▶ リオ ティント アルカン インターナショナル リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-02
(45)【発行日】2024-10-10
(54)【発明の名称】高圧真空ダイカスト用鋳造合金
(51)【国際特許分類】
C22C 21/00 20060101AFI20241003BHJP
C22F 1/04 20060101ALN20241003BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20241003BHJP
【ＦＩ】
C22C21/00 N
C22F1/04 A
C22F1/00 602
C22F1/00 611
C22F1/00 623
C22F1/00 624
C22F1/00 630A
C22F1/00 630K
C22F1/00 631A
C22F1/00 682
C22F1/00 681
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 692A
【請求項の数】
58
(21)【出願番号】P 2021542121
(86)(22)【出願日】2020-01-24
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-10
(86)【国際出願番号】 CA2020050082
(87)【国際公開番号】W WO2020150830
(87)【国際公開日】2020-07-30
【審査請求日】2022-10-18
(31)【優先権主張番号】62/796,735
(32)【優先日】2019-01-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】511025400
【氏名又は名称】リオ ティント アルカン インターナショナル リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＲＩＯ ＴＩＮＴＯ ＡＬＣＡＮ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＬＩＭＩＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100133765
【弁理士】
【氏名又は名称】中田 尚志
(72)【発明者】
【氏名】ブレトン，フランシス
(72)【発明者】
【氏名】モレル，マーティン
(72)【発明者】
【氏名】マルタイス，アレクサンドル
【審査官】國方 康伸
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／１１５８０１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００８／１３８６１４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭６３－０８９６４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４９７６９１８（ＵＳ，Ａ）
【文献】西独国特許第０１２９７８７２（ＤＥ，Ｂ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ２１／００－２１／１８
Ｃ２２Ｆ １／００－ ３／０２
Ｂ２２Ｄ １５／００－１７／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
重量パーセントで、Ｎｉ １．５～６．５、
Ｓｉ ０．１０～１．５、
Ｍｇ ０．１０～３、
Ｆｅ 最大で０．２、
Ｍｎ 最大で０．６５、
Ｔｉ 最大で０．１２、
Ｖ 最大で０．１５、
Ｚｒ 最大で０．１５、
Ｍｏ 最大で０．１５、
Ｃｒ 最大で０．０１、
Ｓｒ 最大で０．０２
を含み、
残部がアルミニウム及び不可避不純物である、高圧真空ダイカスト用の鋳造合金。
【請求項2】
２．０を超えるＮｉを含む、請求項１に記載の鋳造合金。
【請求項3】
２．５～６．５のＮｉを含む、請求項１または２に記載の鋳造合金。
【請求項4】
１．８～３．０のＮｉを含む、請求項１に記載の鋳造合金。
【請求項5】
０．１５～０．９０のＳｉを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項6】
０．３～０．７５のＳｉを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項7】
式（Ｉ）：Ｍｇ含有率％≦－１．２１８×ｌｎ（Ｓｉ含有率％）＋０．８９ （Ｉ）
（式中、Ｍｇ含有率％はＭｇの重量パーセントであり、
Ｓｉ含有率はＳｉの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｇを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項8】
０．１５～１．８のＭｇを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項9】
０．３０～１．０のＭｇを含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項10】
最大で０．１０のＦｅを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項11】
０．４５～０．６５のＭｎを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項12】
最大で０．０１のＭｎを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項13】
０．０２～０．１２のＴｉを含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項14】
最大で０．０１のＴｉを含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項15】
０．０１～０．１５のＶを含む、請求項１～１４のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項16】
最大で０．０１のＶを含む、請求項１～１４のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項17】
０．０１～０．１５のＺｒを含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項18】
最大で０．０１のＺｒを含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項19】
０．０１～０．１５のＭｏを含む、請求項１～１８のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項20】
最大で０．０１のＭｏを含む、請求項１～１８のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項21】
０．００５～０．０２のＳｒを含む、請求項１～２０のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項22】
式（ＩＩ）：Ｍｎ含有率％＋Ｃｒ含有率％＋Ｔｉ含有率％＋Ｖ含有率％≦０．０２５ （ＩＩ）
（式中、Ｍｎ含有率％はＭｎの重量パーセントであり、
Ｃｒ含有率％はＣｒの重量パーセントであり、
Ｔｉ含有率％はＴｉの重量パーセントであり、
Ｖ含有率％はＶの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＶを含む、請求項１～２１のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項23】
２：１を超えるＭｇ：Ｓｉの重量パーセント比に対して過剰なＭｇを含む、請求項１～２２のいずれか１項に記載の鋳造合金。
【請求項24】
第１のアルミニウム製品を製造するための第１のアルミニウム合金の少なくとも１種の鋳造特性を、鋳造アルミニウム製品を製造するための鋳造アルミニウム合金と比較して改良する方法であって、Ｎｉを前記第１のアルミニウム合金に配合して、改質アルミニウム合金を提供することを含み、前記第１のアルミニウム合金が、重量パーセントで、Ｓｉ ０．１０～１．５、
Ｍｇ ０．１０～３、
Ｆｅ 最大で０．２、
Ｍｎ 最大で０．６５、
Ｔｉ 最大で０．１２、
Ｖ 最大で０．１５、
Ｚｒ 最大で０．１５、
Ｍｏ 最大で０．１５、
Ｃｒ 最大で０．０１、
Ｓｒ 最大で０．０２
を含み、
残部がアルミニウム及び不可避不純物であり、
改質アルミニウム合金が１．５～６．５のＮｉを含み、
前記改質アルミニウム合金が高圧真空ダイカスト用である、前記方法。
【請求項25】
前記少なくとも１種の鋳造特性が鋳造時の流動性の向上である、請求項２４に記載の方法。
【請求項26】
前記鋳造特性が、高圧真空ダイカスト時の熱間割れの低減または金型焼付き抵抗性の向上である、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項27】
前記改質アルミニウム合金が少なくとも２．０のＮｉを含む、請求項２４～２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項28】
前記改質アルミニウム合金が２．５～６．５のＮｉを含む、請求項２４～２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項29】
前記改質アルミニウム合金が１．８～３．０のＮｉを含む、請求項２４～２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項30】
前記第１のアルミニウム合金が０．１５～０．９０のＳｉを含む、請求項２４～２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項31】
前記第１のアルミニウム合金が０．３～０．７５のＳｉを含む、請求項２４～３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項32】
前記第１のアルミニウム合金が、式（Ｉ）：Ｍｇ含有率％≦－１．２１８×ｌｎ（Ｓｉ含有率％）＋０．８９ （Ｉ）
（式中、Ｍｇ含有率％はＭｇの重量パーセントであり、
Ｓｉ含有率％はＳｉの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｇを含む、請求項２４～３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項33】
前記第１のアルミニウム合金が０．１５～１．８のＭｇを含む、請求項２４～３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項34】
前記第１のアルミニウム合金が０．３０～１．０のＭｇを含む、請求項２４～３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項35】
前記第１のアルミニウム合金が最大で０．１０のＦｅを含む、請求項２４～３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項36】
前記第１のアルミニウム合金が０．４５～０．６５のＭｎを含む、請求項２４～３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項37】
前記第１のアルミニウム合金が最大で０．０１のＭｎを含む、請求項２４～３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項38】
前記第１のアルミニウム合金が０．０２～０．１２のＴｉを含む、請求項２４～３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項39】
前記第１のアルミニウム合金が最大で０．０１のＴｉを含む、請求項２４～３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項40】
前記第１のアルミニウム合金が０．０１～０．１５のＶを含む、請求項２４～３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項41】
前記第１のアルミニウム合金が最大で０．０１のＶを含む、請求項２４～３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項42】
前記第１のアルミニウム合金が０．０１～０．１５のＺｒを含む、請求項２４～４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項43】
前記第１のアルミニウム合金が最大で０．０１のＺｒを含む、請求項２４～４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項44】
前記第１のアルミニウム合金が０．０１～０．１５のＭｏを含む、請求項２４～４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項45】
前記第１のアルミニウム合金が最大で０．０１のＭｏを含む、請求項２４～４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項46】
前記第１のアルミニウム合金が０．００５～０．０２のＳｒを含む、請求項２４～４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項47】
前記第１のアルミニウム合金が、式（ＩＩ）：Ｍｎ含有率％＋Ｃｒ含有率％＋Ｔｉ含有率％＋Ｖ含有率％≦０．０２５ （ＩＩ）
（式中、Ｍｎ含有率％はＭｎの重量パーセントであり、
Ｃｒ含有率％はＣｒの重量パーセントであり、
Ｔｉ含有率％はＴｉの重量パーセントであり、
Ｖ含有率％はＶの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＶを含む、請求項２４～４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項48】
前記改質アルミニウム合金が、２：１を超えるＭｇ：Ｓｉの重量パーセント比に対して過剰なＭｇを含む、請求項２４～４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項49】
請求項２４～４８のいずれか１項に記載の方法から製造された改質鋳造アルミニウム合金。
【請求項50】
請求項１～２３のいずれか１項に記載の鋳造アルミニウム合金または請求項４９に記載の改質鋳造アルミニウム合金を金型に鋳込むことを含む、鋳造アルミニウム製品の製造方法。
【請求項51】
前記鋳造アルミニウム合金または改質ダイカストアルミニウム合金を高圧真空ダイカストに供することをさらに含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項52】
鋳造後熱処理ステップをさらに含む、請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項53】
前記鋳造後熱処理がＴ６調質である、請求項５２に記載の方法。
【請求項54】
前記鋳造後熱処理がＴ５調質である、請求項５２に記載の方法。
【請求項55】
請求項１～２２のいずれか１項に記載の鋳造アルミニウム合金または請求項４９に記載の改質鋳造アルミニウム合金を含む鋳造アルミニウム製品。
【請求項56】
請求項２４～５４のいずれか１項に記載の方法によって製造された鋳造アルミニウム製品。
【請求項57】
導電性である、請求項５５または５６に記載の鋳造アルミニウム製品。
【請求項58】
ローターである、請求項５５～５７のいずれか１項に記載の鋳造アルミニウム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は２０１９年１月２５日出願の米国出願第６２／７９６，７３５号の優先権を主張し、本記述をもってその全体が組み込まれる。
本出願は２０１９年１月２５日出願の米国出願第６２／７９６，７３５号の優先権を主張し、本記述をもってその全体が組み込まれる。
【0002】
本出願は、鋳造後に許容可能な強度特性を示す鋳造合金に関する。
【背景技術】
【0003】
工業的に純粋なアルミニウム合金の合金化によって、固溶強化及び析出強化に起因して引張強さを大幅に向上させる固溶体または個々の相が生成する可能性がある。しかしながら、溶質原子及び析出物における自由電子の散乱が高まるために、導電率が低下する場合がある。電気用途の場合、合金の設計と開発において、高い導電率と高い機械的特性の好ましい組み合わせを見い出すことが課題である。
【0004】
さらに、高圧真空ダイカストを必要とする用途については、当該合金が、これを金型に鋳込むのに適した流動性をもち、且つその熱間割れ及び金型焼付きが限定的であることが重要である。
【0005】
鋳造特性が改善された、例えば、流動性が改善され、熱間割れに対する耐性が増したアルミニウム合金を得ることが望ましい。あるいは、または上記と併せて、その機械的特性を実質的に低下させることなく、導電率が向上したアルミニウム導体合金を得ることが望ましい。
【発明の概要】
【0006】
本開示は、低Ｓｉアルミニウム鋳造合金にＮｉを使用して、該合金の鋳造時の流動性を高め、高圧真空ダイカスト工程時の熱間割れを制限し、及び／または高圧真空ダイカスト工程時の金型焼付き抵抗性を向上させることを提供する。
【0007】
第１の態様によれば、本開示は、重量パーセントで、
Ｎｉ 約１．５～約６．５、
Ｓｉ 約０．１０～１．５、
Ｍｇ 約０．１０～約３、
Ｆｅ 最大で約０．２、
Ｍｎ 最大で約０．６５、
Ｔｉ 最大で約０．１２、
Ｖ 最大で約０．１５、
Ｚｒ 最大で約０．１５、
Ｍｏ 最大で約０．１５、
Ｃｒ 最大で約０．０１、
Ｓｒ 最大で約０．０２
を含み、
残部がアルミニウム及び不可避不純物である鋳造合金を提供する。
Ｎｉ 約１．５～約６．５、
Ｓｉ 約０．１０～１．５、
Ｍｇ 約０．１０～約３、
Ｆｅ 最大で約０．２、
Ｍｎ 最大で約０．６５、
Ｔｉ 最大で約０．１２、
Ｖ 最大で約０．１５、
Ｚｒ 最大で約０．１５、
Ｍｏ 最大で約０．１５、
Ｃｒ 最大で約０．０１、
Ｓｒ 最大で約０．０２
を含み、
残部がアルミニウム及び不可避不純物である鋳造合金を提供する。
【0008】
一実施形態において、上記鋳造合金は約２．０を超えるＮｉを含む。別の実施形態において、上記鋳造合金は約２．５～約６．５のＮｉを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は約１．８～約３．０のＮｉを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は０．１５～０．９０のＳｉを含む。なおもさらなる実施形態において、上記鋳造合金は０．３～０．７５のＳｉを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は、式（Ｉ）：
Ｍｇ含有率％≦－１．２１８×ｌｎ（Ｓｉ含有率％）＋０．８９ （Ｉ）
（式中、Ｍｇ含有率％はＭｇの重量パーセントであり、
Ｓｉ含有率％はＳｉの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｇを含む。
Ｍｇ含有率％≦－１．２１８×ｌｎ（Ｓｉ含有率％）＋０．８９ （Ｉ）
（式中、Ｍｇ含有率％はＭｇの重量パーセントであり、
Ｓｉ含有率％はＳｉの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｇを含む。
【0009】
一実施形態において、上記鋳造合金は約０．１５～約１．８のＭｇを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は約０．３０～約１．０のＭｇを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は最大で約０．１０のＦｅを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は約０．４５～約０．６５のＭｎを含む。なおもさらなる実施形態において、上記鋳造合金は最大で約０．０１のＭｎを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は約０．０２～約０．１２のＴｉを含む。なおもさらなる実施形態において、上記鋳造合金は最大で約０．０１のＴｉを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は約０．０１～約０．１５のＶを含む。なおもさらなる実施形態において、上記鋳造合金は最大で約０．０１のＶを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は約０．０１～約０．１５のＺｒを含む。さらに別の実施形態において、上記鋳造合金は最大で約０．０１のＺｒを含む。なおもさらなる実施形態において、上記鋳造合金は約０．０１～約０．１５のＭｏを含む。別の実施形態において、上記鋳造合金は最大で約０．０１のＭｏを含む。なおもさらに別の実施形態において、上記鋳造合金は約０．００５～約０．０２のＳｒを含む。さらなる実施形態において、上記鋳造合金は、約２：１を超えるＭｇ：Ｓｉの重量パーセント比に対して過剰なＭｇを含む。なおもさらなる実施形態において、特に上記アルミニウム合金が電気用途に使用するためのものである場合に、上記鋳造合金は、式（ＩＩ）：
Ｍｎ含有率％＋Ｃｒ含有率％＋Ｔｉ含有率％＋Ｖ含有率％≦０．０２５ （ＩＩ）
（式中、Ｍｎ含有率はＭｎの重量パーセントであり、
Ｃｒ含有率％はＣｒの重量パーセントであり、
Ｔｉ含有率％はＴｉの重量パーセントであり、
Ｖ含有率％はＶの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＶを含む。
Ｍｎ含有率％＋Ｃｒ含有率％＋Ｔｉ含有率％＋Ｖ含有率％≦０．０２５ （ＩＩ）
（式中、Ｍｎ含有率はＭｎの重量パーセントであり、
Ｃｒ含有率％はＣｒの重量パーセントであり、
Ｔｉ含有率％はＴｉの重量パーセントであり、
Ｖ含有率％はＶの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＶを含む。
【0010】
第２の態様によれば、本開示は、第１のアルミニウム製品を製造するための第１のアルミニウム合金の少なくとも１種の鋳造特性を、鋳造アルミニウム製品を製造するための鋳造アルミニウム合金と比較して改良する方法を提供する。上記方法は、Ｎｉを上記第１のアルミニウム合金に配合して、上記鋳造アルミニウム合金を提供することを含む。上記第１のアルミニウム合金は、重量パーセントで、
Ｓｉ 約０．１０～１．５、
Ｍｇ 約０．１０～約３、
Ｆｅ 最大で約０．２、
Ｍｎ 最大で約０．６５、
Ｔｉ 最大で約０．１２、
Ｖ 最大で約０．１５、
Ｚｒ 最大で約０．１５、
Ｍｏ 最大で約０．１５、
Ｃｒ 最大で約０．０１、
Ｓｒ 最大で約０．０２
を含み、残部はアルミニウム及び不可避不純物である。本開示の方法において、改質アルミニウム合金は約１．５～約６．５のＮｉを含む。一実施形態において、上記少なくとも１種の鋳造特性は、鋳造時の流動性の向上、高圧真空ダイカスト時の熱間割れの低減、及び／または金型焼付き抵抗性の向上である。一実施形態において、上記改質アルミニウム合金は少なくとも約２．０のＮｉを含む。別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は約２．５～約６．５のＮｉを含む。別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は、約２：１を超えるＭｇ：Ｓｉの重量パーセント比に対して過剰なＭｇを含む。さらに別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は約１．８～約３．０のＮｉを含む。別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は０．１５～０．９０のＳｉを含む。さらなる実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は０．３～０．７５のＳｉを含む。さらに別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は、式（Ｉ）：
Ｍｇ含有率％≦－１．２１８×ｌｎ（Ｓｉ含有率％）＋０．８９ （Ｉ）
（式中、Ｍｇ含有率％はＭｇの重量パーセントであり、
Ｓｉ含有率％はＳｉの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｇを含む。
Ｓｉ 約０．１０～１．５、
Ｍｇ 約０．１０～約３、
Ｆｅ 最大で約０．２、
Ｍｎ 最大で約０．６５、
Ｔｉ 最大で約０．１２、
Ｖ 最大で約０．１５、
Ｚｒ 最大で約０．１５、
Ｍｏ 最大で約０．１５、
Ｃｒ 最大で約０．０１、
Ｓｒ 最大で約０．０２
を含み、残部はアルミニウム及び不可避不純物である。本開示の方法において、改質アルミニウム合金は約１．５～約６．５のＮｉを含む。一実施形態において、上記少なくとも１種の鋳造特性は、鋳造時の流動性の向上、高圧真空ダイカスト時の熱間割れの低減、及び／または金型焼付き抵抗性の向上である。一実施形態において、上記改質アルミニウム合金は少なくとも約２．０のＮｉを含む。別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は約２．５～約６．５のＮｉを含む。別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は、約２：１を超えるＭｇ：Ｓｉの重量パーセント比に対して過剰なＭｇを含む。さらに別の実施形態において、上記改質アルミニウム合金は約１．８～約３．０のＮｉを含む。別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は０．１５～０．９０のＳｉを含む。さらなる実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は０．３～０．７５のＳｉを含む。さらに別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は、式（Ｉ）：
Ｍｇ含有率％≦－１．２１８×ｌｎ（Ｓｉ含有率％）＋０．８９ （Ｉ）
（式中、Ｍｇ含有率％はＭｇの重量パーセントであり、
Ｓｉ含有率％はＳｉの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｇを含む。
【0011】
さらなる実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は約０．１５～約１．８のＭｇを含む。さらに別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は約０．３０～約１．０のＭｇを含む。さらに別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は最大で約０．１０のＦｅを含む。なおもさらなる実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は約０．４５～約０．６５のＭｎを含む。別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は最大で約０．０１のＭｎを含む。さらに別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は約０．０２～約０．１２のＴｉを含む。さらに別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は最大で約０．０１のＴｉを含む。別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は約０．０１～約０．１５のＶを含む。別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は最大で約０．０１のＶを含む。なおもさらなる実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は約０．０１～約０．１５のＺｒを含む。さらに別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は最大で約０．０１のＺｒを含む。なおもさらなる実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は約０．０１～約０．１５のＭｏを含む。なおもさらに別の実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は最大で約０．０１のＭｏを含む。一実施形態において、上記第１のアルミニウム合金は約０．００５～約０．０２のＳｒを含む。さらに別の実施形態において、特に上記改質アルミニウム合金が電気用途に使用するためのものである場合に、上記第１のアルミニウム合金は、式（ＩＩ）：
Ｍｎ含有率％＋Ｃｒ含有率％＋Ｔｉ含有率％＋Ｖ含有率％≦０．０２５ （ＩＩ）
（式中、Ｍｎ含有率％はＭｎの重量パーセントであり、
Ｃｒ含有率％はＣｒの重量パーセントであり、
Ｔｉ含有率％はＴｉの重量パーセントであり、
Ｖ含有率％はＶの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＶを含む。
Ｍｎ含有率％＋Ｃｒ含有率％＋Ｔｉ含有率％＋Ｖ含有率％≦０．０２５ （ＩＩ）
（式中、Ｍｎ含有率％はＭｎの重量パーセントであり、
Ｃｒ含有率％はＣｒの重量パーセントであり、
Ｔｉ含有率％はＴｉの重量パーセントであり、
Ｖ含有率％はＶの重量パーセントである）
によって決定される重量百分率でＭｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＶを含む。
【0012】
第３の態様によれば、本開示は、本明細書に記載の方法から製造された改質鋳造アルミニウム合金を提供する。
【0013】
第４の態様によれば、本開示は、記載される鋳造アルミニウム合金または記載される改質鋳造アルミニウム合金を金型に鋳込むことを含む、鋳造アルミニウム製品の製造方法を提供する。一実施形態において、上記方法は、上記鋳造アルミニウム合金または上記改質ダイカストアルミニウム合金を高圧真空ダイカストに供することを含む。別の実施形態において、上記方法は、例えばＴ６調質またはＴ５調質などの鋳造後熱処理ステップをさらに含む。
【0014】
第５の態様によれば、本開示は、本明細書に記載される鋳造アルミニウム合金または本明細書に記載される改質鋳造アルミニウム合金を含む鋳造アルミニウム製品を提供する。いくつかの実施形態において、上記鋳造アルミニウム製品は、本明細書に記載の方法によって製造することができる。一実施形態において、上記鋳造アルミニウム製品は導電性である。別の実施形態において、上記鋳造アルミニウム製品はローターである。
【0015】
このように本発明の特性を概括的に説明してきたが、次に添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を、例証を目的として示すこととし、図面において各図は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図１は、Ａｌ－６％Ｎｉ合金（◆）、Ａｌ－１．８％Ｆｅ合金（▲）、Ａｌ－１．８％Ｆｅ－１％Ｎｉ合金（●）、及びＡｌ－５％Ｎｉ－１．８％Ｆｅ合金（■）のＳｃｈｅｉｌ凝固率曲線を示す図である。固体のモル分率の関数としての温度としての結果を示す。
【図2】図２は、鋳放し調質したさまざまな合金の機械的特性を示す図である。鋳放し調質した種々の合金に関して、引張強さ（ＵＴＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について最初の列、左軸）、降伏強さ（ＹＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について２番目の列、左軸）、品質指数（ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）（ＱＩ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について灰色の列）、または伸び（伸び率、試験した各合金について中空の列）の結果を示す。
【図3】図３は、鋳放しでの機械的特性に対するマグネシウム及びケイ素の含有量の影響を示す図である。使用したマグネシウム及びケイ素の含有量（重量パーセント）の関数としての降伏強さ（◆、単位：ＭＰａ、左軸）及び伸び（Ｅｌ、■、単位：パーセント、右軸）の結果を示す。
【図4】図４は、Ｔ５調質（２１０℃で１時間時効処理）したさまざまな合金の機械的特性を示す図である。Ｔ５調質した種々の合金に関して、引張強さ（ＵＴＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について最初の列、左軸）、降伏強さ（ＹＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について２番目の列、左軸）、品質指数（ＱＩ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について灰色の列）、または伸び（伸び率、試験した各合金について中空の列）の結果を示す。
【図7】図７は、Ｔ６調質（４６０℃または５００℃で１時間溶体化熱処理、５℃／秒で空気焼入れ、室温で１２時間自然時効処理、１８５℃で２．５時間時効処理）したさまざまな合金の機械的特性を示す図である。Ｔ６調質した種々の合金に関して、引張強さ（ＵＴＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について最初の列、左軸）、降伏強さ（ＹＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について２番目の列、左軸）、品質指数（ＱＩ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について灰色の列）、または伸び（伸び率、試験した各合金について中空の列）の結果を示す。
【図8】図８は、Ｔ６の機械的特性に対するマグネシウム及びケイ素の含有量の影響を示す図である。使用したマグネシウム及びケイ素の含有量（重量パーセント）の関数としての降伏強さ（ＹＳ、◆、単位：ＭＰａ、左軸）及び伸び（Ｅｌ、■、単位：パーセント、右軸）の結果を示す。
【図18】図１８は、Ｔ６調質（５００℃で１時間または２時間溶体化熱処理、５℃／秒で空気焼入れ、室温で１２時間自然時効処理、１８５℃で２．５時間時効処理）したさまざまな合金の機械的特性を示す図である。Ｔ６調質した種々の合金に関して、引張強さ（ＵＴＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について最初の列、左軸）、降伏強さ（ＹＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について２番目の列、左軸）、品質指数（ＱＩ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について灰色の列）、または伸び（伸び率、試験した各合金について中空の列）の結果を示す。
【図19】図１９は、Ｔ６調質（５００℃で１時間または２時間溶体化熱処理、５℃／秒で空気焼入れ、室温で１２時間自然時効処理、１８５℃で２．５時間時効処理）したさまざまな合金の機械的特性を示す図である。引張強さ（ＵＴＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について最初の列、左軸）、降伏強さ（ＹＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について２番目の列、左軸）、品質指数（ＱＩ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について灰色の列）、または伸び（伸び率、試験した各合金について中空の列）の結果を示す。
【図20】図２０は、Ｔ６調質（５００℃で１時間または２時間溶体化熱処理、５℃／秒で空気焼入れ、室温で１２時間自然時効処理、１８５℃で２．５時間時効処理）したさまざまな合金の、該合金の降伏強さ（単位：ＭＰａ）の関数としての導電率（ＩＡＣＳ導電率）を示す図である。
【図21】図２１は、Ｆ調質したさまざまな合金の機械的特性を示す図である。Ｆ調質した種々の合金に関して、引張強さ（ＵＴＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について最初の列、左軸）、降伏強さ（ＹＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について２番目の列、左軸）、品質指数（ＱＩ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について灰色の列）、または伸び（伸び率、試験した各合金について中空の列）の結果を示す。
【図22】図２２は、Ｔ５調質（２１０℃で１時間時効処理）したさまざまな合金の機械的特性を示す図である。Ｔ５調質した種々の合金に関して、引張強さ（ＵＴＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について最初の列、左軸）、降伏強さ（ＹＳ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について２番目の列、左軸）、品質指数（ＱＩ（単位：ＭＰａ）、試験した各合金について灰色の列）、または伸び（伸び率、試験した各合金について中空の列）の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本開示は、鋳造（ｃａｓｔ）または鋳造（ｆｏｕｄｒｙ）合金を提供するためのＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ合金（６ｘｘｘ合金など）におけるＮｉの使用に関する。いくつかの実施形態において、本開示の鋳造合金を高圧真空ダイカストに使用して、鋳造アルミニウム製品を提供することができる。本開示の鋳造合金中にＮｉが存在することによって、本合金のＭｇ２Ｓｉ析出強化機構に実質的な影響が及ぶことはなく（Ｎｉは、Ｍｇ及びＳｉに対して不活性であり、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の形成に影響を与えるとは考えられていないため）、有利なことに、このことによって、本鋳造合金を高圧真空ダイカストに供した場合に、本合金を鋳造することが可能になり、熱間割れが制限され、且つ金型焼付き抵抗性が向上する。いくつかの実施形態において、本開示の鋳造合金はまた、対照合金（Ａ３６５．１合金など）と比較した場合に、導電率の増加、ならびに実質的に同様の機械的特性（特に強度及び展延性）も示す。
【0018】
本開示の文脈において、鋳造用途に使用するためのアルミニウム合金にＮｉを添加することができる。例えば、Ｎｉを、３ｘｘｘ、５ｘｘｘ、または６ｘｘｘシリーズの鍛造合金に添加して、鋳造合金を創出することができる。いくつかの特定の実施形態において、Ｎｉを６ｘｘｘシリーズの鍛造合金に添加して、鋳造合金を創出することができる。高圧真空ダイカスト用途に使用するためのアルミニウム合金にＮｉを添加して、熱間割れ及び／または金型焼付きを制限することもできる。例えば、Ｎｉを、２ｘｘｘ、３ｘｘｘ、４ｘｘｘ、５ｘｘｘ、または６ｘｘｘシリーズの合金に添加して、高圧真空ダイカスト時の熱間割れ及び／または金型焼付きを制限することができる。さらに別の実施形態において、Ｎｉを６ｘｘｘシリーズの合金に添加して、高圧真空ダイカスト時の熱間割れ及び／または金型焼付きを制限することができる。本開示の文脈において、Ｎｉは、鋳造を可能にし、いくつかの実施形態において、特に高圧真空ダイカスト工程における金型焼付きを防止することとなる、最小限の重量百分率（例えば、１．５、１．８、２．０、２．５、または２．５超）で添加する必要がある。
【0019】
Ｎｉは、本開示の鋳造合金に、約１．５～約６．５の重量百分率で添加することができる。一実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、少なくとも（例えば、最小で）約１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、または６．４の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、約６．５、６．４、６．３、６．２、６．１、６．０、５．９、５．８、５．７、５．６、５．５、５．４、５．３、５．２、５．１、５．０、４．９、４．８、４．７、４．６、４．５、４．４、４．３、４．２、４．１、４．０、３．９、３．８、３．７、３．６、３．５、３．４、３．３、３．２、３．１、３．０、２．９、２．８、２．７、２．６、２．５、２．４、２．３、２．２、２．１、２．０、１．９、１．８、１．７、または１．６以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。なおもさらなる実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、約１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、または６．４と、約６．５、６．４、６．３、６．２、６．１、６．０、５．９、５．８、５．７、５．６、５．５、５．４、５．３、５．２、５．１、５．０、４．９、４．８、４．７、４．６、４．５、４．４、４．３、４．２、４．１、４．０、３．９、３．８、３．７、３．６、３．５、３．４、３．３、３．２、３．１、３．０、２．９、２．８、２．７、２．６、２．５、２．４、２．３、２．２、２．１、２．０、１．９、１．８、１．７、または１．６との間の重量百分率で存在する。
【0020】
さらなる実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約２．０よりも高い重量百分率で存在する。後述の実施例に示すように、２．０を超える重量百分率でＮｉを含むことによって熱間割れが制限され、金型焼付き抵抗性が向上する。かかる実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約２．０より高く、且つ約６．５以下の重量百分率で存在することができる。さらなる実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、または６．４より高い重量百分率で存在することができる。さらに別の実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約６．５、６．４、６．３、６．２、６．１、６．０、５．９、５．８、５．７、５．６、５．５、５．４、５．３、５．２、５．１、５．０、４．９、４．８、４．７、４．６、４．５、４．４、４．３、４．２、４．１、４．０、３．９、３．８、３．７、３．６、３．５、３．４、３．３、３．２、３．１、３．０、２．９、２．８、２．７、２．６、２．５、２．４、２．３、２．２、または２．１以下の重量百分率で存在することができる。なおもさらに別の実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、または６．４より高く、且つ約６．５、６．４、６．３、６．２、６．１、６．０、５．９、５．８、５．７、５．６、５．５、５．４、５．３、５．２、５．１、５．０、４．９、４．８、４．７、４．６、４．５、４．４、４．３、４．２、４．１、４．０、３．９、３．８、３．７、３．６、３．５、３．４、３．３、３．２、３．１、３．０、２．９、２．８、２．７、２．６、２．５、２．４、２．３、２．２、または２．１以下の重量百分率で存在することができる。
【0021】
さらに別の実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約１．８～３．０の重量百分率で存在する。一実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、少なくとも（例えば、最小で）約１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、または２．９の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、約３．０、２．９、２．８、２．７、２．６、２．５、２．４、２．３、２．２、２．１、２．０、または１．９以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。なおもさらなる実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、約１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、または２．９と、約３．０、２．９、２．８、２．７、２．６、２．５、２．４、２．３、２．２、２．１、２．０、または１．９との間の重量百分率で存在する。
【0022】
さらに別の実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金に、約２．５～約６．５の重量百分率で添加することができる。一実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、少なくとも（例えば、最小で）約２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、または６．４の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、約６．５、６．４、６．３、６．２、６．１、６．０、５．９、５．８、５．７、５．６、５．５、５．４、５．３、５．２、５．１、５．０、４．９、４．８、４．７、４．６、４．５、４．４、４．３、４．２、４．１、４．０、３．９、３．８、３．７、３．６、３．５、３．４、３．３、３．２、３．１、３．０、２．９、２．８、２．７、または２．６以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。なおもさらなる実施形態において、Ｎｉは、本開示の鋳造合金中に、約２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、または６．４と、約６．５、６．４、６．３、６．２、６．１、６．０、５．９、５．８、５．７、５．６、５．５、５．４、５．３、５．２、５．１、５．０、４．９、４．８、４．７、４．６、４．５、４．４、４．３、４．２、４．１、４．０、３．９、３．８、３．７、３．６、３．５、３．４、３．３、３．２、３．１、３．０、２．９、２．８、２．７、または２．６との間の重量百分率で存在する。
【0023】
さらなる実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約２．５よりも高い重量百分率で存在する。かかる実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約２．５より高く、且つ約６．５以下の重量百分率で存在することができる。さらなる実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、または６．４よりも高い重量百分率で存在することができる。さらに別の実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約６．５、６．４、６．３、６．２、６．１、６．０、５．９、５．８、５．７、５．６、５．５、５．４、５．３、５．２、５．１、５．０、４．９、４．８、４．７、４．６、４．５、４．４、４．３、４．２、４．１、４．０、３．９、３．８、３．７、３．６、３．５、３．４、３．３、３．２、３．１、３．０、２．９、２．８、２．７、または２．６以下の重量百分率で存在することができる。なおもさらに別の実施形態において、Ｎｉは、本鋳造合金中に、約２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、または６．４より高く、且つ約６．５、６．４、６．３、６．２、６．１、６．０、５．９、５．８、５．７、５．６、５．５、５．４、５．３、５．２、５．１、５．０、４．９、４．８、４．７、４．６、４．５、４．４、４．３、４．２、４．１、４．０、３．９、３．８、３．７、３．６、３．５、３．４、３．３、３．２、３．１、３．０、２．９、２．８、２．７、または２．６以下の重量百分率で存在していてもよい。
【0024】
本開示の鋳造合金はＳｉ及びＭｇも含む。本開示の鋳造合金において、Ｓｉ及びＭｇは、本開示の鋳造アルミニウム合金を含む鋳造アルミニウム製品のいくつかの機械的特性（特に強度及び展延性）を与えることが期待される析出物（例えば、Ｍｇ２Ｓｉ粒子）を形成する。当技術分野で公知のとおり、アルミニウムマトリクス中のＳｉ及びＭｇの溶解度は共依存性である。いくつかの実施形態において、Ｍｇ／Ｓｉ原子比は１～２である。いくつかの実施形態において、本開示のアルミニウム合金中では、Ｍｇの重量百分率は、Ｓｉの重量百分率と以下：
Ｍｇ含有率％≦－１．２１８×ｌｎ（Ｓｉ含有率％）＋０．８９ （Ｉ）
の関係がある。
Ｍｇ含有率％≦－１．２１８×ｌｎ（Ｓｉ含有率％）＋０．８９ （Ｉ）
の関係がある。
【0025】
いくつかの実施形態において、鋳造アルミニウム製品がＴ６調質されている場合、Ｍｇ及びＳｉ含有量は式（Ｉ）に示す関係がある。いくつかの実施形態において、鋳造アルミニウム製品がＦ調質されている場合、Ｍｇ／Ｓｉ原子比は１に近い。
【0026】
さらなる実施形態において、Ｍｇは、２：１のＭｇ：Ｓｉ（重量百分率）比に対して過剰に存在する。いくつかの実施形態において、Ｍｇ：Ｓｉの比は約２：１よりも大きい。このことは、いくつかの実施形態において、本アルミニウム合金の熱間割れ指数を低減するのに有益である場合がある。
【0027】
Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．１０～約１．５の重量百分率で存在する。本開示の鋳造合金は、Ｍｇとの析出物を形成するように少なくとも約０．１０のＳｉを、且つ許容可能な電気特性（導電率など）を与えるように及びケイ素共晶形成を回避するように、約１．５以下のＳｉを含むことが重要である。
【0028】
一実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、少なくとも（例えば、最小で）約０．１０、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、１．００、１．１０、１．２０、１．３０、または１．４０の重量百分率で存在する。別の実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約１．５０、１．４０、１．３０、１．２０、１．１０、０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、または０．２０以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．１０、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、１．００、１．１０、１．２０、１．３０、または１．４０と、約１．５０、１．４０、１．３０、１．２０、１．１０、０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、または０．２０との間の重量百分率で存在する。
【0029】
一実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．１５～約０．９０の重量百分率で存在する。一実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、少なくとも（例えば、最小で）約０．１５、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、または０．８０の重量百分率で存在する。別の実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、または０．２０以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．１５、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、または０．８０と、約０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、または０．２０との間の重量百分率で存在する。
【0030】
さらに別の実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．３０～約０．７５の重量百分率で存在する。一実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に少なくとも（例えば、最小で）約０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、または０．７０の重量百分率で存在する。別の実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．７５、０．７０、０．６０、０．５０、または０．４０以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｓｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、または０．７０と、約０．７５、０．７０、０．６０、０．５０、または０．４０との間の重量百分率で存在する。
【0031】
Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約０．１０～約３．０の重量百分率で存在する。本開示の鋳造合金は、Ｓｉと析出物を形成するように少なくとも約０．１０のＭｇを、且つ許容可能な電気特性（導電率など）を与えるように約３．０以下のＭｇを含むことが重要である。一実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、少なくとも（例えば、最小で）約０．１０、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、１．００、１．１０、１．２０、１．３０、１．４０、１．５０、１．６０、１．７０、１．８０、１．９０、２．００、２．１０、２．２０、２．３０、２．４０、２．５０、２．６０、２．７０、２．８０、または２．９０の重量百分率で存在する。別の実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約３．００、２．９０、２．８０、２．７０、２．６０、２．５０、２．４０、２．３０、２．２０、２．１０、２．００、１．９０、１．８０、１．７０、１．６０、１．５０、１．４０、１．３０、１．２０、１．１０、０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、または０．２０以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約０．１０、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、１．００、１．１０、１．２０、１．３０、１．４０、１．５０、１．６０、１．７０、１．８０、１．９０、２．００、２．１０、２．２０、２．３０、２．４０、２．５０、２．６０、２．７０、２．８０、または２．９０と、約３．００、２．９０、２．８０、２．７０、２．６０、２．５０、２．４０、２．３０、２．２０、２．１０、２．００、１．９０、１．８０、１．７０、１．６０、１．５０、１．４０、１．３０、１．２０、１．１０、０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、または０．２０との間の重量百分率で存在する。
【0032】
一実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約０．１５～約１．８の重量百分率で存在する。一実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、少なくとも（例えば、最小で）約０．１５、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、１．００、１．１０、１．２０、１．３０、１．４０、１．５０、１．６０、または１．７０の重量百分率で存在する。別の実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約１．８０、１．７０、１．６０、１．５０、１．４０、１．３０、１．２０、１．１０、１．００、０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、または０．２０以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約０．１５、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、１．００、１．１０、１．２０、１．３０、１．４０、１．５０、１．６０、または１．７０と、約１．８０、１．７０、１．６０、１．５０、１．４０、１．３０、１．２０、１．１０、１．００、０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、または０．２０との間の重量百分率で存在する。
【0033】
一実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約０．３～約１．０の重量百分率で存在する。一実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、少なくとも（例えば、最小で）約０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、または０．９０の重量百分率で存在する。別の実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約１．００、０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、または０．４０以下（例えば、最大で上記）の重量百分率で存在する。さらに別の実施形態において、Ｍｇは、本開示の鋳造合金中に、約０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、または０．９０と、約１．００、０．９０、０．８０、０．７０、０．６０、０．５０、または０．４０との間の重量百分率で存在する。
【0034】
本開示の合金において、Ｆｅは、本開示の鋳造合金の合金元素としては含まれず、検出される場合、不純物または微量元素としてのみ存在する。Ｆｅの存在は、脆弱なＡｌＦｅＳｉ相に有利に働くと予想されるため、本開示の合金にとって有害となろう。但し、Ｆｅはアルミニウム製錬工程における公知の不純物であるために、一部の一次アルミニウムにおいては、最大で０．２０の重量百分率のＦｅが予想される。いくつかの実施形態において、Ｆｅは、本開示の鋳造合金中に、０．２、０．１９、０．１８、０．１７、０．１６、０．１５、０．１４、０．１３、０．１２、０．１１、または０．１０以下の重量百分率で存在する。いくつかの追加の実施形態において、Ｆｅは、本鋳造合金中に、０．１０以下の重量百分率で存在する。
【0035】
いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金はＭｎを含んでいてもよい。Ｍｎを用いて、例えば、高圧鋳造工程時の金型焼付きを制限することができる。但し、Ｍｎが存在することは、本鋳造アルミニウム合金を含むアルミニウム製品の導電率に対して有害となる可能性があるために、Ｍｎは、存在する場合には、本開示の鋳造合金中に０．６５以下の重量百分率で存在する。いくつかの実施形態において、Ｍｎは、本開示の鋳造合金中に、約０．４５～０．６５の重量百分率で存在する。いくつかの実施形態において、Ｍｎは、本開示の鋳造合金中に、約０．０１以下の重量百分率で存在する。いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金は合金元素としてのＭｎを含まなくてもよい。
【0036】
いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金はＴｉを含んでいてもよい。Ｔｉを、例えば、結晶粒微細化剤として使用することができる。但し、Ｔｉが存在することは、本鋳造アルミニウム合金を含むアルミニウム製品の導電率に対して有害となる可能性があるために、Ｔｉは、存在する場合には、本開示の鋳造合金中に０．１２以下の重量百分率で存在する。いくつかの実施形態において、Ｔｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．０２～０．１２の重量百分率で存在する。いくつかのさらなる実施形態において、Ｔｉは、本開示の鋳造合金中に、約０．０１以下の重量百分率で存在する。いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金は合金元素としてのＴｉを含まなくてもよい。
【0037】
いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金はＶを含んでいてもよい。Ｖを用いて、例えば、本開示の鋳造アルミニウム合金を含む鋳造アルミニウム製品の機械的特性を高めることができる。但し、Ｖが存在することは、本鋳造アルミニウム合金を含むアルミニウム製品の導電率に対して有害となる可能性があるために、Ｖは、存在する場合には、本開示の鋳造合金中に０．１５以下の重量百分率で存在する。いくつかの実施形態において、Ｖは、本開示の鋳造合金中に、約０．０２～０．１５の重量百分率で存在する。いくつかの実施形態において、Ｖは、本開示の鋳造合金中に、約０．０１以下の重量百分率で存在する。いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金は合金元素としてのＶを含まなくてもよい。
【0038】
いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金はＺｒを含んでいてもよい。Ｚｒを用いて、例えば、本開示の鋳造アルミニウム合金を含む鋳造アルミニウム製品の機械的特性を高めることができる。Ｚｒは、本開示の鋳造合金中に、０．１５以下の重量百分率で存在することができる。いくつかの実施形態において、Ｚｒは、本開示の鋳造合金中に、約０．０１～０．１５の重量百分率で存在する。いくつかのさらなる実施形態において、Ｚｒは、本開示の鋳造合金中に、約０．０１以下の重量百分率で存在する。いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金は合金元素としてのＺｒを含まなくてもよい。
【0039】
いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金はＭｏを含んでいてもよい。Ｍｏを用いて、例えば、本開示の鋳造アルミニウム合金を含む鋳造アルミニウム製品の機械的特性を高めることができる。Ｍｏは、本開示の鋳造合金中に、０．１５以下の重量百分率で存在することができる。いくつかの実施形態において、Ｍｏは、本開示の鋳造合金中に、約０．０１～０．１５の間の重量百分率で本開示の鋳造合金中に存在する。いくつかのさらなる実施形態において、Ｍｏは、本開示の鋳造合金中に、約０．０１以下の重量百分率で存在する。いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金は合金元素としてのＭｏを含まなくてもよい。
【0040】
いくつかのさらなる実施形態において、本開示の鋳造合金はＳｒを含んでいてもよい。Ｓｒを用いて、例えば、本開示の鋳造アルミニウム合金の構造を改変することができる。Ｓｒは、本開示の鋳造合金中に、０．０２以下の重量百分率で存在することができる。これに代わる実施形態において、Ｓｒは、本アルミニウム合金に対する任意の添加成分であってよい。例えば、Ｓｒは、本開示の鋳造合金中に、約０．００５～０．０２の重量百分率で存在する。
【0041】
本開示の合金において、Ｃｒは、本開示の鋳造合金の合金元素としては含まれず、検出される場合、不純物または微量元素としてのみ存在する。Ｃｒが存在することは、本鋳造合金の導電性に有害であることから、本開示の合金にとって有害となろう。いくつかの実施形態において、Ｃｒは、本開示の鋳造合金中に、約０．０１以下（例えば、最大で０．０１）の重量百分率で存在する。
【0042】
本開示の合金において、Ｃｕは、本開示の鋳造合金の合金元素としては含まれず、検出される場合、不純物または微量元素としてのみ存在する。Ｃｕの存在は、本鋳造合金のＮｉ及びＭｇＳｉ粒子に関して不活性ではないことから、本開示の合金にとって有害となろう。本開示の鋳造合金は合金元素としてのＣｕを含まない。
【0043】
本開示の鋳造合金のいくつかの実施形態において、導電率を維持するために、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＶの含有量を制限することが好ましい。したがって、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＶの含有量は、式（ＩＩ）：
Ｍｎ含有率％＋Ｃｒ含有率％＋Ｔｉ含有率％＋Ｖ含有率％≦０．０２５ （ＩＩ）
（式中、Ｍｎ含有率％はＭｎの重量パーセントであり、
Ｃｒ含有率％はＣｒの重量パーセントであり、
Ｔｉ含有率％はＴｉの重量パーセントであり、
Ｖ含有率％はＶの重量パーセントである）
に従っていてもよい。
Ｍｎ含有率％＋Ｃｒ含有率％＋Ｔｉ含有率％＋Ｖ含有率％≦０．０２５ （ＩＩ）
（式中、Ｍｎ含有率％はＭｎの重量パーセントであり、
Ｃｒ含有率％はＣｒの重量パーセントであり、
Ｔｉ含有率％はＴｉの重量パーセントであり、
Ｖ含有率％はＶの重量パーセントである）
に従っていてもよい。
【0044】
本鋳造合金が電気用途に使用するためのものであるか、または特定の導電率を有することが求められる実施形態において、本鋳造合金は、任意選択の合金元素としてＢを含んでいてもよい。Ｂを用いて、例えば、本合金のＴｉ及びＶ成分を析出させることができる。いくつかの実施形態において、Ｂの存在により、導電率をＩＡＣＳ導電率で１％向上させることができる。
【0045】
チタン、ホウ化チタン、または炭化チタンなどの結晶粒微細化剤を、本開示のアルミニウム合金中に任意選択で含有させて、完全に等軸の微細結晶粒構造を有するアルミニウム合金を凝固させてもよい。一実施形態において、上記結晶粒微細化剤は、Ｔｉ、ＴｉＢまたはＴｉＣの形態である。ＴｉＢが結晶粒微細化剤として使用される場合、これにより、本合金中のＢ含有量が最大で０．０５ｗｔ％になってもよい。ＴｉＣが結晶粒微細化剤として使用される場合、これにより、本合金中のＣ含有量が最大で０．０１ｗｔ％になってもよい。
【0046】
本開示のアルミニウム合金の残部は、アルミニウム（Ａｌ）及び不可避不純物である。一実施形態において、各不純物は、重量百分率で、最大約０．０３で存在し、全体の不可避不純物は、重量百分率で、約０．１０未満（重量百分率で）で存在する。
【0047】
本開示の鋳造アルミニウム合金は、鋳造アルミニウム製品を提供するように、高圧真空ダイカスト（ＨＰＶＤＣ）を始めとする、但しこれに限定されない様々な鋳造工程に供することができる。本開示の鋳造アルミニウム合金中にＮｉが存在することにより、該合金の流動性の向上が可能になり（Ｎｉを含まない対応する合金と比較して）、そのことと引き換えに鋳造工程（例えば、高圧鋳造工程など）が可能になる。いくつかの実施形態において、本開示の鋳造アルミニウム合金中にＮｉが存在することにより、高圧鋳造工程時において、熱間割れの低減及び／または金型焼付き抵抗性の向上が可能になる（Ｎｉを含まない対応する合金と比較して）。
【0048】
本開示の鋳造アルミニウム合金をＨＰＶＤＣ工程に供して、鋳造アルミニウム製品を提供することができる。本開示の一実施形態において、本開示のアルミニウム合金からＨＰＶＤＣによって製造された鋳造アルミニウム製品は、ＨＰＶＤＣによって製造された、但し、対照のアルミニウム合金（例Ａ３６５．１合金由来）を用いた対応するアルミニウム製品よりも実質的に同様の引張強さ、降伏強さ、品質指数、及び／または伸び率のみならず、上記対照の合金よりも高い導電率を示す。
【0049】
本開示はまた、本明細書に記載の鋳造アルミニウム合金を含むアルミニウム製品の製造方法も提供する。本方法は、上記アルミニウム製品中の、本明細書によって記述されるアルミニウム合金もしくは改質アルミニウム合金、または本明細書によって記述される鋳造インゴットを加工することを含む。この加工ステップは、上記アルミニウム合金を鋳造製品または再溶解を意図する中間インゴットへと直接鋳造することを含んでいてよい。したがって、本開示の文脈において、用語「アルミニウム製品」とは、最終的な鋳造製品（例えば、ローターなど）または、異なる形状のアルミニウム製品へとさらに再溶解してもよい中間インゴットを指す場合がある。アルミニウム製品が鋳造製品である実施形態において、上記方法はまた、いずれの鋳造後の処理も除外することができる（例えば、上記製品は鋳放しのまたはＦ調質したものとして提供することができる）。あるいは、上記方法は、例えば、Ｔ５、Ｔ６、またはＴ７処理（例えば、溶体化熱処理ステップ及び人工時効処理ステップ）などの鋳造後の熱処理を含むこともできる。上記アルミニウム製品が鋳造製品である実施形態において、上記鋳造製品は、シャーシまたはローターなどの自動車部品であってもよい。
【0050】
いくつかの実施形態において、本鋳造アルミニウム製品が鋳造後の熱処理に供されず、Ｆ調質された場合には。かかる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品の品質指数は、少なくとも約１８５ＭＰａであってよい。さらにかかる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品の品質指数は、少なくとも約１８５、１９０、１９５、または２００ＭＰａであってよい。さらにかかる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品の降伏は、少なくとも約７５、８０、８５、９０、９５、または１００ＭＰａであってよい。さらにかかる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品のＵＴＳは、少なくとも約２００、２０５、２１０、２１５、または２２０ＭＰａであってよい。さらにかかる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品の伸びは、少なくとも約６．５、７、７．５、または８％であってよい。
【0051】
いくつかのさらなる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品がＴ５調質に供される場合、該製品の品質指数は、少なくとも約１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、２５０、または２５５ＭＰａである。上記Ｔ５調質が２１０℃で１時間の人工時効処理を含む実施形態において、上記製品の品質指数は、少なくとも約１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、２５０、または２５５ＭＰａである。かかる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品のＵＴＳは、少なくとも約２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、または２４５ＭＰａであってよい。さらにかかる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品の降伏は、少なくとも約１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、または１５５であってよい。なおもさらにかかる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品の伸びは、少なくとも約５、５．５、または６％であってよい。
【0052】
いくつかのさらなる実施形態において、本鋳造アルミニウム製品がＴ６調質に供される場合、該製品の品質指数は、少なくとも約１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０、１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、２５０、２５５、２６０、２６５、２７０、２７５、２８０、２８５、２９０、２９５、３００、３０５、３１０、または３１５ＭＰａである。さらなる実施形態において、Ｔ６調質に供された本鋳造アルミニウム製品の降伏は、少なくとも約１９０、１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、または２４５ＭＰａである。さらに別の実施形態において、Ｔ６調質に供された鋳造アルミニウム製品は、少なくとも約２５０、２５５、２６０、２６５、２７０、２７５、または２８０ＭＰａのＵＴＳを有する。なおもさらなる実施形態において、Ｔ６調質に供された本鋳造アルミニウム製品の伸びは、少なくとも約５．５、６、６．５、または７％である。上記Ｔ６調質が、４６０℃で１時間の溶体化熱処理、５℃／秒の速度での空気焼入れ、それに続く室温での１２時間の自然時効処理、及び１８５℃で２．５時間の人工時効処理を含む実施形態において、本鋳造アルミニウム製品の品質指数は、少なくとも約１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０、１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、２５０、２５５、２６０、２６５、２７０、２７５、２８０、２８５、２９０、２９５、または３００ＭＰａであってよい。上記Ｔ６調質が、５００℃で１時間の溶体化熱処理、５℃／秒の速度での空気焼入れ、それに続く室温での１２時間の自然時効処理、及び１８５℃で２．５時間の人工時効処理を含む実施形態において、本鋳造アルミニウム製品の品質指数は、少なくとも約２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、２５０、２５５、２６０、２６５、２７０、２７５、２８０、２８５、２９０、２９５、または３００ＭＰａであってよい。
【0053】
いくつかのさらなる実施形態において、Ｔ６調質したアルミニウム製品の導電率は、少なくとも４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、または４５％のＩＡＣＳである。
【実施例】
【0054】
本発明の範囲を限定するのではなく、本発明を例証するために提示する以下の実施例を参照することによって、本発明がより容易に理解されよう。
【0055】
実施例Ｉ－熱間割れの低減
３種の合金、すなわち、Ａｌ－Ｆｅ、Ａｌ－Ｎｉ、及びＡｌ－Ｆｅ－Ｎｉを、これらの合金の共晶反応を示す可能性（Ｔｈｅｒｍｏｃａｌｃを使用して計算した）に基づいて選択した。これらの合金の相図（Ｔｈｅｒｍｏｃａｌｃソフトウェア、データベースＴＣＡＬ５）から明らかなように、これら３種の系は、流動性を高め、熱間割れを制限することが分かっている共晶反応を示す。同じくＴｈｅｒｍｏｃａｌｃを使用して決定したＳｃｈｅｉｌ凝固率曲線を上記３種の系の共晶の化学において実行し、それらを図１に示す。
３種の合金、すなわち、Ａｌ－Ｆｅ、Ａｌ－Ｎｉ、及びＡｌ－Ｆｅ－Ｎｉを、これらの合金の共晶反応を示す可能性（Ｔｈｅｒｍｏｃａｌｃを使用して計算した）に基づいて選択した。これらの合金の相図（Ｔｈｅｒｍｏｃａｌｃソフトウェア、データベースＴＣＡＬ５）から明らかなように、これら３種の系は、流動性を高め、熱間割れを制限することが分かっている共晶反応を示す。同じくＴｈｅｒｍｏｃａｌｃを使用して決定したＳｃｈｅｉｌ凝固率曲線を上記３種の系の共晶の化学において実行し、それらを図１に示す。
【0056】
上記３種の系の共晶反応に起因して、これらの系においては、アルミニウムの固相線温度が低下する。上記の固相線温度が低いこと及び共晶凝固から、流動性が良好であることが期待される。熱間割れに関し、上記３種の合金系は比較的に小さな凝固区間（５～５０℃）及び８７～９４％の固体の平坦な凝固率曲線を示す。したがって、低い熱間割れ感受性が予測される。最後に、３元の相図（Ｍｏｎｄｏｌｆｏ Ｌ．Ｆ．， Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＆ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， １９７６， ｐ． ５３２）及び鋳造試験中の観測に照らして、金型焼付きの傾向は高圧ダイカストに対して良好であると考えられた。これらの実験から、ニッケルが２％を超えると、３元鉄金属間化合物が金型表面上に形成され、したがって金型焼付きが低減されることが理解される。
【0057】
実施例ＩＩ－Ｎｉを含む合金のキャラクタリゼーション
Ａｌ－Ｎｉ－Ｍｇ－Ｓｉ合金（表１の化学組成を参照のこと）を２５０ｔのＢｕｈｌｅｒ機で鋳造した。鋳造の前にアルゴンを用いて各バリアントを２０分間脱気した。フラックス処理を、Ｐｒｏｍａｇ ＳＩを使用して、１日１回（２つの合金毎に１回）、アルミニウムのｋｇ当り０．５ｇの塩の割合で実施した。
Ａｌ－Ｎｉ－Ｍｇ－Ｓｉ合金（表１の化学組成を参照のこと）を２５０ｔのＢｕｈｌｅｒ機で鋳造した。鋳造の前にアルゴンを用いて各バリアントを２０分間脱気した。フラックス処理を、Ｐｒｏｍａｇ ＳＩを使用して、１日１回（２つの合金毎に１回）、アルミニウムのｋｇ当り０．５ｇの塩の割合で実施した。
【表1】
【0058】
鋳放し平板に、機械的特性の試験または熱処理の前に、室温で１週間の自然時効処理を行った。熱処理は、２種の異なる処理、すなわち、２１０℃で１時間の人工時効処理（Ｔ５調質）、ならびに５００℃で１時間の溶体化熱処理、５℃／秒の速度で５℃／秒の速度での空気焼入れ、それに続く室温での１２時間の自然時効処理、及び１８５℃で２．５時間の人工時効処理（Ｔ６調質）を実施した。ＡＳＴＭ Ｅ８の標準サイズの平型棒状試験片を、熱処理後に上記平板から切り出した。
【0059】
図２に示すように、鋳放し調質において、Ａ３６５．１は強度と展延性との最良の組み合わせを与える。他の合金に関しては、マグネシウム及びケイ素の量が増加すると、徐々に強度が増加する一方、展延性が低下した。図３は、上記合金の強度及び展延性に対するケイ素及びマグネシウムの影響を示す。
【0060】
Ｔ５調質における機械的特性は、鋳放し調質よりも同様の傾向を示す。マグネシウム及びケイ素の量が増加すると、展延性が徐々に低下する一方、強度が増加する（図４）。展延性の低下は、凝固時に形成されるＭｇ２Ｓｉ成分の存在によって説明される。図５及び図６は、鋳放し構造において、合金ＡｌＮｉ２Ｓｉ０．１５Ｍｇ０．１５からＡｌＮｉ２Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６へ向かってＭｇ２Ｓｉの進行を示す（Ｍｇ２Ｓｉは濃黒色に見える）。
【0061】
図７に示すように、Ａ３６５．１はＴ６調質において最良の機械的特性を与える。しかしながら、合金ＡｌＮｉ２Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６は、Ａ３６５．１よりもほぼ同等の機械的特性を与える。マグネシウム及びケイ素の量が増加すると、強度が徐々に増加する一方、展延性が低下する。図８は、Ｔ６調質における上記合金の強度及び展延性に対するケイ素及びマグネシウムの影響を示す。
【0062】
５００℃で１時間の溶体化処理により、ほとんどのＭｇ２Ｓｉ成分の溶解が可能になった。図９～１５に示すように、マグネシウムレベルが０．５％を超えると、一部の微細構造のＭｇ２Ｓｉがなおも見られる。
【0063】
機械的特性のみを考慮すると、Ａ３６５．１は依然として性能が最も高い合金である。しかしながら、６ｘｘｘ型の合金は、より低含有量の化学組成で、Ａ３６５．１よりも類似の機械的特性を与えることができ、この組成によってより高い導電率が与えられることとなる。測定した導電率を表２に示す。比較のために、２種のＡ３６５．１バリアント、すなわち、Ａ３６５．１Ａ（０．３１％のＭｇ）及びＡ３６５．１Ｂ（０．７９％のＭｇ）を使用した。マグネシウム及びケイ素の含有量の導電率に与える影響を図１６及び図１７に示す。
【表2】
【0064】
機械的特性の測定に使用するＡ３６５．１のマグネシウム含有量は、Ａ３６５．１ＡとＡ３６５．１Ｂの間に位置する。したがって、Ａ３６５．１の導電率は３９．５～３９．８％のＩＡＣＳとなろう。Ａ３６５．１合金のケイ素含有量が高く、且つ金型焼付きを回避するためにマンガンを必要とすることに起因して、Ａ３６５．１合金の導電率は試験した合金よりも大幅に低い。したがって、Ａ３６５．１よりも類似の機械的特性を与えるが、大幅に高い導電率を与える合金ＡｌＮｉ２Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６は、高強度及び高導電率の用途に適することとなろう。
【0065】
導電率は、マグネシウム及びケイ素の含有量、ならびに降伏強さと逆の関係に従う。合金元素の含有量が高いアルミニウムにおいては導電率が低下する。したがって、上記のより合金元素の含有量が低いバリアントの導電率は最も高くなるが、強度は最も低くなる。
【0066】
マンガンを添加すると、上記合金の導電率は大幅に低下する。したがって、金型焼付きを防止するためにマンガンを使用することは、機械的特性及び導電率の両方の観点で推奨されない。
【0067】
ホウ素を用いて、上記合金のチタン及びバナジウム成分を沈殿させることができる。いくつかの実施形態において、ホウ素処理によって導電率をＩＡＣＳで１％向上させることができる。
【0068】
実施例ＩＩＩ－溶体化処理の影響
実施例ＩＩの残りの、２５０ｔのＢｕｈｌｅｒ機での鋳放し平板を使用して、表３の６ｘｘｘシリーズの合金の機械的特性及び電気的特性に対する溶体化熱処理の影響をさらに検討した。
実施例ＩＩの残りの、２５０ｔのＢｕｈｌｅｒ機での鋳放し平板を使用して、表３の６ｘｘｘシリーズの合金の機械的特性及び電気的特性に対する溶体化熱処理の影響をさらに検討した。
【表3】
【0069】
図１８及び１９に示すように、５００℃で１時間の溶体化熱処理、５℃／秒の速度で空気焼入れした後、室温で１２時間の自然時効処理、及び１８５℃で２．５時間の人工時効処理（Ｔ６調質）では、凝固時に形成されたすべてのＭｇ２Ｓｉを完全に溶解するのには十分でなかった。したがって、同一の焼入れ及び時効処理サイクルを維持しながら、５００℃で２時間の溶体化熱処理を実施した（図１８及び１９）。
【0070】
溶体化熱処理をより長時間行うと、試験したすべての合金に肯定的な影響を及ぼした。伸びに影響を与えることなく、降伏強度が１５～２５ＭＰａ向上した。さらに、導電率に対する溶体化熱処理時間の影響を図２０に示す。
【0071】
溶体化熱処理をより長時間行うと、合金ＡｌＮｉ２Ｓｉ０．９Ｍｇ０．８を除いて、試験したすべての合金の導電率に対して、統計的に影響は見られなかった。したがって、導電率に影響を与えることなく強度を高めるためには、溶体化熱処理をより長時間行うことが好ましい。
【0072】
実施例ＩＶ－ニッケル含有量の影響
Ａｌ－Ｎｉ相図及びダイカスト試験（実施例Ｉ）から、ニッケルが２％を超えると、良好な金型焼付き抵抗性を得ることができると判別された。表３に示す６ｘｘｘ合金は、金型焼付きを防止するのに十分なニッケルを含んでいるが、コストを削減するために低い値としてある。それでもなお、さらに金型焼付きまたは流動性が必要な場合は、ニッケル含有量を増加させることができる。ニッケル含有量の高い合金を鋳造して、ニッケルがＭｇ２Ｓｉの析出を妨げないことを確認した。上記合金の化学組成を表４に示す。
Ａｌ－Ｎｉ相図及びダイカスト試験（実施例Ｉ）から、ニッケルが２％を超えると、良好な金型焼付き抵抗性を得ることができると判別された。表３に示す６ｘｘｘ合金は、金型焼付きを防止するのに十分なニッケルを含んでいるが、コストを削減するために低い値としてある。それでもなお、さらに金型焼付きまたは流動性が必要な場合は、ニッケル含有量を増加させることができる。ニッケル含有量の高い合金を鋳造して、ニッケルがＭｇ２Ｓｉの析出を妨げないことを確認した。上記合金の化学組成を表４に示す。
【表4】
【0073】
表４の合金の機械的特性を図２１～２３に示す。
【0074】
Ｆ調質（図２１）では、合金ＡｌＮｉ２Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６から合金ＡｌＮｉ３．５Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６へ向かって強度は向上する一方、伸びは減少した。機械的特性の変化は、ニッケルの量の増加に関係している可能性があるが、マグネシウムのレベルの増加にも関係している可能性がある。降伏強さは、２％と３％のニッケルを含む合金の間で、０．５％のＮｉの増加毎に１０～１５ＭＰａ増加した。機械的特性は、３％と３．５％のニッケルを含む合金の間で安定していた。
【0075】
類似のパターンがＴ５調質（図２２）でも観測された。２％と３％のニッケルを含む合金の間で、増加した強度は、０．５％のＮｉの増加毎に１５～２０ＭＰａであり、機械的特性は、３％と３．５％のニッケルを含む合金の間で安定していた。
【0076】
Ｔ６調質（図２３）では、強度は合金ＡｌＮｉ２Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６から合金ＡｌＮｉ３Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６へ向かって４０ＭＰａ増加した。しかしながら、伸びは安定していた。したがって、より高いレベルのニッケルでは、Ｔ６調質では合金の展延性に影響が見られなかった。
【0077】
Ｆ調質及びＴ５調質において観測された展延性の低下、及びＴ６調質での安定した展延性は、ニッケル共晶モルホロジーによって説明することができる可能性がある。理論に拘束されることを望むものではないが、溶体化熱処理時に、Ｆ調質由来の鋭利なＡｌ－Ｎｉ粒子が球状化すると考えられる。これにより、図２４及び２５に示すように展延性が向上する可能性がある。したがって、ニッケルを、当該の用途に必要な金型焼付き及び流動性に合わせて調整することができる。
【0078】
Ｔ６調質（５００℃－１時間、１８５℃－２．５時間）における導電率に対するニッケル含有量の影響を図２６に示す。ニッケルが２％から３％に変化した場合、導電率は統計的に変化しない。
【0079】
実施例Ｖ－熱間割れ試験
６ｘｘシリーズの合金は、これらの合金の熱間割れの可能性が高いことに起因して、現在、鋳造業界では使用されていない。６ｘｘ＋Ｎｉ合金を最適化するために、Ｂｕｈｌｅｒ高圧ダイカストプレスで熱間割れ試験を実施した。図２７に示すような特定の金型を設計して、高圧真空ダイカスト（ＨＰＶＤＣ）において、熱間割れを発生させる金型中での熱間割れを定量化した。上記金型は、ライザーで囲まれた４つの薄い区画を備える。棒状試験片の長さは５０、１００、１５０、及び２００ｍｍである。
６ｘｘシリーズの合金は、これらの合金の熱間割れの可能性が高いことに起因して、現在、鋳造業界では使用されていない。６ｘｘ＋Ｎｉ合金を最適化するために、Ｂｕｈｌｅｒ高圧ダイカストプレスで熱間割れ試験を実施した。図２７に示すような特定の金型を設計して、高圧真空ダイカスト（ＨＰＶＤＣ）において、熱間割れを発生させる金型中での熱間割れを定量化した。上記金型は、ライザーで囲まれた４つの薄い区画を備える。棒状試験片の長さは５０、１００、１５０、及び２００ｍｍである。
【0080】
各棒状試験片の鋳造後の亀裂を、４種の評価基準、すなわち、
・亀裂位置（下部ライザーの近傍、上部ライザーの近傍、ライザー内）、
・亀裂の長さ（完全、部分的、または微細な亀裂）、
・亀裂の重大度（厚さ全体にわたっているか否か）、及び
・棒状試験片の長さ全体にわたる亀裂の有無
に従って検査した。
・亀裂位置（下部ライザーの近傍、上部ライザーの近傍、ライザー内）、
・亀裂の長さ（完全、部分的、または微細な亀裂）、
・亀裂の重大度（厚さ全体にわたっているか否か）、及び
・棒状試験片の長さ全体にわたる亀裂の有無
に従って検査した。
【0081】
それぞれの亀裂を表５のパラメータを用いて定量化した。
【表5】
【0082】
各棒状試験片には以下のように算出したスコアが与えられる。亀裂が発生した場合は表５のスコアが与えられる。特定のパラメータに関する亀裂が見られない場合は、スコア０が与えられる。続いて、次の式を使用して次の計算を行う。
Ｃｂ＝Ｂ（Ｄ＋ＮＤ＋Ｃ＋Ｐ＋ＴＰ）＋Ｈ（Ｄ＋ＮＤ＋Ｃ＋Ｐ＋ＴＰ）＋Ｍ
Ｃｂ＝Ｂ（Ｄ＋ＮＤ＋Ｃ＋Ｐ＋ＴＰ）＋Ｈ（Ｄ＋ＮＤ＋Ｃ＋Ｐ＋ＴＰ）＋Ｍ
【0083】
「ｎ」個の鋳造物を製造した。したがって、各長さの棒状試験片について平均値を算出した。
【数1】
【0084】
最後に、当該の合金の全体の熱間割れ指数：
を算出した。式中、「ｂ」は当該の長さの棒状試験片に与えられた評価である。５０ｍｍの棒状試験片には最も高い「ｂ」評価が与えられる。これは、この短い区画で亀裂が発生すれば、それはより重大なレベルの熱間割れ感受性を示すためである。このｂ評価を以下の表６にまとめる。
【数2】
【表6】
【0085】
【0086】
熱間割れ指数（ＨＴＩ）が低いことは有益であるのに対し、高いＨＴＩの合金は凝固時に割れが発生しやすくなる。試験した合金のＨＴＩは１０から４５まで変化した。マグネシウム含有量が０．６％未満の場合、ケイ素含有量が０．３～０．６％のＳｉで増加するにつれて、ＨＴＩが最大値まで増加した。より高いケイ素（約１．２％）ではＨＴＩが低下した。マグネシウム含有量が０．６％を超えると、ケイ素含有量のＨＴＩに対する影響はより小さくなった。
【0087】
実施例ＩＩＩから、ケイ素及びマグネシウムの含有量が約１％である合金ＡｌＮｉ２Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６及びＡｌＮｉ２Ｓｉ０．５Ｍｇ０．５でピークの強度が得られた。最適な強度と導電率の比は、Ｍｇ：Ｓｉの比が２：１～１：１で得られた。この比はＭｇＳｉ及びＭｇ２Ｓｉの析出と関連がある。しかしながら、これらの合金は高い熱間割れ指数を示した。図２８から、マグネシウム含有量がより高いことの方が、ケイ素含有量がより高いことよりも、ＨＴＩを改善するのにより有益であった。例えば、合金ＡｌＮｉ２Ｓｉ０．３Ｍｇ０．６の場合、ＨＴＩは３０～３５であった。Ｍｇ含有量を１．２％に増加させることにより、ＨＴＩは１０～１５に大幅に低下した。ケイ素含有量を１．２％に増加させたとしても、ＨＴＩは２５～３０に低下するのみであろう。
【0088】
したがって、鋳造適合性にとっては高マグネシウム含有量が好ましい。但し、マグネシウムはこの合金の導電率に影響を与えることとなる。マグネシウムを過剰に用いると、導電率がＩＡＣＳで５％低下する（“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ， ａｎｄ Ｐｈａｓｅ Ｄｉａｇｒａｍｓ， Ｖｏｌ １， Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ”， Ｖａｎ Ｈｏｒｎ， Ｋ． Ｒ．， ｅ．ｄ．， （Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍｅｔａｌｓ：１９６７）， ｐ．１７４）。良好な導電性を維持しながら良好な鋳造物を得るには、化学組成を最適化する必要がある。これらの最適化は鋳造物のモルホロジーに応じて行われる。
【0089】
本発明を、その特定の実施形態との関連で説明してきたが、特許請求の範囲は、実施例に記載した好ましい実施形態に限定されるべきものではなく、全体としての詳細な説明に整合する範囲で、最も広く解釈されるべきものである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
