JP2019178368A - アルミニウム合金製部材及びアルミニウム合金製部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラック等の欠陥を発生することなく、弱点部位の材料強度が向上されたアルミニウム合金製部材及び弱点部位の材料強度を向上する。【解決手段】本発明のアルミニウム合金製部材は、共共晶型アルミニウム合金で形成されたアルミニウム合金製部材であって、Ｔ５処理が施された本体部と、局所的にＴ６処理が施されたＴ６処理部と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、アルミニウム合金製部材及びアルミニウム合金製部材の製造方法に関する。

従来、アルミニウム合金製の部品などのアルミニウム合金性部材の材料強度を向上させるための処理として、Ｔ６処理が知られている。
Ｔ６処理は、被処理材を５００℃前後まで加熱した後に急冷する溶体化処理を行った後に１８０℃前後で析出物を析出させる人工時効処理を行うものである。

ところで、溶体化処理を行った場合には、被処理材（製品）がゆがむ虞があり、特に薄物の被処理材には適用が困難であった。

これを回避するため、工業製品としてはストレッチ加工、機械加工が工業的には用いられているが、製造工程数が増加するとともに、製造コストが大きく増加することとなっていた。

また、機械設計された部品においては、均一に応力がかかることは一般的では無く、要求される強度に対して肉厚が不足し、強度的に弱く強度を向上させたい部位である弱点部位が存在することが多い。

特開２００８−２２３０８５号公報

弱点部位を強化する方法として、レーザ表面処理、電子ビーム表面処理などが考えられるが、使用するアルミニウム合金の特性等によっては、クラックなどが発生する虞があった。
そこで、本発明は、クラック等の欠陥を発生することなく、弱点部位の材料強度が向上されたアルミニウム合金製部材及び弱点部位の材料強度を向上することが可能なアルミニウム合金製部材の製造方法を提供することを目的としている。

本発明のアルミニウム合金製部材は、共晶型アルミニウム合金で形成されたアルミニウム合金製部材であって、Ｔ５処理が施された本体部と、局所的にＴ６処理が施されたＴ６処理部と、を有する。

また、本発明のアルミニウム合金製部材の製造方法は、原料である共晶型アルミニウム合金を溶解して溶湯を得る溶解工程と、溶湯を用いてアルミニウム合金製部材の成型を行う鋳造工程と、アルミニウム合金製部材の所定の部位にレーザ光を照射して局所的なレーザ溶体化を行う溶体化工程と、局所的に前記レーザ溶体化がなされたアルミニウム合金製部材の全体に対してＴ５処理を施すＴ５処理工程と、を備える。

上記構成によれば、クラック等の欠陥を発生することなく、アルミニウム合金製部材の弱点部位の材料強度を局所的に向上させることができる。

図１は、実施形態のダイキャスト成形品の製造フローチャートである。 図２は、局所溶体化処理を説明するためのダイキャスト成形品の断面図である。 図３は、実施例の説明図である。 図４は、比較例の説明図である。 図５は、典型的な実施例の断面顕微鏡写真（図面代用写真）［その１］である。 図６は、典型的な実施例の断面顕微鏡写真（図面代用写真）［その２］である。 図７は、典型的な比較例の断面顕微鏡写真（図面代用写真）［その１］である。 図８は、典型的な比較例の断面顕微鏡写真（図面代用写真）［その２］である。

次に図面を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

まず具体的な実施形態の説明に先立ち、実施形態の原理について説明する。
アルミニウム合金製部材の局所的な（例えば、弱点部位）強度向上を実現するためには、局所的な溶体化処理が必要となる。

このため、実施形態においては、まず第１段階として、アルミニウム合金製部材の弱点部位に対して、局所的にレーザビームを照射し、アルミニウム合金の融点以上に温度上昇させ、鋳物中に含まれる強化元素であるＣｕ（銅）、及びＭｇ（マグネシウム）を溶融後、急速冷却するレーザ溶体化を行う。なお、この急速冷却は、鋳物自体の冷却能を利用して行っても良い。

そして第２段階として、レーザ溶体化後のアルミニウム合金製部材全体を１４０℃〜２２０℃程度に加熱し、いわゆるＴ５処理（人工時効処理）を行う。そうすると、アルミニウム合金製部材全体としては、Ｔ５処理を行ったことになるとともに、予めレーザ溶体化を行った部位に対しては、結果として、いわゆるＴ６処理を行ったことと等価となる。
したがって、強度を向上させたい部位である弱点部位の硬度を向上することとなる。

ところで、上述したレーザ溶体化処理及びＴ５処理をアルミニウム合金製部材に対して行うに際しては、レーザ表面処理条件を大きく振ってもクラックが発生しない材料が求められる。

例えば、特公昭６０−３１７１６号公報においては、Ａｌ−Ｃｕ系合金（ジュラルミン）が用いられ、特開２００８−２２３０８５号公報においては、Ａｌ−Ｍｇ系合金が用いられているが、これらはいずれも固溶体型合金であるため、クラックを発生させないために温度勾配及び冷却速度の制御が重要となる。これは、固溶体型合金では、接着剤としての役割を有する溶質（Ｓｉ）が少なく、レーザ照射に伴う溶融、凝固収縮に耐えられずにクラックが発生しやすいためである。

これらに対し、共晶型合金は溶質としてのＳｉが多いため、共晶が接着剤として有効に機能し、クラックの発生を抑制することができると考えられる。
従って用いるアルミニウム合金としては、固溶体合金では無く共晶型合金、例えば、Ａl−Ｓｉ合金、Ａl−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（Ａl−Ｍｇ２Ｓｉ）等を用いるのが好適である。

より具体的には、Ｓｉ−６〜９％、Ｍｇ−０．３〜０．５％、Ｆｅ−０．２％以下、Ｍｎ−０．５％以下、Ｃｕ−０．９％以下、Ｐ−１０ｐｐｍ以下、Ｓｒ−１００ｐｐｍ以下、Ｎａ−１００ｐｐｍ以下であり、残部がＡｌと負荷非的不純物である合金が挙げられる。この合金において、Ｆｅ−０．０５〜０．２％、Ｐ−５〜１０ｐｐｍであればより好ましい。さらにＳｒ及びＮａの少なくとも一方が３０〜２００ｐｐｍの範囲で含有するのであれば、延性に優れた合金とすることができる。あるいは、Ｍｎ−０．０１〜０．５％の範囲で含有するようにしても延性に優れた合金とすることができる。

またブロウホールは、溶存水素ガス及び溶存水素ガスの核の生成サイトとなる酸化物などに起因し、高密度なエネルギーを印加することで瞬間的に発生する。
したがって、ブロウホールの発生を抑制するためには、溶存するガスの除去が効果的である。

溶存ガスの除去方法としては、例えば、特開平６−１０１７５号公報の技術では、脱脂を行っており、ブロウホールの発生を抑制すると言う点では効果があると考えられるが、工程数が増加するとともに、鋳物に溶存しているガスは除去できないため、根本的な解決方法とはなり得なかった。

そこで、本実施形態においては、次の二つの技術を採用することとした。
（１） 溶湯状態において、溶存ガス及び酸化物を除去する溶湯処理技術
（２） 溶湯を巻き込むこと無く鋳造する鋳造技術

より具体的には、溶存ガス及び酸化物を除去する溶湯処理技術としては、回転翼脱ガス装置とフラックスを併用する溶湯処理を行う。

また、溶湯を巻き込むこと無く鋳造する鋳造技術としては、層流充填ダイキャスト法、低圧鋳造法あるいは重力鋳造法が有効である。これらは、比較的低速で金型内に溶湯が流し込まれるものである。なお、アルミ溶湯を高圧、高速で注入する一般的なダイキャスト法では、溶湯を液滴状に射出することとなるため、多くの酸化皮膜を有する界面が生成されるので不適である。

次にダイキャスト成形品の局所的な強度（硬度）向上の原理について説明する。
ダイキャスト成形品の肉薄部等の局所的な強度（硬度）向上においては、レーザ光を照射することにより局所的な溶体化処理（Ｔ４処理に相当）を行った後に、ダイキャスト成形品全体に対してＴ５処理（人工時効処理）を行うことで、局所的な溶体化処理がなされた部分については、実効的にＴ６処理（＝Ｔ４処理＋Ｔ５処理）を行うようにしているのである。

この場合において、前述したように、ダイキャスト成形（鋳造）品の成形時には、溶湯状態において、溶存ガス及び酸化物を除去し、溶湯を巻き込むこと無くダイキャスト成形（鋳造）を行っているので、局所的な溶体化処理において、ブロウホールの発生を抑制して高品質な製品の製造が可能であるとともに、局所的に溶体化処理が行われた部分は、Ｔ６処理レベルの硬さを有し、十分な強度を有するダイキャスト成形品を得ることができる。

以下、実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態のダイキャスト成形品の製造フローチャートである。
まず、原料である共晶型アルミニウム合金を回転翼脱ガスを行い、フラックスを投入した状態で溶解する（ステップＳ１１）。

この場合において、回転翼脱ガス条件としては、例えば、回転数４００ｒｐｍ、Ａｒガス流量５Ｌ／ｍｉｎ、処理温度及び処理時間は、７２０℃、５分間とし、その後、溶湯に対して濡れることなく溶湯表面に浮上したドライドロス（dried-dross）を除去する。

さらに、回転翼脱ガス専用のフラックスとしては、例えば、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）と塩化カリウム（ＫＣｌ）とによって構成されたフラックスが用いられる。より具体的には、６０ｗｔ％〜９０ｗｔ％のフッ化カルシウムと１０ｗｔ％〜４０ｗｔ％の塩化カリウムとを物理的に混合したものである。この場合において、フラックスの分量（重量）としては、アルミニウム合金の溶湯中に含まれていると想定される量のリンを分離し、除去するのに十分な量（例えば、アルミニウム溶湯の重量に対して１％以下［０．０２％〜０．０５％であってもよい。］）とされる。

また、他のフラックスとしては、ファウンテック株式会社製Ｒ−１０が使用可能である。
また、酸化物除去後の酸化物量は、Ｋモールド法におけるＫ値として０．２０以下であるのが好ましい。

次に得られた共晶型アルミニウム合金の溶湯を用いてダイキャスト成形を行う（ステップＳ１２）。
この場合において、ダイキャスト成形法としては、上述したように層流充填ダイキャスト法が有効であり、射出速度０．３ｍ／ｓｅｃ以下とすれば、酸化皮膜の生成が抑制され、問題となるようなブロウホールが後述する局所溶体化処理において発生することはない。

次に得られたダイキャスト成形品の表面仕上げを行うためにショットブラスト処理が行われる（ステップＳ１３）。
表面仕上げがなされたダイキャスト成形品は、つづいて、局所溶体化を行うため、レーザ溶体化が行われる（ステップＳ１４）。

この場合において、局所溶体化を行うためのレーザ装置としては、例えば、出力３ｋＷのシングルモード（ＳＭ）ファイバレーザを用い、所定のシールドガス（例えば、アルゴンＡｒ）を所定流量で流しつつ、所定のレーザパルス照射条件で、所定のパルス間休止時間を設けつつ、複数回のレーザパルス照射を所定の走査速度、所定の焦点外し距離で行う。これは、焦点を合わせたレーザを１箇所に照射し続けると、急激に温度が上昇し、溶融状態を通り越して沸騰してしまう場合があるので、これを防止するため、所定の焦点外し距離でレーザをパルス照射することにより、エネルギーの集中を避けてレーザ照射部位における急激な温度上昇を抑制するためである。

図２は、局所溶体化処理を説明するためのダイキャスト成形品の断面図である。
図２（ａ）に示すように、ダイキャスト成形品１０が上方に突設されたボス部Ｂを有している場合に、ボス部Ｂの付根のコーナー部ＢＢは、要求される強度に対して、必要な肉厚さが足りない薄肉部となり強度が不足する虞がある。
そこで、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、ボス部Ｂの付根のコーナー部ＢＢに所定回数のレーザパルスを照射し、局所溶体化した領域ＢＢＬを形成する。

この局所溶体化した領域ＢＢＬは、レーザパルスにより、鋳物であるダイキャスト成形品１０中に含まれる強化元素である銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）を溶融後、鋳物であるダイキャスト成形品１０の冷却能により常温で急速冷却された状態となっており、いわゆる、Ｔ４処理（＝溶体化がなされ、過飽和固溶体が生成される）が施された状態と等価となっている。

そこで、本実施形態においては、続いて局所溶体化後のダイキャスト成形品１０全体に対し、高温状態としてから冷却し、人工時効処理を行うＴ５処理を行っている（ステップＳ１５）。

この結果、局所溶体化された領域ＢＢＬについては、実効的にＴ６処理（＝溶体化処理後に人工時効処理を行う）が行われたこととなり、局所溶体化された領域ＢＢＬは、Ｔ６処理と同様の硬さを有することとなり、ボス部Ｂの付根のコーナー部ＢＢの強度を十分なものとすることができる。

すなわち、局所溶体化された領域ＢＢＬを除くダイキャスト成形品１０の他の部分は、Ｔ５処理が施された本体部とされ、局所溶体化された領域ＢＢＬは、本体部に接するように配置され、Ｔ６処理が施されたＴ６処理部となっている。

より詳細には、ボス部Ｂの付根のコーナー部ＢＢの硬度（強度）を層流ダイキャスト後に何らの処理を行わない場合と比較して、３０％程度向上させることが可能となっている。

続いて、Ｔ５処理後のダイキャスト成形品１０に対して必要に応じて機械加工を行い（ステップＳ１６）、仕上げ処理を行う（ステップＳ１７）。

そして、製品としてのダイキャスト成形品１０の検査を行って処理を終了する（ステップＳ１８）。
以上の説明のように、本実施形態によれば、クラックやブロウホールを発生することなく、弱点部位（例えば、上述のボス部Ｂの付け根のコーナー部ＢＢ）の材料強度が向上されたアルミニウム合金製部材を得ることができる。

以上の説明においては、層流充填ダイキャスト法で成形を行う場合についてのみ説明したが、低圧鋳造法や重力鋳造法で成形する場合でも同様に適用が可能である。

次に実施例について詳細に説明する。
図３は、実施例の説明図である。

［１］実施例
以下の各実施例（第１実施例〜第１５実施例）においては、アルミニウム合金製部材の材質として共晶型合金を用い、その溶湯は、フラックス添加と回転翼脱ガスを行い、十分に、酸化物と溶存水素を除去している。そして、層流充填ダイキャスト法にて成形し、実験に使用した。

具体的な合金は、Ｓｉを８％、Ｍｇを０．４％、Ｃｕを０．４％、Ｆｅを０．１％、Ｐを０．０００７％含むＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系の共晶型のアルミ鋳物用の材質である。
図３においては、各実施例に対するレーザ照射条件（出力（Ｗ）、レーザ照射パルス時間（ｍｓ）及びレーザ照射回数）、レーザ照射パルス間の休止時間、レーザ光走査速度、レーザビームの焦点外し距離（試料表面とレーザ光の焦点位置との距離差）、シールドガスの種類及び流量、ノズル径、及び評価（○、△、×の３段階評価）を示している。

［１．１］第１実施例
第１実施例については、レーザ照射条件は、出力１０００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間は、９０ｍｓであり、レーザ照射回数は１０回となっている。
また第１実施例におけるレーザ照射パルス間の休止時間は、８ｍｓであり、レーザ光走査速度は、０．６９３ｍ／ｍｉｎとなっている。

さらに第１実施例におけるレーザビームの焦点外し距離は、−１．３４ｍｍとなっており、試料の表面から手前の方向に１．３４ｍｍ離間した位置がレーザ光の焦点位置となっている。

また、第１実施例におけるシールドガスの種類はアルゴン（Ａｒ）であり、その流量は、１５Ｌ／ｍｉｎとなっており、ノズル径は３ｍｍである。

［１．２］第２実施例
第２実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１２００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１２０ｍｓとなっている点である。

［１．３］第３実施例
第３実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１４００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１４０ｍｓとなっている点である。

［１．４］第４実施例
第４実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１６００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１６０ｍｓとなっている点である。

［１．５］第５実施例
第５実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１５００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１５０ｍｓとなっている点である。

［１．６］第６実施例
第６実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１５００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が２００ｍｓとなっている点である。

［１．７］第７実施例
第７実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１５００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１５０ｍｓとなっている点及びレーザ光走査速度が、０．５９１ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［１．８］第８実施例
第８実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１４００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が３００ｍｓとなっている点及び第７実施例と同様にレーザ光走査速度が、０．５９１ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［１．９］第９実施例
第８実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１３００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が３００ｍｓとなっている点及び第７実施例と同様にレーザ光走査速度が、０．５９１ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［１．１０］第１０実施例
第１０実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１２００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が３００ｍｓとなっている点及び第７実施例と同様にレーザ光走査速度が、０．５９１ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［１．１１］第１１実施例
第１１実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１３００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が５００ｍｓとなっている点及び第７実施例と同様にレーザ光走査速度が、０．５９１ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［１．１２］第１２実施例
第１２実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１３００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が４００ｍｓとなっている点及びレーザ光走査速度が、０．５０７ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［１．１３］第１３実施例
第１３実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１３００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が６００ｍｓとなっている点及び第１２実施例と同様にレーザ光走査速度が、０．５０７ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［１．１４］第１４実施例
第１３実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１３００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が８００ｍｓとなっている点及び第１２実施例と同様にレーザ光走査速度が、０．５０７ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［１．１５］第１５実施例
第１３実施例が第１実施例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１３００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が９００ｍｓとなっている点及び第１２実施例と同様にレーザ光走査速度が、０．５０７ｍ／ｍｉｎとなっている点である。

［２］比較例
次に比較例について説明する。
図４は、比較例の説明図である。
以下の各比較例（第１比較例〜第１８比較例）においては、層流充填ダイキャスト法でなく、一般的なダイキャスト法を用い、アルミニウム合金製部材の材質として上記と同様の共晶型合金を用いている。また、フラックス添加や回転翼脱ガス処理をしていない溶湯を使用している。

図４においても、図３と同様に、各比較例に対するレーザ照射条件（出力（Ｗ）、レーザ照射パルス時間（ｍｓ）及びレーザ照射回数）、レーザ照射パルス間の休止時間、レーザ光走査速度、レーザビームの焦点外し距離（試料表面とレーザ光の焦点位置との距離差）、シールドガスの種類及び流量、ノズル径、及び評価（○、△、×の３段階評価）を示している。

［２．１］第１比較例
第１比較例については、レーザ照射条件は、出力６５Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間は、２９０ｍｓであり、レーザ照射回数は１０回となっている。
また第１比較例におけるレーザ照射パルス間の休止時間は、１０ｍｓであり、レーザ光走査速度は、１．６３ｍ／ｍｉｎとなっている。

さらに第１比較例におけるレーザビームの焦点外し距離は、−５ｍｍとなっており、試料の表面から手前の方向に５ｍｍ離間した位置がレーザ光の焦点位置となっている。
また、第１比較例におけるシールドガスの種類はアルゴン（Ａｒ）であり、その流量は、１５Ｌ／ｍｉｎとなっており、ノズル径は３ｍｍである。

［２．２］第２比較例
第２比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１０００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が２５０ｍｓとなっている点、レーザ照射パルス間の休止時間が５０ｍｓである点及びレーザビームの焦点外し距離が、−０．３５ｍｍとなっている点である。

［２．３］第３比較例
第３比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１０００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が２８０ｍｓとなっている点、レーザ照射パルス間の休止時間が、２０ｍｓである点、レーザ光走査速度が１．１６６ｍ／ｍｉｎとなっている点及びレーザビームの焦点外し距離が、第２比較例と同様に−０．３５ｍｍとなっている点である。

［２．４］第４比較例
第４比較例が第１比較例と異なる点は、第３比較例と同様にレーザ照射条件が、出力１０００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が２８０ｍｓとなっている点、第３比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が２０ｍｓである点、レーザ光走査速度が０．６４４ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第２比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−０．３５ｍｍとなっている点である。

［２．５］第５比較例
第５比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１０００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１８０ｍｓとなっている点、第３比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が２０ｍｓとなっている点、第４比較例と同様にレーザ光走査速度が０．６４４ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第２比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−０．３５ｍｍとなっている点である。

［２．６］第６比較例
第６比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１０００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が９０ｍｓとなっている点、レーザ照射パルス間の休止時間が１０ｍｓとなっている点、第４比較例と同様にレーザ光走査速度が０．６４４ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第２比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−０．３５ｍｍとなっている点である。

［２．７］第７比較例
第７比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１５００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が９０ｍｓとなっている点、第６比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１０ｍｓとなっている点、第４比較例と同様にレーザ光走査速度が０．６４４ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第２比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−０．３５ｍｍとなっている点である。

［２．８］第８比較例
第８比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１８００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が９０ｍｓとなっている点、第６比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１０ｍｓとなっている点、第４比較例と同様にレーザ光走査速度が０．６４４ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第２比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−０．３５ｍｍとなっている点である。

［２．９］第９比較例
第９比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力８００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が９０ｍｓとなっている点、第６比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１０ｍｓとなっている点、第４比較例と同様にレーザ光走査速度が０．６４４ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第２比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−０．３５ｍｍとなっている点である。

［２．１０］第１０比較例
第１０比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力８００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１００ｍｓとなっている点、レーザ照射パルス間の休止時間が１２ｍｓとなっている点、レーザ光走査速度が０．８０８ｍ／ｍｉｎとなっている点及びレーザビームの焦点外し距離が−１．３５ｍｍとなっている点である。

［２．１１］第１１比較例
第１１比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１０００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１００ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１２ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ光走査速度が０．８０８ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第１０比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−１．３５ｍｍとなっている点である。

［２．１２］第１２比較例
第１２比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１５００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１００ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１２ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ光走査速度が０．８０８ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第１０比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−１．３５ｍｍとなっている点である。

［２．１３］第１３比較例
第１３比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１８００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１００ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１２ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ光走査速度が０．８０８ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第１０比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−１．３５ｍｍとなっている点である。

［２．１４］第１４比較例
第１４比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力２０００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１００ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１２ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ光走査速度が０．８０８ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第１０比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が−１．３５ｍｍとなっている点である。

［２．１５］第１５比較例
第１５比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１２００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１００ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１２ｍｓとなっている点、レーザ光走査速度が０．７８３ｍ／ｍｉｎとなっている点及びレーザビームの焦点外し距離が＋４．６５ｍｍとなっている点である。

［２．１６］第１６比較例
第１６比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１２００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１００ｍｓとなっている点、第１０比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が１２ｍｓとなっている点、第１５比較例と同様にレーザ光走査速度が０．７８３ｍ／ｍｉｎとなっている点及びレーザビームの焦点外し距離が０．０ｍｍとなっている点である。

［２．１７］第１７比較例
第１７比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１２００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が１００ｍｓとなっている点、レーザ照射パルス間の休止時間が８ｍｓとなっている点、第１５比較例と同様にレーザ光走査速度が０．７８３ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第１６比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が０．０ｍｍとなっている点である。

［２．１８］第１８比較例
第１８比較例が第１比較例と異なる点は、レーザ照射条件が、出力１２００Ｗであり、１回のレーザ照射パルス時間が２５０ｍｓとなっている点、第１７比較例と同様にレーザ照射パルス間の休止時間が８ｍｓとなっている点、第１５比較例と同様にレーザ光走査速度が０．７８３ｍ／ｍｉｎとなっている点及び第１６比較例と同様にレーザビームの焦点外し距離が０．０ｍｍとなっている点である。

［３］評価
次に上記各実施例及び各比較例の評価結果について説明する。
評価としては、ブロウホールおよびクラックの発生の有無及び大きさについて評価した。

図５は、典型的な実施例の断面顕微鏡写真（図面代用写真）［その１］である。
図５（ａ）は、典型的な実施例のダイキャスト成形品における局所溶体化後にＴ５処理を行った部分の断面顕微鏡写真である。
また図５（ｂ）は、図５（ａ）における部分拡大写真である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、局所溶体化及びＴ５処理を行って実効的にＴ６処理が施された溶体化部ＳＯＬ（＝Ｔ６処理部）は、Ｔ５処理のみがなされたダイキャスト本体部ＤＣＢ（＝本体部）と比較して、結晶粒径が細かい、均一な組織となっている。
また、溶体化部ＳＯＬにおいては、ブロウホール及びクラックは見いだせない。

図６は、典型的な実施例の断面顕微鏡写真（図面代用写真）［その２］である。
図６（ａ）は、溶体化部ＳＯＬ及びダイキャスト本体部ＤＣＢの境界部分の拡大写真、図６（ｂ）は、溶体化部ＳＯＬの拡大写真である。
いずれの拡大写真においても、溶体化部ＳＯＬは均一で緻密な組織となっていることが分かる。

これらの特徴は、第１実施例、第２実施例、第４実施例、第６実施例、第８実施例〜第１５実施例のいずれにおいても同様であり、これらの実施例においては、最も高い評価（図３中、評価○印）が得られ、強度的にも十分であった。

これに対し、第３実施例、第５実施例及び第７実施例においては、実用上は、強度（性能）的に問題が無いが、小さなブロウホールの発生が見られた。
しかしながら、いずれの実施例においても、十分な強度を確保できた。

これらの結果から、レーザ照射条件を大きく振っても得られるアルミニウム合金製部材は好適な特性を有するものとなっており、実際のアルミニウム合金製部材の製造において、多少条件が変動しても良好な製品を得ることができることが分かる。

図７は、典型的な比較例の断面顕微鏡写真（図面代用写真）［その１］である。
図７（ａ）は、典型的な比較例のダイキャスト成形品における局所溶体化後にＴ５処理を行った部分の断面顕微鏡写真である。

また図７（ｂ）は、図７（ａ）における部分拡大写真である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、局所溶体化及びＴ５処理を行って実効的にＴ６処理が施された溶体化部ＳＯＬは、Ｔ５処理のみがなされたダイキャスト本体部ＤＣＢと比較して、結晶粒が細かい、均一な組織となっており、クラックは見出せない。アルミニウム合金製部材の材質として、共晶型合金を使用すれば、接着剤としての役割を有する溶質（Ｓｉ）が十分に存在し、クラックの発生を防止することができることが分かる。

しかしながら、溶体化部ＳＯＬ内において、クラックは生じていなかったが、比較的大きなブロウホールＢＨ１が形成され、溶体化部ＳＯＬとダイキャスト本体部ＤＣＢとの境界部において比較的小さいがブロウホールＢＨ２が見いだされた。

そして、図７（ｂ）に示すように、ブロウホールＢＨ１の周囲には、酸化皮膜ＯＸＦが観察された。

図８は、典型的な比較例の断面顕微鏡写真（図面代用写真）［その２］である。
図８（ａ）は、ブロウホールＢＨ２近傍の拡大写真、図８（ｂ）は、ブロウホールＢＨ１近傍の拡大写真である。

いずれの状況においても、特にブロウホールＢＨ１は、肉眼でも観察可能な程度に大きなものとなっており、この影響でダイキャスト成形品１０の強度は確実に低下してしまう。また、ブロウホールの形成位置によっては（製品表面から浅い場合）、仕上げ加工による切削に伴い、ブロウホールＢＨ１が製品表面に露出し、外観上も問題が生じる虞がある。
したがって、クラックだけでなく、ブロウホールもその発生を抑制することが必要である場合には、溶湯は、フラックス添加と回転翼脱ガスを行い、十分に、酸化物と溶存水素を除去する必要があることが分かる。

一方で、第６比較例、第９比較例及び第１６比較例を除く、比較例のいずれにおいても同様であり、実用上問題があり、製品として採用できないのは明らかであった。

以上の説明のように、レーザ光を照射することにより局所的な溶体化処理（Ｔ４処理に相当）を行った後に、ダイキャスト成形品全体に対してＴ５処理（人工時効処理）を行うことで、局所的な溶体化処理がなされた部分については、実効的にＴ６処理（＝Ｔ４処理＋Ｔ５処理）を行うようにすることで、ダイキャスト成形品の製造において、ブロウホール及びクラックの発生を招くことなく、十分な強度を有するダイキャスト成形品を得ることができる。

また、本実施形態のアルミニウム合金製部材は、以下の構成を備える。
共晶型アルミニウム合金で形成されたアルミニウム合金製部材（１０）であって、Ｔ５処理が施された本体部（ＤＣＢ）と、局所的にＴ６処理が施されたＴ６処理部（ＳＯＬ）と、を有する。
この構成によれば、クラック等の欠陥の発生を招くことなく、局所的に材料強度を向上させることができ、ひいては、十分な強度（硬度）を有するダイキャスト成形品とすることができる。

上記構成において、Ｔ６処理部は、前記アルミニウム合金製部材（１０）のうちのコーナー部（ＢＢ）に形成されているようにしてもよい。
この構成によれば、強度が不足しやすいとされるコーナー部であっても強度（硬度）を確保でき、アルミニウム合金製部材全体としての強度を向上させることができる。

また、アルミニウム合金製部材（１０）の製造方法は、少なくとも以下の構成を備える。
原料である共晶型アルミニウム合金を溶解して溶湯を得る溶解工程（ステップＳ１１）と、溶湯を用いてアルミニウム合金製部材の成型を行う鋳造工程（ステップＳ１２）と、アルミニウム合金製部材の所定の部位にレーザ光を照射して局所的なレーザ溶体化を行う溶体化工程（ステップＳ１４）と、局所的にレーザ溶体化がなされたアルミニウム合金製部材の全体に対してＴ５処理を施すＴ５処理工程（ステップＳ１５）と、を備える。

この構成によれば、クラック等の欠陥の発生を招くことなく、局所的に材料強度を向上させることができ、ひいては、十分な強度（硬度）を有するダイキャスト成形品を製造することができる。

また、溶解工程（ステップＳ１１）において、溶湯にフラックスを添加しつつ回転翼脱ガス処理を行うようにしてもよい。
この構成によれば、欠陥としてのブロウホールの発生を抑制して高品質な製品の製造ができる。

また、鋳造工程（ステップＳ１２）は、層流充填ダイキャスト法、低圧鋳造法、又は重力鋳造法で成型を行うようにしてもよい。
この構成によれば、溶湯を巻き込むこと無く成型（鋳造）が行え、ブロウホール及びクラック等の欠陥の発生を招くことなく、十分な強度（硬度）を有するダイキャスト成形品を製造することができる。

溶体化工程（ステップＳ１４）において、レーザ光を所定の休止時間を設けて間欠照射するようにしてもよい。
この構成によれば、レーザ溶体化時にダイキャスト成形品の変形などを招くことなく、局所的な溶体化を行って信頼性の高い、アルミニウム合金製部材を製造できる。

また、上記構成において、所定の部位は、強度を向上させたい部位（ＢＢ）であるようにしてもよい。
アルミニウム合金製部材の精度の低下を招くことなく、強度を向上させたい部位のみの強度を向上させ、ひいては、アルミニウム合金製部材全体の強度を向上できる。

１０…ダイキャスト成形品（アルミニウム合金製部材）、ＢＢ…コーナー部（強度を向上させたい部位）、ＢＢＬ…局所溶体化した領域、ＤＣＢ…ダイキャスト本体部（本体部）、ＳＯＬ…溶体化部（Ｔ６処理部）、Ｓ１１…原料溶解工程、Ｓ１２…ダイキャスト形成工程（成形工程）、Ｓ１４…レーザ溶体化工程（局所溶体化工程）、Ｓ１５…Ｔ５処理工程。

Claims (7)

1. 共晶型アルミニウム合金で形成されたアルミニウム合金製部材であって、
   Ｔ５処理が施された本体部と、
   局所的にＴ６処理が施されたＴ６処理部と、
   を有するアルミニウム合金製部材。
2. 前記Ｔ６処理部は、前記アルミニウム合金製部材のうちのコーナー部に形成されている、
   請求項１記載のアルミニウム合金製部材。
3. 原料である共晶型アルミニウム合金を溶解して溶湯を得る溶解工程と、
   前記溶湯を用いてアルミニウム合金製部材の成型を行う鋳造工程と、
   前記アルミニウム合金製部材の所定の部位にレーザ光を照射して局所的なレーザ溶体化を行う溶体化工程と、
   局所的に前記レーザ溶体化がなされた前記アルミニウム合金製部材の全体に対してＴ５処理を施すＴ５処理工程と、
   を備えたアルミニウム合金製部材の製造方法。
4. 前記溶解工程において、溶湯にフラックスを添加しつつ回転翼脱ガス処理を行う、
   請求項３記載のアルミニウム合金製部材の製造方法。
5. 前記鋳造工程は、層流充填ダイキャスト法、低圧鋳造法、又は重力鋳造法で前記成型を行う、
   請求項３又は請求項４記載のアルミニウム合金製部材の製造方法。
6. 前記溶体化工程において、レーザ光を所定の休止時間を設けて間欠照射する、
   請求項３乃至請求項５のいずれか一項記載のアルミニウム合金製部材の製造方法。
7. 前記所定の部位は、強度を向上させたい部位である、
   請求項３乃至請求項６のいずれか一項記載のアルミニウム合金製部材の製造方法。