铸造锻造用铝合金、铝铸造锻造制品及制造方法技术

本发明专利技术提供抗拉强度、屈服强度、延伸率等机械性能更优良的、能够作为车轮部件、支架、发动机的零件等汽车用各种部件使用，而且是低成本的铝制品。通过铸造锻造实质上由硅０．６～１．８质量％、镁０．６～１．８质量％、铜０．８质量％或以下、锰０．２～１．０质量％、铬０．２５质量％或以下、以及钛０．０～０．１５质量％和不可避免含有的杂质构成的铝合金而完成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于车辆用部件等、可以谋求更低成本化的铸造锻造用铝合金、铝铸造锻造制品及铝铸造锻造制品的制造方法。更特定地说，涉及能够作为用于为了改善汽车的燃油费而要求轻量化的车辆用车轮部件的制造、在锻造工序中生成的毛边等不用的锻造用材料的原材料使用的铸造锻造用铝合金，机械性能优良、含有特定量硅、镁、铜、锰的铝铸造锻造制品及铝铸造锻造制品的制造方法。
技术介绍
一般认为，地球环境问题之一的地球温暖化，在人类所有的活动中可以说二氧化碳的影响较大。世界性地迫切要求降低由工厂或发电厂排出的二氧化碳和降低汽车燃料的消耗量。在1997年京都召开的气候变化框架条约第3次会议即所谓防止地球温暖化会议COP3上，限制日本二氧化碳占主要的温室效应气体排放量，按2008～2012年的平均要比1990年降低减低6％。据此，对于汽车的燃料费，汽油发动机以2010年度、柴油发动机以2005年度为目标年度，规定了区分车辆质量的燃料费目标基准值。另外，还采取税制优惠低公害车的措施，特别是在今后，要提高汽车购买者及使用者对环境问题的理解度，同时在汽车厂家中，也迫切要求促进降低燃料费的技术开发、努力开发燃料费优良的汽车。另外，这样的开发对于战胜行业者间的竞争也是必要的。对于改善汽车燃料费的对策来说，有使用燃料电池、天然气及电力等新的动力源，或者使用其混合，或者稀释燃料发动机或直喷发动机等原动机系统的技术改进，再有动力传递系统的损失改进和车体外形改进以降低行驶阻力等，但是最有效果的、可以与能够适合与其它技术并用的是是汽车质量的轻量化。如果使汽车本身轻量化，减少对动力源的负担，即减少无论是哪一种动力源的使用量变得可能。作为汽车质量的轻量化的一环，从有助于提高汽车运转操作性、乘坐舒服感出发，作为优先度更高的对象采纳汽车车轮部分的轻量化，但是，最近支架部分和发动机的一部分零件都作为轻量化的对象，尝试使用轻金属材料。可是，在谋求汽车轻量化时就存在必须改善成本提高的课题。作为轻量化技术，大致分为结构设计技术和材料技术，但与车体结构和构成要素的彻底改进相比，使用材料的变更是更容易配合的轻量化手段，不过这些材料一般来说是高成本的。作为轻量化的材料可以举出FRP(玻璃纤维增强塑料)等树脂材料、利用高强度钢板的钢的薄板化、铝合金、镁合金、钛合金、陶瓷、金属复合材料等，其中在耐蚀性等弱点最少、比铁成本高、但轻量化材料中，能够以更低的成本、而且在汽车的基本设计上无须做大幅地变更、易于作为代替品使用的是铝合金。铝合金的比重大约是铁的1/3，已经广泛用于发动机汽缸盖、发动机汽缸体等易于铸造的铸造制品。这些铸造制品用高速注射成形、所谓压铸法制造，可以以生产效率良好、较低的成本进行制造，但是，如果制作厚壁、高强度的制品，如上所述，要求轻量化的车轮部件中，由强度不足引起的破损是直接关系到安全的重要问题，因此存在使用铸造制品是困难的问题。虽然例举轻量化研究技术更加进展的车轮部件，但就技术现状进行叙述。车轮部件，例如，转向关节、悬臂等用的材料，因腐蚀性要小、强度和拉伸特性要充分而必须缺陷少，符合要求的A6061合金锻造制品或AC4CH合金压力铸造制品(低速注射成形制品)等已被使用，但它们无法解决高成本这一问题，其现状是应用受到极大限制。以往的A6061合金锻造制品等所谓的纯铝锻造制品是高成本的理由可举出例如工序多、锻造用原料本身成本高，而且在制造工序中发生毛边等的浪费，还有其毛边等不用材不能作为锻造制品的原料循环使用等。另外，挤压铸造制品在工序数多方面也反映出注射速度慢，因此生产率不高而不能低成本化。这样，特别是为了谋求车辆用部件的轻量化，就需要更耐蚀性、强度和延伸性优良、无缺陷、低成本的铝制品，但响应此，迄今为止，作为制作这样的铝制品的材料，提出了各种改进的铝金。根据特开平5-59477号公报，提出了通过成分调整，抑制晶粒粗大化，使其机械性能优良的锻造用铝合金。调整成含有硅1.0～1.5质量％、镁0.8～1.5质量％、铜0.4～0.9质量％、锰0.2～0.6质量％、其他铬0.3～0.9质量％的成分，就可以谋求提高基体强度、抑制晶粒粗大化，实现40kgf/mm2的抗拉强度。但是，虽然提高了强度，却不能降低成本，而且新出现了因比以往的锻造用原料(A6061合金)含铜更多，耐蚀性降低，并且因含镁多，流动性降低、铸造性差这样的问题。另外，提出了铸造性优良的高强度锻造用铝合金材料。使用调整成含有硅0.8～2.0质量％、镁0.5～1.5质量％、铜0.5～1.0质量％、锰0.4～1.5质量％、其他铬0.1～0.3质量％的成分的铝合金材料的金属熔液，控制凝固过程的冷却速度进行连续铸造后，实施均匀化热处理，接着进行热锻，然后进行固溶处理，再进行时效处理而得到的铝合金锻制品，在铸造成接近最终制品形状的场合，不发生以往的A6061合金作为原料时所产生的铸造裂纹(参照特开平7-258784号公报)。在该方案中，虽然改善了铸造性，但与以往的锻造用原料A6061合金相比，仍然不与低成本相关，而且因含铜多，耐蚀性降低，用于车轮部件，遗留不安全。另外，因含镁多而流动性降低，与其在铸造工序中必须进行如上所述的严密控制，莫如发生制造成本提高的问题。还提出了机械性能优良的低成本的锻造用铝合金。通过以10～50％的镦锻比对含有硅0.6～3.0质量％、镁0.2～2.0质量％、铜0.3～1.0质量％、锰0.1～0.5质量％、其他铬0.1～0.5质量％，并且Mg2Si调整成1.5质量％以上成分的铝合金，进行锻造加工，就能够在铸造时不产生热裂纹，锻造后提高强度(参照特开平8-3675号公报)。在该方案中，由于铸造时成形成接近最终制品的形状，能够省略挤压工序进行锻造，所以可以谋求制造成本的降低，但由于含有过量的镁，产生强度降低的问题。锰可以抑制铝晶粒的长大而使组织保持细小，其结果，虽然是提高强度的元素，但如果其量多，就容易生成金属间化合物，反而降低强度。我们在特愿2001-110092说明书中也提出了作为铝的厚壁加工制品，具有抗拉强度、屈服强度、延伸率大、比以往的铸造锻造制品机械性能更高、耐蚀性优良、无缺陷高质量、并且低成本的铝铸造锻造制品及其制造方法。在该方案中，作为成为锻造用原材料的铸造锻造用铝合金，提出了以含有硅0.2～2.0质量％、镁0.35～1.2质量％、铜0.1～0.4质量％、锰0.01～0.08质量％为特征的铝合金。通过使用上述材料，虽然希望的效果有所提高，但其现状是，就其机械强度这点来说，根据使用条件，很难说能够充分地响应市场需求，市场要求提供机械强度更加优良的材料。
技术实现思路
目前需要抗拉强度、屈服强度、拉伸等机械性能更优良、能够作为车轮部件、支架、发动机的零件等汽车用各种部件使用，而且低成本的铝制品，但还没有提出合适的铝制品。本专利技术是鉴于上述的现有课题完成的，其的目的在于，解决现有的技术问题，更特定地说，作为铝的厚壁加工制品，提供响回应市场需求、具有抗拉强度、屈服强度、延伸率优良的铝铸造锻造制品及其制造方法。即，提供所谓硅含量在3质量％以上的AC4CH那样的高浓度制品，可以进行铸造加工、而且如AC4CH那样不必进行低速铸造，可以加工成作为所希望部件的最终形状的铝合金材料，用该材料铸造锻造本文档来自技高网...

【技术保护点】
铝合金，它实质上由硅０．６～１．８质量％、镁０．６～１．８质量％、铜０．８质量％或以下、锰０．２～１．０质量％、铬０．２５质量％或以下、以及钛０．０～０．１５质量％和不可避免含有的杂质构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小谷晃司，渡部正利，町野大辅，
申请(专利权)人：旭技术株式会社，丰荣工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]