AC3Aの鋳造！材質の特徴

鋳物用合金のＡＣ３Ａとダイカスト用の類似合金のＡＤＣ１の化学成分を表１に示します。

ＡＣ３Ａ合金はＳｉ含有量が１０．０～１３．０％の、いわゆるＡｌ－Ｓｉ共晶型合金です。Ｓｉ含有量が１２．６％の場合を共晶組成と呼び、それよりもＳｉ量が低い場合を亜共晶、高い場合を過共晶と呼びます。
通常のアルミ鋳物用合金で含有しているＣｕおよびＭｇは含有しておらず、不純物扱いとなります。

ダイカスト用の類似合金のＡＤＣ１も共晶型合金です。ダイカスト合金の場合は鋳物用合金に比べて、不純物の許容値が高く、特にＦｅは金型との焼付き防止のために高めに含有しています。

Ａｌ－Ｓｉ共晶合金であるＡＣ３Ａの凝固組織を図１に示します。亜共晶合金と過共晶合金の組織も比較しています。

亜共晶合金の場合、最初にアルミデンドライト結晶（初晶Ａｌ）が晶出し、凝固が進行するにつれて、デンドライト間に共晶が晶出して凝固が完了します。一方、過共晶合金では、最初に塊状の初晶Ｓｉが晶出して、温度が低下すると共晶が晶出し、凝固が完了します。共晶合金であるＡＣ３Ａは、Ｓｉ含有量にもよるが、ほぼ一定の温度で共晶凝固が完了します。

亜共晶合金のＡＣ４ＣやＡＣ２Ｂは、初晶Ａｌが晶出したあとにデンドライト間の液相が凝固します。このため、押湯が効かないとデンドライト間に細かな引け巣が発生します。いわゆる、ザク巣と呼ばれている形態です。

一方、共晶合金のＡＣ３Ａは鋳型壁から内部にむけて層状に凝固が進む、いわゆるスキンフォーメーション型で凝固が進みます。このため、押湯が効かないと内部に粗大な引け巣が発生します。過共晶型の合金（例えばＡＣ９Ｂ）の場合も、最終的には共晶凝固するため、内部に粗大な引け巣が発生します。

ＡＣ３Ａは亜共晶合金に比べて湯流れ性は良好です。

ＡＣ３Ａは析出硬化元素であるＣｕやＭｇを含有しないために、熱処理をしても強度は向上しません。
したがって、鋳放し（Ｆ材）で用いられます。引張強さ、耐力は低いが伸びが高いことが特徴です。

自動車部品としては、応力があまりかからない部位で、衝突時に割れや亀裂が発生しては困る部品（例えばＥＶ電池ケースなど）で使用される場合があります。代表的な機械的性質を表２に示します。

Ｃｕを含有しないことから、耐食性は良好です。ただし、ダイカストのＡＤＣ１はＣｕ、Ｆｅの成分規格値が高いため、腐食に注意が必要となります。

表３にＡＣ３ＡおよびＡＤＣ１の海外の類似合金を示します。

今回は、AC3A材の鋳造や特徴について紹介しました。
当社は、AC3A材の鋳造実績も保有していますので、まずはお気軽にご連絡ください。　

この記事の執筆者

株式会社マルサン木型製作所 技術顧問 林 壮一

1977年にトヨタ自動車工業株式会社に入社し、アルミ材料・部品の開発や生産技術開発に従事。2016年にトヨタ自動車株式会社を退職後、マルサン木型製作所に技術顧問として入社。現在は、培ったアルミ材料に関する知見と豊富な経験をもとに、お客様の難題解決を実現する提案を行っている。公益社団法人 日本鋳造工学会をはじめとした団体で、多数の講師実績を持つ。