JPH08170136A - 過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金および過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物 - Google Patents

過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金および過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物

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JPH08170136A
JPH08170136A JP6313695A JP31369594A JPH08170136A JP H08170136 A JPH08170136 A JP H08170136A JP 6313695 A JP6313695 A JP 6313695A JP 31369594 A JP31369594 A JP 31369594A JP H08170136 A JPH08170136 A JP H08170136A
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JP
Japan
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alloy
hypereutectic
casting
weight
less
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JP6313695A
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Kenji Tsushima
島 健 次 津
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
    • F02F2007/009—Hypereutectic aluminum, e.g. aluminum alloys with high SI content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

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  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】初晶Ｓｉの大きさが任意に制御され、過共晶Ａ
ｌ−Ｓｉ合金鋳物の耐摩耗性，機械的性質，機械加工性
を要求特性に合わせてコントロールすることが可能であ
ると共に、アルミニウム合金溶湯の湯流れ性・湯まわり
性を改善して薄肉・軽量部品への適用も容易なものとす
ることが可能である過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金および過共晶
Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物を提供する。 【構成】 重量％で、Ｓｉ：１２．０〜２５．０％、Ｃ
ｕ：０．５〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜２．０％、Ｐ：
０．００３〜０．０５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１
％を含み、残部ＡｌおよびＭｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｚｎ，Ｓｎ等のその他の必要合金元素ならびに不純
物からなる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金、ならびにＰおよび／
またはＢｅを含まない前記過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を鋳造
素材としてなり、鋳造に際して晶出する初晶Ｓｉ微細化
のためにＰ：０．００３〜０．０５％および／またはＢ
ｅ：０．００１〜０．０１％の範囲で添加されている過
共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金
および過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物に関し、さらに詳しく
は、初晶Ｓｉが任意の大きさに制御され、かつ湯流れ性
・湯まわり性に優れた過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金およびその
鋳物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋳物に対する軽量化の要請が高まるなか
で、従来は鉄であった部品のアルミニウムへの置換が進
んでいる。この際、問題となる１つの特性として、アル
ミニウム合金の耐摩耗性が挙げられる。このような耐摩
耗性が必要とされる部位へ適用されるアルミニウム合金
としては、過共晶Ａｌ−Ｓｉ系の合金が広く知られてい
る（例えば、ＪＩＳ ＡＣ９Ａ，ＡＣ９Ｂ，ＡＤＣ１４
合金等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来広く知
られている過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金においては、鋳造時に
晶出する粗大な初晶Ｓｉが塊状でありかつ硬いために、
耐摩耗性のばらつきが大きいこと、機械的性質が悪化す
ること、機械加工性が悪化すること、などといった種々
の問題点があった。
【０００４】このような問題点を解決する手法として、
初晶Ｓｉの微細化が有効であることは広く知られるとこ
ろであり、従来はＰの添加が広く実施されてきた。
【０００５】しかしながら、Ｐの添加による初晶Ｓｉの
微細化には限界があり、重量％で０．０１％を超えてＰ
を添加してもさらなる初晶Ｓｉの微細化は期待できなか
ったり、あるいはＰの添加量による初晶Ｓｉ粒径のコン
トロールは困難であったりするという問題点があった。
【０００６】また、耐摩耗性を向上させるためにＳｉ含
有量を増加させると、重量％でＳｉ：１６〜１７％程度
まではＳｉ含有量の増加に伴い湯流れ性・湯まわり性は
向上するが、それ以上の添加では逆に湯流れ性・湯まわ
り性が悪化するという問題点があった。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、これらの課題を同時に解決す
ることを意図してなされたものであって、初晶Ｓｉの粒
径が任意の大きさに制御されているものとすることによ
って、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の耐摩耗性，機械的性
質，機械加工性を要求特性に合わせてコントロールする
ことが可能であり、さらには、アルミニウム合金溶湯の
湯流れ性・湯まわり性が著しく改善されるものとするこ
とによって、薄肉・軽量部品の製造をより一層進めるこ
とが可能である過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金およびこの過共晶
Ａｌ−Ｓｉ合金を素材とした過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物
を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる過共晶Ａ
ｌ−Ｓｉ合金は、請求項１に記載しているように、重量
％で、Ｓｉ：１２．０〜２５．０％、Ｃｕ：０．５〜
５．０％、Ｍｇ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．００３〜
０．０５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残
部ＡｌおよびＭｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ等のその他の必要合金元素ならびに不純物からなる化
学組成のものとしたことを特徴としている。
【０００９】そして、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金の実施態様においては、請求項２に記載しているよ
うに、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１６．０％、Ｃｕ：
２．５〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：
０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．１〜０．３％、Ｔｉ：
０．０５〜０．２％、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂ
ｅ：０．００１〜０．０１％、Ｆｅ：１．５％以下を含
み、残部Ａｌおよび不純物からなる化学組成のものとす
ることができる。
【００１０】同じく、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金の実施態様においては、請求項３に記載しているよ
うに、重量％で、Ｓｉ：１６．０〜１８．０％、Ｃｕ：
４．０〜５．０％、Ｍｇ：０．４５〜０．６５％、Ｆ
ｅ：１．５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｔｉ：０．２
０％以下、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂｅ：０．０
０１〜０．０１％を含み、残部Ａｌおよび不純物からな
る化学組成のものとすることができる。
【００１１】同じく、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金の実施態様においては、請求項４に記載しているよ
うに、重量％で、Ｓｉ：１８．０〜２０．０％、Ｃｕ：
０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．５〜１．５％、Ｎｉ：
０．５〜１．５％、Ｚｎ：０．２％以下、Ｆｅ：０．８
％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．００３〜０．０
５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残部Ａｌ
および不純物からなる化学組成のものとすることができ
る。
【００１２】同じく、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金の実施態様においては、請求項５に記載しているよ
うに、重量％で、Ｓｉ：２２．０〜２４．０％、Ｃｕ：
０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．５〜１．５％、Ｎｉ：
０．５〜１．５％、Ｚｎ：０．２％以下、Ｆｅ：０．８
％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．００３〜０．０
５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残部Ａｌ
および不純物からなる化学組成のものとすることができ
る。
【００１３】本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物
は、請求項６に記載しているように、Ｂｅを含まない請
求項１〜５のいずれかに記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を
鋳造素材としてなり、鋳造に際して晶出する初晶Ｓｉ微
細化のためにＢｅが重量％で０．００１〜０．０１％添
加されているものとしたことを特徴としている。
【００１４】同じく、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金鋳物は、請求項７に記載しているように、Ｐを含ま
ない請求項１〜５のいずれかに記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金を鋳造素材としてなり、鋳造に際して晶出する初晶
Ｓｉ微細化のためにＰが重量％で０．００３〜０．０５
％添加されているものとしたことを特徴としている。
【００１５】同じく、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金鋳物は、請求項８に記載しているように、Ｐおよび
Ｂｅを含まない請求項１〜５のいずれかに記載の過共晶
Ａｌ−Ｓｉ合金を鋳造素材としてなり、鋳造に際して晶
出する初晶Ｓｉ微細化のためにＰが重量％で０．００３
〜０．０５％、Ｂｅが重量％で０．００１〜０．０１％
添加されているものとしたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の作用】本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金お
よび過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、Ｐを０．０
０３〜０．０５％、Ｂｅを０．００１〜０．０１％含有
しているために、これら両元素の添加量によって初晶Ｓ
ｉが任意の大きさに制御されることとなり、過共晶Ａｌ
−Ｓｉ合金鋳物の耐摩耗性，機械的性質，機械加工性は
要求特性に合わせてコントロールされることとなる。
【００１７】さらには、０．００１〜０．０１％のＢｅ
の添加により、アルミニウム合金溶湯先端部での流動を
阻害するアルミニウム酸化被膜の生成が抑制されるの
で、アルミニウム合金溶湯の湯流れ性・湯まわり性が改
善されることとなる。
【００１８】本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金は、
請求項１に記載しているように、重量％で、Ｓｉ：１
２．０〜２５．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｇ：
０．１〜２．０％、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂ
ｅ：０．００１〜０．０１％を基本添加元素として含
み、残部ＡｌおよびＭｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ等のその他の必要合金元素ならびに不純物から
なる化学組成のものとしているが、以下に、本発明合金
を構成する各基本添加元素の作用と組成範囲の限定理由
を示す。
【００１９】Ｓｉ：Ｓｉは耐摩耗性の向上に寄与する元
素であり、耐摩耗性の向上に寄与する初晶ＳｉはＳｉ量
が１２．０％未満では晶出しないため１２．０％を下限
とした。しかしながら、２５．０％をこえると合金元素
の液相線温度が上昇して溶解・鋳造性が悪くなると共に
機械加工性が著しく悪化するので２５．０％以下とし
た。
【００２０】Ｃｕ：Ｃｕは固溶体強化および時効硬化に
よる常温ならびに高温強度の向上に寄与する元素であ
る。しかしながら、０．５％未満ではその効果が小さ
く、５．０％をこえると靭性が低下すると共に引け巣の
発生が多くなるので、０．５〜５．０％の範囲とした。
【００２１】Ｍｇ：ＭｇはＳｉとの共存による時効硬化
により強度の向上に寄与する元素である。しかしなが
ら、０．１％未満ではその効果は小さく、２．０％をこ
えると靭性が低下するので、０．１〜２．０％の範囲と
した。
【００２２】Ｐ：Ｐは鋳造時に晶出する初晶Ｓｉの微細
化に寄与する元素である。しかしながら、０．００３％
未満ではその効果は小さく、０．０５％をこえると湯流
れ等の鋳造性が悪化するので、０．００３〜０．０５％
の範囲とした。
【００２３】Ｂｅ：Ｂｅは鋳造時に晶出する初晶Ｓｉの
微細化に寄与すると共に、アルミニウム合金溶湯表面で
のアルミニウム酸化被膜の生成を抑制し、アルミニウム
合金溶湯の湯流れ性，湯まわり性を改善する元素であ
る。しかしながら、０．００１％未満ではその効果が小
さく、０．０１％をこえると引け巣の形態が変化すると
共に鋳肌が汚れるので、０．００１〜０．０１％の範囲
とした。
【００２４】Ａｌ：Ａｌは鋳物の軽量化に寄与し、鋳物
に対する軽量化の要請に応えるものとすることが可能で
あるので、その他の必要合金元素ならびに不純物ととも
に残部とした。
【００２５】本発明の請求項１に記載の過共晶Ａｌ−Ｓ
ｉ合金は、上述した化学成分組成を有するものである
が、実施態様においては、以下に示すような過共晶Ａｌ
−Ｓｉ合金とすることができる。
【００２６】請求項２に記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金
は、特開平０５−７８７７０号公報に開示された過共晶
Ａｌ−Ｓｉ合金に対応する過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金とし
て、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１６．０％、Ｃｕ：
２．５〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：
０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．１〜０．３％、Ｔｉ：
０．０５〜０．２％、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂ
ｅ：０．００１〜０．０１％、Ｆｅ：１．５％以下を含
み、残部Ａｌおよび不純物からなる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合
金としたものであって、上記公報に開示された合金の性
質をさらに改善したものとなる。
【００２７】請求項３に記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金
は、ＪＩＳ ＡＤＣ１４合金に対応する過共晶Ａｌ−Ｓ
ｉ合金として、重量％で、Ｓｉ：１６．０〜１８．０
％、Ｃｕ：４．０〜５．０％、Ｍｇ：０．４５〜０．６
５％、Ｆｅ：１．５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｔ
ｉ：０．２０％以下、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂ
ｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残部Ａｌおよび不
純物からなる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金としたものであっ
て、ＪＩＳ ＡＤＣ１４合金の性質をさらに改善したも
のとなる。
【００２８】請求項４に記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金
は、ＪＩＳ ＡＣ９Ｂ合金に対応する過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金として、重量％で、Ｓｉ：１８．０〜２０．０％、
Ｃｕ：０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．５〜１．５％、Ｎ
ｉ：０．５〜１．５％、Ｚｎ：０．２％以下、Ｆｅ：
０．８％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．００３〜
０．０５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残
部Ａｌおよび不純物からなる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金とし
たものであって、ＪＩＳ ＡＣ９Ｂ合金の性質をさらに
改善したものとなる。
【００２９】請求項５に記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金
は、ＪＩＳ ＡＣ９Ａ合金に対応する過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金として、重量％で、Ｓｉ：２２．０〜２４．０％、
Ｃｕ：０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．５〜１．５％、Ｎ
ｉ：０．５〜１．５％、Ｚｎ：０．２％以下、Ｆｅ：
０．８％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．００３〜
０．０５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残
部Ａｌおよび不純物からなる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金とし
たものであって、ＪＩＳ ＡＣ９Ａ合金の性質をさらに
改善したものとなる。
【００３０】さらに、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金鋳物は、請求項６に記載しているように、Ｂｅを含
まない請求項１〜５のいずれかに記載の過共晶Ａｌ−Ｓ
ｉ合金を鋳造素材としてなり、鋳造に際して晶出する初
晶Ｓｉ微細化のためにＢｅが重量％で０．００１〜０．
０１％添加されているものとしているので、Ｂｅの添加
量（およびＰの添加量）によって初晶Ｓｉが任意の大き
さに制御されることとなり、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物
の耐摩耗性，機械的性質，機械加工性は要求特性に合わ
せてコントロールされることとなり、また、アルミニウ
ム合金溶湯先端部での流動を阻害するアルミニウム酸化
被膜の生成が抑制されるので、アルミニウム合金溶湯の
湯流れ性・湯まわり性が改善されることとなる。
【００３１】同じく、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金鋳物は、請求項７に記載しているように、Ｐを含ま
ない請求項１〜５のいずれかに記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金を鋳造素材としてなり、鋳造に際して晶出する初晶
Ｓｉ微細化のためにＰが重量％で０．００３〜０．０５
％添加されているものとしているので、Ｐの添加量（お
よびＢｅの添加量）によって初晶Ｓｉが任意の大きさに
制御されることとなり、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の耐
摩耗性，機械的性質，機械加工性は要求特性に合わせて
コントロールされることとなる。さらには、Ｂｅの添加
によって、アミニウム合金溶湯先端部での流動を阻害す
るアルミニウム酸化被膜の生成が抑制されるので、アル
ミニウム合金溶湯の湯流れ性・湯まわり性が改善される
こととなる。
【００３２】同じく、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金鋳物は、請求項８に記載しているように、Ｐおよび
Ｂｅを含まない請求項１〜５のいずれかに記載の過共晶
Ａｌ−Ｓｉ合金を鋳造素材としてなり、鋳造に際して晶
出する初晶Ｓｉ微細化のためにＰが重量％で０．００３
〜０．０５％、Ｂｅが重量％で０．００１〜０．０１％
添加されているものとしているので、ＰおよびＢｅの添
加量によって初晶Ｓｉが任意の大きさに制御されること
となり、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の耐摩耗性，機械的
性質，機械加工性は要求特性に合わせてコントロールさ
れることとなる。さらには、Ｂｅの添加によってアミニ
ウム合金溶湯先端部での流動を阻害するアルミニウム酸
化被膜の生成が抑制されるので、アルミニウム合金溶湯
の湯流れ性・湯まわり性が改善されることとなる。
【００３３】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に具体的
に説明する。
【００３４】この実施例においては、以下に示す溶解・
鋳造方法により製造した過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物に対
して、同じく以下に示す初晶Ｓｉ粒径評価方法および湯
流れ性・湯まわり性評価方法により評価した。
【００３５】（溶解・鋳造方法）金属抵抗電気坩堝炉を
用いて溶解を行い、液相線温度上１２５℃の温度で図１
（Ａ），（Ｂ）に示した金型１に鋳造した。この金型１
において、Ｗ１＝１７０ｍｍ，Ｗ２＝７０ｍｍ，Ｗ３＝
６０ｍｍ，Ｗ４＝２０ｍｍ，Ｗ５＝２０ｍｍ，Ｗ６＝６
０ｍｍ，Ｗ７＝８０ｍｍ，Ｈ１＝１７０ｍｍ，Ｈ２＝５
０ｍｍ、Ｈ３＝５０ｍｍ，Ｈ３＝５０ｍｍ，Ｈ４＝３０
ｍｍ，Ｈ５＝２０ｍｍ，Ｈ６＝１０ｍｍ，Ｄ１＝２０ｍ
ｍ，Ｄ２＝２ｍｍ，Ｄ３＝５ｍｍ，Ｄ４＝１０ｍｍ，Ｄ
５＝４０ｍｍの寸法を有し、この金型１の型彫面１ａに
板厚３０ｍｍの平板を合わせて湯道１ｂ，堰１ｃ，鋳造
空間１ｄ（深さ２ｍｍの鋳造空間１ｄ−２，深さ５ｍｍ
の鋳造空間１ｄ−５，深さ１０ｍｍの鋳造空間１ｄ−１
０であって、鋳造後にそれぞれ厚さ２ｍｍ，５ｍｍ，１
０ｍｍの部分を有する鋳物を得られるようにした鋳造空
間）を形成した。
【００３６】図２は湯受けの形状を示すものであって、
この湯受け２において、Ｄ７＝６０ｍｍ，Ｄ８＝５２ｍ
ｍ，Ｄ９＝１０ｍｍ，Ｈ８＝４０ｍｍ，Ｈ９＝４ｍｍの
寸法を有するものである。
【００３７】そして、鋳造に際しては、図１に示した金
型１のうち２０ｍｍ×２０ｍｍ断面の湯道１ｂの中心
と、図２に示した湯受け２のうち直径１０ｍｍの開口２
ｂの中心とを合わせ、図３ないし図５に示す要領で行っ
た。このうち、図３は注湯用坩堝３を用いて湯受け２内
に７００ｇのアルミニウム合金溶湯４を１秒で注湯する
様子を示しており、図４は合金溶湯４の充填を待ってい
る様子を示しており、図５は鋳造後の様子を示してお
り、凝固後には図６に示す鋳物５を得た。
【００３８】（初晶Ｓｉ粒径評価方法）鋳造終了後、図
６に示す鋳物５のＤ部より１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍ
ｍの組織観察用テストピースを切り出し、倍率１００倍
の光学顕微鏡組織を画像解析装置にかけることにより、
初晶Ｓｉの等価円相当径を測定した。この際、１試料に
つき視野を変えて１０回の測定を行い、その平均値とし
て評価した。
【００３９】（湯流れ性，湯まわり性評価方法）鋳造終
了後、図６に示すように、鋳物５の湯道５ｂの部分を堰
５ｃの部分で切断し、肉厚２ｍｍ，５ｍｍ，１０ｍｍの
階段状部分５−２，５−５，５−１０の総重量を測定す
ることにより湯流れ性，湯まわり性を評価した。すなわ
ち、湯流れ性，湯まわり性に優れた合金程、段階状部分
のうち肉厚２ｍｍの部分５−２の溶湯充填量が多くなる
ため、重量の測定値は大きくなる。
【００４０】（実施例１）表１および表２に示す組成の
本発明例および比較例によるアルミニウム合金を上記
（溶解・鋳造方法）に示した方法にて溶解および鋳造し
て図６に示した鋳物５を得た。その際の鋳造条件は、金
型温度が１５０℃であり、鋳造温度は、Ｓｉ：１５％合
金：７３０℃、Ｓｉ：１７％合金：７６５℃、Ｓｉ：１
９％合金：８００℃、Ｓｉ：２３％合金：８５０℃であ
る。
【００４１】次いで、上記（初晶Ｓｉ粒径評価方法）お
よび（湯流れ性・湯まわり性評価方法）に従って、各鋳
物５の初晶Ｓｉ粒径および鋳物重量の測定を行った。そ
の結果を表３および表４に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】表１ないし表４に示すように、本発明例の
合金では、ＰとＢｅの複合添加の効果によって、比較例
の合金に比べて初晶Ｓｉ粒径が微細化され、かつ鋳物重
量が大きいものとなっていることがわかる。さらには、
Ｐの添加量を０．００５％程度から０．０１％程度へと
倍増させても初晶Ｓｉ粒径はほとんど微細化されないの
に対して、Ｂｅを添加するとＢｅの添加量に伴って初晶
Ｓｉ粒径が微細化していることがわかる。このことによ
り、Ｐの単独添加では初晶Ｓｉの微細化が困難な領域で
の初晶Ｓｉ粒径のコントロールがＢｅの添加により可能
であることがわかる。
【００４７】（実施例２）表５に示すＮｏ．３１，３
４，３７，４０のＰを含有する各合金を溶解し、この合
金溶湯と、一部の合金溶湯にＡｌ−２．８６重量％Ｂｅ
母合金を用いてＢｅを目標量添加した合金溶湯を用いて
上記（溶解・鋳造方法）に示した方法にて鋳造して、比
較例Ｎｏ．３１，３４，３７，４０の合金および本発明
例Ｎｏ．３２，３３，Ｎｏ．３５，３６，Ｎｏ．３８，
３９，Ｎｏ．４１，４２の合金よりなる図６に示した鋳
物５を得た。その際の鋳造条件は、金型温度が１５０℃
であり、鋳造温度は、Ｓｉ：１５％合金：７３０℃、Ｓ
ｉ：１７％合金：７６５℃、Ｓｉ：１９％合金：８００
℃、Ｓｉ：２３％合金：８５０℃である。
【００４８】次いで、上記（初晶Ｓｉ粒径評価方法）お
よび（湯流れ性・湯まわり性評価方法）に従って、各鋳
物５の初晶Ｓｉ粒径および鋳物重量の測定を行った。そ
の結果を表６に示す。
【００４９】
【表５】
【００５０】
【表６】
【００５１】表５および表６に示すように、Ｐを含有す
るＮｏ．３１，３４，３７，４０の合金に、鋳造時Ｂｅ
を添加してＮｏ．３２，３３，Ｎｏ．３５，３６，Ｎ
ｏ．３８，３９，Ｎｏ．４１，４２の合金としたとき
も、実施例１の場合と同様の効果が得られることがわか
る。
【００５２】（実施例３）表７に示すＮｏ．５１，５
４，５７，６０のＢｅを含有する各合金を溶解し、この
合金溶湯と、一部の合金溶湯にＣｕ−Ｐ母合金を用いて
Ｐを目標量添加した合金溶湯を用い、上記（溶解・鋳造
方法）に示した方法にて鋳造して、比較例Ｎｏ．５１，
５４，５７，６０および本発明例Ｎｏ．５２，５３．Ｎ
ｏ．５５．５６．Ｎｏ．５８．５９，Ｎｏ．６１，６２
の合金よりなる図６に示した鋳物５を得た。その際の鋳
造条件は、金型温度が１５０℃であり、鋳造温度は、Ｓ
ｉ：１５％合金：７３０℃、Ｓｉ：１７％合金：７６５
℃、Ｓｉ：１９％合金：８００℃、Ｓｉ：２３％合金：
８５０℃である。
【００５３】次いで、上記（初晶Ｓｉ粒径評価方法）お
よび（湯流れ性・湯まわり性評価方法）に従って、各鋳
物５の初晶Ｓｉ粒径および鋳物重量の測定を行った。そ
の結果を表８に示す。
【００５４】
【表７】
【００５５】
【表８】
【００５６】表７および表８に示すように、Ｂｅを含有
するＮｏ．５１，５４，５７，６０の合金に、鋳造時Ｐ
を添加してＮｏ．５２，５３，Ｎｏ．５５，５６，Ｎ
ｏ．５８，５９，Ｎｏ．６１，６２の合金としたとき
も、実施例１の場合と同様の効果が得られることがわか
る。
【００５７】（実施例４）表９に示すＮｏ．７１（特開
平０５−０７８８７０号公報），Ｎｏ．７６（Ａ３９
０）および表１０に示すＮｏ．８１（ＪＩＳ ＡＣ９
Ｂ），Ｎｏ．８６（ＪＩＳ ＡＣ９Ａ）の各合金を溶解
し、この合金溶湯と、一部の合金溶湯にＣｕ−Ｐ母合金
を用いてＰを目標量添加するとともに、Ａｌ−２．８６
重量％Ｂｅ母合金を用いてＢｅを目標量添加した合金溶
湯を用い、上記（溶解・鋳造方法）に示した方法にて鋳
造して、比較例Ｎｏ．７１，７６，８１，８６および本
発明例Ｎｏ．７２〜７５，Ｎｏ．７７〜８０，Ｎｏ．８
２〜８５，Ｎｏ．８７〜９０の合金よりなる図６に示し
た鋳物５を得た。その際の鋳造条件は、金型温度が１５
０℃であり、鋳造温度は、Ｓｉ：１５％合金：７３０
℃、Ｓｉ：１７％合金：７６５℃、Ｓｉ：１９％合金：
８００℃、Ｓｉ：２３％合金：８５０℃である。
【００５８】次いで、上記（初晶Ｓｉ粒径評価方法）お
よび（湯流れ性・湯まわり性評価方法）に従って、各鋳
物５の初晶Ｓｉ粒径および鋳物重量の測定を行った。そ
の結果を表１１および表１２に示す。
【００５９】
【表９】
【００６０】
【表１０】
【００６１】
【表１１】
【００６２】
【表１２】
【００６３】表９ないし表１２に示すように、Ｂｅおよ
びＰを含有しないＮｏ．７１，７６，８１，８６の合金
に、鋳造時ＢｅおよびＰを添加しても実施例１の場合と
同様の効果が得られることがわかる。
【００６４】
【発明の効果】本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金
は、請求項１に記載しているように、重量％で、Ｓｉ：
１２．０〜２５．０％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍ
ｇ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．００３〜０．０５％、
Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残部Ａｌおよび
その他の必要合金元素ならびに不純物からなるものとし
たから、ＰおよびＢｅの適量添加によって初晶Ｓｉの粒
径が任意の大きさに制御されているものとすることが可
能であることから、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の耐摩耗
性，機械的性質，機械加工性を要求特性に合わせてコン
トロールすることができるという著しく優れた効果がも
たらされ、さらには、Ｂｅの適量添加によりアルミニウ
ム合金溶湯の湯流れ性・湯まわり性が著しく改善される
ため、薄肉・軽量部品の製造をより一層進めることが可
能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００６５】そして、本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ
合金の実施態様においては、請求項２に記載しているよ
うに、重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１６．０％、Ｃｕ：
２．５〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：
０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．１〜０．３％、Ｔｉ：
０．０５〜０．２％、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂ
ｅ：０．００１〜０．０１％、Ｆｅ：１．５％以下を含
み、残部Ａｌおよび不純物からなる化学組成を有するも
のとすることによって、特開平０５−７８７７０号公報
に開示された過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金において耐摩耗性，
機械的性質，機械加工性を要求特性に合わせてコントロ
ールすることが可能であると共に、湯流れ性・湯まわり
性を著しく改善することが可能である。
【００６６】また、請求項３に記載しているように、重
量％で、Ｓｉ：１６．０〜１８．０％、Ｃｕ：４．０〜
５．０％、Ｍｇ：０．４５〜０．６５％、Ｆｅ：１．５
％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、
Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂｅ：０．００１〜０．
０１％を含み、残部Ａｌおよび不純物からなる化学組成
を有するものとすることによって、ＪＩＳ ＡＤＣ１４
に制定された過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金において耐摩耗性，
機械的性質，機械加工性を要求特性に合わせてコントロ
ールすることが可能であると共に、湯流れ性・湯まわり
性を著しく改善することが可能である。
【００６７】さらに、請求項４に記載しているように、
重量％で、Ｓｉ：１８．０〜２０．０％、Ｃｕ：０．５
〜１．５％、Ｍｇ：０．５〜１．５％、Ｎｉ：０．５〜
１．５％、Ｚｎ：０．２％以下、Ｆｅ：０．８％以下、
Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂ
ｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残部Ａｌおよび不
純物からなる化学組成を有するものとすることによっ
て、ＪＩＳ ＡＣ９Ｂに制定された過共晶Ａｌ−Ｓｉ合
金において耐摩耗性，機械的性質，機械加工性を要求特
性に合わせてコントロールすることが可能であると共
に、湯流れ性・湯まわり性を著しく改善することが可能
である。
【００６８】さらにまた、請求項５に記載しているよう
に、重量％で、Ｓｉ：２２．０〜２４．０％、Ｃｕ：
０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．５〜１．５％、Ｎｉ：
０．５〜１．５％、Ｚｎ：０．２％以下、Ｆｅ：０．８
％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．００３〜０．０
５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残部Ａｌ
および不純物からなる化学組成を有するものとすること
によって、ＪＩＳ ＡＣ９Ａに制定された過共晶Ａｌ−
Ｓｉ合金において耐摩耗性，機械的性質，機械加工性を
要求特性に合わせてコントロールすることが可能である
と共に、湯流れ性・湯まわり性を著しく改善することが
可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００６９】本発明に係わる過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物
は、請求項６に記載しているように、Ｂｅを含まない請
求項１〜５のいずれかに記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を
鋳造素材としてなり、鋳造に際して晶出する初晶Ｓｉ微
細化のためにＢｅが重量％で０．００１〜０．０１％添
加されているものであり、また、請求項７に記載してい
るように、Ｐを含まない請求項１〜５のいずれかに記載
の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を鋳造素材としてなり、鋳造に
際して晶出する初晶Ｓｉ微細化のためにＰが重量％で
０．００３〜０．０５％添加されているものであり、さ
らには、請求項８に記載しているように、ＰおよびＢｅ
を含まない請求項１〜５のいずれかに記載の過共晶Ａｌ
−Ｓｉ合金を鋳造素材としてなり、鋳造に際して晶出す
る初晶Ｓｉ微細化のためにＰが重量％で０．００３〜
０．０５％、Ｂｅが重量％で０．００１〜０．０１％添
加されているものであるから、請求項６ないし８に記載
の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物では、ＰおよびＢｅの添加
量によって初晶Ｓｉが任意に制御されることとなり、過
共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の耐摩耗性，機械的性質，機械
加工性を要求特性に合わせてコントロールすることが可
能になると共に、アルミニウム合金溶湯先端部での流動
を阻害するアルミニウム酸化被膜の生成が抑制されるの
で、アルミニウム合金溶湯の湯流れ性・湯まわり性を改
善することが可能となって薄肉・軽量部品の製造をより
一層容易なものとすることが可能であるという著しく優
れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例において湯流れ性，湯まわり性
を判定するのに用いた金型の形状を示す正面説明図（図
の（Ａ））および断面説明図（図１の（Ｂ））である。
【図２】鋳造時に使用した湯受けの形状を示す断面説明
図である。
【図３】金型内に合金溶湯を注湯する様子を示す説明図
である。
【図４】金型内に合金溶湯が充填される様子を示す説明
図である。
【図５】鋳造後の様子を示す説明図である。
【図６】鋳物の重量測定部位を斜め破線で示す説明図で
ある。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量％で、Ｓｉ：１２．０〜２５．０
    ％、Ｃｕ：０．５〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜２．０
    ％、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂｅ：０．００１〜
    ０．０１％を含み、残部Ａｌおよびその他の必要合金元
    素ならびに不純物からなることを特徴とする過共晶Ａｌ
    −Ｓｉ合金。
  2. 【請求項２】 重量％で、Ｓｉ：１４．０〜１６．０
    ％、Ｃｕ：２．５〜５．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０
    ％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、Ｃｒ：０．１〜０．３
    ％、Ｔｉ：０．０５〜０．２％、Ｐ：０．００３〜０．
    ０５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％、Ｆｅ：１．５
    ％以下を含み、残部Ａｌおよび不純物からなる請求項１
    に記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金。
  3. 【請求項３】 重量％で、Ｓｉ：１６．０〜１８．０
    ％、Ｃｕ：４．０〜５．０％、Ｍｇ：０．４５〜０．６
    ５％、Ｆｅ：１．５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｔ
    ｉ：０．２０％以下、Ｐ：０．００３〜０．０５％、Ｂ
    ｅ：０．００１〜０．０１％を含み、残部Ａｌおよび不
    純物からなる請求項１に記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金。
  4. 【請求項４】 重量％で、Ｓｉ：１８．０〜２０．０
    ％、Ｃｕ：０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．５〜１．５
    ％、Ｎｉ：０．５〜１．５％、Ｚｎ：０．２％以下、Ｆ
    ｅ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．００
    ３〜０．０５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含
    み、残部Ａｌおよび不純物からなる請求項１に記載の過
    共晶Ａｌ−Ｓｉ合金。
  5. 【請求項５】 重量％で、Ｓｉ：２２．０〜２４．０
    ％、Ｃｕ：０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．５〜１．５
    ％、Ｎｉ：０．５〜１．５％、Ｚｎ：０．２％以下、Ｆ
    ｅ：０．８％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．００
    ３〜０．０５％、Ｂｅ：０．００１〜０．０１％を含
    み、残部Ａｌおよび不純物からなる請求項１に記載の過
    共晶Ａｌ−Ｓｉ合金。
  6. 【請求項６】 Ｂｅを含まない請求項１〜５のいずれか
    に記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を鋳造素材としてなり、
    鋳造に際して晶出する初晶Ｓｉ微細化のためにＢｅが重
    量％で０．００１〜０．０１％添加されていることを特
    徴とする過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物。
  7. 【請求項７】 Ｐを含まない請求項１〜５のいずれかに
    記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を鋳造素材としてなり、鋳
    造に際して晶出する初晶Ｓｉ微細化のためにＰが重量％
    で０．００３〜０．０５％添加されていることを特徴と
    する過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物。
  8. 【請求項８】 ＰおよびＢｅを含まない請求項１〜５の
    いずれかに記載の過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金を鋳造素材とし
    てなり、鋳造に際して晶出する初晶Ｓｉ微細化のために
    Ｐが重量％で０．００３〜０．０５％、Ｂｅが重量％で
    ０．００１〜０．０１％添加されていることを特徴とす
    る過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010132995A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Miyamoto Kogyo Kk エンジンまたはコンプレッサーのピストン用アルミニウム合金及びエンジンまたはコンプレッサーのピストンの鍛造方法
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WO2025243531A1 (ja) * 2024-05-24 2025-11-27 株式会社アーレスティ アルミニウム合金および鋳造品

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