本发明涉及使屈服强度和延性改善了的压铸用铝合金及利用了该合金的铝合金压铸件。
背景技术：
铝合金为轻量的并且成形性和量产性优异，因此在汽车、工业机械、航空器、家用电器产品、其它各种领域中作为其构成部件原材料而被广泛使用。
其中，在汽车用途中，以车体的轻量化为目的，大量采用使用了铝合金的部件，但另一方面，随着探讨铝合金的应用的部件的增加，也产生了现有合金变得不能满足这些部件所要求的机械性质的状况。
因此，作为解决这样的问题的技术之一，例如在下述专利文献1中，作为适用于汽车的盘轮等这样的需要大的延伸的部件的材料，公开了包含5.0至11.0％的硅、0.2至0.8％的镁、0.3至1.5％的铬及1.2％以下的铁，且具有高延伸率的铸造用铝合金。
根据该技术，可提供含有铁作为杂质但具有高的延伸的铸造用铝合金。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开昭52-126609号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
但是，在上述现有技术中，不确定是否可应用于需要更高延伸和高屈服强度的部件(例如发动机架等)，难以说具有发动机架等这样的细部件可量产的压铸适用性。
因此，本发明的主要课题在于，提供具有与日本工业标准jish5302规定的al-si-cu系压铸用合金的adc12(以下简称为“adc12”)同等的铸造性、同时具有高屈服强度和高延性的压铸用铝合金，以及用该合金压铸而成的铝合金压铸件。
用于解决课题的手段
本发明中的第1发明为压铸用铝合金，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和不可避免的杂质”。
在该发明中，主要含有大于6.00重量％且小于6.50重量％的si以在维持压铸时的流动性的同时使延伸的降低最小化，另外，将对合金的延伸具有显著影响的fe的含有比例抑制为0.30重量％以下、同时含有0.30～0.60重量％的对压铸时的抗粘附性和合金的延伸有改善效果的mn，因此，可得到这样的合金，其具有与adc12并列的压铸适用性，同时具有与adc12相媲美的屈服强度以及与adc12相比的极高的延伸。
如上所述，在本发明中，通过仅以预定比例含有5种元素成分，可安全且简单地制造除了压铸铸造性以外、机械特性特别是延伸(延性)和屈服强度优异的压铸用铝合金锭。
予以说明，在本发明的压铸用铝合金中，优选添加30～200ppm的选自na、sr和ca的至少一种、添加0.05～0.20重量％的sb。通过这样操作，可使共晶si的粒子变细，可使铝合金的韧性和强度更进一步改善。
另外，还优选添加0.05～0.30重量％的ti、添加1～50ppm的b。通过这样操作，即使在si量特别少的情况下或在使用冷却速度慢的铸造方法的情况下，也能使铝合金的晶粒细化，其结果，能改善该铝合金的延伸。
本发明中的第2发明为铝合金压铸件，其特征在于，用上述第1发明中记载的压铸用铝合金压铸而成。
用本发明的压铸用铝合金压铸而成的铝合金压铸件能铸造性好地量产，并且屈服强度和延伸优异，因此最适合用于例如汽车用结构部件、特别是发动机架这样的部件。
发明效果
根据本发明，可提供具有与adc12同等的铸造性、同时具有高屈服强度和高延性的压铸用铝合金以及用该合金压铸而成的铝合金压铸件。
附图说明
图1是示出本发明的实施例和比较例的压铸用铝合金中的mn量与合金的机械特性的关系的曲线图，其中图1(a)表示mn量与合金的延伸的关系，图1(b)表示mn量与合金的0.2％屈服强度的关系。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，一边示出具体例一边进行详述。
本发明的压铸用铝合金(以下有时也简称为“铝合金”)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(镁)，0.30重量％以下的fe(铁)，0.30～0.60重量％的mn(锰)，0.10～0.30重量％的cr(铬)，余量由al(铝)和不可避免的杂质构成。以下，对各元素的特性进行说明。
si(silicon；硅)是有助于铝合金熔融时的流动性的改善、液相线温度的降低等、从而使铸造性改善的重要元素。
如上所述，si相对于铝合金整体的重量的含有比例优选为大于6.00重量％且小于6.50重量％的范围。这是由于，在si的含有比例为6.00重量％以下的情况下，铝合金的熔融温度及铸造温度变高，同时铝合金熔融时的流动性降低，因此在压铸时不能确保足够的熔液流动性(湯流れ性)；另一方面，在si的含有比例大于6.50重量％的情况下，虽然可充分确保压铸时的熔液流动性，但得到的合金的延伸降低。
mg(镁)主要以在铝合金中的al母材中固溶的状态或作为mg2si存在，是对铝合金赋予0.2％屈服强度和拉伸强度，另一方面，因过量含有而对铸造性和合金的延伸造成不利影响的成分。
如上所述，mg相对于铝合金整体的重量的含有比例优选为0.10～0.50重量％的范围。该范围内的mg的存在能使铝合金的屈服强度和拉伸强度这样的机械特性改善而不对铸造性和合金的延伸造成大的影响。予以说明，在mg的配合比例大于0.50重量％的情况下，合金的延伸下降，使用这样的合金制造的铝合金压铸件的品质变差。
已知fe(铁)具有压铸时的粘附防止效果。但是，该fe使al-si-fe构成的针状晶体结晶，使铝合金的延伸显著降低，同时在大量添加时，使合适温度下的熔化困难。
如上所述，fe相对于铝合金整体的重量的含有比例优选为0.30重量％以下。这是由于，在fe的含有比例大于0.30重量％的情况下，上述粘附防止效果变得足够，但该合金的延伸显著降低。
mn(锰)主要用于防止铸造时铝合金与模具的粘附。
如上所述，mn相对于铝合金整体的重量的配合比例优选为0.30～0.60重量％，更优选为0.40～0.60重量％的范围。这是由于，在mn的配合比例不足0.30重量％的情况下，在对铝合金进行压铸时，在铝合金与模具之间发生粘附，另一方面，在mn的配合比例大于0.60重量％的情况下，虽然在压铸时不发生粘附的问题，但合金的延伸下降。
予以说明，在本发明的铝合金中，如上所述地允许mn的配合比例相对于合金整体的重量最大至0.6重量％，因此可使用铝罐回收材料等mn含量高的al-mn系废料作为合金原料的一部分。
cr(铬)在铝合金熔融时主要以熔融状态存在，另外在固体时以在al相中固溶的状态或作为al-si-cr相或al-si-cr-fe相结晶了的状态存在，用于防止压铸时铝合金与模具的粘附。
如上所述，cr相对于铝合金整体的重量的配合比例优选为0.10～0.30重量％的范围。这是由于，在cr的配合比例不足0.10重量％的情况下，在对铝合金进行压铸时在铝合金与模具之间发生粘附，另一方面，在cr的配合比例大于0.30重量％的情况下，虽然压铸时的粘附消除，但铝合金的延伸急剧下降。
根据以上的含有比例调整si、mg、fe、mn和cr的含有比例时，可得到具有与adc12同等的铸造性、同时具有高屈服强度和高延性的压铸用铝合金基底金属。
在此，在铸态状态的上述压铸用铝合金中，其延伸(断裂伸长率)优选为11％以上，同时0.2％屈服强度优选为125mpa以上。这是由于如果为具有这样的机械性质的压铸用铝合金，则特别适合作为汽车用发动机架的压铸材料。
予以说明，除了上述的各元素成分以外，也可以添加选自na(钠)、sr(锶)、ca(钙)和sb(锑)的至少一种作为改良处理材料。通过添加这样的改良处理材料，能使共晶si的粒子变细，能使铝合金的韧性和强度更进一步改善。
在此，改良处理材料相对于铝合金整体的重量的添加比例优选为：在该改良处理材料为na、sr和ca的情况下为30～200ppm，在sb的情况下为0.05～0.20重量％的范围。这是由于，在改良处理材料的添加比例不足30ppm(在sb时为不足0.05重量％)的情况下，难以使铝合金中的共晶si的粒子细化，另一方面，在改良处理材料的添加比例大于200ppm(在sb时为大于0.20重量％)的情况下，铝合金中的共晶si的粒子被充分细化，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处理材料或者与改良处理材料一起，添加ti(钛)和b(硼)的至少一者。通过这样添加ti和b的至少一者，铝合金的晶粒被细化，能使该合金的延伸改善。予以说明，在si量特别少的情况下或在使用冷却速度慢的铸造方法的情况下，这样的效果变得显著。
ti和b相对于铝合金整体的重量的添加比例在ti的情况下优选为0.05～0.30重量％的范围，在b的情况下优选为1～50ppm的范围。这是由于，在ti的添加比例不足0.05重量％或b的添加比例不足1ppm的情况下，难以使铝合金中的晶粒细化，另一方面，在ti的添加比例大于0.30重量％的情况下或b的添加比例大于50ppm的情况下，铝合金中的晶粒被充分细化，即使增加其以上的添加量，添加效果也不提高。
在制造本发明的压铸用铝合金时，首先，准备以成为上述的预定比例的方式含有al、si、mg、fe、mn和cr各元素成分的原料。接着，将该原料投入封闭熔化炉或带有前炉的熔化炉等熔化炉中，使它们熔化。根据需要，对熔化的原料即铝合金的金属溶液施予脱氢处理和脱夹杂物处理等的精制处理。然后，通过使经精制的金属溶液流入预定的模具等并使其固化，使铝合金的金属溶液成形为合金基底金属锭等。
另外，在使用本发明的压铸用铝合金铸造了铝合金压铸件后，根据需要实施固溶处理和时效处理等。通过这样对铝合金压铸件实施固溶处理和时效处理等，可改良铝合金压铸件的机械特性。
实施例
以下，举出实施例具体说明本发明，但本发明不限于实施例。
予以说明，预定的实施例和比较例中的各机械特性(拉伸强度、延伸、0.2％屈服强度)通过以下方法测定。即，使用合模力135吨的通常的压铸机(东芝机械(株)公司制，dc135el)，以射出速度1.0m/秒、铸造压力60mpa进行压铸铸造，制作了以astm(americansocietyfortestingandmaterial)标准为基准的圆棒试样片。然后，对铸态状态的该圆棒试样片，使用(株)岛津制作所公司制作的万能试验机(ag-is100kn)测定拉伸强度、延伸(断裂伸长率)、0.2％屈服强度。
另外，为了压铸铸造的圆棒试样片的成分分析，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体发光分光分析装置(thermoscientific(注册商标)arl4460)。
进而，作为各合金的铸造性评价，通过目视观察上述压铸铸造时的金属溶液的流动性和对模具的粘附的有无(抗粘附性)，以○(良)、△(可)、×(不可)三个等级进行评价。
表1示出成为本发明的对象的铝合金的实施例1和2以及比较例1至3的元素组成、机械特性和压铸适用性。予以说明，比较例1相当于作为压铸用铝合金而被广泛使用的adc12。
表1
表1-(1)实施例和比较例的元素组成
表1-(2)实施例和比较例的物性测定结果和铸造性评价结果
根据表1，将作为本发明合金的实施例1和2以及相当于adc12的比较例1相比较时，发现两者虽然具有同等的铸造性(即，压铸适用性)，但实施例1和2的合金的延伸显著高于相当于adc12的比较例1。
另外，将仅mn的含有比例不同的实施例1和2以及比较例2和3相比较时，如图1和表1所示，可知：以mn量0.3重量％为界，在含有0.3重量％以上的mn的实施例1和2中，可有效防止压铸时的粘附，并且合金的延伸和0.2％屈服强度改善。