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▶ 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】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-02
(54)【発明の名称】耐酸化性Ａｌ－Ｍｇ高強度ダイカスト鋳造合金
(51)【国際特許分類】
C22C 21/06 20060101AFI20240326BHJP
C22C 21/00 20060101ALI20240326BHJP
B22D 17/14 20060101ALI20240326BHJP
B22D 17/00 20060101ALI20240326BHJP
B22D 21/04 20060101ALI20240326BHJP
B22D 27/20 20060101ALI20240326BHJP
【ＦＩ】
C22C21/06
C22C21/00 M
B22D17/14
B22D17/00 B
B22D21/04 A
B22D27/20 B
C22C21/00 N
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023562873
(86)(22)【出願日】2022-04-01
(85)【翻訳文提出日】2023-12-01
(86)【国際出願番号】 CA2022050497
(87)【国際公開番号】W WO2022217338
(87)【国際公開日】2022-10-20
(31)【優先権主張番号】63/174,796
(32)【優先日】2021-04-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】パン，レイ
(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
(57)【要約】
本開示は、ベリリウムを含まない、鋳造作業に適する鋳造合金に関する。鋳造合金は、重量パーセントで、Ｍｇ（約１．０～約１７．０）、Ｆｅ（約０．５～約１．８）、Ｃａ（約０．００３～約６．０）又はＳｒ（約０．００３～約２．５）のうちの一方、所望に応じて結晶微細化剤、並びに残量のアルミニウム及び不可避不純物、を含む。鋳造合金は、鋳造作業中におけるＭｇ喪失及び／又はドロス生成を低減するために、アルミニウム鋳造製品を製造する方法に用いることができる。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
重量パーセントで、約１．０乃至約１７．０のＭｇ、
約０．５乃至約１．８のＦｅ、
約０．００３乃至約６．０のＣａ又は約０．００３乃至約２．５のＳｒのうちの一方、及び、
残量のアルミニウム及び不可避不純物、
を含み、合金元素としてＢｅを含まない、鋳造合金。
【請求項2】
結晶微細化剤をさらに含む、請求項１に記載の鋳造合金。
【請求項3】
Ｃａを含む、請求項１又は２に記載の鋳造合金。
【請求項4】
約０．０１乃至約０．３のＣａを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋳造合金。
【請求項5】
約３．０乃至約８．０のＭｇを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の鋳造合金。
【請求項6】
約４．０乃至約６．０のＭｇを含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の鋳造合金。
【請求項7】
約０．８乃至約１．８のＦｅを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の鋳造合金。
【請求項8】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の鋳造合金を含むアルミニウム鋳造製品。
【請求項9】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の鋳造合金をモールド中で鋳造することを含む、アルミニウム鋳造製品を製造する方法。
【請求項10】
前記鋳造された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９に記載の方法。
【請求項11】
鋳造後熱処理工程を含まない、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項12】
請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる又は得られるアルミニウム鋳造製品。
【請求項13】
構造自動車部品である、請求項８又は１２に記載のアルミニウム鋳造製品。
【請求項14】
以下の特性のうちの少なくとも１つ、－ 少なくとも約２００ＭＰａの引張強度、
－ 少なくとも約１００ＭＰａの降伏強度、
－ 少なくとも約７％の伸び、及び
－ 少なくとも約３０°のＶＤＡ曲げ角度、
を有する、請求項８、１２、及び１３のいずれか一項に記載のアルミニウム鋳造製品。
【請求項15】
Ａｌ４Ｃａを含む、請求項８、１２乃至１４のいずれか一項に記載のアルミニウム鋳造製品。
【請求項16】
Ａｌ１３Ｆｅ４相、Ａｌ３Ｍｇ２相、及びＡｌ４Ｃａ相を有する、請求項８、１２乃至１５のいずれか一項に記載のアルミニウム鋳造製品。
【請求項17】
前記Ａｌ３Ｍｇ２相と接合したＡｌ４Ｃａを有する、請求項１６に記載のアルミニウム鋳造製品。
【請求項18】
結晶粒界にＡｌＭｇＣａ相を有する、請求項８、１２乃至１７のいずれか一項に記載のアルミニウム鋳造製品。
【請求項19】
コントロールアルミニウム製品と比較してアルミニウム製品の鋳造作業中におけるＭｇ喪失及びドロス生成を制限する方法であって、重量パーセントで、約０．００３乃至約６．０のＣａ又は約０．００３乃至約２．５のＳｒのうちの一方を、第一のアルミニウム合金に添加して、鋳造されることを意図する鋳造合金を得ることを含み、前記第一のアルミニウム合金は、重量パーセントで、約１．０乃至約１７．０のＭｇ、
約０．５乃至約１．８のＦｅ、及び
残量のアルミニウム及び不可避不純物、
を含み、前記第一のアルミニウム合金及び前記鋳造合金は、合金元素としてＢｅを含まない、方法。
【請求項20】
前記第一のアルミニウム合金が、結晶微細化剤をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記鋳造合金を溶融して溶融鋳造合金を得ることをさらに含む、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項22】
前記溶融鋳造合金が少なくとも６時間にわたって保持される場合に、Ｍｇ喪失を約１２重量パーセント未満に低減するためである、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記溶融鋳造合金が少なくとも６時間にわたって保持される場合に、ドロス生成を約７重量パーセント未満に低減するためである、請求項２１に記載の方法。
【請求項24】
前記溶融鋳造合金を鋳造して鋳造されたアルミニウム合金を得ることをさらに含む、請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
前記鋳造された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２４に記載の方法。
【請求項26】
鋳造後熱処理工程を含まない、請求項１９乃至２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項27】
前記鋳造アルミニウム合金が、Ｃａを含む、請求項１９乃至２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項28】
前記鋳造アルミニウム合金が、約０．０１乃至約０．３のＣａを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記第一のアルミニウム合金が、約３．０乃至約８．０のＭｇを含む、請求項１９乃至２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項30】
前記第一のアルミニウム合金が、約４．０乃至約６．０のＭｇを含む、請求項１９乃至２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項31】
前記第一のアルミニウム合金が、約０．８乃至約１．８のＦｅを含む、請求項１９乃至３０のいずれか一項に記載の方法。
【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、その全内容が参照により本明細書に援用される２０２０年４月１４日に出願された米国仮特許出願第６３／１７４，７９６号の優先権を主張するものである。
本出願は、その全内容が参照により本明細書に援用される２０２０年４月１４日に出願された米国仮特許出願第６３／１７４，７９６号の優先権を主張するものである。
【0002】
本開示は、高圧真空ダイカスト作業（high pressure vacuum die-casting operations）などの鋳造作業に適するＡｌ－Ｍｇ鋳造合金に関する。
【背景技術】
【0003】
自動車産業の分野では、構造ダイカスト部品に対する需要が増加し続けている。既存の合金のほとんどは、良好な機械的特性を有する製品を製造するために、熱処理を必要とする。したがって、構造ダイカスト品の製造コストを低減するためには、熱処理を行わない合金が求められることになる。
【0004】
Ａｌ－Ｍｇダイカスト鋳造合金は、鋳造したままの状態での優れた機械的特性のために、大きな関心を集めてきた。充分な固溶強化を得るために、Ｍｇが多く添加されて（＞３％）Ａｌ－Ｍｇ合金が製造される。しかし、Ｍｇの酸素との強い親和性に起因して、Ａｌ－Ｍｇ合金は、著しいドロスの形成及び溶融物からのＭｇの喪失をもたらし得る問題となる酸化を起こしてしまう。酸化を最小限に抑えるためにベリリウムを用いることができ、なぜなら、それは、Ｍｇのさらなる酸化を防止する保護ＢｅＯ層を空気－金属界面に形成するからである。しかし、Ｂｅの使用は、Ｂｅダストを吸い込む又はそれに接触するオペレーターに対して健康上のリスクをもたらす。
【0005】
したがって、アルミニウムダイカスト市場では、Ａｌ－Ｍｇ合金において、類似の酸化防止効果を提供するが、健康リスクは伴わないＢｅの代替物を求められている。また、耐ダイ焼き付き性（die soldering resistance）など、鋳造作業中に改善された特性を呈する合金を提供することも求められている。さらに、鋳造されたままの状態（質別Ｆ）で改善された機械的特性を呈するアルミニウム鋳造製品を提供することも求められている。
【発明の概要】
【0006】
本開示は、ベリリウム非含有鋳造合金を提供する。本開示の鋳造合金は、Ｃａ又はＳｒを含む。いくつかの実施形態では、鋳造合金は、鋳造作業中におけるＭｇ喪失の低減及び／又はドロス生成の低減を呈する。いくつかの実施形態では、鋳造合金は、鋳造作業中における耐ダイ焼き付き性の向上も呈する。いくつかの実施形態では、鋳造アルミニウム合金から製造されたアルミニウム鋳造製品は、鋳造されたままの状態であっても、改善された機械的特性を呈する。
【0007】
第一の態様によると、本開示は、重量パーセントで、
Ｍｇ 約１．０～約１７．０；
Ｆｅ 約０．５～約１．８；
Ｃａ 約０．００３～約６．０又はＳｒ 約０．００３～約２．５、のうちの一方；並びに
残量のアルミニウム及び不可避不純物、
を含む鋳造合金を提供し、鋳造合金は、合金元素としてＢｅを含まない。
Ｍｇ 約１．０～約１７．０；
Ｆｅ 約０．５～約１．８；
Ｃａ 約０．００３～約６．０又はＳｒ 約０．００３～約２．５、のうちの一方；並びに
残量のアルミニウム及び不可避不純物、
を含む鋳造合金を提供し、鋳造合金は、合金元素としてＢｅを含まない。
【0008】
一実施形態では、鋳造合金は、結晶微細化剤をさらに含む。別の実施形態では、Ｃａをさらに含む。なお別の実施形態では、鋳造合金は、重量パーセントで約０．０１～約０．３のＣａを含む。さらに別の実施形態では、鋳造合金は、重量パーセントで約３．０～約８．０のＭｇを含む。なお別の実施形態では、鋳造合金は、約４．０～約６．０のＭｇを含む。さらに別の実施形態では、鋳造合金は、重量パーセントで約０．８～約１．８のＦｅを含む。
【0009】
第二の態様によると、本開示は、本明細書で述べる鋳造合金を含むアルミニウム鋳造製品を提供する。いくつかの実施形態では、鋳造されたアルミニウムは、構造自動車部品である。追加の実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、以下の特性：少なくとも約２００ＭＰａの引張強度、少なくとも約１００ＭＰａの降伏強度、少なくとも約７％の伸び、及び／又は少なくとも約３０°のＶＤＡ曲げ角度、のうちの少なくとも１つを有する。追加の実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、Ａｌ４Ｃａを含む。いくつかのさらなる実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、Ａｌ１３Ｆｅ４相、Ａｌ３Ｍｇ２相、及びＡｌ４Ｃａを有する。いくつかの追加の実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、Ａｌ３Ｍｇ２相で接合されたＡｌ４Ｃａを有する。なお追加の実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、結晶粒界にＡｌＭｇＣａ相を有する。
【0010】
第三の態様によると、本開示は、アルミニウム鋳造製品を製造する方法を提供し、その方法は、本明細書で述べる鋳造アルミニウムをモールド中で鋳造することを含む。一実施形態では、方法はさらに、鋳造された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。なお別の実施形態では、方法は、鋳造後熱処理工程を含まない。
【0011】
第三の態様によると、本開示は、本明細書で述べる方法によって得ることができる又は得られるアルミニウム鋳造製品を提供する。いくつかの実施形態では、鋳造されたアルミニウムは、構造自動車部品である。追加の実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、以下の特性：少なくとも約２００ＭＰａの引張強度、少なくとも約１００ＭＰａの降伏強度、少なくとも約７％の伸び、及び／又は少なくとも約３０°のＶＤＡ曲げ角度、のうちの少なくとも１つを有する。追加の実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、Ａｌ４Ｃａを含む。いくつかのさらなる実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、Ａｌ１３Ｆｅ４相、Ａｌ３Ｍｇ２相、及びＡｌ４Ｃａを有する。いくつかの追加の実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、Ａｌ３Ｍｇ２相と接合したＡｌ４Ｃａを有する。なお追加の実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、結晶粒界にＡｌＭｇＣａ相を有する。
【0012】
第四の態様によると、本開示は、コントロールアルミニウム製品と比較して、アルミニウム製品の鋳造作業中におけるＭｇ喪失及びドロス生成を制限するための方法を提供する。この方法は、約０．００３～約６．０のＣａ又は約０．００３～約２．５のＳｒのうちの一方を、第一のアルミニウム合金に添加して、鋳造されることを意図する鋳造合金を得ることを含む。第一のアルミニウム合金は、重量パーセントで、
Ｍｇ 約１．０～約１７．０；
Ｆｅ 約０．５～約１．８；並びに
残量のアルミニウム及び不可避不純物、
を含み、第一のアルミニウム合金及び鋳造合金は、合金元素としてＢｅを含まない。
Ｍｇ 約１．０～約１７．０；
Ｆｅ 約０．５～約１．８；並びに
残量のアルミニウム及び不可避不純物、
を含み、第一のアルミニウム合金及び鋳造合金は、合金元素としてＢｅを含まない。
【0013】
いくつかの実施形態では、方法はさらに、鋳造合金を溶融して溶融鋳造合金を得ることを含む。一実施形態では、第一のアルミニウム合金は、結晶微細化剤をさらに含む。いくつかの追加の実施形態では、方法は、溶融鋳造合金が少なくとも６時間にわたって保持される場合、Ｍｇ喪失を約１２重量パーセント未満に低減するために用いることができる。いくつかのさらなる実施形態では、方法は、溶融鋳造合金が少なくとも６時間にわたって保持される場合、ドロス生成を約７重量パーセント未満に低減するために用いることができる。いくつかの実施形態では、方法はさらに、溶融鋳造合金を鋳造して、鋳造されたアルミニウム合金を得ることを含む。さらに追加の実施形態では、方法はさらに、鋳造された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。いくつかの実施形態では、方法は、鋳造後熱処理工程を含まない。いくつかの追加の実施形態では、鋳造アルミニウム合金は、Ｃａを含む。なおさらなるいくつかの実施形態では、鋳造アルミニウム合金は、約０．０１～約０．３のＣａを含む。追加の実施形態では、第一のアルミニウム合金は、約３．０～約８．０のＭｇを含む。さらなるいくつかの実施形態では、第一のアルミニウム合金は、約４．０～約６．０のＭｇを含む。なお別の実施形態では、第一のアルミニウム合金は、約０．８～約１．８のＦｅを含む。
【0014】
本発明の性質について全般的に記載してきたが、その好ましい実施形態を例示する添付の図面を次に参照する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図5】図５Ａは、１００ｐｐｍのＣａ（■）、１０００ｐｐｍのＣａ（▲）、１００ｐｐｍのＳｒ（×）、又は１０００ｐｐｍのＳｒ（●）を含む合金中、０～６時間の保持時間の過程における、ベース合金中（Ｃａ、Ｓｒ、及び／又はＣａとＳｒとの組み合わせ、破線（stapled line））のＭｇの重量パーセントを示す。図５Ｂは、１００ｐｐｍのＣａ、１０００ｐｐｍのＣａ、１００ｐｐｍのＳｒ、又は１０００ｐｐｍのＳｒを含む合金中、合計６時間の保持時間後における、ベース合金中（Ｃａ、Ｓｒ、及び／又はＣａとＳｒとの組み合わせ）のＭｇ喪失のパーセントを示す。
【図7】図７は、合計６時間の保持時間後における、ベースＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金、Ｃａのみ添加の合金、Ｓｒのみ添加の合金、又はＣａとＳｒとの組み合わせを添加した合金の合計生成ドロス量（重量パーセント）を示す。
【図8】図８は、ベースＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金及びＣａ添加（０．１）合金の機械的特性を比較して示す。結果は、比較した２つの合金について、引張強度（左の棒グラフ、ＭＰａ）、降伏強度（中央の棒グラフ、ＭＰａ）、伸び指数（左の棒グラフ、％）、及び品質指数（■、ＭＰａ）として示す。
【図9】図９は、比較合金１、比較合金２（Ｂｅを含む）、及びＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の機械的特性を比較して示す。結果は、比較した３つの合金について、引張強度（左の棒グラフ、ＭＰａ）、降伏強度（中央の棒グラフ、ＭＰａ）、伸び指数（左の棒グラフ、％）、及び品質指数（■、ＭＰａ）として示す。
【図10】図１０Ａは、ベースＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金の代表的な光学画像を示す。矢印は、材料中の多孔質部分を指している。スケールバーは１００μｍである。図１０Ｂは、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の代表的な光学画像を示す。スケールバーは１００μｍである。図１０Ｃは、ベースＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金の代表的な光学画像を示す。スケールバーは２０μｍである。図１０Ｄは、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の代表的な光学画像を示す。スケールバーは２０μｍである。
【図11】図１１Ａは、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金中に見出されるＡｌ１３Ｆｅ４相の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像、ＥＤＸ、及び電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）を示す。図１１Ｂは、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金中に見出されるＡｌ３Ｍｇ２相の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像及びＥＤＸを示す。図１１Ｃは、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金中に見出されるＡｌ４Ｃａ構成成分の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像、ＥＤＸ、及び電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）を示す。図１１Ｄは、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金中に見出されるＡｌ－Ｍｇ－Ｃａ相の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像及びＥＤＸマッピングを示す。
【発明を実施するための形態】
【0016】
アルミニウム合金は、自動車産業において、燃費の向上及びＣＯ２排出の削減のために軽量化の目標を達成するための魅力的なソリューションを提供する。高圧真空ダイカスト（ＨＰＶＤＣ）は、迅速で経済的なニアネットシェイプ製造法として、アルミニウム構造コンポーネントの製造に広く用いられている。構造ダイカスト品のための合金は、典型的には、良好な流動性及び耐ダイ焼き付き性、高い機械的特性、並びに充分な耐腐食性を必要とする。産業界で取り組まれている重要な課題は、ダイ焼き付き、固溶化処理中のブリスター発生、及び強度と延性とを併せ持つ必要性である。広くコスト及び品質の観点から、質別Ｆ及びＴ５において充分に設計されたアルミニウム合金が好ましい。
【0017】
Ａｌ－Ｍｇ鋳造合金では、酸化を制限又は防止するために、Ｂｅが多くの場合用いられる。しかし、本開示では、鋳造作業で用いることを意図するＡｌ－Ｍｇ鋳造合金中のＢｅを置き換えることを模索した。驚くべきことに、Ｃａ又はＳｒをＡｌ－Ｍｇ鋳造合金に添加すると、鋳造作業中の合金の酸化が制限されるだけでなく、改善された機械的特性を呈する鋳造製品も得られることが見出された。
【0018】
本開示の鋳造アルミニウム合金は、Ｃａ又はＳｒのいずれかを含む。いくつかの実施形態では、鋳造アルミニウム合金は、ＣａとＳｒとの組み合わせは含まない。上記で示されるように、Ｃａ及びＳｒは、合金の酸化を制限し、さらには、いくつかの実施形態では、鋳造条件を改善する。鋳造アルミニウム合金が鋳造製品の製造に用いられる場合、いくつかの実施形態では、鋳造製品の１又は複数の機械的特性を改善することもできる（いくつかの実施形態では、その鋳造されたままの状態で）。
【0019】
本開示の鋳造アルミニウム合金は、鋳造作業に適するいかなるＡｌ－Ｍｇ鋳造合金であってもよい。一実施形態では、本開示の鋳造アルミニウム合金は、５ｘｘ．ｘアルミニウム合金であってよい。
【0020】
いくつかの実施形態では、Ｃａは、約０．００３以上の重量パーセントで鋳造アルミニウム合金中に存在する。いくつかの実施形態では、Ｃａは、約０．０１以上の重量パーセントで鋳造アルミニウム合金中に存在する。いくつかの実施形態では、Ｃａは、約０．１以上の重量パーセントで鋳造アルミニウム合金中に存在する。追加の実施形態では、Ｃａは、少なくとも約０．００３、０．００４、０．００５、０．００６、０．００７、０．００８、０．００９、０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、又はそれ以上の重量パーセントで存在する。Ｃａが合金中に存在する場合、それは、６．０以下の重量パーセントで存在する。いくつかの実施形態では、Ｃａは、約６．０、５．０、４．０、３．０、２．０、１．０、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、０．１、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの具体的な実施形態では、Ｃａは、約０．０１～約６．０の重量パーセントで合金中に存在する。追加の実施形態では、Ｃａは、少なくとも約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、又はそれ以上の重量パーセントで存在する。いくつかの実施形態では、Ｃａは、約６．０、５．０、４．０、３．０、２．０、１．０、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの具体的な実施形態では、Ｃａは、約０．１～約６．０の重量パーセントで合金中に存在する。なお他の実施形態では、Ｃａは、少なくとも約０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、０．２、又はそれ以上の重量パーセントで合金中に存在する。なおさらなる実施形態では、Ｃａは、約０．３、０．２、０．１、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。なお追加の実施形態では、Ｃａは、約０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、又は０．２から約０．３、０．２、０．１、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、又は０．０２までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約０．０１から約０．３までの重量パーセントなどである。なお他の実施形態では、Ｃａは、少なくとも約０．１、０．２、又はそれ以上の重量パーセントで合金中に存在する。なおさらなる実施形態では、Ｃａは、約０．３、０．２以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。なお追加の実施形態では、Ｃａは、約０．１又は０．２から約０．３又は０．２までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約０．１から約０．３までの重量パーセントなどである。
【0021】
いくつかの実施形態では、Ｓｒは、約０．００３以上の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの実施形態では、Ｓｒは、約０．０１以上の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの実施形態では、Ｓｒは、約０．１以上の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの追加の実施形態では、Ｓｒは、少なくとも約０．００３、０．００４、０．００５、０．００６、０．００７、０．００８、０．００９、０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、又はそれ以上の重量パーセントで存在する。Ｓｒが合金中に存在する場合、それは、２．５以下の重量パーセントで存在する。いくつかの実施形態では、Ｓｒは、２．５、２．４、２．３、２．２、２．１、２．０、１．９、１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、１．１、１．０、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、０．１、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２、０．０１、０．００９、０．００８、０．００７、０．００６、０．００５、０．００４以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの具体的な実施形態では、Ｓｒは、約０．００３～約２．５の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの追加の実施形態では、Ｓｒは、少なくとも約０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、又はそれ以上の重量パーセントで存在する。いくつかの実施形態では、Ｓｒは、約２．５、２．４、２．３、２．２、２．１、２．０、１．９、１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、１．１、１．０、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、０．１、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの具体的な実施形態では、Ｓｒは、約０．０１～約２．５の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの追加の実施形態では、Ｓｒは、少なくとも約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、又はそれ以上の重量パーセントで存在する。いくつかの実施形態では、Ｓｒは、約２．５、２．４、２．３、２．２、２．１、２．０、１．９、１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、１．１、１．０、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの具体的な実施形態では、Ｓｒは、約０．１～約２．５の重量パーセントで合金中に存在する。なお他の実施形態では、Ｓｒは、少なくとも約０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、又は０．２の重量パーセントで合金中に存在する。なおさらなる実施形態では、Ｓｒは、約０．３、０．２、０．１、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。なお追加の実施形態では、Ｓｒは、約０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、又は０．２から約０．３、０．２、０．１、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、又は０．０２までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約０．０１から約０．３までの重量パーセントなどである。Ｓｒは、少なくとも約０．１、０．２、又はそれ以上の重量パーセントで合金中に存在する。なおさらなる実施形態では、Ｓｒは、約０．３、０．２以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。なお追加の実施形態では、Ｓｒは、０．１又は０．２から約０．３又は０．２までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約０．１から約０．３までの重量パーセントなどである。
【0022】
本開示の鋳造アルミニウム合金は、得られる鋳造製品に許容可能な機械的特性を提供するために、Ｍｇを含む。Ｍｇの主要な強化機構が固溶強化であることから、アルミニウム中におけるＭｇの溶解度を超えて添加しても、対応するアルミニウム鋳造製品の機械的特性がさらに上昇することはない。このため、本開示の鋳造アルミニウム合金では、１７．０以下の重量パーセントでＭｇが提供される。Ｍｇは、少なくとも約１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．０、１１．０、１２．０、１３．０、１４．０、１５．０、１６．０、又はそれ以上の重量パーセントで合金中に存在する。Ｍｇは、約１７．０、１６．０、１５．０、１４．０、１３．０、１２．０、１１．０、１０．０、９．０、８．０、７．０、６．０、５．０、４．０、３．０、２．０以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。一実施形態では、Ｍｇは、約１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．０、１１．０、１２．０、１３．０、１４．０、１５．０、１６．０から約１７．０、１６．０、１５．０、１４．０、１３．０、１２．０、１１．０、１０．０、９．０、８．０、７．０、６．０、５．０、４．０、３．０、２．０までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約１．０から１７．０までなどである。いくつかの実施形態では、Ｍｇは、少なくとも約３．０、４．０、５．０、６．０、７．０、又はそれ以上の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの実施形態では、Ｍｇは、約８．０、７．０、６．０、５．０、４．０以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。一実施形態では、Ｍｇは、約３．０、４．０、５．０、６．０、７．０から約８．０、７．０、６．０、５．０、４．０までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約３．０から８．０までなどである。いくつかの実施形態では、Ｍｇは、少なくとも約４．０、５．０、又はそれ以上の重量パーセントで合金中に存在する。いくつかの実施形態では、Ｍｇは、約６．０、５．０以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。一実施形態では、Ｍｇは、約４．０、５．０から約６．０、５．０までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約４．０から６．０までなどである。
【0023】
本開示の鋳造アルミニウム合金は、鋳造作業中に耐ダイ焼き付き性を提供するために、Ｆｅを含む。しかし、本開示の鋳造合金中に存在するＦｅの量は、もろく、対応するアルミニウム合金製品の機械的特性を低下させ得る大きい鉄相の生成が回避されるように、制限されるべきである。このため、Ｆｅは、少なくとも約０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、又はそれ以上の重量パーセントで合金中に存在する。Ｆｅは、約１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、１．１、１．０、０．９、０．８、０．７、０．６以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。一実施形態では、Ｆｅは、約０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７から約１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、１．１、１．０、０．９、０．８、０．７、０．６までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約０．５から１．８までなどである。一実施形態では、Ｆｅは、少なくとも約０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、又はそれ以上の重量パーセントで合金中に存在する。Ｆｅは、約１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、１．１、１．０、０．９以下、又はそれ未満の重量パーセントで合金中に存在する。一実施形態では、Ｆｅは、約０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７から約１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、１．１、１．０、０．９までの重量パーセントで合金中に存在し、例えば、約０．８から１．８までなどである。
【0024】
所望に応じて、結晶微細化剤が、完全に等軸状である微細結晶粒組織でアルミニウム合金を固化するために、Ｔｉ、ＴｉＢ２、ＴｉＢ、又はＴｉＣの形態で本開示のアルミニウム合金に含まれてもよい。ＴｉＢが結晶微細化剤として用いられる場合、その結果として、合金中のＢ含有量は最大０．０５重量％となり得る。ＴｉＣが結晶微細化剤として用いられる場合、その結果として、合金中のＣ含有量は最大０．０１重量％となり得る。結晶微細化剤は、再溶融されるべきインゴットの製造時に添加され得る、又はそれは、最終鋳造品の製造時の再溶融後に添加され得る。
【0025】
本開示の鋳造合金は、意図的な添加剤としても又は合金元素としても、Ｂｅを含まない。存在する場合は、Ｂｅは、不可避不純物であると見なされる。
本開示のいくつかの実施形態では、鋳造合金は、意図的な添加剤としても又は合金元素としても、Ｃｕを含まない。このため、いくつかの実施形態では、存在する場合は、Ｃｕは、不可避不純物であると見なされ得る。
本開示のいくつかの実施形態では、鋳造合金は、意図的な添加剤としても又は合金元素としても、Ｃｕを含まない。このため、いくつかの実施形態では、存在する場合は、Ｃｕは、不可避不純物であると見なされ得る。
【0026】
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。一実施形態では、不純物の各々は、重量パーセントで、最大約０．０５で存在し、合計不可避不純物は、重量パーセントで、約０．１５（重量パーセント）未満で存在する。
【0027】
本開示の鋳造アルミニウム合金は、アルミニウム鋳造製品が得られるように、高圧真空ダイカスト（ＨＰＶＤＣ）を含むがこれに限定されない様々な鋳造作業に供することができる。Ｃａ又はＳｒが存在することにより、いくつかの実施形態では、溶融アルミニウム合金の保持の過程におけるＭｇ喪失の量及び／又はドロス生成の量が低減されることで鋳造作業を改善することができる。いくつかの実施形態では、Ｃａ又はＳｒが存在することにより、溶融合金を少なくとも６時間保持した場合の溶融時のＭｇ喪失を約１２重量パーセント未満に低減することができる（対応するベース合金と比較した場合－Ｃａ、Ｓｒ、及び／又はＣａとＳｒとの組み合わせ）。いくつかの実施形態では、Ｃａ又はＳｒが存在することにより、溶融合金を少なくとも６時間保持した場合のドロス生成を約７重量パーセント未満に低減することができる（Ｃａ及びＳｒを含まない対応するベース合金と比較した場合）。
【0028】
本開示は、したがって、本明細書で述べる鋳造アルミニウム合金からアルミニウム鋳造製品を製造する方法を提供する。方法は、広くは、本明細書で述べる鋳造アルミニウム合金をモールド中で鋳造すること、及び所望に応じて、鋳造されたアルミニウム合金を高圧真空ダイカスト（ＨＰＶＤＣ）に供すること、を包含する。いくつかの実施形態では、方法は、鋳造後熱処理工程を用いることを回避するものである。そのような実施形態では、対応するアルミニウム製品が、鋳造されたままの状態（例：質別Ｆ）で提供される。
【0029】
方法のいくつかの実施形態では、インゴットの形態で提供され得る鋳造アルミニウム合金は、溶融工程に供されて、溶融されたアルミニウム合金が得られる。溶融工程は、アルミニウム合金を加熱及び撹拌すること、並びに所望に応じて、鋳造前に溶融されたアルミニウム合金を保持することを含む。溶融工程中に（例えば、保持工程中に）ドロスが生成する場合、方法は、鋳造前にドロスを除去することを含み得る。溶融されたアルミニウム合金が得られると、それは、モールド中で鋳造されて、アルミニウム鋳造製品が得られる。鋳造工程は、鋳造されたアルミニウム合金を、高圧真空ダイカスト工程に供することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、モールドからアルミニウム鋳造製品を取り出す工程を含み得る。いくつかの実施形態では、アルミニウム鋳造製品を製造する方法は、鋳造後熱処理工程を含まず、アルミニウム鋳造製品は、鋳造されたままの状態で得られる（例：質別Ｆ）。しかし、いくつかの実施形態では、鋳造されたアルミニウムを製造する方法は、１又は複数の鋳造後処理工程を含んでもよい（例：アニーリング工程、ひずみ硬化工程、固溶化熱処理工程、及び／又は熱処理工程）。
【0030】
アルミニウム製品が鋳造製品である実施形態では、方法はまた、いかなる鋳造後処理も除外し得る（例：それは、鋳造されたまま又は質別Ｆとして提供され得る）。別の選択肢として、方法は、例えば、Ｔ５、Ｔ６、又はＴ７処理（例：固溶化熱処理工程及び人工時効工程）などの鋳造後熱処理を含み得る。アルミニウム製品が鋳造製品である実施形態では、後者は、シャシー又はローターなどの自動車部品であり得る。
【0031】
いくつかの実施形態では、本開示の鋳造合金は、鋳造作業中におけるドロス生成を低減するために用いることができる。いくつかの実施形態では、本開示の鋳造合金は、溶融アルミニウム合金が少なくとも６時間にわたって保持される場合、溶融工程中に（例えば、保持工程中に）生成されるドロスの重量パーセントを、７、６、５、４、３、２、１％未満に低減する。
【0032】
いくつかの実施形態では、本開示の鋳造合金は、鋳造作業中におけるＭｇ喪失を低減するために用いることができる。いくつかの実施形態では、本開示の鋳造合金は、溶融アルミニウム合金が少なくとも６時間にわたって保持される場合、溶融工程中（例えば、保持工程中）におけるＭｇ喪失の重量パーセントを、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２％未満に低減する。
【0033】
いくつかの実施形態では、本開示の方法は、Ｃａ又はＳｒを、アルミニウム又は第一のアルミニウム合金に添加して、マスター合金又は本開示の鋳造合金を得ることを含み得る。いくつかの実施形態では、Ｃａ又はＳｒは、純アルミニウムに添加されて、マスター合金が得られる。そのような実施形態では、マスター合金は、次に、本開示の鋳造合金を製造するために用いられてよく、Ｍｇ、Ｆｅ、及び所望に応じて結晶微細化剤が添加されてもよい。純アルミニウム又はマスター合金は、合金元素としてのＢｅを含まず、Ｂｅが存在する場合、それは不純物と見なされる。いくつかの実施形態では、Ｃａ又はＳｒは、Ｍｇ及びＦｅ、並びに所望に応じて結晶微細化剤を含み、残部はアルミニウム及び不可避不純物である第一のアルミニウム合金に添加される。第一のアルミニウム合金は、合金元素としてのＢｅを含まず、第一のアルミニウム合金中にＢｅが存在する場合、それは不純物と見なされる。
【0034】
本開示はまた、本明細書で述べる方法によって得ることができる又は得られ得るアルミニウム鋳造製品も提供する。本開示の文脈において、「アルミニウム鋳造製品」の用語は、最終鋳造製品（例えば、構造自動車部品など）、又はさらに再度溶融されて異なる形状のアルミニウム製品とされ得る中間インゴットを意味し得る。いくつかの実施形態では、アルミニウム鋳造製品は、ショックタワー、Ａピラー、Ｂピラー、又はトルクボックスである。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム鋳造製品は、ＣａもＳｒも含まない（及び所望に応じてＢｅを含む）対応するアルミニウム製品の特性と比較した場合、引張強度、降伏強度、品質指数、ＶＤＡ角度、及び／又は伸びパーセントの改善を呈する。いくつかの実施形態では、引張強度、降伏強度、品質指数、ＶＤＡ角度、及び／又は伸びパーセントの改善は、アルミニウム製品の鋳造されたままの状態（例：質別Ｆ）で見られる。
【0035】
いくつかの実施形態では、本開示の鋳造合金から製造されるアルミニウム鋳造製品は、少なくとも約２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０ＭＰａ、又はそれ以上の引張強度を有する。具体的な実施形態では、本開示の鋳造合金から製造されるアルミニウム鋳造製品は、少なくとも約２００ＭＰａの引張強度を有する。いくつかの追加の実施形態では、本開示の鋳造合金から製造されるアルミニウム鋳造製品は、少なくとも約１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０ＭＰａ、又はそれ以上の降伏強度を有する。いくつかの追加の実施形態では、本開示の鋳造合金から製造されるアルミニウム鋳造製品は、少なくとも約１００ＭＰａの降伏強度を有する。いくつかの追加の実施形態では、本開示の鋳造合金から製造されるアルミニウム鋳造製品は、少なくとも約７、８、９、１０％、又はそれ以上の伸びを有する。いくつかの追加の実施形態では、本開示の鋳造合金から製造されるアルミニウム鋳造製品は、少なくとも約７％の伸びを有する。いくつかの追加の実施形態では、本開示の鋳造合金から製造されるアルミニウム鋳造製品は、少なくとも約３０°以上の、規格ＶＤＡ（Ｖｅｒｂａｎｄ ｄｅｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｉｎｄｕｓｔｒｉｅ）２３８－１００の角度を満たす。
【0036】
本発明は、本発明の範囲を限定するためではなく本発明を例証するために与えられる以下の例を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
実施例
本発明の例は、鋳造されたままの質別での用途におけるアルミニウムＨＰＶＤＣ構造コンポーネントに対して非常に優れた機械的特性及び耐ダイ焼き付き性を提供するための新規なアルミニウム合金の開発を提示する。微細構造の変化及び機械的特性を、走査型電子顕微鏡及び引張／曲げ試験によって試験した。微細構造と特性との間の関係を分析し、試験合金の強化機構について考察する。実験結果に基づいて、新規な合金は、ＨＰＶＤＣコンポーネントを鋳造されたままの状態で適用することに対して、有望なソリューションを明示している。
実施例
本発明の例は、鋳造されたままの質別での用途におけるアルミニウムＨＰＶＤＣ構造コンポーネントに対して非常に優れた機械的特性及び耐ダイ焼き付き性を提供するための新規なアルミニウム合金の開発を提示する。微細構造の変化及び機械的特性を、走査型電子顕微鏡及び引張／曲げ試験によって試験した。微細構造と特性との間の関係を分析し、試験合金の強化機構について考察する。実験結果に基づいて、新規な合金は、ＨＰＶＤＣコンポーネントを鋳造されたままの状態で適用することに対して、有望なソリューションを明示している。
【0037】
Ｂｅに対する考え得る代替物として、Ｃａ及びＳｒを、液体Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金の酸化防止に対するその効果について、酸化形態、ドロス生成、及びマグネシウム喪失の観察及び測定を通して調べた。
【0038】
溶融Ａｌ－５Ｍｇ酸化試験。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金におけるＣａ及びＳｒの様々な添加について試験した。合金を、Ｐ１０２０アルミニウム、純マグネシウム、及び純鉄粉末を用いて製造した。Ｓｒ及びＣａの元素については、Ａｌ－１０％Ｓｒ及びＡｌ－１０％Ｃａのマスター合金を用いてバッチ処理した。これらの合金の化学組成を、光学発光分光法（ＯＥＳ）によって分析し、結果を表１に示す。合金は、３５０－ｋｇ電気抵抗炉を用いて、実験室で溶融した。
【0039】
【表1】
【0040】
実験手順を図１に提示する。手順は、２つの工程、合金バッチ処理プロセス及び保持プロセス、を含む。典型的な合金バッチ処理プロセスを用いた。より具体的には、Ｐ１０２０を炉に投入し、Ｆｅ及びＭｇと共にバッチ処理した。次に、溶融金属を撹拌し、アルゴンを用いて脱気した。フラックス塩を用いて、脱気中に溶融物を浄化した。脱気後、表１の化学設計に従って、Ｃａ及びＳｒを、Ｃａについては１００ｐｐｍ～０．３％、Ｓｒについては１００～１０００ｐｐｍの割合で添加した。鋳造中の酸化発生を調べるために、断続熱保持プロセス（interrupted thermal holding process）を用いた。金属の保持温度は、典型的な鋳造における上限である７７０℃に設定した。液体金属上に形成される酸化物質量は、温度と共に増加することから、この試験では、最も苛酷な酸化条件下でのＡｌ－Ｍｇ酸化に対するＣａ及びＳｒの効果を例証する。図１に示されるように、合金化に続いて、各々を２時間とする３回の保持時間とした。各時間の後、溶融金属表面の外観を撮影した。ドロス生成量を定量するために、金属表面の完全なスキミングを行った。６つのＯＥＳサンプルを採取して、マグネシウム喪失を評価した。各試験の後、坩堝を充分に洗浄した。ベースＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金については、２０時間までの長い熱保持時間を行って、酸化の変化について試験した。
【0041】
Ａｌ－Ｍｇ合金の特性及び微細構造分析。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金の機械的特性及び曲げ延性に対する少量のＣａの効果について試験した。高圧真空ダイカスト（ＨＰＶＤＣ）によって得た厚さ３ｍｍのプレートを、２６０ｔのＢｕｈｌｅｒマシンで製造した。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇベース合金及び新規Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｆｅ０．１Ｃａ合金を鋳造した。調べた合金の化学組成を、光学発光分光法（ＯＥＳ）を用いて特定し、結果を表２に示す。
【0042】
【表2】
【0043】
引張試験用のサンプルを鋳造ブランクから切り出した（図２に示されるように、サンプル中央の長方形部分）。次に、プレートを、ＡＳＴＭ Ｂ５５７規格に準拠する正確な寸法である試験サンプルの形状に機械加工した。各合金について、鋳造されたままの状態の１０個の引張サンプルで引張試験を行った。曲げ試験のために、６０×６０ｍｍの正方形サンプルを、３ｍｍのＨＰＶＤＣプレートから機械加工した。各合金について６個のサンプルを、ＶＤＡ ２３８－１００標準に従って試験した。
【0044】
金属組織学サンプルを、鋳造されたままの状態のＨＰＶＤＣプレートから取った。光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、鋳造されたままの状態の微細構造を分析し、金属間相を識別した。
【0045】
溶融Ａｌ－Ｍｇ合金の酸化防止に対するＣａ及びＳｒの効果。酸化機構を理解するために、Ａｌ－Ｍｇの酸化現象について試験した。Ａｌ－Ｍｇ合金の酸化防止効果に対するＣａ及びＳｒの効果を調べた。
【0046】
ベースＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金の酸化特性。図３は、空気中、７７０℃で熱保持の過程におけるＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金の溶融表面を示す。充分なスキミング後の溶融物の表面は、非常に清浄である。１時間の曝露後、表面は、坩堝端部近くに、部分的なポップコーン形状の酸化を見せている。２時間の曝露後、溶融物の表面は、ポップコーン形状の酸化物で完全に覆われた状態となっている。金属の温度は、アルミニウムとマグネシウムとの発熱酸化反応に起因して、８００℃に上昇した。２０時間の曝露後、酸化物の色は部分的に黒色に変わっている。固体のポップコーン形状の酸化物は、図４Ａに示されるように、多孔質の形態を有し、それは、多数の細孔及び酸化物クラスターを構成している（図４Ｂを参照）。ＥＤＸ分析から、ドロスは、主として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及びスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）から構成されていることが示される。
【0047】
図５Ａ及び図５Ｂは、０から６時間までの保持時間の間にＭｇ濃度が変化すること、並びに合計６時間の保持時間後におけるＭｇ喪失のパーセントを示す。ベースＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金が最も高いＭｇ喪失を起こしたことが分かる。６時間の保持時間後の合計Ｍｇ喪失は、０．６３重量％又は１２．６％の喪失である。Ｃａ又はＳｒの添加により、溶融中のＭｇ喪失が効果的に低減された。Ｍｇ喪失は、Ｃａ含有合金では０．１重量％未満又は２％未満の喪失であり、Ｓｒ含有合金では０．３重量％未満又は６％未満の喪失であった。
【0048】
ＣａとＳｒとの組み合わせ。図６は、添加剤なし、Ｃａのみ、Ｓｒのみ、及びＣａとＳｒとの組み合わせを含む溶融Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇベース合金の視覚的外観を示す。Ｃａ及びＳｒの両方を含有する合金は、小さい波形状を有している。この特徴は、Ｓｒ含有合金の特徴と類似している。酸化層は厚いように見える。多孔質のドロスは存在しない。この結果は、ＣａとＳｒとの組み合わせが、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇの酸化に効果的に対抗する手助けとなり得ることを示す。
【0049】
図７は、合計６時間の保持時間後における生成された合計ドロス量（投入量の重量％）を示す。ＣａとＳｒとの組み合わせが、ドロス生成を効果的に低減したことには留意されたい。Ｃａ及びＳｒの両方を含む合金は、２．１重量％のドロス生成を示し、これは、ベース合金のドロス生成（６．９重量％）及びＳｒを含む合金のドロス生成（２．９重量％）よりも低い。しかし、生成されたドロスの量は、Ｃａを含む合金のドロス量（１．０重量％）よりも高い。
【0050】
まとめると、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ中のＭｇは、酸素に対する強い親和性を有する。ベース合金の場合、溶融物表面に分厚い酸化物が見られた。Ｃａ及びＳｒのいずれも、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇの酸化を防止するのに良好な効果を示した。
【0051】
機械的特性。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ及びＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａの特性を試験した。表３は、鋳造されたままの状態の試験合金及び参照合金における引張特性及びＶＤＡ曲げの結果をまとめて示す。図８は、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金の機械的特性に対するＣａの効果を示す。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａが、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金と比較して優れた引張特性を示すことが見出された。引張強度及び延性のいずれについても、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金よりもＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の方が高い。ＱＩ＝ＵＴＳ＋１５０＊ｌｏｇ（Ｅｌ％）の式を用いて算出される合金品質指数（ＱＩ）は、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａにおいて４５９ＭＰａであり、これは、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇよりも８１ＭＰａ又は２１％高い。一方、表３に示されるように、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金よりも良好な曲げ延性を与える（Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａにおける曲げ角度３７．７°に対してＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金における２９．０°）。結果は、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の機械的性能に対するＣａの有益な効果を強調するものである。
【0052】
【表3】
【0053】
図９は、新規Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の機械的特性を他の市販のダイカスト合金（例：比較合金１及び２）と比較して示す。新規合金は、比較合金１及び２よりも高い品質指数値を示した。それは、全体として最も高い引張強度及び降伏強度を有していた。
【0054】
７．５重量％のＳｉ及び０．１７重量％のＦｅを含有する比較合金１と比較すると、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、より高い引張強度及びより低い伸びを有していた。伸びは、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の１０％に対して、比較合金１の１１．５％であった。興味深いことに、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、比較合金１よりも良好な曲げ延性を示し、比較合金１の３２．４°と比較して、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の曲げ角度は３７．７°であった。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、比較合金１に類似の又はより良好な延性を有するものと考えられる。耐ダイ焼き付き性に関しては、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、１．５重量％のＦｅを含有しており、これは、比較合金１と比較して、固着する傾向を低減して、ダイ寿命を大幅に改善するものと考えられる。
【0055】
比較合金２のＡｌ－１．６Ｆｅ－４．２Ｍｇ－Ｂｅ合金と比較して、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、より高い強度を示したが、延性は低かった。理論に束縛されるものではないが、これは、比較合金２（４．３重量％のＭｇ）よりも高いＡｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金中のＭｇ含有量（５．１重量％のＭｇ）に起因する可能性があり、そのことが、より高い固溶強化効果を提供したものである。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の延性は、より高い伸びが必要とされる場合、Ｍｇの量を減少させることによって改善することができる。合金の品質指数に関しては、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、比較合金２（４２７ＭＰａ）よりも高い品質指数値（４５９ＭＰａ）を示した。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、全体として比較合金２よりも良好な機械的特性を有していた。耐ダイ焼き付き性に関しては、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金及び比較合金２は、１．５重量％対１．６重量％の類似のＦｅ含有量を有していた。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金は、ダイ寿命に関しては、比較合金に類似の性能であるものと考えられる。
【0056】
鋳造されたままの状態の微細構造分析。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金中のＣａの強化機構を理解するために、鋳造されたままの状態のプレートに対して微細構造分析を行った。結果を表１０に示す。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇは、収縮孔を示すが、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａは、細孔のない微細構造を示す。ＣａはＡｌ－Ｍｇ酸化の低減に非常に効率的であることから、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａが、より少ない酸化物及びより低い多孔性を有することは理にかなっている。
【0057】
相の形態及び化学の識別を、ＳＥＭ／ＥＤＸ及びＥＢＳＤ分析を用いて行った。結果を図１１に示す。表４は、試験の２つの合金で識別された異なる安定相をまとめて示す。合金マトリックスは、主として、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ合金ではＡｌ１３Ｆｅ４及びＡｌ３Ｍｇ２相、Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金ではＡｌ１３Ｆｅ４及びＡｌ３Ｍｇ２／Ａｌ４Ｃａ相から成っていた。Ａｌ－５Ｍｇ－１．５Ｆｅ合金にＣａを添加することで、マトリックス中の結晶粒界において、Ａｌ３Ｍｇ２相と接合したＡｌ４Ｃａ相又はＡｌＭｇＣａ相の形成が可能となる。加えて、Ｃａは、鉄リッチ相の形態を僅かに改変すると思われる。Ａｌ－１．５Ｆｅ－５Ｍｇ０．１Ｃａ合金の微細構造中には、非常に不均一に分布した部分的に断片化されたスクリプト状Ｆｅ相（partially fragmented script Fe phases）がより多く存在していることが観察された。小さい粒子が、引張試験において均一な変形を促進し、より高い伸びをもたらしている。
【0058】
【表4】
【0059】
加えて、Ｍｇ添加による合金の機械的特性に対する効果についても試験した。本質的には、以下の表５及び図１２に見られるように、引張強度（ＵＴＳ）及び降伏強度（ＹＳ）は、Ｍｇ含有量の増加と共に上昇した。
【0060】
【表5】
【0061】
本発明を、その具体的な実施形態と関連して記載してきたが、請求項の範囲は、例で示した好ましい実施形態によって限定されるべきではなく、記載内容全体と一致する最も広い解釈が与えられるべきであることは理解されるであろう。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】