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公開番号2025037284
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2023144092
出願日2023-09-06
発明の名称Al-Si系合金鋳塊、およびAl-Si系合金鋳塊の製造方法
出願人株式会社UACJ
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類C22C 21/04 20060101AFI20250311BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】優れた機械的特性を有するとともに、リサイクル性が向上したAl-Si系合金鋳塊、及びAl-Si系合金鋳塊の製造方法を提供する。
【解決手段】Si:3.7質量%以上12.6質量%以下を含み、さらに、Na:0質量ppm以上1質量ppm以下及びSr:0質量ppm以上20質量ppm以下のうち1種または2種の元素を含み、残部がAl及び不可避的不純物からなる化学成分と、円形度が0.5以上であり、且つ、円相当径が10μm以上である共晶Si粒子10の数が、1mm²当たり2個以下である金属組織と、を有している、Al-Si系合金鋳塊。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｓｉ：３．７質量％以上１２．６質量％以下を含み、さらに、Ｎａ：０質量ｐｐｍ以上１質量ｐｐｍ以下及びＳｒ：０質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下のうち１種または２種の元素を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分と、
円形度が０．５以上であり、且つ、円相当径が１０μｍ以上である共晶Ｓｉ粒子の数が、１ｍｍ
２
当たり２個以下である金属組織と、を有している、Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
円形度が０．５以上であり、且つ、円相当径が１０μｍ以上である前記共晶Ｓｉ粒子の数が、１ｍｍ
２
当たり０．３個以下である、請求項１に記載のＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊。
【請求項３】
Ｓｒの含有量が１質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊。
【請求項４】
前記Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊は、さらに、Ｆｅ：１質量％以下、Ｃｕ：０．５質量％以下、Ｍｇ：２．０質量％以下、Ｍｎ：０．８５質量％以下、Ｔｉ：０．２質量％以下、Ｃｒ：０．１質量％以下、Ｚｎ：０．５質量％以下からなる群より選択される１種または２種以上の元素を含む、請求項１に記載のＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項に記載のＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法であって、
Ｓｉ：３．７質量％以上１２．６質量％以下を含むＡｌ－Ｓｉ系合金溶湯に、Ｎａ及びＳｒからなる群より選択される１種または２種の共晶改良元素を含む改良処理材を溶解させ、
その後、前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯中の前記共晶改良元素の含有量を、Ｎａ：０質量ｐｐｍ以上１質量ｐｐｍ以下、Ｓｒ：０質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下となるように減少させ、
その後、前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯を、前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯の固相線温度より５℃高い温度から、前記固相線温度より５℃低い温度までの平均冷却速度が０．１℃／ｓ以上となる条件で鋳造する、Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法。
【請求項６】
前記共晶改良元素の、前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯への添加量が、１５０質量ｐｐｍ以上２５０質量ｐｐｍ以下である、請求項５に記載のＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法。
【請求項７】
前記改良処理材が溶解した後、前記共晶改良元素と反応してドロスを形成するドロス形成材を前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯に添加し、
その後、前記共晶改良元素を含む前記ドロスを前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯から除去することにより、前記共晶改良元素の含有量を減少させる、請求項５に記載のＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊、およびＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
亜共晶Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の機械的性質を向上させるために、鋳造前の溶湯に改良処理材が加えられる。この改良処理材により、共晶Ｓｉ粒子を微細にすることができる（例えば、特許文献１参照）。これにより、Ａｌ－Ｓｉ系合金の延性や靭性を向上させることができる。改良処理材としては、例えば、Ｎａ、Ｓｒ等の共晶改良元素の単体や、共晶改良元素を含む中間合金が用いられる。
【０００３】
ところで、近年では、地球環境への負荷を軽減する観点から、アルミニウム合金材を作製する際の鋳造原料として、廃棄されたアルミニウム合金材やアルミニウム製品の屑等のアルミニウム廃材を使用することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平６－８８１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＮａやＳｒを含むＡｌ－Ｓｉ系合金材や、このＡｌ－Ｓｉ系合金材を含むアルミニウム廃材を鋳造原料としてリサイクルする場合、以下のような不具合が発生するおそれがある。例えば、Ｎａを含むＡｌ－Ｓｉ系合金材をリサイクルした場合、Ｎａによってアルミニウム合金材が高温において脆化しやすくなり、熱間圧延時にアルミニウム合金材が割れるおそれがある。また、Ｓｒを含むＡｌ－Ｓｉ系合金材をリサイクルした場合、再溶融の際にＳｒによりＡｌと空気中の水蒸気との反応が促進されやすくなる。また、Ａｌと水蒸気とが反応すると、水素ガスが発生する。この水素ガスが溶湯中に混入すると、アルミニウム合金材中にポロシティと呼ばれる空孔が生成するおそれがある。
【０００６】
このようなリサイクル時に生じる問題を回避するためには、単純には、Ｎａ及びＳｒの含有量を低減する方法が考えられる。しかし、Ｎａ及びＳｒの含有量を単純に低減すると、共晶Ｓｉ粒子の粗大化を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、優れた機械的特性を有するとともに、リサイクル性が向上した、Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊、及びＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、
Ｓｉ：３．７質量％以上１２．６質量％以下を含み、さらに、Ｎａ：０質量ｐｐｍ以上１質量ｐｐｍ以下及びＳｒ：０質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下のうち１種または２種の元素を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分と、
円形度が０．５以上であり、且つ、円相当径が１０μｍ以上である共晶Ｓｉ粒子の数が、１ｍｍ
２
当たり２個以下である金属組織と、を有している、Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊にある。
【０００９】
本発明の他の態様は、
前記の態様のＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法であって、
Ｓｉ：３．７質量％以上１２．６質量％以下を含むＡｌ－Ｓｉ系合金溶湯に、Ｎａ及びＳｒからなる群より選択される１種または２種の共晶改良元素を含む改良処理材を溶解させ、
その後、前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯中の前記共晶改良元素の含有量を、Ｎａ：０質量ｐｐｍ以上１質量ｐｐｍ以下、Ｓｒ：０質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下となるように減少させ、
その後、前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯を、前記Ａｌ－Ｓｉ系合金溶湯の固相線温度より５℃高い温度から、前記固相線温度より５℃低い温度までの平均冷却速度が０．１℃／ｓ以上となる条件で鋳造する、Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、前記Ａｌ－Ｓｉ系合金鋳塊（以下、「鋳塊」という場合がある。）は、Ｎａ：０質量ｐｐｍ以上１質量ｐｐｍ以下及びＳｒ：０質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下のうち１種または２種の元素を含むとともに、円形度が０．５以上であり、且つ、円相当径が１０μｍ以上である共晶Ｓｉ粒子の数が、１ｍｍ
２
当たり２個以下の範囲内にある。それ故、これらのＡｌ－Ｓｉ系合金鋳塊は、優れた機械的特性を有するとともに、リサイクル性が向上する。
（【００１１】以降は省略されています）

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