JP2019090062A - Aluminum alloy casting excellent in filiform rust resistance - Google Patents

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秀綱 渡邉
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Abstract

To provide an aluminum alloy casting excellent in filiform rust resistance while securing strength similar to or more than prior art.SOLUTION: An aluminum alloy casting excellent in filiform rust resistance containing Si:6.5 to 11.8 mass%, Mg:0.20 to 0.45 mass%, Fe:0.01 to 0.20 mass% and the balance Al with inevitable impurities, and having DASII average of a surface layer part within 1 mm from a surface of 30 to 50 μm or less, and content of Fe contained in the surface layer part within 10 μm from the surface and Fe having Fe adhered to the surface and contained in the surface layer part within 10 μm from the surface of 50 mg/mor less.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物に関するものである。   The present invention relates to an aluminum alloy casting excellent in anti-yarn resistance.

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる部品および製品は、軽量であることや素材自身が光輝性を有すること等の理由から、さまざまな分野で利用が拡大している。例えば、乗用自動車用のロードホイールは、これまで鉄製のものが主流であったが、軽量化や高意匠化が要求されるようになってからは、アルミニウム合金鋳物の一例であるアルミニウム合金製ロードホイールの需要が高まっている。   The use of parts and products made of aluminum or an aluminum alloy is expanding in various fields because of its light weight and the fact that the material itself is bright. For example, the road wheels for passenger cars used to be mainly made of iron, but after weight reduction and high design are required, aluminum alloy road, which is an example of aluminum alloy casting, is used. The demand for wheels is growing.

ここで、アルミニウム合金製ロードホイール(以下、アルミホイールと言う場合がある。)を構成するAl−Si−Mg系合金としては、例えばJIS−H−5202に定められたAC4CH(ケイ素含有量:6.5〜7.5質量%)が従来から広く使用されている。   Here, as an Al-Si-Mg-based alloy constituting an aluminum alloy road wheel (hereinafter sometimes referred to as an aluminum wheel), for example, AC4CH (silicon content: 6 defined in JIS-H-5202) 0.5-7.5 mass%) is widely used conventionally.

ところで、アルミホイールは、主に鋳造法によって製造される。鋳造法は、金型内のキャビティにアルミニウム合金溶湯(以下、単に溶湯という場合がある。)を注入し、冷却、凝固させた後に金型からホイール基材を取出す鋳造工程を基本とする製造方法である。この鋳造工程を経て得られたホイール基材は、その後、必要に応じて実施される熱処理、表面処理、塗装などの工程を経てアルミホイールとなる。   By the way, aluminum wheels are mainly manufactured by a casting method. The casting method is a manufacturing method based on a casting process in which molten aluminum alloy (hereinafter sometimes referred to simply as molten metal) is injected into a cavity in a mold, cooled and solidified, and then the wheel substrate is taken out of the mold. It is. The wheel substrate obtained through the casting process is then subjected to processes such as heat treatment, surface treatment, coating, etc., which are carried out as necessary, to become an aluminum wheel.

鋳造後のホイール基材の表面には鋳造時に用いる離型剤や、鋳造時に生成する酸化アルミニウムの皮膜、汚れ、油等(以下、これらを「異物」と総称する場合がある。)が付着している。ホイール基材表面に異物を付着したままで当該基材の表面に塗装を施すと、この異物がアルミホイールの耐食性を低下させる要因となる。そのため、ホイール基材に塗装する前、塗装の前処理として、上記異物を除去する処理を行う必要がある。   A mold release agent used at the time of casting, a film of aluminum oxide generated at the time of casting, dirt, oil and the like (these may be generically referred to as "foreign matter" hereinafter) adhere to the surface of the wheel substrate after casting. ing. If painting is performed on the surface of the substrate while the foreign matter is attached to the surface of the wheel substrate, the foreign matter causes the corrosion resistance of the aluminum wheel to deteriorate. Therefore, it is necessary to perform the process which removes the said foreign material as pre-processing of coating, before coating on a wheel base material.

ホイール基材表面の異物を除去する処理の一例として、従来、ホイール基材に対してショットブラスト等の物理的手段による処理が行われている。   As an example of the treatment for removing foreign matter on the surface of the wheel substrate, conventionally, the wheel substrate is subjected to treatment by physical means such as shot blasting.

ショットブラストは、通常、鉄やステンレス等のFeを主成分とした金属製ショット粒をメディアとし、当該メディアをホイール基材に衝突させて行なわれる。そして、ショットブラストにより上記異物は概ね除去されるものの、ショットブラスト後のホイール基材の表面に、ショット粒を由来とするFeを含む残留物が残留する場合がある。   The shot blasting is usually performed by using a metal shot particle mainly composed of Fe such as iron or stainless steel as a medium and causing the medium to collide with the wheel base material. And although the said foreign material is generally removed by shot blasting, the residue containing Fe which originates in a shot grain may remain on the surface of the wheel base material after shot blasting.

ホイール基材表面に上記Feを含む残留物が残留すると、アルミホイールの塗膜を透過した大気中の水分等とFeを含む残留物(以下、鉄系残留物と言う場合がある。)が反応して錆を発生させ、アルミホイールの耐食性を低下させる原因となる。特に、アルミホイールの外側面であるデザイン面は高い意匠性が求められるため、微細な錆である糸錆の発生までも抑制できる高い耐糸錆性を備えていなければならない。   When the residue containing Fe above remains on the surface of the wheel substrate, the moisture and the like in the air that has permeated through the coating film of the aluminum wheel and the residue containing Fe (hereinafter sometimes referred to as iron-based residue) react. Cause rust, which reduces the corrosion resistance of the aluminum wheel. In particular, since the design surface which is the outer surface of the aluminum wheel is required to have high designability, it must have high anti-corrosion properties capable of suppressing even the occurrence of fine rust, that is, filiform rust.

そこで、近年、ショットブラスト後に、ホイール基材の表面に残留した鉄系残留物を除去し、アルミホイールの耐食性を向上させる技術が開発されている。   Therefore, in recent years, a technology has been developed for removing the iron-based residue remaining on the surface of the wheel substrate after shot blasting to improve the corrosion resistance of the aluminum wheel.

例えば特許文献1には、アルミ鋳物素地(本願で言うホイール基材)表面をショットブラスト処理後、該素地表面上に付着したショット材を、塗装前にブラシ研磨及び/ 又は酸洗にて除去するアルミ鋳物素地の表面処理方法が記載され、当該表面処理方法を施すことにより、塗装品の耐食性が向上することを見い出したとしている。   For example, according to Patent Document 1, after the surface of an aluminum foundry base (the wheel base material in the present application) is shot-blasted, the shot material adhering on the base surface is removed by brushing and / or pickling before painting. The surface treatment method of an aluminum foundry base is described, and it is supposed that it has been found that the corrosion resistance of a painted product is improved by applying the surface treatment method.

特開2004−315864号公報JP 2004-315864 A

ところで、アルミニウム合金鋳物からなる製品には、上記した耐糸錆性の向上という要請とともに、省エネルギーなど環境負荷低減の観点から、特にアルミホイールを初めとした自動車用部品には軽量化が求められている。アルミホイールなど個々の製品の軽量化は、薄肉化することにより達成できるが、薄肉化するためには当該薄肉部について一定以上の強度を確保する必要がある。この強度確保の有効な手段として、鋳型(金型)に注湯した後の溶湯の冷却速度を速め、凝固した組織を微細化せしめる手段がある。   By the way, for products made of aluminum alloy castings, weight reduction is required for automotive parts, especially aluminum wheels, from the viewpoint of reducing environmental load such as energy saving, together with the above-mentioned request for improvement of yarn rust resistance. There is. Weight reduction of individual products such as aluminum wheels can be achieved by thinning. However, in order to reduce the thickness, it is necessary to secure a certain strength or more for the thin portion. As an effective means for securing the strength, there is a means for accelerating the cooling rate of the molten metal after pouring into a mold (mold) and refining the solidified structure.

しかしながら、本発明者らが検討したところ、組織の微細化のため溶湯の冷却速度を速めると、鋳造後のアルミニウム合金鋳物の表層部のFeの含有量が、内部よりも高くなる傾向があることが知見された。具体的には、アルミニウム合金鋳物の表層部には、Feを含む化合物である例えばAl−Si−Fe系金属間化合物などの鉄系晶出物が、内部よりも高密度で晶出する場合があることが確認された。この鉄系晶出物は、溶湯に含まれるFeを由来として発生するものと推察される。   However, according to the investigations by the present inventors, when the cooling rate of the molten metal is increased to refine the structure, the Fe content in the surface layer portion of the cast aluminum alloy casting tends to be higher than that in the inside. Was found. Specifically, in the surface layer portion of the aluminum alloy casting, there is a case where iron-based crystallized material such as an Al-Si-Fe-based intermetallic compound which is a compound containing Fe is crystallized at a higher density than the inside. It was confirmed that there is. It is presumed that this iron-based crystallized product is generated from Fe contained in the molten metal.

そして、アルミニウム合金鋳物の表層部に高密度で鉄系晶出物が晶出し、Feの濃度が高くなると、上記のようにアルミニウム合金鋳物の表面にショットブラストで付着した鉄系残留物と同様に、当該鉄系晶出物が電食により腐食して糸錆の起点となる。この表層部に晶出した鉄系晶出物の糸錆発生に対する寄与は、ショットブラストにより表面に付着した鉄系残留物よりも大きいことが確認された。すなわち、本願発明者らの検討によれば、組織微細化による強度確保と耐糸錆性の向上という二つの目的を同時に達成するためには、特許文献1が開示するようにアルミニウム合金鋳物の表面上に付着したショット材を除去して鉄系残留物を抑制し、表面に付着したFeの付着量を低減するのみでは足りず、表層部におけるFeの含有量、具体的には表層部に晶出している鉄系晶出物を低減する必要があることが判明した。   Then, when the iron-based crystallized material is crystallized at high density in the surface layer portion of the aluminum alloy casting and the concentration of Fe is increased, the iron-based residue attached to the surface of the aluminum alloy casting by shot blasting as described above The iron-based crystallized product is corroded by electrolytic corrosion and becomes a starting point of yarn rust. It was confirmed that the contribution of the iron-based crystallized material crystallized in the surface layer portion to the occurrence of yarn rust was larger than the iron-based residue attached to the surface by shot blasting. That is, according to the study of the inventors of the present invention, in order to simultaneously achieve the two objectives of securing strength by refinement of structure and improvement of anti-yarn resistance, as disclosed in Patent Document 1, the surface of aluminum alloy castings It is not sufficient just to remove the shot material adhering to the top to suppress the iron-based residue and reduce the adhesion amount of Fe adhering to the surface, and the content of Fe in the surface layer, specifically, crystallization in the surface layer It turned out that it is necessary to reduce the iron-based crystallized material which is being emitted.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来技術並みまたはそれ以上の強度を確保しつつ耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物を提供することにある。   This invention is made in view of the said subject, Comprising: The objective is to provide the aluminum alloy casting excellent in yarn rust resistance, ensuring the intensity | strength as a prior art or more than it.

本願発明は、耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物であって、Si:6.5〜11.8質量%、Mg:0.20〜0.45質量%、Fe:0.01〜0.20質量%、残部がAl及び不可避的不純物からなり、表面から1mm以内の表層部のDASII平均値が30〜50μmであり、表面から10μm以内の表層部に含まれるFeと、表面に付着したFeを有し、前記表面から10μm以内の表層部に含まれるFeの含有量が50mg/m以下である耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物である。 The present invention is an aluminum alloy casting excellent in yarn rust resistance, comprising Si: 6.5 to 11.8% by mass, Mg: 0.20 to 0.45% by mass, Fe: 0.01 to 0.. 20% by mass, the balance is Al and unavoidable impurities, and the average value of DAS II in the surface layer within 1 mm from the surface is 30 to 50 μm, Fe contained in the surface layer within 10 μm from the surface, and Fe attached to the surface And the content of Fe contained in the surface layer portion within 10 μm from the surface is 50 mg / m 2 or less.

上記発明において、前記表面から10μm以内の表層部に含まれるFeの含有量が5mg/m以上であることが好ましい。 In the said invention, it is preferable that content of Fe contained in the surface layer part within 10 micrometers from the said surface is 5 mg / m < 2 > or more.

上記発明において、前記表面に付着したFeの付着量が200mg/m以下であることが好ましい。 In the said invention, it is preferable that the adhesion amount of Fe adhering to the said surface is 200 mg / m < 2 > or less.

上記発明において、前記表面に付着したFeの付着量が100mg/m以上であることが好ましい。 In the said invention, it is preferable that the adhesion amount of Fe adhering to the said surface is 100 mg / m < 2 > or more.

上記発明において、前記表面の上に樹脂からなる塗膜を備えることができる。   In the said invention, the coating film which consists of resin can be provided on the said surface.

本発明により、従来技術並みまたはそれ以上の強度を確保しつつ耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an aluminum alloy casting excellent in anti-yarn resistance while securing strength equal to or higher than that of the prior art.

本発明に係る製造方法で形成されたアルミホイールの一例の回転軸方向に沿う断面図である。It is sectional drawing in alignment with the rotating shaft direction of an example of the aluminum wheel formed of the manufacturing method which concerns on this invention. 図1のアルミホイールを下方から眺めた底面図である。It is the bottom view which looked at the aluminum wheel of FIG. 1 from the downward direction. 図1のアルミホイールの製造工程のフロー図である。It is a flowchart of the manufacturing process of the aluminum wheel of FIG. 図1のアルミホイールの製造装置の概略構成図であって、図2のアルミホイールの中心線Iを含むA−A断面に対応する位置での断面図である。It is a schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the aluminum wheel of FIG. 1, Comprising: It is sectional drawing in the position corresponding to the AA cross section containing the central line I of the aluminum wheel of FIG. アルミホイールの表面および表層部をEDX分析して得られるFeのマッピング(a)および同一視野におけるCrのマッピング(b)である。They are the mapping (a) of Fe obtained by EDX analysis of the surface and surface layer part of an aluminum wheel (a), and the mapping (b) of Cr in the same visual field.

本願発明の耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物は、Si:6.5〜11.8質量%、Mg:0.20〜0.45質量%、Fe:0.01〜0.20質量%、残部がAl及び不可避的不純物からなり、表面から1mm以内の表層部(以下、第1の表層部と言う場合がある。)のDASII平均値が30〜50μmであり、表面から10μm以内の表層部(以下、第2の表層部と言う場合がある。)に含まれるFe(以下、表層内在Feと言う場合がある。)と、表面に付着したFe(以下、表面付着Feと言う場合がある。)を有し、前記表層内在Feの含有量が50mg/m以下であることを特徴としている。 The aluminum alloy castings excellent in yarn rust resistance according to the present invention have Si: 6.5 to 11.8% by mass, Mg: 0.20 to 0.45% by mass, Fe: 0.01 to 0.20% by mass The remaining portion is made of Al and unavoidable impurities, and the surface layer within 1 mm from the surface (hereinafter sometimes referred to as the first surface layer) has a DAS II average value of 30 to 50 μm and a surface within 10 μm from the surface Fe (hereinafter sometimes referred to as surface layer embedded Fe) contained in a part (hereinafter referred to as second surface layer part) and Fe attached to the surface (hereinafter referred to as surface attached Fe) And the content of Fe in the surface layer is 50 mg / m 2 or less.

かかるアルミニウム合金鋳物によれば、以下の作用効果を奏することができる。すなわち、Siの組成は、6.5〜11.8質量%(以下、組成の項で記載する%は、いずれも質量%のことを指す。)である。この範囲であれば、他の組成物との相乗効果により、強度と伸びの両立をはかることができる。Siが6.5%未満であると、溶湯の流動性が悪くなり、その結果、鋳造欠陥が増加し、強度が低くなりやすい。一方で、Siが11.8%を超えると、所望の伸び特性を得ることができないおそれがある。強度の観点からSiの下限は10.5%であると好ましく、伸びの観点から上限は11.5%であると好ましい。   According to this aluminum alloy casting, the following effects can be achieved. That is, the composition of Si is 6.5 to 11.8 mass% (hereinafter,% described in the section of the composition indicates mass%). Within this range, it is possible to achieve both strength and elongation by the synergetic effect with other compositions. If the Si content is less than 6.5%, the fluidity of the molten metal is deteriorated, and as a result, casting defects tend to increase and the strength tends to be low. On the other hand, when Si exceeds 11.8%, there is a possibility that desired elongation characteristics can not be obtained. From the viewpoint of strength, the lower limit of Si is preferably 10.5%, and from the viewpoint of elongation, the upper limit is preferably 11.5%.

Mgの組成は、0.20〜0.45%である。Mgは析出強化元素であり、アルミホイールの強度を確保する上で、適量のMgを含有することが重要である。この範囲であれば、他の組成物との相乗効果により、耐変形性(0.2%耐力)と変形能(伸び)の両立を図ることができる。Mgが0.20%未満であると、得られたアルミホイールを構成する基地相が軟らか過ぎて十分な耐変形性(0.2%耐力)が得られない。Mgが0.45%を超えると、得られたアルミホイールを構成する基地相が固くなり過ぎ、所望の変形能(伸び)を得ることができないおそれがある。耐変形性(0.2%耐力)の観点からMgの下限は0.25%であると好ましく、変形能(伸び)の観点から上限は0.35%であると好ましい。   The composition of Mg is 0.20 to 0.45%. Mg is a precipitation strengthening element, and it is important to contain an appropriate amount of Mg in order to secure the strength of the aluminum wheel. Within this range, coexistence of deformation resistance (0.2% proof stress) and deformability (elongation) can be achieved by a synergetic effect with other compositions. If Mg is less than 0.20%, the base phase constituting the obtained aluminum wheel is too soft, and sufficient deformation resistance (0.2% proof stress) can not be obtained. If Mg exceeds 0.45%, the base phase constituting the obtained aluminum wheel may become too hard, and a desired deformability (elongation) may not be obtained. From the viewpoint of deformation resistance (0.2% proof stress), the lower limit of Mg is preferably 0.25%, and from the viewpoint of deformability (elongation), the upper limit is preferably 0.35%.

Feの組成は、0.01〜0.20%である。Feが0.20%を超えると、アルミホイールの表層部のみならずその内部にも針状のAl−Si−Fe系金属間化合物(鉄系晶出物)が過剰に生成され、得られたアルミホイールの伸びや靭性の低下を招く。一方で、Feを0.01%未満とするためには非常に高純度な原料を使用する必要があり、得られるアルミホイールが工業生産上高コストとなる。Feの下限は0.05%であることが好ましく、上限は0.13%であることが好ましい。   The composition of Fe is 0.01 to 0.20%. When Fe exceeds 0.20%, needle-like Al-Si-Fe-based intermetallic compounds (iron-based crystallized product) are excessively generated not only in the surface layer of the aluminum wheel but also in the inside thereof. It causes the elongation and the toughness of the aluminum wheel to decrease. On the other hand, in order to make Fe less than 0.01%, it is necessary to use a very high purity raw material, and the resulting aluminum wheel becomes expensive in industrial production. The lower limit of Fe is preferably 0.05%, and the upper limit is preferably 0.13%.

さらに、本願発明に係るアルミニウム合金鋳物では、その強度をより高めるため、鋳型へ注湯した後の溶湯の冷却速度を適切な範囲に制御し、表面から1mm以内の表層部である第1の表層部におけるDASII(dendrite secondary arm spacing デンドライト2次枝間隔)の平均値を30〜50μmとしている。なお、本願発明において、DASIIを、上記のように表面から1mm以内の範囲である第1の表層部のDASIIの値について限定した理由は、第1の表層部は金型に近く、そのDASIIは溶湯の冷却速度の影響を直接的に受け、評価の対象として妥当であるからである。   Furthermore, in the aluminum alloy casting according to the present invention, in order to increase its strength, the cooling rate of the molten metal after pouring into the mold is controlled within an appropriate range, and the first surface layer which is a surface layer portion within 1 mm from the surface. The average value of DASII (dendrite secondary arm spacing dendrite secondary branch interval) in part is 30 to 50 μm. In the present invention, the reason for limiting DASII to the value of DASII of the first surface layer which is within 1 mm from the surface as described above is that the first surface layer is close to the mold and the DASII It is because it is directly affected by the cooling rate of the molten metal and is appropriate as an evaluation target.

上記のように第1の表層部におけるDASII平均値の上限値を50μm以下とすることにより、所望の強度を備えるアルミニウム合金鋳物を構成することができる。加えて、溶湯の冷却速度が所望以下となるよう制御して第1の表層部のDASII平均値を30μm以上とすることにより、溶湯の強冷却により、鋳造後のアルミニウム合金鋳物の表層部に鉄系晶出物が高密度に晶出し、第2の表層部におけるFeの含有量が増加することを抑制することができる。   As described above, by setting the upper limit value of the DAS II average value in the first surface layer portion to 50 μm or less, an aluminum alloy casting having a desired strength can be configured. In addition, by controlling the cooling rate of the molten metal to be lower than desired and making the DAS II average value of the first surface layer 30 μm or more, the strong cooling of the molten metal causes iron to be cast on the surface layer of the cast aluminum alloy. It is possible to suppress the crystallization of the system crystallization to a high density and the increase of the Fe content in the second surface layer portion.

そして、本願発明に係るアルミニウム合金鋳物は、第2の表層部に含まれる表層内在Feと、表面に付着した表面付着Feを有するが、特に第2の表層部に存在する鉄系晶出物の晶出量を抑制し、第2の表層部に含まれる表層内在Feの含有量を50mg/m以下とすることにより、鉄系晶出物を起点とした糸錆の生成が抑制され耐糸錆性が改善される。その結果、本願発明に係るアルミニウム合金鋳物によれば、上記説明したその構成要件の相乗効果により、従来技術並みまたはそれ以上の強度を確保しつつ耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物を具現することができる。 And, the aluminum alloy casting according to the present invention has the surface layer internal Fe contained in the second surface layer portion and the surface adhesion Fe adhering to the surface, and in particular, an iron-based crystallized product existing in the second surface layer portion. By suppressing the amount of crystallization and setting the content of surface layer internal Fe contained in the second surface layer portion to 50 mg / m 2 or less, the formation of yarn rust starting from the iron-based crystallized material is suppressed and the yarn resistance is Rustiness is improved. As a result, according to the aluminum alloy casting according to the present invention, an aluminum alloy casting excellent in anti-corrosion resistance is realized while securing the strength equal to or higher than that of the prior art by the synergetic effect of the components described above. be able to.

なお、表面処理の長時間化に伴うアルミニウム合金鋳物の表面のダメージ抑制またはコスト上昇の抑制の面から、表層内在Feの含有量は5mg/m以上とすることが好ましい。さらに、ショットブラストで使用するFeを含むメディアに由来する鉄系残留物の量、つまり表面付着Feの付着量は、200mg/m以下であることが耐糸錆性を更に向上できるので好ましい。 The content of surface layer internal Fe is preferably 5 mg / m 2 or more from the viewpoint of suppression of damage to the surface of the aluminum alloy casting or suppression of cost increase due to the prolonged surface treatment. Furthermore, it is preferable that the amount of iron-based residue derived from media containing Fe used in shot blasting, that is, the adhesion amount of surface-adhered Fe, be 200 mg / m 2 or less because the anti-yarn resistance can be further improved.

以下、本発明について、その実施形態に基づき図1〜4を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、以下説明するアルミホイールに係る実施形態および実施例に限定されず、アルミニウム合金鋳物に適用することができる。また、発明の作用効果を奏する限り、同一性の範囲内において適宜変形して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiment thereof with reference to FIGS. In addition, this invention is not limited to the embodiment and the Example which concern on the aluminum wheel demonstrated below, It is applicable to an aluminum alloy casting. Moreover, as long as the effect of the invention is exhibited, the embodiment can be appropriately modified and implemented within the range of the identity.

[アルミホイールの構造]
まず、本発明に係るアルミホイールの構造の一例について図1〜2を参照し説明する。図1はアルミホイールの回転軸方向に沿う断面図、図2は図1のアルミホイールを下方から眺めた底面図である。なお、図1は、図2の中心線Iを含むA−A断面図であり、中心線Iよりも左側はスポーク部1gを含まない断面、右側はスポーク部1gを含む断面となっている。アルミホイール1は、図1および2に示すように、ハブ部1fおよびハブ部1fの外周面から放射状に形成されたスポーク部1gを備えたディスク部1eを有しており、また、ディスク部1eが下方(一方)端に内設された略円環形状のリム本体部1bと、リム本体部1bの下方端に配置された第1のフランジ部(いわゆるアウターフランジ)1cと、上方(他方)端に配置された第2のフランジ部(いわゆるインナーフランジ)1dを備えたリム部1aを有している。各部は、つなぎ目なく一体的に形成されている。
[Structure of aluminum wheel]
First, an example of the structure of the aluminum wheel according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view along the rotation axis direction of the aluminum wheel, and FIG. 2 is a bottom view of the aluminum wheel of FIG. 1 as viewed from below. 1 is a cross-sectional view taken along the line A-A including the center line I of FIG. 2. The left side of the center line I is a cross section not including the spoke portion 1g, and the right side is a cross section including the spoke portion 1g. As shown in FIGS. 1 and 2, the aluminum wheel 1 has a disk portion 1e provided with hub portions 1f and spoke portions 1g formed radially from the outer peripheral surface of the hub portion 1f, and the disk portion 1e A rim body 1b having a substantially annular shape provided at the lower (one) end, a first flange (so-called outer flange) 1c disposed at the lower end of the rim body 1b, and an upper (other) It has a rim portion 1a provided with a second flange portion (so-called inner flange) 1d disposed at the end. Each part is integrally formed without joints.

[アルミホイールの製造方法]
本発明に係るアルミホイール(アルミニウム合金鋳物)の製造方法は、溶解工程、鋳造工程、表面処理工程を基本的に有し、その他の任意の工程として、鋳造工程の後に行われる熱処理工程、表面処理工程の後に行われる清浄化工程および塗装工程を含んでいる。以下、各工程について、上記の順に説明する。
[Manufacturing method of aluminum wheel]
The method of manufacturing an aluminum wheel (aluminum alloy casting) according to the present invention basically includes a melting step, a casting step, and a surface treatment step, and as another optional step, a heat treatment step performed after the casting step, surface treatment It includes a cleaning step and a painting step performed after the step. Hereinafter, each process is demonstrated in said order.

<溶解工程>
図3に示すように、まず、Si、MgおよびFeその他各種元素が所望の組成となるよう調整されたアルミニウム合金原料を、好ましくは非酸化雰囲気中において概ね720〜1100℃の温度範囲となるよう調整した溶解炉で溶解して溶湯を形成する溶解工程(S1)を行う。なお、上記アルミニウム合金鋳物を製造するため好適な本実施形態の製造方法で使用する溶湯では、上記各元素の組成を特定しているが、その理由は下記のとおりである。
<Dissolution process>
As shown in FIG. 3, first, an aluminum alloy raw material adjusted to have a desired composition of Si, Mg, Fe and other elements is preferably brought to a temperature range of approximately 720-1100 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. A melting step (S1) of melting in the adjusted melting furnace to form a molten metal is performed. In addition, although the composition of each said element is specified in the molten metal used by the manufacturing method of this embodiment suitable for manufacturing the said aluminum alloy casting, the reason is as follows.

Siの組成は、6.5〜11.8質量%(以下、組成の項で記載する%は、いずれも質量%のことを指す。)である。この範囲であれば、他の組成物との相乗効果により、強度と伸びの両立をはかることができる。Siが6.5%未満であると、溶湯の流動性が悪くなり、その結果、鋳造欠陥が増加し、強度が低くなりやすい。一方で、Siが11.8%を超えると、所望の伸び特性を得ることができないおそれがある。強度の観点からSiの下限は10.5%であると好ましく、伸びの観点から上限は11.5%であると好ましい。   The composition of Si is 6.5 to 11.8% by mass (hereinafter,% described in the section of the composition means mass%). Within this range, it is possible to achieve both strength and elongation by the synergetic effect with other compositions. If the Si content is less than 6.5%, the fluidity of the molten metal is deteriorated, and as a result, casting defects tend to increase and the strength tends to be low. On the other hand, when Si exceeds 11.8%, there is a possibility that desired elongation characteristics can not be obtained. From the viewpoint of strength, the lower limit of Si is preferably 10.5%, and from the viewpoint of elongation, the upper limit is preferably 11.5%.

Mgの組成は、0.20〜0.45%である。Mgは析出強化元素であり、アルミホイールの強度を確保する上で、適量のMgを含有することが重要である。この範囲であれば、他の組成物との相乗効果により、耐変形性(0.2%耐力)と変形能(伸び)の両立をはかることができる。Mgが0.20%未満であると、得られたアルミホイールを構成する基地相が軟らか過ぎて十分な耐変形性(0.2%耐力)が得られない。Mgが0.45%を超えると、得られたアルミホイールを構成する基地相が固くなり過ぎ、所望の変形能(伸び)を得ることができないおそれがある。耐変形性(0.2%耐力)の観点からMgの下限は0.25%であると好ましく、変形能(伸び)の観点から上限は0.35%であると好ましい。   The composition of Mg is 0.20 to 0.45%. Mg is a precipitation strengthening element, and it is important to contain an appropriate amount of Mg in order to secure the strength of the aluminum wheel. Within this range, coexistence of deformation resistance (0.2% proof stress) and deformability (elongation) can be achieved by a synergetic effect with other compositions. If Mg is less than 0.20%, the base phase constituting the obtained aluminum wheel is too soft, and sufficient deformation resistance (0.2% proof stress) can not be obtained. If Mg exceeds 0.45%, the base phase constituting the obtained aluminum wheel may become too hard, and a desired deformability (elongation) may not be obtained. From the viewpoint of deformation resistance (0.2% proof stress), the lower limit of Mg is preferably 0.25%, and from the viewpoint of deformability (elongation), the upper limit is preferably 0.35%.

Feの組成は、0.01〜0.20%である。Feが0.20%を超えると、アルミホイールの表層部のみならずその内部にも針状のAl−Si−Fe系金属間化合物(鉄系晶出物)が過剰に生成され、得られたアルミホイールの伸びや靭性の低下を招く。一方で、Feを0.01%未満とするためには非常に高純度な原料を使用する必要があり、得られるアルミホイールが工業生産上高コストとなる。Feの下限は0.05%であることが好ましく、上限は0.13%であることが好ましい。   The composition of Fe is 0.01 to 0.20%. When Fe exceeds 0.20%, needle-like Al-Si-Fe-based intermetallic compounds (iron-based crystallized product) are excessively generated not only in the surface layer of the aluminum wheel but also in the inside thereof. It causes the elongation and the toughness of the aluminum wheel to decrease. On the other hand, in order to make Fe less than 0.01%, it is necessary to use a very high purity raw material, and the resulting aluminum wheel becomes expensive in industrial production. The lower limit of Fe is preferably 0.05%, and the upper limit is preferably 0.13%.

<鋳造工程>
上記溶解工程(S1)の後、図3に示すように、金型のキャビティに溶湯を充填する鋳造工程(S2)を行う。鋳造工程では、図4に示すように、ディスク部1eが底面となる金型を用い、金型においてハブ部1fを形成するキャビティ(以下、ハブ部用キャビティと言う場合がある。金型を構成する他のキャビティについても同様。)10fに開口した第1の開口部(センターゲート)13aおよびリム部用キャビティ10aに開口するとともに第1の開口部13aよりも上方に複数個配置された第2の開口部(サイドゲート)19aを通じ、ディスク部1eおよびハブ部1fを形成するキャビティ10eおよび10aに溶湯を充填し(注湯工程)、充填された溶湯を冷却し、凝固させる(冷却工程)。
<Casting process>
After the melting step (S1), as shown in FIG. 3, a casting step (S2) is performed to fill the cavity of the mold with the molten metal. In the casting process, as shown in FIG. 4, a cavity in which the disc portion 1e is the bottom is used, and a cavity for forming the hub portion 1f in the mold (hereinafter referred to as a cavity for hub portion). The same applies to the other cavities)) The first opening (center gate) 13a opened in 10f and the rim cavity 10a and a plurality of second openings disposed above the first opening 13a The molten metal is filled in the cavities 10e and 10a forming the disk portion 1e and the hub portion 1f through the opening (side gate) 19a (pouring step), and the filled molten metal is cooled and solidified (cooling step).

ここで、本実施形態に係るアルミホイールの製造方法では、上記冷却工程における溶湯の冷却速度を制御して好ましくは2〜30℃/sec程度とし、適切な冷却速度で溶湯を冷却し凝固せしめている。溶湯の冷却速度の制御は、金型の予熱温度や冷却能力を調整することにより行うことができる。その結果、得られたアルミホイールの組織微細化が達成され、その組織のDASII(dendrite secondary arm spacingデンドライト2次枝間隔)が小さくなり、表面から1mm以内の範囲(第1の表層部)のDASII平均値が30〜50μmとなる。なお、上記冷却速度とは、前記冷却工程における溶湯の温度と時間との相関を示す線図において、580℃における接線の傾きのことを指す。   Here, in the method of manufacturing the aluminum wheel according to the present embodiment, the cooling rate of the molten metal in the cooling step is controlled to preferably 2 to 30 ° C./sec, and the molten metal is cooled and solidified at an appropriate cooling rate. There is. Control of the cooling rate of the molten metal can be performed by adjusting the preheating temperature and cooling capacity of the mold. As a result, the structure refinement of the obtained aluminum wheel is achieved, and the DAS II (dendrite secondary arm spacing dendrite secondary branch interval) of the tissue becomes smaller, and the DAS II within the range of 1 mm (first surface portion) from the surface The average value is 30 to 50 μm. In addition, the said cooling rate points out the inclination of the tangent in 580 degreeC in the graph which shows correlation with the temperature of the molten metal in the said cooling process, and time.

<熱処理工程>
図3に示すように、上記鋳造工程に引き続き、鋳造工程で得られたホイール基材の熱処理(S3)を行う。熱処理工程は、溶体化処理工程と、それに続く人工時効処理工程とからなる。熱処理工程は、必要とされるアルミホイールの強度や伸び等の機械的特性により任意に行われる。
<Heat treatment process>
As shown in FIG. 3, subsequently to the casting step, heat treatment (S3) of the wheel base material obtained in the casting step is performed. The heat treatment step consists of a solution treatment step followed by an artificial aging treatment step. The heat treatment process is optionally performed according to the required mechanical properties such as the strength and elongation of the aluminum wheel.

<表面処理工程>
上記熱処理工程の後、図3に示すように、ホイール基材の表面処理工程(S4)を行う。表面処理工程の第1目的は、ホイール基材表面の異物の除去である。鋳造工程および熱処理工程を経たホイール基材の表面には金型塗型剤バインダ、離型剤、酸化アルミニウムの皮膜、汚れ、油等の異物が付着している。これらの異物は、アルミホイールの耐食性を低下させる原因となるため、ホイール基材を塗装する前に除去する必要がある。表面処理工程の第2目的は、ホイール基材の表層部に高密度で晶出した鉄系晶出物の除去し、第2の表層部に含まれる表層内在Feの含有量を50mg/m以下に低減せしめることである。なお、鉄系晶出物は、当該鉄系晶出物のみを選択的に除去しても良いが、当該鉄系晶出物以外の組織要素(例えば初晶Al、共晶Alおよび共晶Si)を含めホイール基材の表層部を除去してもよい。
<Surface treatment process>
After the heat treatment step, as shown in FIG. 3, a surface treatment step (S4) of the wheel substrate is performed. The first object of the surface treatment process is the removal of foreign matter on the surface of the wheel substrate. On the surface of the wheel substrate that has undergone the casting process and the heat treatment process, foreign substances such as a mold releasant binder, a mold release agent, a film of aluminum oxide, dirt, oil and the like adhere. These foreign matters cause deterioration in the corrosion resistance of the aluminum wheel, and therefore, must be removed prior to coating the wheel substrate. The second object of the surface treatment step is to remove iron-based crystallized material crystallized at high density in the surface layer portion of the wheel substrate, and the content of surface layer-embedded Fe contained in the second surface layer portion is 50 mg / m 2 It is to reduce to the following. The iron-based crystallized product may selectively remove only the iron-based crystallized product, but the structural elements other than the iron-based crystallized product (for example, primary Al, eutectic Al and eutectic Si) The surface layer of the wheel substrate may be removed.

表面処理工程で異物および鉄系晶出物を除去する手段としては化学的手段を適用してもよいが、ホイール基材の表面にショットブラスト、バレル研磨、ブラシ研磨、バフ研磨、及び高圧水洗等を施す物理的手段を適用することが、異物および鉄系晶出物を確実に除去することができ好ましく、工業生産上能率的に表面処理工程を行うという点ではショットブラストやバレル研磨などメディアを使用する手段がより好ましい。   Chemical means may be applied as means for removing foreign matter and iron-based crystallized matter in the surface treatment step, but shot blasting, barrel polishing, brush polishing, buff polishing, high-pressure water washing, etc. may be applied to the surface of the wheel substrate. It is preferable to apply the physical means to apply to remove foreign substances and iron-based crystallized products reliably, and to perform media treatment such as shot blasting and barrel polishing in terms of performing surface treatment process efficiently in industrial production. The means used is more preferred.

異物および鉄系晶出物の除去手段としてショットブラストやバレル研磨を適用する場合には、メディアとして金属またはセラミックスその他各種材質のメディアを使用することができるが、処理されるアルミニウム合金鋳物のダメージ抑制および工業生産上のコスト的な面から、Feを主成分とする例えばステンレス鋼からなる金属性ショット粒をメディアとして使用することが望ましい。一方で、Feを主成分としたメディアを使用すると、ホイール基材の表面にメディアの一部が食い込んで付着することがある。この表面に付着したメディアの一部は、その後の清浄化工程を経ても残留して鉄系残留物となりやすい。このFeを含む鉄系残留物は、清浄化工程で使用する処理液または洗浄液と反応したり、塗膜を透過した水分と反応するなどしてアルミホイールの耐食性を低下させる一因となる。   When shot blasting or barrel polishing is applied as a means for removing foreign matter and iron-based crystallized matter, media of metal, ceramics or other various materials can be used as media, but damage to the aluminum alloy casting to be treated is suppressed. And, from the viewpoint of cost in industrial production, it is desirable to use metallic shot grains composed mainly of Fe, for example, as a medium. On the other hand, when using an Fe-based medium, a part of the medium may bite into and adhere to the surface of the wheel substrate. A portion of the media adhering to the surface is likely to remain even after the subsequent cleaning process to become an iron-based residue. The Fe-containing iron-based residue reacts with the treatment liquid or cleaning solution used in the cleaning step, or reacts with the moisture that has permeated the coating film, thereby contributing to the deterioration of the corrosion resistance of the aluminum wheel.

そこで、表面処理手段で使用するメディアとしては、上記したホイール基材の表面の異物の除去効果、表層部の鉄系晶出物の除去効果および表面に付着した鉄系残留物の抑制という3つの面から、その形状は球状であることが好ましく、平均粒径は0.5〜1.0mmの範囲を選択することが好ましい。   Therefore, as media used in the surface treatment means, there are three media: the above-described removal effect of foreign matter on the surface of the wheel substrate, the removal effect of iron-based crystallized matter in the surface layer portion, and suppression of iron-based residue adhering to the surface. From the aspect, the shape is preferably spherical, and the average particle diameter is preferably selected in the range of 0.5 to 1.0 mm.

<清浄化工程>
上記表面処理工程の後、図3に示すように、ホイール基材の清浄化工程(S5)を行う。清浄化工程の目的は、表面処理工程を経たホイール基材の表面に付着した鉄系残留物の除去である。
<Cleaning process>
After the surface treatment step, as shown in FIG. 3, the wheel substrate is cleaned (S5). The purpose of the cleaning step is the removal of iron-based residues adhering to the surface of the wheel substrate that has undergone the surface treatment step.

ホイール基材表面の鉄系残留物を除去するには、ホイール基材表面をアルカリ処理液または酸性処理液(以下、単に「処理液」という)に浸漬し、残留物を処理液に溶出させればよい。所定時間処理したのち、洗浄液で処理液を洗い流して溶出を停止させる。処理を停止させた時点でホイール基材の表面に付着した表面付着Feの付着量が200mg/m以下とすることが好ましい。表面付着Feの付着量を低減させるには、処理時間の他に処理液のPH、温度等を調整すればよい。表面付着Feの付着量は100mg/m以上であることが好ましい。100mg/m未満とするにはホイール基材を処理液に長時間浸漬させる必要があり、それにより鉄系残留物だけでなくホイール基材の表層部も溶出してホイール基材表面へのダメージを招き、かつ生産性の低下を招くおそれがあるため好ましくない。 In order to remove iron-based residue on the surface of the wheel substrate, the surface of the wheel substrate is immersed in an alkali treatment solution or an acid treatment solution (hereinafter simply referred to as “treatment solution”) to elute the residue into the treatment solution. Just do it. After treatment for a predetermined time, the treatment solution is washed away with a washing solution to stop elution. It is preferable that the adhesion amount of surface adhesion Fe adhering to the surface of a wheel base material is 200 mg / m < 2 > or less at the time of stopping a process. In order to reduce the adhesion amount of the surface adhesion Fe, the pH, temperature and the like of the treatment liquid may be adjusted in addition to the treatment time. It is preferable that the adhesion amount of surface adhesion Fe is 100 mg / m < 2 > or more. In order to make it less than 100 mg / m 2 , it is necessary to immerse the wheel substrate in the treatment liquid for a long time, whereby not only iron-based residue but also the surface portion of the wheel substrate is eluted and damage to the wheel substrate surface Is not preferable because it may cause a decrease in productivity.

<塗装工程>
上記清浄化工程の後、図3に示すように塗装工程(S6)を適宜行う。先ず、ホイール基材表面に例えばZrを含む化成処理等により酸化皮膜を形成することにより、耐食性を付与するとともに、塗装下地としてアルミニウム合金と塗膜との密着性の向上を図る。次いで、アルミホイールに耐食性、耐候性および高質感を呈する外観を付与するために、ホイール基材の表面には多層からなる塗装が施される。例えば一般的な塗膜の構成として、鋳肌の凹凸を隠すために40〜200μmほどの厚さで塗られる粉体のポリエステル、アクリル、エポキシ、ウレタン系樹脂などからなるプライマー層、外観の色彩を出すためのポリエステル、アクリル系樹脂を主剤とし10〜40μmほどの厚さで塗られるカラーベース層、カラーベース層の色彩を出すとともに耐候性、耐食性などを高めるため10〜40μmほどの厚さで塗られるクリア層からなる三層塗装がある。こうして製品であるアルミホイールを得ることができる。
<Painting process>
After the cleaning step, the coating step (S6) is appropriately performed as shown in FIG. First, an oxide film is formed on the surface of the wheel substrate by, for example, a chemical conversion treatment containing Zr, thereby providing corrosion resistance and improving adhesion between an aluminum alloy and a coating film as a paint base. Next, in order to give the aluminum wheel an appearance exhibiting corrosion resistance, weather resistance and high texture, the surface of the wheel substrate is coated with a multilayer coating. For example, as a general coating composition, a primer layer made of powdery polyester, acrylic, epoxy, urethane resin or the like which is coated with a thickness of about 40 to 200 μm to hide unevenness of cast surface, color of appearance Color base layer made of polyester and acrylic resin as the main component and coated with a thickness of about 10 to 40 μm, clear coated with a thickness of about 10 to 40 μm to enhance the weather resistance, corrosion resistance, etc. There is a three-layer paint consisting of layers. Thus, the product aluminum wheel can be obtained.

[実験例]
以下、本発明について、その具体的な実施例および比較例(以下、合わせて実験例ということがある。)に基づき説明する。なお、本発明は、以下で述べる実施例のみに限定されない。また、各実験例ともに、同一の条件で複数個のアルミホイールを形成し、下記する製造したアルミホイールの各種評価を行った。
[Example of experiment]
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples and comparative examples (hereinafter, sometimes referred to as experimental examples). The present invention is not limited to the examples described below. Further, in each of the experimental examples, a plurality of aluminum wheels were formed under the same conditions, and various evaluations of the manufactured aluminum wheels were performed as described below.

<組成>
各実験例におけるアルミニウム合金溶湯の元素構成を表1に示す。以下の各実験例における組成A,Bの元素割合は、下記のとおりである(いずれも質量%)。なお、いずれの溶湯もCrの含有量は、0.05%以下と不可避的不純物レベルであった。
[組成A1] Si:9.1%、Mg:0.22%、Fe:0.12%、Cu:0.02%、Mn:0.02%、Zn:0.03%、Ti:0.13%、残部Alおよび不可避不純物
[組成A2] Si:9.1%、Mg:0.22%、Fe:0.3%、Cu:0.02%、Mn:0.02%、Zn:0.03%、Ti:0.13%、残部Alおよび不可避不純物
[組成B] Si:11.7%、Mg:0.44%、Fe:0.13%、Cu:0.05%、Mn:0.03%、Zn:0.04%、Ti:0.12%、残部Alおよび不可避不純物
<Composition>
The elemental composition of the aluminum alloy melt in each experimental example is shown in Table 1. The element ratio of the compositions A and B in each of the following experimental examples is as follows (all are mass%). The content of Cr in all the molten metals was 0.05% or less, which was an unavoidable impurity level.
[Composition A1] Si: 9.1%, Mg: 0.22%, Fe: 0.12%, Cu: 0.02%, Mn: 0.02%, Zn: 0.03%, Ti: 0.. 13%, balance Al and unavoidable impurities [Composition A2] Si: 9.1%, Mg: 0.22%, Fe: 0.3%, Cu: 0.02%, Mn: 0.02%, Zn: 0 .03%, Ti: 0.13%, balance Al and unavoidable impurities [Composition B] Si: 11.7%, Mg: 0.44%, Fe: 0.13%, Cu: 0.05%, Mn: 0.03%, Zn: 0.04%, Ti: 0.12%, balance Al and unavoidable impurities

Figure 2019090062
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[実施例1]
実施例1では表1に示す組成A1となるよう調整された原料を溶解し、得られた溶湯を図4に示す製造装置10の保持炉(不図示)に移し、その後、60kPaの圧力で加圧することにより金型のキャビティに充填した(注湯工程)。なお、溶湯の注湯温度は、本実施例1および下記する他の実験例においても680℃とした。溶湯の冷却速度は15℃/secとした(冷却工程)。なお、金型のキャビティの形状は、図1〜2に示すアルミホイール1の形状に対応しており、このアルミホイール1の主要な寸法は、最大外径φ497mm、回転軸方向長さ205mmである。鋳造工程が完了したホイール基材を溶体化処理した。各実験例の溶体化処理は、540℃で4時間、ホイール基材を加熱処理し、その後の冷却域において50℃/秒の冷却速度で冷却した。溶体化処理工程後、ホイール基材を人工時効処理した。各実験例の人工時効処理は、162℃で0.92時間(55分間)、ホイール基材を加熱処理した。
Example 1
In Example 1, the raw material adjusted to have the composition A1 shown in Table 1 is melted, and the obtained molten metal is transferred to the holding furnace (not shown) of the manufacturing apparatus 10 shown in FIG. The mold cavity was filled by pressing (pouring step). In addition, the pouring temperature of the molten metal was 680 ° C. also in the present example 1 and other experimental examples described below. The cooling rate of the molten metal was 15 ° C./sec (cooling step). The shape of the cavity of the mold corresponds to the shape of the aluminum wheel 1 shown in FIGS. 1 and 2, and the main dimensions of the aluminum wheel 1 are a maximum outer diameter of 497 mm and a length of 205 mm in the rotational axis direction. . The wheel substrate on which the casting process was completed was subjected to solution treatment. In the solution treatment of each experimental example, the wheel substrate was heat treated at 540 ° C. for 4 hours, and then cooled at a cooling rate of 50 ° C./sec in the subsequent cooling zone. After the solution treatment process, the wheel substrate was subjected to artificial aging treatment. The artificial aging treatment of each experimental example heat-treated the wheel substrate at 162 ° C. for 0.92 hours (55 minutes).

熱処理工程を経たホイール基材に、表2に示す条件1でショットブラスト処理(表面処理工程)を行った。条件1のメディアは、材質をステンレス(SUS304)、形状を球状(アトマイズ粉)、粒度をJIS Z 8801−1に準拠して測定された公称目開き−1.00mm/+850μmのもの70%および公称目開き−710μm/+600μmのもの30%、硬度をHRC30とした(他の実験例について同様)。ショットブラスト装置としてサンポー社製C−700を使用し、メディア投射条件は、ロータ回転数を1800rpm、投射時間を15秒間とした。表面処理工程を経たホイール基材に対し、表3に示すように処理液として日本ペイント社製サーフクリーナー355AN−1を使用した酸洗を5分間行った(清浄化工程)。   The wheel base material subjected to the heat treatment step was subjected to shot blasting (surface treatment step) under conditions 1 shown in Table 2. Media of condition 1 is made of stainless steel (SUS304), spherical shape (atomized powder), nominal grain size measured according to JIS Z 8801-1, 70% of nominal size-1.00 mm / + 850 μm and nominal The opening was -710 μm / + 600 μm 30%, and the hardness was HRC 30 (the same as in the other experimental examples). The C-700 manufactured by Sanpo Co., Ltd. is used as a shot blasting apparatus, and the media projection conditions are such that the rotor rotational speed is 1800 rpm and the projection time is 15 seconds. The wheel substrate having undergone the surface treatment step was subjected to pickling for 5 minutes using a surf cleaner 355AN-1 manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. as a treatment liquid as shown in Table 3 (cleaning step).

清浄化工程を経たホイール基材にジルコン化成処理を施し、次いで80μmのプライマー層、20μmのカラーベース層および20μmのクリア層からなる三層塗装を順次積層して施し(他の実験例について同様)、所望のアルミホイールを得た。 The wheel base subjected to the cleaning process is subjected to zircon formation treatment, and then three-layer coating comprising an 80 μm primer layer, a 20 μm color base layer and a 20 μm clear layer is sequentially laminated (as in the other experimental examples) The desired aluminum wheel was obtained.

表3に示す、得られたアルミホイールの第1の表層部における平均DASII、第2の表層部に含まれるFeの含有量、表面に付着したFeの付着量、最大糸錆長さL、0.2%耐力を、以下で述べるように測定した。なお、得られたアルミホイールにおいて測定に供した箇所は、特に耐糸錆性が要求されるスポーク部1g(図1参照)である。また、最大糸錆長さLmは、最終的に得られた塗装が施されたアルミホイールから採取した測定片で確認し、その他は、清浄化工程後で塗装工程前のホイール基材から採取した測定片で確認した。 As shown in Table 3, the average DAS II in the first surface layer portion of the obtained aluminum wheel, the content of Fe contained in the second surface layer portion, the adhesion amount of Fe adhering to the surface, the maximum thread rust length L m , The 0.2% proof stress was measured as described below. In addition, the location used for the measurement in the obtained aluminum wheel is the spoke part 1g (refer FIG. 1) with which especially yarn rust resistance is requested | required. In addition, the maximum thread rust length Lm was confirmed with the measurement pieces collected from the finally obtained coated aluminum wheel, and the others were collected from the wheel substrate after the cleaning process and before the coating process. It confirmed by the measurement piece.

[平均DASII]
ホイール基材のスポーク部1gを中心線Iに対して平行に切断して得られる断面のうちスポーク部天面(図1に示すスポーク部1gの下方側表面)から1mm以内の範囲において、組織中の初晶α相の平均DASIIを2次枝法で求めた。具体的には、光学顕微鏡写真(400倍)の任意の3つの視野1.0mm×1.3mmにおけるDASIIを直接測定し、当該3視野のDASIIの平均値を平均DASIIとした。
[Average DAS II]
Of the cross section obtained by cutting the spokes 1g of the wheel substrate parallel to the center line I, within the range of 1 mm or less from the top surface of the spokes (lower side surface of the spokes 1g shown in FIG. 1) The average DAS II of the primary α phase of A was determined by the second branch method. Specifically, DASII in any three fields 1.0 mm × 1.3 mm of the optical micrograph (400 ×) was directly measured, and the average value of DAS II in the three fields was taken as the average DAS II.

[表層内在Feの含有量および表面付着Feの付着量]
表面から10μmの範囲である第2の表層部に含まれる表層内在Feおよび表面に付着している表面付着Feは、エネルギー分散型蛍光X線(EDX)分析装置(AMETEK社製Genesis)を使用し、表面分析で求めた。ここで、表層内在Feと表面付着Feとを有するアルミホイールの表面および表層部をEDX分析すると、Feのマッピングである図5(a)に示すように、表面内在Feと表面付着Feの双方のFe(白色部)が同時に検出されるため、そのままでは表層内在Feと表面付着Feとを分別することができない。一方で、ステンレス製メディアはCrを多く含むが、アルミニウム合金鋳物はCrを不可避的不純物レベルしか含まない。すなわち、Crの元素マッピングである図5(b)に示すように、Crが存在している領域が、Crを含むステンレス製メディアが残留した鉄系残渣物に由来する表面付着Feの存在領域であり、Crが検出されずFeのみが検出される領域(つまり、図5(a)の白色部から図5(b)の白色部を除いた差分)が鉄系晶出物に由来する表層内在Feの存在領域となる。したがって、下記式(1)および(2)で示すように、所定の視野において、EDX分析で求めたFe量並びにFeおよびCrの元素マッピングをもとに画像分析により求めた当該視野におけるFeおよびCrの面積比から表面内在Feの含有量と表面付着Feの付着量を確認することができる。
表層内在Feの含有量(mg/m)=(MFe×((AFe−ACr)/AFe))/A 式(1)
表面付着Feの付着量(mg/m)=(MFe×((ACr)/AFe))/A 式(2)
ここで、
Fe:EDX分析で測定された所定視野のFe量(mg)
Fe:EDX分析によるFeマッピングで得られた所定視野のFeの面積(m
Cr:EDX分析によるCrマッピングで得られた所定視野のCrの面積(m
A:測定視野の面積(m
[Content of surface internal Fe and adhesion of surface-adhered Fe]
The surface layer internal Fe contained in the second surface layer which is in the range of 10 μm from the surface and the surface adhesion Fe adhering to the surface use an energy dispersive X-ray fluorescence (EDX) analyzer (Genesis made by AMETEK). , Determined by surface analysis. Here, when EDX analysis is performed on the surface and the surface portion of the aluminum wheel having surface layer internal Fe and surface surface adhesion Fe, as shown in FIG. 5 (a) which is the mapping of Fe, both surface internal surface Fe and surface surface adhesion Fe Since Fe (white part) is simultaneously detected, it is not possible to separate the surface layer internal Fe and the surface adhesion Fe as it is. On the other hand, stainless steel media contains a large amount of Cr, but aluminum alloy castings contain only unavoidable impurity levels of Cr. That is, as shown in FIG. 5 (b) which is an element mapping of Cr, the region where Cr is present is the region where the surface-adhered Fe is derived from the iron-based residue in which the stainless steel media containing Cr remains. And the region where Cr is not detected but only Fe is detected (that is, the difference between the white part in FIG. 5A and the white part in FIG. It becomes an existence area of Fe. Therefore, as shown by the following formulas (1) and (2), in a predetermined visual field, Fe and Cr in the visual field determined by image analysis based on the amount of Fe determined by EDX analysis and elemental mapping of Fe and Cr. The surface area Fe content and the adhesion amount of surface adhesion Fe can be confirmed from the area ratio of
Surface intrinsic Fe content (mg / m 2 ) = (M Fe × ((A Fe −A Cr ) / A Fe )) / A Formula (1)
Adhesion amount of surface adhesion Fe (mg / m 2 ) = (M Fe × ((A Cr ) / A Fe )) / A Formula (2)
here,
M Fe : Fe amount (mg) of a predetermined visual field measured by EDX analysis
A Fe : Fe area (m 2 ) of a given field of view obtained by Fe mapping by EDX analysis
A Cr : Cr area (m 2 ) of a predetermined visual field obtained by Cr mapping by EDX analysis
A: Area of measurement field of view (m 2 )

具体的には、アルミホイールの表層内在Feと表面付着Feは、以下のように確認した。
〈1〉スポーク部天面を含む一部分をスポーク部から測定片として切出す。
〈2〉測定片のスポーク部天面において、視野2.0mm×2.5mmの範囲を任意の3箇所、EDX分析してFe−KA(kcps)を検出し、検量線に基づきFe量へ換算する。
〈3〉上記と同視野をFE−SEMで観察し、FeのEDX(元素)マッピングとCrのEDX(元素)マッピングを行う。
〈4〉FeおよびCrの元素マッピングを画像分析し、FeとCrの各面積を求める。
〈5〉各視野について、上記式(1)(2)に基づき表層内在Feの含有量と表面付着Feの付着量を算出し、各視野の平均値を表層内在Feの含有量と表面付着Feの付着量とする。
Specifically, the surface layer internal Fe and the surface adhesion Fe of the aluminum wheel were confirmed as follows.
<1> Spoke portion A portion including the top surface is cut out from the spoke portion as a measurement piece.
<2> On the top surface of the spoke portion of the measurement piece, Fe-KA (kcps) is detected by EDX analysis at three arbitrary ranges within the field of view 2.0 mm × 2.5 mm, and converted to the amount of Fe based on the calibration curve Do.
<3> The same field of view as described above is observed by FE-SEM, and EDX (element) mapping of Fe and EDX (element) mapping of Cr are performed.
<4> Image analysis of elemental mapping of Fe and Cr is performed to obtain respective areas of Fe and Cr.
<5> For each visual field, the content of surface layer internal Fe and the adhesion amount of surface adhesion Fe are calculated based on the above formulas (1) and (2), and the average value of each visual field is the content of surface internal layer Fe and surface adhesion Fe The adhesion amount of

[最大糸錆長さL
塗装工程後のアルミホイールの塗膜に下地まで達するクロスカットを入れ、順に塩水噴霧24時間、湿潤環境(湿度85%、40℃)曝露120時間、室温自然乾燥24時間からなるサイクルを4サイクル行い、クロスカット部の糸錆のうち最も長いものの長さを測定した。
[Maximum thread rust length L m ]
Cross-cut to reach the ground is applied to the coating of the aluminum wheel after the painting process, followed by four cycles of 24 hours of salt spray, 120 hours of exposure to humid environment (humidity 85%, 40 ° C), 24 hours of room temperature natural drying The length of the longest one among the yarn rusts in the cross cut portion was measured.

[0.2%耐力の評価方法]
ホイール基材の0.2%耐力は、JIS−Z2241に準じ、スポーク部1gから採取した5個の測定片を試験に供し、確認された5個の測定片の0.2%耐力の平均を0.2%耐力とした。
[Evaluation method of 0.2% proof stress]
The 0.2% proof stress of the wheel substrate is obtained by testing five measurement pieces collected from 1 g of the spoke portion according to JIS-Z2241, and the average of 0.2% proof stress of the five measurement pieces confirmed 0.2% proof stress.

[実施例2]
表面処理工程で条件2の処理を行ったこと、および表面処理工程を経たホイール基材に対し酸洗を3分間行った(清浄化工程)ことを除いて実施例1と同様にしてアルミホイールを作製した。
Example 2
The aluminum wheel was treated in the same manner as in Example 1 except that the treatment of condition 2 was performed in the surface treatment step, and the wheel substrate subjected to the surface treatment step was pickled for 3 minutes (cleaning step). Made.

[実施例3]
表面処理工程で条件3の処理を行ったこと、および表面処理工程を経たホイール基材に対し酸洗を3分間行った(清浄化工程)ことを除いて実施例1と同様にしてアルミホイールを作製した。
[Example 3]
The aluminum wheel was treated in the same manner as in Example 1 except that the treatment of condition 3 was performed in the surface treatment step, and the wheel substrate subjected to the surface treatment step was pickled for 3 minutes (cleaning step). Made.

[実施例4]
表1に示す組成Bとなるよう調整された原料を使用したことを除いて実施例1と同様にしてアルミホイールを作製した。
Example 4
An aluminum wheel was produced in the same manner as in Example 1 except that the raw material adjusted to have the composition B shown in Table 1 was used.

[実施例5]
表1に示す組成Bとなるよう調整された原料を使用したことを除いて実施例2と同様にしてアルミホイールを作製した。
[Example 5]
An aluminum wheel was produced in the same manner as in Example 2 except that the raw material adjusted to have the composition B shown in Table 1 was used.

[実施例6]
表1に示す組成Bとなるよう調整された原料を使用したことを除いて実施例3と同様にしてアルミホイールを作製した。
[Example 6]
An aluminum wheel was produced in the same manner as in Example 3 except that the raw material adjusted to have the composition B shown in Table 1 was used.

[比較例1]
表面処理工程で条件4の処理を行ったこと、および表面処理工程を経たホイール基材に対し酸洗を3分間行った(清浄化工程)ことを除いて実施例1と同様にしてアルミホイールを作製した。
Comparative Example 1
An aluminum wheel was prepared in the same manner as in Example 1 except that the treatment of condition 4 was performed in the surface treatment step, and the wheel substrate subjected to the surface treatment step was pickled for 3 minutes (cleaning step). Made.

[比較例2]
冷却工程での溶湯の冷却速度を35℃/secとしたことを除いて実施例2と同様にしてアルミホイールを作製した。
Comparative Example 2
An aluminum wheel was produced in the same manner as in Example 2 except that the cooling rate of the molten metal in the cooling step was 35 ° C./sec.

[比較例3]
表1に示す組成A2となるよう調整された原料を使用したことを除いて実施例2と同様にしてアルミホイールを作製した。
Comparative Example 3
An aluminum wheel was produced in the same manner as in Example 2 except that the raw material adjusted to have the composition A2 shown in Table 1 was used.

[比較例4]
冷却工程での溶湯の冷却速度を1℃/secとしたことを除いて実施例2と同様にしてアルミホイールを作製した。
Comparative Example 4
An aluminum wheel was produced in the same manner as in Example 2 except that the cooling rate of the molten metal in the cooling step was 1 ° C./sec.

実施例1〜6のアルミホイールは、表3に示した通り何れも最大糸錆長さ1.0mm以下、0.2%耐力260MPa以上となり、従来技術並みまたはそれ以上の強度を確保しつつ耐糸錆性に優れていることが分かった。   As shown in Table 3, the aluminum wheels of Examples 1 to 6 all have maximum thread rust lengths of 1.0 mm or less, 0.2% proof stress of 260 MPa or more, and have resistance against the prior art while securing strength equal to or higher than the prior art. It turned out that it is excellent in thread rustiness.

比較例1のアルミホイールは、表3に示した通り表面付着Feの付着量は十分に低い水準であったが、表層内在Feの含有量が高く、最大糸錆長さが3.0mm超となった。   In the aluminum wheel of Comparative Example 1, as shown in Table 3, the adhesion amount of surface adhesion Fe was at a sufficiently low level, but the content of surface layer internal Fe was high, and the maximum thread rust length was over 3.0 mm. became.

比較例2のアルミホイールは、溶湯の冷却速度が速く、平均DASIIは小さいが、表層内在Feの含有量が高く、最大糸錆長さが3.0mm超となった。   In the aluminum wheel of Comparative Example 2, although the cooling rate of the molten metal was fast and the average DASII was small, the content of Fe in the surface layer was high, and the maximum thread rust length was over 3.0 mm.

比較例3のアルミホイールは、溶湯に含まれるFeの濃度が高いことに起因して、表層内在Feの含有量が高く、最大糸錆長さが3.0mm超となった。   The aluminum wheel of Comparative Example 3 had a high content of Fe in the surface layer due to the high concentration of Fe contained in the molten metal, and the maximum thread rust length was over 3.0 mm.

比較例4のアルミホイールは、溶湯の冷却速度が遅く、平均DASIIが大きくなり、その結果0.2%耐力が251MPaと十分な強度を確保できなかった。
In the aluminum wheel of Comparative Example 4, the cooling rate of the molten metal was slow, and the average DASII was large. As a result, a sufficient strength of 0.2% proof stress of 251 MPa could not be secured.

Claims (5)

耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物であって、
Si:6.5〜11.8質量%、Mg:0.20〜0.45質量%、Fe:0.01〜0.20質量%、残部がAl及び不可避的不純物からなり、
表面から1mm以内の表層部のDASII平均値が30〜50μmであり、
表面から10μm以内の表層部に含まれるFeと、表面に付着したFeを有し、
前記表面から10μm以内の表層部に含まれるFeの含有量が50mg/m以下であることを特徴とする、
耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物。
Aluminum alloy castings with excellent anti-yarn resistance,
Si: 6.5 to 11.8% by mass, Mg: 0.20 to 0.45% by mass, Fe: 0.01 to 0.20% by mass, the balance being Al and unavoidable impurities
The average value of DASII in the surface layer within 1 mm from the surface is 30 to 50 μm,
Fe contained in the surface layer within 10 μm from the surface, and Fe attached to the surface,
The content of Fe contained in the surface layer portion within 10 μm from the surface is 50 mg / m 2 or less,
Aluminum alloy castings with excellent yarn rust resistance.
前記表面から10μm以内の表層部に含まれるFeの含有量が5mg/m以上である、請求項1に記載の耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物。 The aluminum alloy casting according to claim 1, wherein a content of Fe contained in a surface layer portion within 10 μm from the surface is 5 mg / m 2 or more. 前記表面に付着したFeの付着量が200mg/m以下である、請求項1または2に記載の耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物。 The deposition amount of Fe deposited is 200 mg / m 2 or less on the surface, filiform rust excellent in aluminum alloy casting according to claim 1 or 2. 前記表面に付着したFeの付着量が100mg/m以上である、請求項3に記載の耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物。 The aluminum alloy casting according to claim 3, wherein the amount of Fe attached to the surface is 100 mg / m 2 or more. 前記表面の上に樹脂からなる塗膜を備える、請求項1乃至4の何れかに記載の耐糸錆性に優れたアルミニウム合金鋳物。
The aluminum alloy casting excellent in anti-yarn resistance according to any one of claims 1 to 4, further comprising a coating film made of a resin on the surface.
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