铝合金和铝合金压铸材料制造技术

本发明专利技术提供一种具有优异的铸造性、兼具高强度和韧性的非热处理型的铝合金。此外，还提供兼具高强度和韧性、由部位引起的特性差异小、而且难以受到时效的影响的铝合金压铸材料。本发明专利技术提供一种铝合金，其特征在于，含有：Si：5.0～12.0质量％、Mn：0.3～1.9质量％、Cr：0.01～1.0质量％、Ca：0.001～0.05质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，不可避免的杂质中的Mg的含量低于0.3质量％。的Mg的含量低于0.3质量％。的Mg的含量低于0.3质量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝合金和铝合金压铸材料


[0001]本专利技术涉及一种非热处理型的铝合金、以及使用了该铝合金的铝合金压铸材料。

技术介绍

[0002]在以汽车为代表的输送用设备中，为了提高耗油性能和降低环境负荷，正在致力于轻量化，作为车辆用部件用的原材料，与铁相比轻量的铝合金受到了关注。虽然存在各种利用铝合金的车辆用部件的制造方法，但作为以低成本大量生产的方法，可以举出压铸法。
[0003]在制造复杂形状的部件的情况下，与通过对延展材料施加塑性加工来形成部件的方法相比，在压铸法中，能够在铸造时刻得到接近最终形状的形状，之后的加工工序数减少，在成本方面占优势。然而，为了利用压铸材料获得车辆用部件所需的机械性质，大多需要对铸造后的产品进行热处理。该热处理中包括在高温下长时间加热的固溶处理、在比较低的温度下保持加热的时效处理，但是，任何工序都需要长时间，而且在加热工序中产生无法忽视的燃料费用，此外，在热处理后，还需要矫正伴随加热冷却而产生的部件的变形，存在多种附加的成本的上升因素。鉴于这些情况，很难说在部件的制造中充分地发挥了采用压铸法的成本降低效果。因此，不需要铸造后的热处理的非热处理型合金在能够进一步抑制制造成本的方面受到了重视。
[0004]从这样的背景出发，在选择车辆部件的原材料时，在作为对象的部件所要求的机械性质与制造所花费的成本之间存在权衡的关系，因此，对于非热处理型压铸用铝合金赋予高机械性质，特别是对车辆用部件赋予必要的强度和韧性，与扩大非热处理型铝合金的应用范围相关，具有降低车辆制造成本的效果，因此期望该技术的实现。
[0005]在此，作为非热处理型的压铸用铝合金，存在Al
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Si
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Mg
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Fe系合金、Al
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Si
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Cu
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Mg系合金、Al
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Mg
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Mn系合金等。此外，作为面向车辆用部件的压铸材料中的代表性的合金种类，可以举出JIS标准中规定的ADC12。
[0006]在铸件
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压铸用合金中，Mg是经常添加的元素，通过固溶于基体，或者作为Mg2Si化合物析出，虽然具有使部件强度提高的作用，但担心如下举出的不良影响。
[0007]在车辆中使用的铝合金部件中，对于复杂形状的铝合金部件，存在采用铸件材料或压铸材料的倾向，铸造时使用的模具多成为复杂的形状的情况较多。在对这样的形状的模具进行铸造时，由于部件的部位而导致熔液的冷却速度产生偏差。Mg向基体的固溶在冷却速度高的部分成为较高的浓度，在冷却速度低的部分成为较低的浓度，因此，根据此时产生的固溶量的不同，因部位而导致在机械性质上产生差异。
[0008]此外，在将Mg固溶在基质中的合金应用于车辆用部件的情况下，在发动机等的成为高温的区域附近，由于时效的影响，或者在进行了长时间的使用时，由于自然时效的影响，也存在延伸率降低的危险。
[0009]此外，作为铸造时的问题，在铝合金熔液中含有Mg的情况下，熔液表面的氧化覆膜的形成变得显著，在制品中成为表面缺陷，根据模具的形状，熔液的合流部分等成为熔液界限，其结果，有时无法赋予部件所要求的机械性质。
[0010]此外，关于铸造，正在致力于通过对结构设计进行研究而兼顾部件的轻便性和强度，预计今后也继续需要将部件制作成难以铸造的形状。从这些状况出发，在铝合金中提高铸造性的价值不仅限于能够以稳定的品质供给产品，通过提高结构设计的自由度，还能够提高部件的机械性质。
[0011]在此，作为不含Mg或低含量Mg的压铸用合金，代表性的有JIS标准规定的ADC12，其被用作实用合金。但是，由于采用铝合金部件的范围扩大，车辆用部件所要求的韧性成为更高水平，因此，要求开发出具有更高的机械性质的铝合金。
[0012]与此相对，作为即使不实施热处理也能够实现高水平的韧性的铝合金，并且将Mg抑制为比较低的浓度的铝合金，例如，在专利文献1(日本专利第6446785号公报)中公开了一种铝合金铸件，其特征在于，含有：以质量比计，6.00％以上7.50％以下的Si、0.02％以上且小于0.20％的Mg、0.05％以上0.20％以下的Zr、0.20％以下的Fe、0.15％以上0.80％以下的Mn、0.03％以上0.20％以下的Mo、0.20％以下的Ti，余量由Al和不可避免的杂质构成。根据该专利技术，该铸件合金具有优异的铸造性和铸件状态下的高延展性，能够抑制或防止铸造后的时效。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1：日本专利第6446785号公报

技术实现思路

[0016][专利技术所要解决的技术问题][0017]然而，由于车辆轻量化的需求的提高，要求具有与上述专利文献1中提出的铝合金以及铝合金压铸材料相比更优异的铸造性、高强度以及韧性。
[0018]鉴于上述那样的现有技术中的问题点，本专利技术的目的在于，提供一种具有优异的铸造性、兼具高强度和韧性的非热处理型的铝合金。此外，本专利技术的目的还在于提供一种铝合金压铸材料，其兼具高强度和韧性，其由部位引起的特性上的差异小，并且难以受到时效的影响。
[0019][用于解决技术问题的手段][0020]本专利技术人等为了实现上述目的，对压铸用铝合金和铝合金压铸材料反复进行了深入研究，结果发现：避免Mg引起的固溶强化
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析出物强化，添加适当量的Cr和Ca等是极其有效的，从而完成了本专利技术。
[0021]即，本专利技术提供一种铝合金，其特征在于，含有：Si：5.0～12.0质量％、Mn：0.3～1.9质量％、Cr：0.01～1.00质量％、Ca：0.001～0.050量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，上述不可避免的杂质中的Mg的含量小于0.3质量％。
[0022]在本专利技术的铝合金中，在不可避免的杂质中，特别是Mg的含量被严格地限制为低的值。其结果是，由于人工时效及自然时效引起的部件的经年劣化的影响变小。此外，由Mg的含量的差异引起的因部件的位置导致的特性的偏差减轻。进一步，铸造时的熔液氧化减轻，熔液流动性变好，实现了优异的铸造性。
[0023]在此，在本专利技术的铝合金中无法利用Mg的强化，但通过添加Cr及Ca来实现高强度及韧性。具体而言，通过使Cr固溶在基体中，主要提高屈服强度；通过添加Ca使共晶Si组织
微细化，主要提高延伸率(韧性)。此外，通过使这些元素的添加量最佳化，能够对铝合金赋予高强度和韧性。
[0024]此外，本专利技术的铝合金通过含有适量的Si，实现良好的熔液流动，具有良好的铸造性。此外，通过含有适量的Mn，能够防止铸造时熔液烧结于模具。进一步，通过规定与这些元素相关的含量的上限值，抑制铝合金的韧性降低。
[0025]在本专利技术的铝合金中，上述Cr的含量优选为0.1～0.5质量％。通过使Cr的含量为0.1质量％以上，能够充分得到由Cr添加带来的强度提高的效果，通过设为0.5质量％以下，能够抑制无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种铝合金，其特征在于，含有：Si：5.0～12.0质量％、Mn：0.3～1.9质量％，Cr：0.01～1.00质量％、Ca：0.001～0.050质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，所述不可避免的杂质中的Mg的含量小于0.3质量％。2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述Cr的含量为0.10～0.50质量％。3.根据权利要求1或2所述的铝合金，其特征在于，所述不可避免的杂质中的Fe为0.4...

【专利技术属性】
技术研发人员：山元泉实，矶部智洋，堀川宏，
申请(专利权)人：日轻商菱铝业株式会社，
类型：发明
国别省市：