A360アルミニウム合金: 優れた腐食ダイキャスティングソリューション

1. 導入

A360アルミニウム合金は、現代の高圧ダイカストで中心的な役割を占めています, 流動性の組み合わせで尊敬されています, 強さ, および腐食抵抗.

機械的性能とキャスティブの最適なバランスを提供することにより, A360は、自動車の業界標準になりました, 海兵隊, および消費者エレクトロニクスコンポーネント.

その結果, エンジニアと材料科学者はその構成を理解する必要があります, 製造中の行動, インサービス特性, 全体的な経済的価値.

この記事では、A360の冶金基礎について説明しています, 物理的特性, 機械的性能, 腐食挙動, ダイキャスティングの考慮事項, 後処理要件, およびアプリケーション.

2. アルミニウム合金の合金組成 A360

アルミニウム合金 A360 バランスをとるように設計された高圧ダイキャスト合金です 流動性, 機械的強度, そして 耐食性.

その構成は、それを、化学的に - ADC12を除外します (北米のA383と呼ばれることもあります) しかし、腐食性能を向上させるためにマグネシウムがわずかに高くなっています.

以下は、典型的な化学物質の分解です (重量パーセントのすべての値):

3. 物理的な & の熱特性 A360 アルミニウム合金

4. の機械的特性 A360 アルミニウム合金

5. 耐食性 & 表面の動作

ネイティブパッシブフィルム (al₂o₃)

純粋なアルミニウムとその合金は、自然に薄い形を形成します (2–5 nm) アモルファスal₂o₃レイヤー 空気曝露の数秒以内.

この接着されたフィルムは、ひっかいたときに自己回復します, それにより、さらなる酸化を防ぎます.

静的で, 中性pH条件, 裸のA360は通常、以下の腐食率を示します 5 µm/year,

ほとんどのコーティングされていないスチールよりも耐久性があります.

ピッティング & 隙間腐食

塩化物を含んだ環境では、海辺や除系の状態などです。ピット腐食 cl⁻イオンがパッシブ層に違反する場所を開始できます.

ASTM B117 SALT-SPRAYテストで, 保護されていないA360サンプルはしばしば小さなピットを示し始めます 200–300時間 で 5% NaCl, 35 °C.

対照的に, 海洋グレード 5083 それを超えて実行します 1 000 時間. したがって, 保護コーティングまたは陽極酸化が持続的な海洋暴露に義務付けられるようになります.

同様に, 隙間腐食 ガスケットまたは影のある領域の下で開発できます, 局所的な酸性化が下のpHを下げます 4, 酸化物をさらに不安定にします.

設計ソリューションには、適切な排水のための厳しい許容範囲の確保と非多孔性シーラントの使用が含まれます.

保護治療

• 陽極酸化処理 (タイプIIおよびタイプIII): 硫酸酸酸酸化は、の酸化物層を構築します 5–25 µm (タイプII) または 15–50 µm (ハードアノダイズタイプIII).
  酢酸ニッケルまたはポリマーベースのシーラーでシーリングすると、追加の保護が与えられます, 塩スプレー抵抗を超える拡張 500 時間 ピットイニシエーションなし.
• 変換コーティング: クロム酸塩変換 (iridite) および非クローム化の代替品 (例えば。, ジルコニウムベース) 薄いものを作成します,
  <1 両方のµm障壁が表面をプライマ化し、初期腐食を阻害する.
• 有機コーティング: ポリウレタンまたはフルオロポリマートップコートと組み合わせたエポキシプライマーが達成します
  以上 1 000 時間 塩スプレーテストで, 表面準備 (苛性エッチングと脱酸化) 厳密に守られています.

ガルバニックな相互作用

ガルバニックシリーズにおけるアルミニウムの位置は、多くの構造金属に陽極酸化します。, ステンレス鋼, そしてチタンでさえ.

湿気または湿った電解質で, ガルバニックカップルは、A360腐食を速度で駆動できます 10–20 µm/年 銅と直接接触しているとき. ガルバニックアクションを緩和する, ベストプラクティスには含まれます:

• 分離: アルミニウムと鋼のファスナーの間のナイロンまたはポリアミドワッシャー.
• コーティング: 少なくとも1つの金属に保護層を適用する.
• デザイン: 異なるメタルスタックを回避するか、最小限の電解質の閉じ込めを確保します.

6. A360アルミニウム合金のダイキャスティング特性

それが来たら 高圧死ぬカスティンg (HPDC), A360アルミニウムは、その並外れた流動性のために際立っています, 凝固挙動, そして全体的なキャスティブ.

充填行動と流動性

何よりもまず, A360の高いシリコン含有量は、融点が低く、半固体間隔が広くなります,

典型的なHPDCパラメーターの下での顕著な流動性に変換されます (〜585°100に横たわっています, 〜570°Cのソリッド). 結果として:

• 薄壁機能: 標準的なダイキャスティングトライアルで, A360は、壁の厚さを低くすることができます 1.0 mm のまっすぐな流れの長さに沿って 200–250 mm 注入されたとき 70–90 MPa のプランジャー速度 1.5–2.0 m/s.
• コールドシャットリスクの低下: 圧力下の合金の低い粘度は、早期の凍結を最小限に抑えます, オーバーによるコールドシャット欠陥の減少 30 % A380のような低Si合金と比較.

さらに, A360の固化範囲は比較的狭いためです, 金型デザイナーは、均一な流れを促進するランナーとゲートを定義できます.

例えば, a 0.5 mm ゲート断面の増加 (から 5 mm²から 5.5 mm²) 多くの場合、生み出します 10 % より速い充填時間, ラップまたはミスの可能性を減らす.

収縮と固化制御

次, A360の公称収縮率 1.2–1.4 % 凝固には、収縮時代の多孔性を防ぐために慎重なダイ設計が必要です. これに対抗するために:

• 方向凝固: の戦略的配置 寒気 - コッパーの挿入物またはベリリウム銅の袖 - 厚いセクションでは、局所的に冷却を加速します.
  実際に, 追加 2 aに隣接するmm厚の銅寒さ 10 MMベースは、局所凝固時間を減らします 15–20 %, 高リスク地域に供給金属を向けます.
• シーケンシャルフィード: 複数の採用, 段階的なゲートは、溶融a360が厚いボスに最後に餌を与えることを可能にすることができます, これらの領域が最終的な固化まで液体のままであることを保証します.
  シミュレーションデータは、多くの場合、2ゲートの設計がシュリンクボイドボリュームを減らすことを示しています 40 % シングルゲートレイアウトに対して.
• 真空アシストテクニック: の真空を描く 0.05 MPA ショットスリーブの下には、閉じ込められた空気が減少します, 密度供給金属を許可します.
  試験では、真空HPDCが〜からの多孔性を低下させることが示されています3 % より少ない 1 % ボリュームによって, 緊張強度を改善します 10 MPA 平均して.

気孔率の緩和と品質保証

A360の急速な熱抽出は細かい微細構造を促進しますが, また、制御されていない場合、ガスと収縮の多孔性を生成することもできます. 一般的な緩和戦略には含まれます:

• ガスフラッシュノズル: ショットピストンの後ろに不活性ガスポケットを紹介することによって, ガスフラッシュシステムは、溶けた水素を動員し、溶融から追放する.
  A360でパイロットが実行されます, ガスフラッシュ削減水素含有量から 0.15 ml/100 g al に 0.05 ml/100 g al, オーバーでガス多孔性を切断します 60 %.
• プランジャー加速プロファイル: 急勾配の加速ランプ (例えば。, 0.5 m/s²から 2.0 m/s² 最初の内側 15 mm) 乱流制御充填を改善します, 空気を閉じ込める停滞ゾーンを最小化します.
  データは、このプロファイルの変化だけで、重大な緊張領域の細孔数を減らすことができることを示しています。 20 %.
• 温度管理: 間にダイ温度を維持します 200 °Cおよび 250 °C 表面が速すぎないようにします.
  キーダイゾーンでの熱電対監視は、温度の変動を維持できます ±5°C, 表面の多孔性の原因となる表面フリーズ欠陥の減少.

品質保証はさらに依存しています 自動化されたX線X線撮影 または CTスキャン 細孔を検出するには≥ 0.5 mm.
ミッションクリティカルな自動車部品用, の許容孔体積 < 0.3 % 多くの場合、設定されます; 現代のメトロロジーテクニックは報告しています 95 % そのような基準の検出率.

ツーリングの摩耗とメンテナンス

A360のシリコンコンテンツ (9.5–10.5 %) 流動性を高めます, これらの硬いSI粒子もダイアウジを加速します. その結果:

• ツールスチールの選択: 高品質 H13 または H11 合金は標準です, しかし、それらをコーティングします 錫 または ダイヤモンドのような炭素 (DLC) 摩擦を減らします.
  生産中, ブリキのコーティングは、カビの寿命を延ばしました 25–30 %, の平均から 150 000 ショット オーバー 200 000 ショット 改修を必要とする前に.
• 表面仕上げを消し去ります: キャビティを磨きます ra < 0.2 µm 固化アルミニウムの接着を最小限に抑えます, はんだ付けとガーリングの減少.
  磨かれたダイはまた、排出ピンが少なく、スプレー潤滑剤を減らす必要があります。 10–15 %.
• 予防保守間隔: 累積充填サイクルとX線フィードバックに基づいています, Foundriesはしばしばすべてのサービスを実装します 50 000–75 000 ショット.
  このスケジュールは通常、再編成を伴います, 再コーティング, 蛍光浸潤方法を使用したマイクロクラックの検査.

7. 加工性 & 後処理

加工特性

A360の9.5–10.5％シリコン含有量は、中程度の硬度と脆性シリコンの段階の組み合わせをもたらします. その結果:

• ツーリング: カーバイドツールを使用します (グレードK20 – P30) シャープなジオメトリとチップコントロールを管理するためのポジティブなレーキ角度で.
• 切断パラメーター: の速度 250–400 m/i, のフィードレート 0.05–0.2 mm/rev, 中程度の深さのカット (1–3 mm) ツールの寿命と表面仕上げの間に最適なバランスをとる.
• クーラント: 熱を除去してツールワークピースインターフェイスを潤滑するには、水ベースのエマルジョンまたは合成冷却剤による洪水冷却をお勧めします.

• 

掘削, タッピング, およびスレッド形成

• 掘削: ペックドリルを利用します (0.5〜1.0 mmごとに格納します) チップを避難させ、組み込みのエッジを避けます.
• タッピング: スリルフルートのタップをスルーホールに使用します; ISOあたりのベースホールサイズを選択します 261 (例えば。, #10–24タップはaを使用します 0.191 で. ドリル前).
• スレッド形成: より柔らかいA360セクション (T0), スレッドローリングは、切断よりも強いスレッドを生成できますが、正確なパイロットホールが必要です.

メソッドの参加

• 溶接: A360の高熱入力は、多孔性を悪化させる可能性があります; したがって, ガスタングステンアーク溶接 (gtaw) フィラーロッド付き 4043 (al -5si) または 5356 (al -5mg) 推奨されます.
  予熱します 100–150°C 熱勾配を減らすことができますが、必ずしも必要ではありません.
• ろう付けとはんだ付け: A360ジョイントは一般に使用されています アルミニウムろう付け棒 4〜8％のシリコンを含む.
  フラックスの選択が重要です - 亜鉛ベースのフラックスはパッシブフィルムを溶解し、濡れを確保することができます.

8. アプリケーション & 業界の例

自動車セクター

A360 軽量を必要とするアプリケーションを支配します, 中程度の機械的負荷を備えた複雑なジオメトリ. 例には含まれます:

• トランスミッションハウジング: 延性鉄の交換, A360ハウジングの重量 30–40％少ない 同等の静的強度を提供しながら (≥ 300 MPA引張).
• エンジンブラケットとマウント: ダイキャストA360ブラケットは、ブッシングとマウントを統合することで部品数を減らすことができます,
  総アセンブリの重量を削減します 1.5 kg 車両ごと.
• ケーススタディ: 主要なOEMは、グレーアイアントランスミッションテールハウジングに取って代わりました (計量 4.5 kg) A360ダイキャストユニットを備えています (3.0 kg),
  節約 1.5 kg そして、生産コストを削減します 12% サイクル時間の短縮と機械加工の減少により.

海兵隊 & 海洋成分

海洋グレードA360, 陽極酸化するとき, 塩水環境で腐食に耐えます:

• ボートハードウェア: ヒンジ, クリート, A360 Sustainで製造されたトリムピース 200 時間 ASTM B117 SALT-SPRAYテストでは、目に見えるピットなし.
• 水没したポンプケース: ビルジとライブウェルアプリケーション用のA360ポンプはで動作できます 5 M深さ オーバーのために 5 年 日常的な陽極酸化メンテナンスが毎回 2 年.

家電 & エンクロージャー

A360の熱伝導率とフォーム精度の組み合わせは、ヒートシンクとハウジングに適しています:

• LEDランプハウジング: 合金の熱伝導率 (120 w/m・k) 消散するのに役立ちます 20 w 住宅ごと, LEDルーメンの減価償却の防止.
• テレコムラックとエンクロージャー: EMI-Shielded A360押出は達成されます 50 DB での減衰 1 GHz, 陽極酸化後に魅力的に魅力的なままです.

産業 & HVAC

• コンプレッサーハウジング: HVACシステムで, A360ハウジングは継続的に動作します 100 °C そして維持します 5000 時間 間の周期的な温度変化の –20°C そして 100 °C 未満で 0.2% クリープ.
• 熱交換器のエンドキャップ: A360の寸法精度 (± 0.1 薄い壁のmm) コンデンサーと蒸発器のOリングを備えたリークフリーシーリングを可能にします.

9. 他のダイキャスティング合金との比較

指定するとき ダイキャスティング 合金, A360は、多くの場合、いくつかの確立された資料と競合しています A380 (ADC10), ADC12 (A383), A413, A356, そして LM6.

各合金は、流動性の点で明確な利点を提供します, 機械的強度, 耐食性, コスト.

10. 新たな傾向 & 将来の方向

高度な合金バリアント

• ナノ粒子強化A360: SICまたはTib₂ナノ粒子の取り込みは、耐摩耗性を高め、熱膨張を減らすことを目指しています.
  予備研究が現れます 15% 流動性を犠牲にすることなく硬度の改善.
• 低コッパーA360バリアント: Cuを減らすことにより < 1.5%, 次世代合金は、腐食抵抗をさらに改善しながら、年齢硬化能力を維持します, 特に沿岸インフラストラクチャの場合.

添加剤の相乗効果

• ハイブリッドダイキャスト/3Dプリントツール: ダイインサート内のコンフォーマル冷却チャネルの添加剤製造は、サイクル時間を短縮する 10–15％ A360鋳物でより一貫した微細構造を生成します.
• 直接金属堆積 (DMD) 修理: A360パウダーを使用します, DMDは、摩耗したHPDCダイを復元します, 死ぬ寿命を延ばします 20–30％ ツーリングコストの削減.

デジタル製造 & 業界 4.0

• リアルタイムプロセス監視: ダイに熱電対と圧力センサーを埋め込む,
  AIアルゴリズムと組み合わせて, 気孔率のホットスポットを予測します, したがって、スクラップを減らします 5–8％.
• 予測メンテナンス: 機械学習モデルは、ダイ温度プロファイルと摩耗パターンを相関させます, 必要な場合にのみメンテナンスをスケジュールします, 稼働時間を改善します 12%.

11. 結論

アルミニウム合金 A360 ダイキャスティングで際立っています 優れた流動性, バランスの取れた機械的特性, そして 耐食性の改善 他のいくつかのダイキャスティング合金と比較して.

追加の保護なしに極端な海洋浸漬には理想的ではありませんが,

それは自動車で優れています, 産業, 薄い壁を必要とする消費者アプリケーション, 中程度の強さ, および寸法精度.

適切な熱処理, 表面仕上げ, 製造可能性のための設計A360が信頼できるものを提供します, 長続きするパフォーマンス.

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FAQ

A360アルミニウム合金とは何ですか?

A360は、約9.5〜10.5を特徴とする高圧ダイキャスティング合金です % シリコン, 0.45–0.70 % マグネシウム, 2.5–3.5 % 銅, および2–3 % 亜鉛.

それは例外的な流動性と良好な腐食抵抗と強度のバランスをとります, 薄壁に理想的にします, 複雑なダイキャストコンポーネント.

A360が必要とする熱処理?

• 溶液処理 (オプション): 525–535°Cで4〜6時間, その後、ウォータークエンチ.
• T5人工老化: 160–180°Cで4〜6時間. これにより、mg₂si沈殿物が形成されます, 引張強度を約15〜20に上げる % 硬度は約20 hbです.
  オーバーエイジング (それを超える 6 hまたは 180 °C) 炭seは沈殿し、強度を減らすことができます.

A360の典型的な処理利回りとライフサイクルコストは何ですか?

• HPDC収量: 90〜95のネットシェイプ利回り %; 5〜10をトリミングした後のスクラップ %. VACアシストと最適化されたゲーティングは、スクラップを減らすことができます < 3 %.
• ライフサイクルコスト: 陽極酸化されたA360は、屋外部品用の塗装鋼を上回ります: 3〜5年ごとにメンテナンス (陽極酸化します) vs. 年間塗り直し (鋼鉄).
  リサイクルされたA360スクラップ値$ 1.50〜 $ 2.00/kgに対して$ 0.15/kgのスチール.