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JPH07216488A - 固液共存域ダイカスト用Al合金素材及びその製造方法 - Google Patents

固液共存域ダイカスト用Al合金素材及びその製造方法

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Publication number
JPH07216488A
JPH07216488A JP1356794A JP1356794A JPH07216488A JP H07216488 A JPH07216488 A JP H07216488A JP 1356794 A JP1356794 A JP 1356794A JP 1356794 A JP1356794 A JP 1356794A JP H07216488 A JPH07216488 A JP H07216488A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
alloy
solid
die
die casting
Prior art date
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Pending
Application number
JP1356794A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiro Hachiman
誠朗 八幡
Chisato Yoshida
千里 吉田
Kunio Kitamura
邦雄 北村
Yuichi Ando
優一 安堂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leotec KK
Original Assignee
Leotec KK
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Publication date
Application filed by Leotec KK filed Critical Leotec KK
Priority to JP1356794A priority Critical patent/JPH07216488A/ja
Publication of JPH07216488A publication Critical patent/JPH07216488A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固液共存域のダイカストにおいて、高固相率
の半融状態でのダイカストでも材料の流動性がよく、ガ
ス欠陥や非金属介在物の少ない機械的性質にも優れるダ
イカスト製品が得られるAl合金素材を開発する。 【構成】 Ti:0.01〜0.5%、Fe:0.6〜
1.3%及びSi:5〜15%を含有する固液共存域ダ
イカスト用Al合金素材、さらには、Si及びFeを含
有するAl合金溶湯にAl−Ti−B合金を添加して成
分調製を行ったのち、鋳型に鋳込んで鋳片とする固液共
存域ダイカスト用Al合金素材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、Al合金の固液共存
域のダイカストに用いて、流動性及び充てん性がよく、
金型への焼付きもなく好適であり、得られるガイカスト
製品においては、ガス欠陥、非金属介在物が少なく機械
的性質にも優れ、ハードスポットの発生もないAl合金
素材及びその製造方法を提案するものである。
【0002】
【従来の技術】AlないしはAl合金のダイカスト法と
しては、通常の素材を加熱・溶解して得た溶湯を、ひし
ゃく等を用いてダイカスト機スリーブに装入して射出す
る方法がある。また、素材の一部が溶融する温度(例え
ば、固相が全体の40%…固相率;0.40となる温
度)に加熱して射出する固域共存域のダイカスト法もあ
る。
【0003】上記において、一部が溶融した半融状態す
なわち固液共存域の材料は、静止状態では固体と同様の
挙動を示すが、一度大きな力がかかると液体と同様の挙
動を示すいわゆるチクソトロピック性を有する。したが
って、固液共存域のダイカストにおいて半融状態の素材
は、射出時にゲートまでは固体状で移動するが、ゲート
を通過すると液体と同様の挙動を示して流動性がよくな
り、薄肉や複雑な形状のキャビティを有する金型であっ
ても容易に金型全体に材料を充てんさせることができ
る。
【0004】この固液共存域のダイカスト法は溶湯のダ
イカスト法にくらべ、顕熱・潜熱が少ないため金型に対
する熱負荷が少ないこと、射出成形後の凝固収縮が少な
く製品の寸法精度が向上することなどの利点を有し、こ
れらの利点は半融状態の素材の固相率が高いほど顕著に
なる。
【0005】この点、固相率は高い方が望ましいが、固
相率が高過ぎると大きな力を加えても液体と同様の挙動
を示さなくなり、金型内全体に材料を充てんさせること
が困難になる。ところが上記の液体と同様の挙動を示す
固相率の上限値は、用いる素材の履歴により異なる。
【0006】そこで、従来は液体と同様の挙動を示す固
相率の上限値を向上させるため、溶湯を冷却下に攪拌し
て得られる固相率が0.05〜0.30の半凝固金属ス
ラリーを鋳造した鋳片を素材として用いていた。このよ
うな履歴の素材を用いて固液共存域のダイカストを行う
と、素材を加熱して半融状態とした時の固相率が0.6
までは流動性がよく薄肉のキャビティを有する金型であ
っても金型内に材料を充てんさせることができる。
【0007】しかし、溶湯を冷却下に攪拌して半凝固金
属スラリーとする際、攪拌中に雰囲ガスや非金属介在物
(装置の破片、酸化物等)を巻込む。そして半凝固金属
スラリーは粘度が高いため、一度巻込んだガスや非金属
介在物は、浮上あるいは沈降することがなく、これを鋳
造した鋳片すなわち素材にそのまま残留する。このよう
な素材を用いて固液共存域ダイカストを行うとガス欠陥
や非金属介在物の多い品質の劣るダイカスト製品とな
る。
【0008】一方、溶湯を通常の鋳造により鋳造した静
止凝固鋳片を素材とする場合は、ガス欠陥や非金属介在
物は少ないが、高固相率の半融状態でのダイカストでは
流動性が悪く、薄肉のキャビティを有する金型には材料
を充てんさせることが困難になる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題を有利に解決し、高固相率の半融状態でダイカスト
を行っても流動性がよく薄肉キャビティの金型にも容易
に材料を充てんさせることができ、金型への焼付き及び
ハードスポット発生を防止し、かつガス欠陥及び非金属
介在物が少なく機械的性質にも優れる品質の良好なダイ
カスト製品が得られる固液共存域ダイカスト用Al合金
素材及びその製造方法を提案することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、主として、
Al合金の成分組成を特定することにより、ガスや非金
属介在物の巻込みの多い半凝固金属スラリーから鋳造し
なくとも、高固相率の半融状態でのダイカストで良好な
流動性が得られることを新たに見いだしたことによるも
のである。
【0011】すなわち、この発明の要旨は以下の通りで
ある。 Ti: 0.01 mass%以上、 0.5 mass %以下、Fe:
0.6 mass%以上、 1.3 mass %以下 及びSi: 5 ma
ss %以上、 15 mass%以下を含有し、残部はAl及び
不可避不純物の組成からなる固液共存域ダイカスト用A
l合金素材である。
【0012】 Si及びFeを含有するAl合金溶湯
にAl−Ti−B合金を添加して成分調製を行い、Ti:
0.01 mass%以上、 0.5 mass %以下、Fe: 0.6 mass
%以上、 1.3 mass %以下 及びSi: 5 mass %以
上、 15 mass%以下を含有するAl合金鋳片に鋳造する
ことを特徴とする固液共存域ダイカスト用Al合金素材
の製造方法であり、上記におけるSi及びFeを含有す
るAl合金溶湯は、該合金の液相線温度+100℃以上
に加熱したのち、液相線温度+30℃以上に放置冷却し
たものとすることがよい。
【0013】ここで、Si及びFeを含有するAl合金
溶湯にAl−Ti−B合金を添加して成分調製を行う場
合、Bが不可避不純物として混入されることになるが、
そのBの混入があっても、この発明の作用効果は何ら阻
害されることはない。
【0014】
【作用】この発明の作用を以下に述べる。固液共存域の
ダイカスト、すなわち、高固相率の半融状態でダイカス
トする際の材料の流動性を向上させるために、溶湯を冷
却下に攪拌して半凝固金属スラリーとし、これを鋳造し
た鋳片を素材として用いる手段の問題点は、前記したよ
うに、溶湯ないしは半凝固金属の攪拌中にガスや非金属
介在物を巻込み、これらが浮上又は沈降せずに素材内に
残留することにある。
【0015】そこで、この発明は、固液共存域ダイカス
ト用素材として、半凝固金属スラリーから鋳造した鋳片
を用いることなく、高固相率の半融状態でダイカストす
る際の材料の流動性を向上する手段として、特に効果の
あるTiを含有させること、さらに、金型への焼付き及
びハードスポットの発生の防止、機械的性質の向上など
をはかることを考慮してAl合金の成分組成を特定する
ものである。
【0016】以下に、この発明のAl合金成分組成範囲
の限定理由について述べる。 Ti:0.01〜0.5 mass % Tiは、高固相率の半融状態に加熱した素材をダイカス
トする際、材料の流動性を向上させるために重要な成分
である。含有量が0.01mass%未満ではその効果がな
く、0.5mass%を超えて含有させてもその効果は飽和
する。したがって、その含有量は0.01mass%以上、
0.5mass%以下とする。
【0017】Fe:0.6〜1.3 mass % Feは、含有量が0.6mass%未満では金型に焼付き易
く、逆に1.3mass%を超えると製造にハードスポット
を生じる。したがって、その含有量は0.6mass%以
上、1.3mass%以下とする。
【0018】Si:5〜15 mass % Siは、含有量が5mass%未満では引張り強度が低く、
耐摩耗性に劣る。しかし15mass%を超えて含有させる
と伸びが著しく低下する。したがって、その含有量は5
mass%以上、15mass%以下とする。
【0019】さらに、上記成分組成になるAl合金素材
の製造方法としては、Si及びFeを含有するAl合金
溶湯を十分高温、例えば該合金の液相線温度+100℃
以上に加熱し、ガス及び非金属介在物等を浮上又は沈降
させ除去したのち放置冷却して液相線温度+30℃以上
にした溶湯に、Al−Ti−B合金を適当量添加して成
分調製し静かに鋳型に鋳込むことがよい。なお、上記に
おいて液相線温度+30℃以上に放置冷却したのちAl
−Ti−B合金を添加することは、Tiの酸化及び窒化
を防止するためのものであって、この点でき得る限り低
温が好ましいが、添加するAl−Ti−B合金の溶解を
容易にするためには上記温度を下限とすることがよい。
【0020】このような鋳片を素材として用い固液共存
域のダイカストを行うことにより、ガス欠陥及び非金属
介在物が少なく、高固相率の固域共存域のダイカスト
で、かつ、薄肉のキャビティを有する金型であっても材
料を金型内に充てんさせることが容易であり、さらに、
金型に焼付くこともなく品質の良好なダイカスト製品を
得ることができる。また、上記素材を固液共存域でガイ
カストした製品は、機械的性質も優れたものとなる。
【0021】なお、上記において、添加合金としてAl
−Ti合金を用いると融点が高いのでTiの酸化や窒化
の恐れがある。このため融点の低いAl−Ti−B合金
を用いるもので、この場合必然的にBが混入されること
になるが、そのBは、この発明の作用効果を阻害するこ
とはない。
【0022】
【実施例】まず、実施例に用いたSi及びFeを含むA
l合金の成分組成を以下に示す。 (A) Al-7 mass% Si-1 mass% Fe (液相線温度:610
℃) (B) Al-4 mass% Si-1 mass% Fe (液相線温度:630
℃) (C) Al-16 mass% Si-1 mass% Fe (液相線温度:660
℃) (D) Al-7 mass% Si-0.5 mass% Fe (液相線温度:610
℃) (E) Al-7 mass% Si-1.5 mass% Fe (液相線温度:610
℃) (F) Al-6 mass% Si-1 mass% Fe (液相線温度:616
℃) (G) Al-7 mass% Si-0.7 mass% Fe (液相線温度:611
℃) (H) Al-7 mass% Si-0.4 mass% Fe (液相線温度:614
℃)
【0023】上記成分組成の異なる(A) 〜(H) の8種類
のAl−Si−Fe合金を、それぞれの合金の液相線温
度+100℃の温度に加熱・溶解したのち、放置冷却し
て液相線温度+30℃の温度の溶湯とし、それらの溶湯
にAl−5mass%Ti−1mass%B合金をそれぞれ適当
量添加して種々の成分組成に調製したのち、60mmφ×
100mmのSUS304製の筒状鋳型に鋳込んで鋳片と
したもの(適合例、比較例)、及び(A) の合金を加熱・
溶解後放置冷却した溶湯をそのまま上記筒状鋳型に鋳込
んで鋳片としたもの( 比較例) 、(A) のAl−Si−F
e合金を液相線温度+100℃の温度(710℃)に加
熱・溶解したのち、機械的攪拌を加えながら冷却し、固
相率:0.1(温度:604℃)の半凝固金属スラリー
として上記筒状鋳型に鋳込んで鋳片としたもの(比較
例)、等を素材として、それぞれ固相率:0.6の半融
状態に再加熱して固液共存域のダイカストを行い、ダイ
カスト状況、ダイカスト製品のガス欠陥及び非金属介在
物ならびに機械的性質として引張り強さ及び伸びなどを
調査した。
【0024】素材の製造条件を表1に、ダイカスト状
況、ダイカスト製品の調査結果を表2にまとめて示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】表2から明らかなように、試料No.1〜
7のこの発明の適合例は、材料が金型内全体に充てんさ
れていて、金型への焼付き、ハードスポットの発生がな
く、ガス欠陥、非金属介在物等は認められなく、引張り
強さ:27kgf/mm2 以上、伸び:8%以上と品質に優れ
るダイカスト製品が得られている。
【0028】これらに対し比較例は、試料No.8で
は、Si含有量が少ないため引張り強さが23kgf/mm2
と低く、試料No.9では、Si含有量が多いため引張
り強さは高いが伸びが1%と低く共に機械的性質が不十
分である。また、試料No.10では、Tiを含有して
ないため流動性が悪く材料が金型内全体に充てんされな
く、試料No.11では、Tiを含有していないが半凝
金属スラリーから鋳造した素材であるため流動性がよく
材料は金型内全体に充てんされているが、ガス欠陥及び
非金属介在物が多数認められ、試料No.12では、T
i含有量が少ないため試料No.10と同様材料が金型
内全体に充てんされない。
【0029】また、試料No.13では、Tiが0.5
mass%を超えて含有していて、充てん性、焼付き、ダイ
カスト製品の品質等の問題はないが、Ti含有量が0.
5mass%以下のものにくらべ特性上の何らの利点がな
く、Tiを多く含有させてコストアップになる点好まし
くない。さらに、比較例は、試料No.14では、Fe
の含有量が少ないため金型への焼付きが生じ、試料N
o.15では、Fe含有量が多過ぎるため、ハードスポ
ットが生じている。
【0030】以上のように、比較例では何らかの問題が
あるのに対し、この発明の適合例は何ら問題がなく品質
の良好なダイカスト製品が得られている。
【0031】
【発明の効果】この発明は、Al合金の成分組成を特定
する固液共存域ダイカスト用Al合金素材とその製造方
法であって、この発明によれば、高固相率の固液共存域
のダイカストでも材料の流動性がよく薄肉キャビティを
有する金型であっても金型内全体に材料を充てんさせる
ことができ、ガス欠陥、非金属介在物が少なく機械的性
質にも優れるダイカスト製品を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安堂 優一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 株式会 社レオテック内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ti: 0.01 mass%以上、 0.5 mass %
    以下、 Fe: 0.6 mass%以上、 1.3 mass %以下 及び Si: 5 mass %以上、 15 mass%以下 を含有し、残部はAl及び不可避不純物の組成からなる
    固液共存域ダイカスト用Al合金素材。
  2. 【請求項2】 Si及びFeを含有するAl合金溶湯に
    Al−Ti−B合金を添加して成分調製を行い、 Ti: 0.01 mass%以上、 0.5 mass %以下、 Fe: 0.6 mass%以上、 1.3 mass %以下 及び Si: 5 mass %以上、 15 mass%以下 を含有するAl合金鋳片に鋳造することを特徴とする固
    液共存域ダイカスト用Al合金素材の製造方法。
  3. 【請求項3】 Si及びFeを含有するAl合金溶湯
    が、該合金の液相線温度+100℃以上の温度に加熱し
    たのち、液相線温度+30℃以上の温度に放置冷却した
    ものである請求項2に記載の固域共存域ダイカスト用A
    l合金素材の製造方法。
JP1356794A 1994-02-07 1994-02-07 固液共存域ダイカスト用Al合金素材及びその製造方法 Pending JPH07216488A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11335767A (ja) * 1998-05-26 1999-12-07 Yamaha Motor Co Ltd 鍛造用アルミニウム合金及びその製造方法
KR101594729B1 (ko) * 2014-08-13 2016-02-16 엘에스전선 주식회사 열교환기 배관용 고강도 고내식성 알루미늄 합금 및 이로부터 제조된 열교환기 배관
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