JPH08165529A

JPH08165529A - 気密性に優れたアルミニウム合金ダイカストの製造方法

Info

Publication number: JPH08165529A
Application number: JP30736494A
Authority: JP
Inventors: Shigetaka Morita; 茂隆森田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】自動車用エンジン部品としてのマニホールド
やチェーンケースなどに用いるダイカスト品で、ボス部
の引け巣を細かい気孔に分散させ、気密性と強度を向上
させる。【構成】重量比でチタンを０．０１〜０．２５％、ボ
ロンを０．００１〜０．０５％、水素を０．４〜１．０
ｐｐｍ、更に上記に加え、ストロンチウム０．００２〜
０．０５％またはカルシウム０．００２〜０．０５％の
うちの１種以上を含有するアルミニウム合金溶湯を用い
てダイカスト鋳造する。水素添加は、液相線以上の温度
のアルミニウム合金溶湯中に、重量比で水素を０．０５
％以上含有する金属または金属水素化物を添加する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばマニホールドや
チェーンケースなどの自動車用エンジン部品等、強度と
共に気密性を要求されるアルミニウム合金ダイカストの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム合金ダイカストは薄肉品に
適し、生産性が高いという長所がある反面、薄肉部に囲
まれた厚肉部（ボス部）に引け巣が発生しやすいという
問題がある。引け巣は図３に示すように、ボス部２内部
に形成される。このようなボス部には通常組立のための
ネジ孔３が切削加工により設けられるため、引け巣が存
在すると、気密性が要求される部品で気圧漏れが発生し
たり強度低下の原因になる。そのため、マニホールドや
チェーンケースなど気密性と強度が要求される自動車用
エンジン部品の場合には、ボス部へ鋳抜きピンを設け
て、ボス部の肉厚低減により引けを低減させたり、凝固
中のボス部を局部的に加圧して引けを防止しようとする
部分加圧等の対策が採られている。

【０００３】特開昭４８−４２９０７号公報には、重量
でＳｉ：６．５〜７．５％、Ｃｕ：１．０〜１．５％、
Ｍｇ：０．３〜０．７％、およびＴｉ：０．１５〜０．
２５％、Ｂ：０．００１〜０．２％のうち１種以上、残
部Ａｌおよび不可避不純物からなり、引けを少なくして
耐圧性を向上する鋳造性のすぐれたアルミニウム合金の
開示がある。

【０００４】更に、特開昭５７−２８５８号公報には、
Ｍｇ：３．０〜５．５％、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、
Ｂｅ：０．００１〜０．０１％、Ｔｉ：０．１５〜０．
６０％、Ｂ：Ｔｉに対し２〜２０％、残部Ａｌおよび不
可避不純物からなり、ＴｉおよびＢで結晶粒を微細化
し、ガスポロシティおよびミクロシュリンケージを減少
させて、耐圧性のよい鋳造用アルミニウム合金の開示が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の鋳抜きピンの設
置は、ボスがある程度大きく太いピンが使える場合は効
果が認められる。しかし、小さいボスの場合には、鋳抜
きピンも細くなるためにピン先端まで冷却孔をあけて冷
却することができない。このように冷却できない鋳抜き
ピンを用いるとピンが加熱されて引け巣防止の効果がな
い。また、鋳抜きピンが細いと折れやすくなるという欠
点もある。

【０００６】また、前記の部分加圧法は、凝固の遅い鋳
造法では成功する場合もあるが、ダイカストのように凝
固が非常に速い場合には、加圧のタイミングや加圧力の
制御が非常に難しい。加圧タイミングが早い場合や加圧
力が大きい場合には、凝固収縮前に加圧工程が終了して
しまうために、加圧の効果はなく引け巣が形成される。
また、加圧タイミングが遅い場合や加圧力が小さすぎる
場合も、加圧前に凝固収縮が終了してしまうために加圧
の効果はない。

【０００７】特開昭４８−４２９０７号公報や特開昭５
７−２８５８号公報では、Ｔｉ、Ｂを添加すると、結晶
粒が微細になり、引け巣が分散し、ミクロシュリケージ
が発生する。この場合、気密性はある程度向上するが、
図２に示すように偏平形状で粗大であるため、十分な気
密性が得られない。では、少なくした引け巣が肉厚部に
集中した場合、その部分から気密性を損なうおそれがあ
る。

【０００８】本発明は、上記従来の課題を解決し、内外
で圧力差のある部位に使用される部品、例えばマニホー
ルドやチェーンケースなどの自動車用エンジン部品のア
ルミニウム合金ダイカストの製造方法に関し、気孔を気
孔同士がつながることなく分散発生させ、肉厚部に引け
などの鋳造欠陥のない気密性に優れたアルミニウム合金
ダイカストの製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の気密性に優れた
アルミニウム合金鋳物の製造方法は、重量比でチタンを
０．０１〜０．２５％、ボロンを０．００１〜０．０５
％、水素を０．４〜１．０ｐｐｍ含有するアルミニウム
合金溶湯を用いてダイカスト鋳造することを特徴とす
る。また、重量比でストロンチウム０．００２〜０．０
５％またはカルシウム０．００２〜０．０５％のうちの
１種または２種含有するアルミニウム合金溶湯を用いて
ダイカスト鋳造する。水素添加方法としては、液相線以
上の温度のアルミニウム合金溶湯中に、重量比で水素を
０．０５％以上含有する金属または金属水素化物を添加
する。

【００１０】

【作用】アルミニウム合金溶湯中にチタン、ボロンが同
時に添加されると、数μｍ程度のＴｉＢ₂が形成され
る。このＴｉＢ₂は初晶の核となるばかりでなく、凝固
時に水素溶解度が激減するために発生する水素気泡の核
になる。更に、水素を積極的に添加すると、凝固時に発
生する水素ガスは球形で微細に分散した気孔を形成す
る。そのため、気孔同士がつながりにくくなり、気密性
が向上する。チタンの含有量は、０．０１％より少ない
とＴｉＢ₂形成の効果が少なく、０．２５％を超えると
強度低下を招く。ボロンの含有量は、０．００１％より
少ないとＴｉＢ₂形成の効果が少なく、０．０５％を超
えて添加しても効果は変わらず経済的に不利である。水
素含有量は、０．４ｐｐｍより少ないと、発生する水素
ガスが少ないために、気孔が十分に球形にならない。ま
た、水素含有量が１．０ｐｐｍより多いと、気孔は球形
になるが、発生する水素ガスが多すぎるため、気孔がつ
ながりやすくなるほか、強度も低下する。

【００１１】ストロンチウムおよびカルシウムの１種ま
たは２種以上の含有は、なお一層気孔を微細に分散させ
る。いずれの元素も０．００２％より少ないと効果はな
く、０．０５％を超えても効果は変わらず、経済的に不
利である。

【００１２】アルミニウム合金溶湯中への水素の添加方
法としては、水素を含有した金属または金属水素化物を
用いるのがよい。じゃがいも等水分の分解を利用した水
素添加方法では、含有する酸素によってアルミニウム合
金溶湯が酸化され、酸化膜が溶湯中に混入する。アルミ
ニウム合金溶湯中に酸化膜が存在すると、凝固以前にそ
こで水素気泡が発生するため、気孔を球形にする効果が
ない。

【００１３】一方、水素を含有した金属と金属水素化物
は、温度上昇に伴って水素を放出する性質を持っている
ことから、アルミニウム合金溶湯中に添加すれば、水素
を添加することが可能である。また、水素を含有した金
属と金属水素化物は酸素を殆ど含有していないので、ア
ルミニウム合金溶湯を酸化させることが殆どなく、酸化
膜の混入の恐れも少ない。つまり、水素を含有した金属
または金属水素化物により水素添加を行えば、アルミニ
ウム合金ダイカスト中の気孔を微細球形にすることがで
きる。

【００１４】水素を含有した金属により水素添加を行う
場合には、水素を０．０５％以上含有する金属を用いる
のがよい。金属の水素含有量が０．０５％未満の場合に
は、アルミニウム合金溶湯中に十分な水素量（０．４ｐ
ｐｍ以上）を添加できない。金属水素化物は重量比で数
％の水素を含有しているので、少量の添加でアルミニウ
ム合金溶湯中に十分な水素量を含有させることができ
る。金属水素化物としては、ＴｉＨ₂、ＺｒＨ₂、Ｍｇ
Ｈ₂、Ｍｇ₂ＮｉＨ₂等を用いることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
（ＪＩＳ）ＡＤＣ１２アルミニウム合金１００ｋｇを黒
鉛坩堝で溶解して６８０℃に保持し、チタン、ボロン、
ストロンチウム、カルシウム、水素含有金属、金属水素
化物を添加して成分調整を行った。そして、図５に示す
ボス付き平板試験片をダイカストで鋳造した。また、同
じ溶湯を銅製金型に鋳造し水素分析用試料を作製した。
表１は、実施例および従来例における溶湯の水素量およ
びボス付き平板鋳型により作製したダイカスト品の引け
の状況を示す。なお、水素量は、銅製金型で急冷した鋳
造品の下部から分析試料を採取し、ランズレー式水素分
析法により測定した。引けの状況はボス付き平板鋳造品
の断面の引けの分散状態で評価を行った。表１中、引け
の分散は、図１に示す非常に微細に分散したものを
「○」、図２に示す引けがある程度分散したものを
「△」、また、図３に示す引けがボス部に集中したもの
を「×」で表す。

【００１６】

【表１】

【００１７】実施例１に示すように、水素を０．１％含
有するＴｉを添加すると、アルミニウム合金溶湯の水素
量を０．４３ｐｐｍと０．４ｐｐｍ以上のでき、引け巣
を微細に分散させることができる。実施例２に示すよう
に、水素を３．８％含有するチタン水素化ぶつ（ＴｉＨ
₂）を添加しても、アルミニウム合金溶湯の水素量を
０．８８ｐｐｍと０．４ｐｐｍ以上にでき、引け巣を微
細に分散できる。実施例３、４に示すように、チタンを
０．０４％、ボロンを０．００２９〜０．００３２％、
ストロンチウムまたはカルシウムを０．００３％、水素
を０．４５〜０．６４ｐｐｍ含有したものもでは、いっ
そう引けは微細に分散した。一方、比較例１に示すよう
に、ボロンが０．００１％未満、水素が０．４ｐｐｍ未
満では、ボス部に引け巣が集中している。また、比較例
２、３に示すように、重量比でチタンを０．０２〜０．
２０％、ボロンを０．００２１〜０．０２０％、水素を
０．２５ｐｐｍ含有したものは、引け巣を分散させるこ
とはできるが、微細にならない。更に、比較例４に示す
ように、チタンが０．２５％を超えると、粗大化合物
（Ａｌ₃ Ｔｉ）が晶出するため強度が低下している。

【００１８】上記の実施例では、水素を含有する金属と
してチタン、金属水素化物としてチタン水素化物（Ｔｉ
Ｈ₂ ）について示したが、水素を０．０５％以上含有す
る他の金属や合金または他の金属水素化物でも同様の効
果が得られる。

【００１９】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の気
密性に優れたアルミニウム合金ダイカストの製造方法
は、重量比でチタンを０．０１〜０．２５％、ボロンを
０．００１〜０．０５％、水素を０．４〜１．０ｐｐ
ｍ、更に上記に加え、ストロンチウム０．００２〜０．
０５％またはカルシウム０．００２〜０．０５％のうち
の１種または２種含有し、液相線以上の温度のアルミニ
ウム合金溶湯中に、重量比で水素を０．０５％以上含有
する金属または金属水素化物を添加するアルミニウム合
金溶湯を用いてダイカスト鋳造することにより、ダイカ
スト品のボス部の引け巣を細かい気孔に分散させること
ができ、気密性と強度が向上する。本発明の製造方法に
よるアルミニウム合金ダイカストは、自動車用エンジン
部品としてのマニホールドやチェーンケースなどに用い
て有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の引け巣が非常に微細に分散
したアルミニウム合金ダイカストの断面を示す図であ
る。

【図２】比較例の引け巣が分散したアルミニウム合金ダ
イカストの断面を示す図である。

【図３】比較例の引け巣がボス部に集中したアルミニウ
ム合金ダイカストの断面を示す図である。

【図４】自動車用エンジン部品のマニホールドやチェー
ンケースなどのボス部に発生する引け巣あるいは気孔の
態様を示す図である。

【図５】ダイカスト用引け性評価のためのボス付き平板
鋳物を示す図である。

【符号の説明】

１：ボス部、２：引け巣、３：ネジ孔、
４：気孔。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比でチタンを０．０１〜０．２５
％、ボロンを０．００１〜０．０５％、水素を０．４〜
１．０ｐｐｍ含有するアルミニウム合金溶湯を用いてダ
イカスト鋳造することを特徴とする気密性に優れたアル
ミニウム合金ダイカストの製造方法。
【請求項２】重量比でストロンチウム０．００２〜
０．０５％またはカルシウム０．００２〜０．０５％の
うちの１種または２種含有するアルミニウム合金溶湯を
用いてダイカスト鋳造する請求項１記載の気密性に優れ
たアルミニウム合金ダイカストの製造方法。
【請求項３】液相線以上の温度のアルミニウム合金溶
湯中に、重量比で水素を０．０５％以上含有する金属ま
たは金属水素化物を添加する請求項１または請求項２記
載の気密性に優れたアルミニウム合金ダイカストの製造
方法。