg(鎂)主要以在鋁合金中的al母材中固溶的狀態(tài)或作為mg2si存在，是對(duì)鋁合金賦予0.2％屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，另一方面，因過量含有而對(duì)鑄造性和合金的延伸造成不利影響的成分。

如上所述，mg相對(duì)于鋁合金整體的重量的含有比例優(yōu)選為0.10～0.50重量％的范圍。該范圍內(nèi)的mg的存在能使鋁合金的屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度這樣的機(jī)械特性改善而不對(duì)鑄造性和合金的延伸造成大的影響。予以說明，在mg的配合比例大于0.50重量％的情況下，合金的延伸下降，使用這樣的合金制造的鋁合金壓鑄件的品質(zhì)變差。

已知fe(鐵)具有壓鑄時(shí)的粘附防止效果。但是，該fe使al-si-fe構(gòu)成的針狀晶體結(jié)晶，使鋁合金的延伸顯著降低，同時(shí)在大量添加時(shí)，使合適溫度下的熔化困難。

如上所述，fe相對(duì)于鋁合金整體的重量的含有比例優(yōu)選為0.30重量％以下。這是由于，在fe的含有比例大于0.30重量％的情況下，上述粘附防止效果變得足夠，但該合金的延伸顯著降低。

mn(錳)主要用于防止鑄造時(shí)鋁合金與模具的粘附。

如上所述，mn相對(duì)于鋁合金整體的重量的配合比例優(yōu)選為0.30～0.60重量％，更優(yōu)選為0.40～0.60重量％的范圍。這是由于，在mn的配合比例不足0.30重量％的情況下，在對(duì)鋁合金進(jìn)行壓鑄時(shí)，在鋁合金與模具之間發(fā)生粘附，另一方面，在mn的配合比例大于0.60重量％的情況下，雖然在壓鑄時(shí)不發(fā)生粘附的問題，但合金的延伸下降。

予以說明，在本發(fā)明的鋁合金中，如上所述地允許mn的配合比例相對(duì)于合金整體的重量最大至0.6重量％，因此可使用鋁罐回收材料等mn含量高的al-mn系廢料作為合金原料的一部分。

cr(鉻)在鋁合金熔融時(shí)主要以熔融狀態(tài)存在，另外在固體時(shí)以在al相中固溶的狀態(tài)或作為al-si-cr相或al-si-cr-fe相結(jié)晶了的狀態(tài)存在，用于防止壓鑄時(shí)鋁合金與模具的粘附。

如上所述，cr相對(duì)于鋁合金整體的重量的配合比例優(yōu)選為0.10～0.30重量％的范圍。這是由于，在cr的配合比例不足0.10重量％的情況下，在對(duì)鋁合金進(jìn)行壓鑄時(shí)在鋁合金與模具之間發(fā)生粘附，另一方面，在cr的配合比例大于0.30重量％的情況下，雖然壓鑄時(shí)的粘附消除，但鋁合金的延伸急劇下降。

根據(jù)以上的含有比例調(diào)整si、mg、fe、mn和cr的含有比例時(shí)，可得到具有與adc12同等的鑄造性、同時(shí)具有高屈服強(qiáng)度和高延性的壓鑄用鋁合金基底金屬。

在此，在鑄態(tài)狀態(tài)的上述壓鑄用鋁合金中，其延伸(斷裂伸長(zhǎng)率)優(yōu)選為11％以上，同時(shí)0.2％屈服強(qiáng)度優(yōu)選為125mpa以上。這是由于如果為具有這樣的機(jī)械性質(zhì)的壓鑄用鋁合金，則特別適合作為汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)架的壓鑄材料。

予以說明，除了上述的各元素成分以外，也可以添加選自na(鈉)、sr(鍶)、ca(鈣)和sb(銻)的至少一種作為改良處理材料。通過添加這樣的改良處理材料，能使共晶si的粒子變細(xì)，能使鋁合金的韌性和強(qiáng)度更進(jìn)一步改善。

在此，改良處理材料相對(duì)于鋁合金整體的重量的添加比例優(yōu)選為：在該改良處理材料為na、sr和ca的情況下為30～200ppm，在sb的情況下為0.05～0.20重量％的范圍。這是由于，在改良處理材料的添加比例不足30ppm(在sb時(shí)為不足0.05重量％)的情況下，難以使鋁合金中的共晶si的粒子細(xì)化，另一方面，在改良處理材料的添加比例大于200ppm(在sb時(shí)為大于0.20重量％)的情況下，鋁合金中的共晶si的粒子被充分細(xì)化，即使增加其以上的添加量，添加效果也不提高。

另外，也可以替代上述改良處理材料或者與改良處理材料一起，添加ti(鈦)和b(硼)的至少一者。通過這樣添加ti和b的至少一者，鋁合金的晶粒被細(xì)化，能使該合金的延伸改善。予以說明，在si量特別少的情況下或在使用冷卻速度慢的鑄造方法的情況下，這樣的效果變得顯著。

ti和b相對(duì)于鋁合金整體的重量的添加比例在ti的情況下優(yōu)選為0.05～0.30重量％的范圍，在b的情況下優(yōu)選為1～50ppm的范圍。這是由于，在ti的添加比例不足0.05重量％或b的添加比例不足1ppm的情況下，難以使鋁合金中的晶粒細(xì)化，另一方面，在ti的添加比例大于0.30重量％的情況下或b的添加比例大于50ppm的情況下，鋁合金中的晶粒被充分細(xì)化，即使增加其以上的添加量，添加效果也不提高。

在制造本發(fā)明的壓鑄用鋁合金時(shí)，首先，準(zhǔn)備以成為上述的預(yù)定比例的方式含有al、si、mg、fe、mn和cr各元素成分的原料。接著，將該原料投入封閉熔化爐或帶有前爐的熔化爐等熔化爐中，使它們?nèi)刍?。根?jù)需要，對(duì)熔化的原料即鋁合金的金屬溶液施予脫氫處理和脫夾雜物處理等的精制處理。然后，通過使經(jīng)精制的金屬溶液流入預(yù)定的模具等并使其固化，使鋁合金的金屬溶液成形為合金基底金屬錠等。

另外，在使用本發(fā)明的壓鑄用鋁合金鑄造了鋁合金壓鑄件后，根據(jù)需要實(shí)施固溶處理和時(shí)效處理等。通過這樣對(duì)鋁合金壓鑄件實(shí)施固溶處理和時(shí)效處理等，可改良鋁合金壓鑄件的機(jī)械特性。

實(shí)施例

以下，舉出實(shí)施例具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于實(shí)施例。

予以說明，預(yù)定的實(shí)施例和比較例中的各機(jī)械特性(拉伸強(qiáng)度、延伸、0.2％屈服強(qiáng)度)通過以下方法測(cè)定。即，使用合模力135噸的通常的壓鑄機(jī)(東芝機(jī)械(株)公司制，dc135el)，以射出速度1.0m/秒、鑄造壓力60mpa進(jìn)行壓鑄鑄造，制作了以astm(americansocietyfortestingandmaterial)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)的圓棒試樣片。然后，對(duì)鑄態(tài)狀態(tài)的該圓棒試樣片，使用(株)島津制作所公司制作的萬能試驗(yàn)機(jī)(ag-is100kn)測(cè)定拉伸強(qiáng)度、延伸(斷裂伸長(zhǎng)率)、0.2％屈服強(qiáng)度。

另外，為了壓鑄鑄造的圓棒試樣片的成分分析，使用サーモフィッシャーサイエンティフィック公司制的固體發(fā)光分光分析裝置(thermoscientific(注冊(cè)商標(biāo))arl4460)。

進(jìn)而，作為各合金的鑄造性評(píng)價(jià)，通過目視觀察上述壓鑄鑄造時(shí)的金屬溶液的流動(dòng)性和對(duì)模具的粘附的有無(抗粘附性)，以○(良)、△(可)、×(不可)三個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1示出成為本發(fā)明的對(duì)象的鋁合金的實(shí)施例1和2以及比較例1至3的元素組成、機(jī)械特性和壓鑄適用性。予以說明，比較例1相當(dāng)于作為壓鑄用鋁合金而被廣泛使用的adc12。

表1

表1-(1)實(shí)施例和比較例的元素組成

表1-(2)實(shí)施例和比較例的物性測(cè)定結(jié)果和鑄造性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)表1，將作為本發(fā)明合金的實(shí)施例1和2以及相當(dāng)于adc12的比較例1相比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩者雖然具有同等的鑄造性(即，壓鑄適用性)，但實(shí)施例1和2的合金的延伸顯著高于相當(dāng)于adc12的比較例1。

另外，將僅mn的含有比例不同的實(shí)施例1和2以及比較例2和3相比較時(shí)，如圖1和表1所示，可知：以mn量0.3重量％為界，在含有0.3重量％以上的mn的實(shí)施例1和2中，可有效防止壓鑄時(shí)的粘附，并且合金的延伸和0.2％屈服強(qiáng)度改善。