特開 2024-66509 熱処理不要のダイカストアルミニウム合金、その製造方法及び自動車車体構造部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024066509

(43)【公開日】2024-05-15

(54)【発明の名称】熱処理不要のダイカストアルミニウム合金、その製造方法及び自動車車体構造部品

(51)【国際特許分類】

   C22C 21/02 20060101AFI20240508BHJP

   C22F 1/043 20060101ALI20240508BHJP

   B22D 17/32 20060101ALI20240508BHJP

   B22D 17/22 20060101ALI20240508BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20240508BHJP

【ＦＩ】

C22C21/02

C22F1/043

B22D17/32 A

B22D17/32 B

B22D17/22 D

C22F1/00 611

C22F1/00 630A

C22F1/00 630B

C22F1/00 630K

C22F1/00 631A

C22F1/00 681

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023186392

(22)【出願日】2023-10-31

(31)【優先権主張番号】202211350885.9

(32)【優先日】2022-10-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】522381085

【氏名又は名称】小米汽車科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】ウ， シンシン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン， ドン

(72)【発明者】

【氏名】バイ， ヨンチャン

(57)【要約】      （修正有）

【課題】本開示は熱処理不要のダイカストアルミニウム合金、製造方法及びその応用を提供する。
【解決手段】ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、ダイカストアルミニウム合金には、６．０～８．０重量％のＳｉ、０．３～１．２重量％のＭｇ、０．４～０．５８重量％のＣｕ、０．１～０．３重量％のＦｅ、０．６～０．７５重量％のＭｎ、０．０５～０．２０重量％のＴｉ、０．０３～０．０７重量％のＳｒ、０．０３～０．０７重量％のＣｅ、０．０１～０．０４重量％のＬａ、０．０１～０．１重量％のＺｒ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌが含まれる。本開示によって提供される熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の極限引張強度、降伏強度及び伸張破断率は、従来の自動車構造部品合金と比較して顕著に向上し、新エネルギー電気自動車車体の大型構造薄壁部品の生産に適合している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱処理不要のダイカストアルミニウム合金であって、
該ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金には、
６．０～８．０重量％のＳｉ、
０．３～１．２重量％のＭｇ、
０．４～０．５８重量％のＣｕ、
０．１～０．３重量％のＦｅ、
０．６～０．８重量％のＭｎ、
０．０５～０．２０重量％のＴｉ、
０．０３～０．０７重量％のＳｒ、
０．０３～０．０７重量％のＣｅ、
０．０１～０．０４重量％のＬａ、
０．０１～０．１重量％のＺｒ、
０．０１重量％以下の他の不純物元素、及び残部のＡｌが含まれる、ことを特徴とする熱処理不要のダイカストアルミニウム合金。

【請求項2】

前記ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金には、
６．０～８．０重量％のＳｉ、
０．３～０．９重量％のＭｇ、
０．４～０．５８重量％のＣｕ、
０．１～０．３重量％のＦｅ、
０．６５～０．７５重量％のＭｎ、
０．０５～０．２０重量％のＴｉ、
０．０３～０．０７重量％のＳｒ、
０．０３～０．０７重量％のＣｅ、
０．０１～０．０４重量％のＬａ、
０．０１～０．１重量％のＺｒ、
０．０１重量％以下の他の不純物元素、及び残部のＡｌが含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載のダイカストアルミニウム合金。

【請求項3】

前記ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金には、
６．０～８．０重量％のＳｉ、
０．３～１．２重量％のＭｇ、
０．４～０．５８重量％のＣｕ、
０．１～０．３重量％のＦｅ、
０．６～０．７５重量％のＭｎ、
０．０５～０．２０重量％のＴｉ、
０．０３～０．０７重量％のＳｒ、
０．０３～０．０７重量％のＣｅ、
０．０１～０．０４重量％のＬａ、
０．０１～０．１重量％のＺｒ、
０．０１重量％以下の他の不純物元素、及び残部のＡｌが含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載のダイカストアルミニウム合金。

【請求項4】

前記ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金には、
６．０～８．０重量％のＳｉ、
０．３～０．９重量％のＭｇ、
０．４～０．５８重量％のＣｕ、
０．１～０．３重量％のＦｅ、
０．６５～０．６９重量％のＭｎ、
０．０５～０．２０重量％のＴｉ、
０．０３～０．０７重量％のＳｒ、
０．０３～０．０７重量％のＣｅ、
０．０１～０．０４重量％のＬａ、
０．０１～０．１重量％のＺｒ、
０．０１重量％以下の他の不純物元素、及び残部のＡｌが含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載のダイカストアルミニウム合金。

【請求項5】

前記ダイカストアルミニウム合金はＳｎ元素をさらに含有し、
前記ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金に０．０５～０．１５重量％のＳｎが含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載のダイカストアルミニウム合金。

【請求項6】

前記ダイカストアルミニウム合金において、Ｓｎ元素とＦｅ元素との質量比は１．０以下であり、Ｍｎ元素とＦｅ元素との質量比は３．０以上であり、Ｃｅ元素とＬａ元素との質量比は２．０以上である、ことを特徴とする請求項５に記載のダイカストアルミニウム合金。

【請求項7】

前記ダイカストアルミニウム合金の極限引張強度は３００～３５０ＭＰａであり、降伏強度は１５０～１８０ＭＰａであり、伸張破断率は１１．０～１６．０％であり、３．２ｍｍ断面厚さの場合の屈曲角度は２３．０～２７．０°である、ことを特徴とする請求項１に記載のダイカストアルミニウム合金。

【請求項8】

請求項１に記載の熱処理不要の前記ダイカストアルミニウム合金に適用される製造方法であって、
アルミニウムを溶錬炉に入れて溶融し且つシリコン、マグネシウム、Ｃｕ原料、Ｆｅ原料及びＭｎ原料を加えて第１溶錬を行って、第１溶融体を取得するステップと、
前記第１溶融体を冷却した後に中継炉に移し、第１材料を前記第１溶融体の底部に入れて第２溶錬と第１脱気精製スラグ除去を行って、第２溶融体を取得するステップと、
前記第２溶融体を冷却した後に保温炉に移して成分検出を行って、成分検出に合格した後に高圧ダイカストを行って熱処理不要の前記ダイカストアルミニウム合金を取得するステップと、を含み、
前記第１材料はＴｉ原料、Ｓｒ原料、Ｃｅ原料、Ｌａ原料、Ｚｒ原料及びＳｎ原料からなり、又は前記第１材料はＴｉ原料、Ｓｒ原料、Ｃｅ原料、Ｌａ原料及びＺｒ原料からなる、ことを特徴とする熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の製造方法。

【請求項9】

前記Ｃｕ原料はＡｌ－Ｃｕ系合金であり、前記Ｆｅ原料はＡｌ－Ｆｅ系合金であり、前記Ｍｎ原料はＡｌ－Ｍｎ系合金であり、前記Ｔｉ原料はＡｌ－Ｔｉ系合金であり、前記Ｓｒ原料はＡｌ－Ｓｒ系合金であり、前記Ｃｅ原料はＡｌ－Ｃｅ系合金であり、前記Ｌａ原料はＡｌ－Ｌａ系合金であり、前記Ｚｒ原料はＡｌ－Ｚｒ系合金であり、前記Ｓｎ原料はＡｌ－Ｓｎ系合金である、ことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。

【請求項10】

前記Ａｌ－Ｃｕ系合金はＡｌ－５０Ｃｕ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｆｅ系合金はＡｌ－５Ｆｅ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｍｎ系合金はＡｌ－２０Ｍｎ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｔｉ系合金はＡｌ－５Ｔｉ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｓｒ系合金はＡｌ－５Ｓｒ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｃｅ系合金はＡｌ－１０Ｃｅ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｌａ系合金はＡｌ－１０Ｌａ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｚｒ系合金はＡｌ－５Ｚｒ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｓｎ系合金はＡｌ－１２Ｓｎ中間合金である、ことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。

【請求項11】

前記溶錬炉の溶錬温度は７４０～７６０℃であり、前記中継炉の中継温度は７１０～７３０℃であり、前記保温炉の保温温度は６９０～７１０℃である、ことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。

【請求項12】

前記第１脱気精製スラグ除去は、不活性ガス雰囲気又は窒素ガス下で、前記中継炉の炉体内に精製剤粉末を加えるステップを含み、
前記不活性ガス雰囲気はアルゴンガスである、ことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。

【請求項13】

前記高圧ダイカストの条件は、圧力が２６～７０ＭＰａ、射出速度が５．５～７．０ｍ／ｓ、ダイカスト温度が６９０～７１０℃である、ことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。

【請求項14】

前記アルミニウム、前記シリコン、前記マグネシウム、前記Ｃｕ原料、前記Ｆｅ原料、前記Ｍｎ原料、前記Ｔｉ原料、前記Ｓｒ原料、前記Ｃｅ原料、前記Ｌａ原料、前記Ｚｒ原料及び前記Ｓｎ原料を乾燥処理した後に後続の溶融又は溶錬を行うステップをさらに含み、
前記乾燥処理の温度は１５０～２００℃である、ことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。

【請求項15】

自動車車体構造部品であって、
請求項１～７のいずれか一項に記載の熱処理不要の前記ダイカストアルミニウム合金又は請求項８～１４のいずれか一項に記載の製造方法で製造された熱処理不要の前記ダイカストアルミニウム合金を含む、ことを特徴とする自動車車体構造部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アルミニウム合金技術分野に関し、具体的に、熱処理不要のダイカストアルミニウム合金、その製造方法及び自動車車体構造部品に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の軽量化は省エネ・排出削減を推進し、「ダブルカーボン」目標を実現することに対して重要な意義がある。アルミニウム合金は強度が高く、自動車軽量化を実現する理想的な材料である。自動車のアルミニウム合金の使用量の増加につれて、車体構造部品のスプライシング工程の難易度が上昇し、効率が低下する。高性能ダイカストアルミニウム合金を開発し且つ車体構造部品の一体化ダイカストを実現することは、ボトルネックを突破することが期待されている。

【0003】

自動車車体構造部品用のダイカストアルミニウム合金に対して、後続の熱処理により自動車構造部品の寸法の変形及び表面の欠陥が発生しやすいため、現在の一体化ダイカストの大型構造部品は依然として従来の熱処理不要のＡｌ－Ｓｉ系合金を主としている。しかし、従来のＡｌ－Ｓｉ系合金は総合力学性能が低いため、高性能自動車車体構造部品用の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金に対する開発が切望されている。

【0004】

現在、複数の生産企業や研究機関は、合金化／マイクロ合金化により合金の流動性、強度及び靭性を確保するダイカストアルミニウム合金をいくつか開示している。例えば真空ダイカスト工程を用いる特許ＣＮ１０５３１６５４２Ａ及びＣＮ１１００７９７１２Ａ、後熱処理を加えるＣＮ１０４４７１０９０Ｂ及びＣＮ１１０２５７６７５Ａ、低温時効処理を加えるＣＮ１１４７１７４５５Ａが挙げられる。しかしながら、真空ダイカスト工程も後熱処理も合金生産コストを増やし、エネルギー消費を増加させる。一方、大気ダイカスト条件下で、後処理を行わない特許ＣＮ１１６４７７８５Ａは、合金強度が非常に高いが、合金伸張破断率が２．１～３．９％に留まり、自動車業界の構造部品伸張破断率６％という性能要件を満たすことができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示の目的は、熱処理不要のダイカストアルミニウム合金を提供することで、アルミニウム合金強度を強化し、アルミニウム合金の塑性を向上させることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を実現するために、本開示の第１態様は、熱処理不要のダイカストアルミニウム合金を提供し、該ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金には、６．０～８．０重量％のＳｉ、０．３～１．２重量％のＭｇ、０．４～０．８重量％のＣｕ、０．１～０．３重量％のＦｅ、０．６～０．８重量％のＭｎ、０．０５～０．２０重量％のＴｉ、０．０３～０．０７重量％のＳｒ、０．０３～０．０７重量％のＣｅ、０．０１～０．０４重量％のＬａ、０．０１～０．１重量％のＺｒ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌが含まれる。

【0007】

上記態様においては、、前記ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金には、６．０～８．０重量％のＳｉ、０．３～０．９重量％のＭｇ、０．４～０．８重量％のＣｕ、０．１～０．３重量％のＦｅ、０．６５～０．７５重量％のＭｎ、０．０５～０．２０重量％のＴｉ、０．０３～０．０７重量％のＳｒ、０．０３～０．０７重量％のＣｅ、０．０１～０．０４重量％のＬａ、０．０１～０．１重量％のＺｒ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌが含まれていてもよい。
また、上記態様においては、前記ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金には、６．０～８．０重量％のＳｉ、０．３～０．９重量％のＭｇ、０．４～０．８重量％のＣｕ、０．１～０．３重量％のＦｅ、０．６～０．７５重量％のＭｎ、０．０５～０．２０重量％のＴｉ、０．０３～０．０７重量％のＳｒ、０．０３～０．０７重量％のＣｅ、０．０１～０．０４重量％のＬａ、０．０１～０．１重量％のＺｒ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌが含まれていてもよい。
また、上記態様においては、前記ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、前記ダイカストアルミニウム合金には、６．０～８．０重量％のＳｉ、０．３～０．９重量％のＭｇ、０．４～０．８重量％のＣｕ、０．１～０．３重量％のＦｅ、０．６５～０．６９重量％のＭｎ、０．０５～０．２０重量％のＴｉ、０．０３～０．０７重量％のＳｒ、０．０３～０．０７重量％のＣｅ、０．０１～０．０４重量％のＬａ、０．０１～０．１重量％のＺｒ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌが含まれていてもよい。

【0008】

また、上記態様においては、前記ダイカストアルミニウム合金はＳｎ元素をさらに含有し、前記ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、該ダイカストアルミニウム合金に０．０５～０．１５重量％のＳｎが含まれていてもよい。

【0009】

また、上記態様においては、前記ダイカストアルミニウム合金において、Ｓｎ元素とＦｅ元素との質量比は１．０以下であり、Ｍｎ元素とＦｅ元素との質量比は３．０以上であり、Ｃｅ元素とＬａ元素との質量比は２．０以上であってもよい。

【0010】

また、上記態様においては、前記ダイカストアルミニウム合金の極限引張強度は３００～３５０ＭＰａ、降伏強度は１５０～１８０ＭＰａ、伸張破断率は１１．０～１６．０％、３．２ｍｍ断面厚さの場合の屈曲角度は２３．０～２７．０°であってもよい。

【0011】

本開示の第２態様は、熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の製造方法を提供し、該方法は、アルミニウムを溶錬炉に入れて溶融し且つシリコン、マグネシウム、Ｃｕ原料、Ｆｅ原料及びＭｎ原料を加えて第１溶錬を行って、第１溶融体を取得するステップと、前記第１溶融体を冷却した後に中継炉に移し、第１材料を前記第１溶融体の底部に入れて第２溶錬と第１脱気精製スラグ除去を行って、第２溶融体を取得するステップと、前記第２溶融体を冷却して保温炉に移してから成分検出を行って、成分検出に合格した後に高圧ダイカストを行って熱処理不要の前記ダイカストアルミニウム合金を取得するステップと、を含み、ここで、前記第１材料はＴｉ原料、Ｓｒ原料、Ｃｅ原料、Ｌａ原料、Ｚｒ原料及びＳｎ原料からなり、又は前記第１材料はＴｉ原料、Ｓｒ原料、Ｃｅ原料、Ｌａ原料及びＺｒ原料からなる。

【0012】

上記態様においては、前記Ｃｕ原料はＡｌ－Ｃｕ系合金であり、前記Ｆｅ原料はＡｌ－Ｆｅ系合金であり、前記Ｍｎ原料はＡｌ－Ｍｎ系合金であり、前記Ｔｉ原料はＡｌ－Ｔｉ系合金であり、前記Ｓｒ原料はＡｌ－Ｓｒ系合金であり、前記Ｃｅ原料はＡｌ－Ｃｅ系合金であり、前記Ｌａ原料はＡｌ－Ｌａ系合金であり、前記Ｚｒ原料はＡｌ－Ｚｒ系合金であり、前記Ｓｎ原料はＡｌ－Ｓｎ系合金であってもよい。

【0013】

また、上記態様においては、前記Ａｌ－Ｃｕ系合金はＡｌ－５０Ｃｕ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｆｅ系合金はＡｌ－５Ｆｅ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｍｎ系合金はＡｌ－２０Ｍｎ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｔｉ系合金はＡｌ－５Ｔｉ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｓｒ系合金はＡｌ－５Ｓｒ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｃｅ系合金はＡｌ－１０Ｃｅ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｌａ系合金はＡｌ－１０Ｌａ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｚｒ系合金はＡｌ－５Ｚｒ中間合金であり、前記Ａｌ－Ｓｎ系合金はＡｌ－１２Ｓｎ中間合金であってもよい。

【0014】

また、上記態様においては、前記溶錬炉の溶錬温度は７４０～７６０℃であり、前記中継炉の中継温度は７１０～７３０℃であり、前記保温炉の保温温度は６９０～７１０℃であってもよい。

【0015】

また、上記態様においては、前記第１脱気精製スラグ除去は、不活性ガス雰囲気又は窒素ガスで、前記中継炉の炉体内に精製剤粉末を加えるステップを含み、前記不活性ガス雰囲気はアルゴンガスであり、前記保温炉の保温温度は６９０～７１０℃であってもよい。

【0016】

また、上記態様においては、前記高圧ダイカストの条件は、圧力が２６～７０ＭＰａ、射出速度が５．５～７．０ｍ／ｓ、ダイカスト温度が６９０～７１０℃であってもよい。

【0017】

また、上記態様においては、前記アルミニウム、前記シリコン、前記マグネシウム、前記Ｃｕ原料、前記Ｆｅ原料、前記Ｍｎ原料、前記Ｔｉ原料、前記Ｓｒ原料、前記Ｃｅ原料、前記Ｌａ原料、前記Ｚｒ原料及び前記Ｓｎ原料を乾燥処理した後に後続の溶融又は溶錬を行うステップをさらに含み、前記乾燥処理の温度は１５０～２００℃であってもよい。

【0018】

本開示の第３態様は、ダイカストアルミニウム合金を含む自動車車体構造部品を提供し、上記の熱処理不要の前記ダイカストアルミニウム合金又は上記の製造方法で得られた熱処理不要のダイカストアルミニウム合金を含む。

【発明の効果】

【0019】

上記技術案によると、本開示によって提供される熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の極限引張強度、降伏強度及び伸張破断率は、従来の自動車構造部品合金と比較して顕著に向上し、新エネルギー電気自動車車体の大型構造薄壁部品の生産に適合している。

【0020】

なお、以上の一般的な説明と以下の詳しい説明は例示的と解釈的なものに過ぎず、本開示を制限するものではないことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0021】

図面は本開示をさらに理解するためのものであり、明細書の一部であり、以下の具体的な実施形態とともに本開示を説明するが、本開示を制限するものではない。

【図1】本開示の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の製造方法を示す工程のフローチャートである。

【図2】本開示の実施例１及び実施例２で製造されるアルミニウム合金鋳物のミクロ組織を示す観察図である。ここで、図２の（ａ）、図２の（ｃ）及び図２の（ｅ）は実施例１で製造されるアルミニウム合金鋳物のミクロ組織観察図であり、図２の（ｂ）、図２の（ｄ）及び図２の（ｆ）は実施例２で製造されるアルミニウム合金鋳物のミクロ組織観察図であり、具体的に、図２の（ａ）と図２の（ｂ）は光学顕微鏡写真であり、図２の（ｃ）と図２の（ｄ）は電子顕微鏡写真でありであり、図２の（ｅ）と図２の（ｆ）が破面形態である。

【図3】本開示の実施例１と実施例２で製造されるアルミニウム合金鋳物の応力－ひずみ曲線を示す図である。

【図4】本開示の実施例の平板金型サンプルを示す図である。

【図5】本開示の実施形態における鉄除去メカニズムを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本開示の具体的な実施形態を詳しく説明する。なお、ここで説明される具体的な実施形態は本開示を説明するためのものであり、本開示を制限するものではない。

【0023】

本開示の第１態様は、熱処理不要のダイカストアルミニウム合金を提供する。ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、ダイカストアルミニウム合金には、６．０～８．０重量％のＳｉ、０．３～１．２重量％のＭｇ、０．４～０．８重量％のＣｕ、０．１～０．３重量％のＦｅ、０．６～０．８重量％のＭｎ、０．０５～０．２０重量％のＴｉ、０．０３～０．０７重量％のＳｒ、０．０３～０．０７重量％のＣｅ、０．０１～０．０４重量％のＬａ、０．０１～０．１重量％のＺｒ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌが含まれる。

【0024】

本開示によって提供される熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の極限引張強度、降伏強度及び伸張破断率は、従来の自動車構造部品合金と比較して顕著に向上し、新エネルギー電気自動車車体の大型構造薄壁部品の生産に適合している。

【0025】

本開示の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金にＳｉ元素を添加することは、合金強度を向上させるだけではなく、合金の鋳造流動性を確保することもできる。Ｍｇ及びＣｕ元素を加える場合、ダイカスト条件下では、一部はマトリックスに固溶してマトリックスの強度を向上させ、その他の部分は共晶領域において中間相を析出させ、共晶組織の結合強度を高める。Ｍｎ元素の添加はＦｅ元素を置換することができ、Ｆｅリッチ相の弊害をある程度軽減し、そして適量の大きなＭｎ元素は合金の離型性能の向上に役立つ。本開示の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金に添加されるＴｉ元素及びＺｒ元素は、異質核生成質点の役割を果たし、初晶（Ａｌ）結晶粒の核生成を増大させ、結晶粒の微細化を実現し、一方、含有量が多すぎると、核生成質点が粗大化し、微細化効果が弱まり、性能が低下する。Ｓｒ元素は共晶Ｓｉを層状から微細な粒子状に変質させることで、合金の塑性を向上させる。希土類金属Ｃｅ元素とＬａ元素はアルミニウム合金の中で主に結晶粒界位置に富化し、不純物元素による損害作用を除去する効果を奏し、他の合金元素と相互作用して化合物を形成して、合金組織構造を変える。Ａｌ－Ｓｉ系合金にＣｅ元素を添加すると硬いＡｌＣｅＳｉ２相を形成することができ、これによって合金強度をさらに向上さることができる。

【0026】

本開示の１つの例示的な実施形態によると、ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、ダイカストアルミニウム合金には、６．０～８．０重量％のＳｉ、０．３～０．９重量％のＭｇ、０．４～０．８重量％のＣｕ、０．１～０．３重量％のＦｅ、０．６５～０．７５重量％のＭｎ、０．０５～０．２０重量％のＴｉ、０．０３～０．０７重量％のＳｒ、０．０３～０．０７重量％のＣｅ、０．０１～０．０４重量％のＬａ、０．０１～０．１重量％のＺｒ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌが含まれる。上記配合の比率は結晶粒の微細化／組織改質により合金塑性を向上させ且つ合金強度を高めることができる。

【0027】

本開示の発明者は、Ｓｎ元素が合金内でβ－ＡｌＦｅＳｉに結合することができ、合金溶錬過程においてスラグとして沈降することで溶融体を浄化し、また、微小な質点は結晶過程では異質核生成の晶核として結晶粒を微細化することが分かった。本開示の１つの例示的な実施形態によると、ダイカストアルミニウム合金はＳｎ元素をさらに含有し、ダイカストアルミニウム合金の総重量を基準とすると、ダイカストアルミニウム合金には、０．０５～０．１５重量％のＳｎが含まれる。合金内のβ－Ｓｎ相とβ－ＡｌＦｅＳｉ相との間にコヒーレント界面関係が存在し、溶融体内のβ－Ｓｎ相とβ－ＡｌＦｅＳｉ相とは高密度（β－Ｓｎ＋β－ＡｌＦｅＳｉ）結合体を形成し、新結合体はアルミニウム溶融体よりも大きな原子質量を有するため、溶錬過程において溶融体底部に沈降し、これによって溶融体を浄化する効果を達成し、ひいてはダイカスト鋳物内の針状β－ＡｌＦｅＳｉ相の含有量を減少させて合金性能を向上させる。選択可能に、前記ダイカストアルミニウム合金において、Ｓｎ元素とＦｅ元素との質量比は１．０以下であり、Ｍｎ元素とＦｅ元素との質量は３．０以上であり、Ｃｅ元素とＬａ元素との質量比は２．０以上である。

【0028】

図５はＳｎを添加する鉄除去メカニズムを示す概略図である。合金にＡｌ－１２Ｓｎ中間合金を添加すると、溶融体内にβ－Ｓｎ粒子が現れ、β－Ｓｎとβ－ＡｌＦｅＳｉとの界面にコヒーレント関係が存在するため、β－Ｓｎとβ－ＡｌＦｅＳｉは優先的に接合されて新しい結合体が結合される。新しい結合体はアルミニウム溶融体よりも大きな質量を有するので、溶融体底部に沈降し、溶融体内のβ－ＡｌＦｅＳｉ含有量を減少させるという効果を達成する。高圧ダイカスト後、ダイカスト鋳物内の針状β－ＡｌＦｅＳｉ相の含有量は大幅に減少し、ダイカスト鋳物の使用過程における応力集中を低下させ、合金性能を向上させる目的を達成する。

【0029】

本開示によると、ダイカストアルミニウム合金の極限引張強度は３００～３５０ＭＰａであってもよく、降伏強度は１５０～１８０ＭＰａであってもよく、伸張破断率は１１．０～１６．０％であってもよく、３．２ｍｍ断面厚さの場合の屈曲角度は２３．０～２７．０°であってもよい。本開示の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金は、自動車業界の構造部品に対する性能要件を満たし、自動車車体の大型構造薄壁部品の生産に適合している。

【0030】

本開示の第２態様は、熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の製造方法を提供する。本製造方法は、アルミニウムを溶錬炉に入れて溶融し且つシリコン、マグネシウム、Ｃｕ原料、Ｆｅ原料及びＭｎ原料を加えて第１溶錬を行って、第１溶融体を取得するステップと、第１溶融体を冷却した後に中継炉に移し、第１材料を前記第１溶融体の底部に入れて第２溶錬と第１脱気精製スラグ除去を行って、第２溶融体を取得するステップと、第２溶融体を冷却した後に保温炉に移して成分検出を行って、成分検出に合格した後に高圧ダイカストを行って熱処理不要のダイカストアルミニウム合金を取得するステップと、を含む。ここで、第１材料はＴｉ原料、Ｓｒ原料、Ｃｅ原料、Ｌａ原料、Ｚｒ原料及びＳｎ原料からなり、又は第１材料はＴｉ原料、Ｓｒ原料、Ｃｅ原料、Ｌａ原料及びＺｒ原料からなる。

【0031】

本開示の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の製造方法は、熱処理プロセスを行わずに優れた性能を取得することができるので、熱処理により鋳物に変形及び泡が発生するという問題を解決できるだけではなく、一体化ダイカスト工程の簡素化に役立ち、歩留まりを上げる。

【0032】

本開示によると、Ｃｕ原料はＡｌ－Ｃｕ系合金であってもよく、Ｆｅ原料はＡｌ－Ｆｅ系合金であってもよく、Ｍｎ原料はＡｌ－Ｍｎ系合金であってもよく、Ｔｉ原料はＡｌ－Ｔｉ系合金であってもよく、Ｓｒ原料はＡｌ－Ｓｒ系合金であってもよく、Ｃｅ原料はＡｌ－Ｃｅ系合金であってもよく、Ｌａ原料はＡｌ－Ｌａ系合金であってもよく、Ｚｒ原料はＡｌ－Ｚｒ系合金であってもよく、Ｓｎ原料はＡｌ－Ｓｎ系合金であってもよい。

【0033】

本開示の１つの例示的な実施形態によると、Ａｌ－Ｃｕ系合金はＡｌ－５０Ｃｕ中間合金であり、Ａｌ－Ｆｅ系合金はＡｌ－５Ｆｅ中間合金であり、Ａｌ－Ｍｎ系合金はＡｌ－２０Ｍｎ中間合金であり、Ａｌ－Ｔｉ系合金はＡｌ－５Ｔｉ中間合金であり、Ａｌ－Ｓｒ系合金はＡｌ－５Ｓｒ中間合金であり、Ａｌ－Ｃｅ系合金はＡｌ－１０Ｃｅ中間合金であり、Ａｌ－Ｌａ系合金はＡｌ－１０Ｌａ中間合金であり、Ａｌ－Ｚｒ系合金はＡｌ－５Ｚｒ中間合金であり、Ａｌ－Ｓｎ系合金はＡｌ－１２Ｓｎ中間合金である。

【0034】

本開示によると、溶錬炉の溶錬温度は７４０～７６０℃であってもよく、中継炉の中継温度は７１０～７３０℃であってもよく、保温炉の保温温度は６９０～７１０℃であってもよい。

【0035】

本開示によると、第１脱気精製スラグ除去は、不活性ガス雰囲気又は窒素ガス下で、中継炉の炉体内に精製剤粉末を加えるステップを含み、不活性ガス雰囲気はアルゴンガスである。

【0036】

本開示によると、高圧ダイカストの条件は、圧力が２６～７０ＭＰａ、射出速度が５．５～７．０ｍ／ｓ、ダイカスト温度が６９０～７１０℃であることを含むことができる。

【0037】

本開示の１つの例示的な実施形態によると、本製造方法は、アルミニウム、シリコン、マグネシウム、Ｃｕ原料、Ｆｅ原料、Ｍｎ原料、Ｔｉ原料、Ｓｒ原料、Ｃｅ原料、Ｌａ原料、Ｚｒ原料及びＳｎ原料を乾燥処理した後に後続の溶融又は溶錬を行うステップをさらに含み、乾燥処理の温度は１５０～２００℃である。

【0038】

本開示の第３態様は、ダイカストアルミニウム合金を含む自動車車体構造部品を提供する。ダイカストアルミニウム合金は前述した熱処理不要のダイカストアルミニウム合金又は前述の製造方法により製造された熱処理不要のダイカストアルミニウム合金である。

【0039】

以下、実施例により本開示をさらに詳しく説明する。実施例で使用される原材料はいずれも市販されている。

【実施例0040】

本実施例で製造される自動車車体構造部品用の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金は、その化学成分が、７．３２ｗｔ．％のＳｉ、０．４９ｗｔ．％のＭｇ、０．５８ｗｔ．％のＣｕ、０．１８ｗｔ．％のＦｅ、０．６９ｗｔ．％のＭｎ、０．１５ｗｔ．％のＴｉ、０．０５ｗｔ．％のＳｒ、０．０５ｗｔ．％のＣｅ、０．０２ｗｔ．％のＬａ、０．０４ｗｔ．％のＺｒ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌである。

【0041】

本実施例の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の製造及びそのダイカスト工程は以下のステップを含む。

【0042】

１）材料の用意：合金成分に応じて合金原料を秤量し、原料乾燥処理を行う。使用する原料はＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ－５０Ｃｕ中間合金、Ａｌ－５Ｆｅ中間合金、Ａｌ－２０Ｍｎ中間合金、Ａｌ－５Ｔｉ中間合金、Ａｌ－５Ｓｒ中間合金、Ａｌ－１０Ｃｅ中間合金、Ａｌ－１０Ｌａ中間合金及びＡｌ－５Ｚｒ中間合金を含む。
２）溶錬：溶錬炉を７５０℃に昇温してＡｌを溶融し、その後、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ－５０Ｃｕ中間合金、Ａｌ－５Ｆｅ中間合金及びＡｌ－２０Ｍｎ中間合金を添加し、中間合金溶融後に溶融液を恒温７３０℃の中継炉に移してから、Ａｌ－５Ｔｉ中間合金、Ａｌ－５Ｓｒ中間合金、Ａｌ－１０Ｃｅ中間合金、Ａｌ－１０Ｌａ中間合金及びＡｌ－５Ｚｒ中間合金を加え、中間合金溶融後に溶融体に高純度窒素ガスを通気し、精製剤粉末を持ち込み、１５ｍｉｎ通気した後にガス及びスラグを除去する。その後に１２ｍｉｎ静置し、溶融体を恒温６９０℃の保温炉に移して炉前成分分析テストを行う。
３）ダイカスト：成分検出に合格した後、温度６９０℃の溶融体を力勁ＬＫ６３０Ｔ横型冷室ダイカスト機に移して高圧ダイカストを行う。鋳造圧力は３０ＭＰａ、射出速度は６．５ｍ／ｓ、金型温度は２００℃であり、使用する金型は長さが３０センチ、幅が２０センチである平板金型である。

【実施例0043】

本実施例で製造される自動車車体構造部品用の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金は、その化学成分が、７．３２ｗｔ．％のＳｉ、０．４９ｗｔ．％のＭｇ、０．５８ｗｔ．％のＣｕ、０．１８ｗｔ．％のＦｅ、０．６９ｗｔ．％のＭｎ、０．１５ｗｔ．％のＴｉ、０．０５ｗｔ．％のＳｒ、０．０５ｗｔ．％のＣｅ、０．０２ｗｔ．％のＬａ、０．０４ｗｔ．％のＺｒ、０．１１ｗｔ．％のＳｎ、０．０１重量％以下の他の不純物元素及び残部のＡｌである。

【0044】

本実施例の熱処理不要のダイカストアルミニウム合金の製造及びダイカスト工程は以下のステップを含む。

【0045】

１）材料の用意：合金成分によって合金原料を秤量し、原料乾燥処理を行う。使用する原料はＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ－５０Ｃｕ中間合金、Ａｌ－５Ｆｅ中間合金、Ａｌ－２０Ｍｎ中間合金、Ａｌ－５Ｔｉ中間合金、Ａｌ－５Ｓｒ中間合金、Ａｌ－１０Ｃｅ中間合金、Ａｌ－１０Ｌａ中間合金、Ａｌ－５Ｚｒ中間合金和Ａｌ－１２Ｓｎ中間合金を含む。
２）溶錬：溶錬炉を７５０℃に昇温してＡｌを溶融し、その後、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ－５０Ｃｕ中間合金、Ａｌ－５Ｆｅ中間合金及びＡｌ－２０Ｍｎ中間合金を添加し、中間合金溶融後に溶融液を恒温７３０℃の中継炉に移してから、Ａｌ－５Ｔｉ中間合金、Ａｌ－５Ｓｒ中間合金、Ａｌ－１０Ｃｅ中間合金、Ａｌ－１０Ｌａ中間合金、Ａｌ－５Ｚｒ中間合金及びＡｌ－１２Ｓｎ中間合金を添加し、中間合金溶融後に溶融体に高純度窒素ガスを通気し、精製剤粉末を持ち込み、１５ｍｉｎ通気した後にガスとスラグを除去する。その後に１２ｍｉｎ静置し、溶融体を恒温６９０℃の保温炉に移して炉前成分分析テストを行う。
３）ダイカスト：成分検出に合格した後、温度６９０℃の溶融体を力勁ＬＫ６３０Ｔ横型冷室ダイカスト機に移して高圧ダイカストを行う。鋳造圧力は３０ＭＰａ、射出速度は６．５ｍ／ｓ、金型温度は２００℃であり、使用する金型は長さが３０センチ、幅が２０センチである平板金型である。