JP2021042404A - Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不純物として含まれるＰを無害化及び／又は除去したＡｌ−Ｓｉ合金鋳物、及び有害な塩素ガスを使用することなくＡｌ−Ｓｉ合金鋳物中のＰを無害化及び／又は除去する効率的かつ簡便なＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法を提供する。【解決手段】０．０００５〜０．００２０質量％の炭素化合物を含有し、炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物が付着していること、を特徴とするＡｌ−Ｓｉ合金鋳物。炭素化合物はＡｌ４Ｃ３であることが好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、不純物であるＰの影響が小さいＡｌ−Ｓｉ合金鋳物及び当該Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の効率的な製造方法に関するものである。

Ｐ（リン）はアルミニウムに含まれる代表的な不可避不純物であり、特にＡｌ−Ｓｉ系合金に混入されることが多い。ここで、Ａｌ−Ｓｉ系合金に不純物としてＰが混入する主な原因としては、金属Ｓｉに起因する経路と、過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金のスクラップに起因する経路が存在する。

具体的には、Ｐは金属Ｓｉに不可避不純物として混入している場合が多く、当該金属Ｓｉを原料とする場合、Ｓｉを含有するアルミニウム合金にはＰが混入してしまう。また、Ｐは初晶Ｓｉを微細化する作用があるため、初晶Ｓｉが晶出しやすい過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金等に添加されることが多いが、当該過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金等のスクラップを原料とする場合もＰが混入することになる。

溶湯中にＰが存在する場合はＡｌＰ化合物が生成し、ＡｌＰ化合物は初晶Ｓｉの有効な異質核として働くことから、初晶Ｓｉが微細化される。アルミニウム合金の組織微細化や延性及び靭性を確保する観点から、ＡｌＰ化合物の粗大化を避けることが望まれるが、ＡｌＰ化合物を微細化する適当な方法や無害化する適当な方法は提案されておらず、基本的にはＰの含有量を低下させることでＡｌ−Ｓｉ系合金の強度及び信頼性を担保する方法が検討されている。

例えば、特許文献１（特開２００２−８０９２０号公報）では、溶湯温度６５０〜８５０℃でＰ及び／又はＳｂを含有するアルミニウム溶湯にＭｇを添加し、且つ塩素ガスを吹き込み、溶湯中のＰ及び／又はＳｂを除去することを特徴とするアルミニウム溶湯からの脱Ｐ及び／又は脱Ｓｂ方法、が提案されている。

上記特許文献１に開示されている脱Ｐ方法においては、アルミニウム溶湯にＭｇを添加することで、溶湯中のＰとＭｇが反応してＰ化Ｍｇ化合物を形成し、且つ塩素ガスを吹き込むことで、溶湯中のＭｇが塩素ガスと反応してＭｇＣｌを形成し、溶湯中のＰ化Ｍｇ化合物を吸収してドロスとなって除去されることから、溶湯中のＰ量を低下させることができる、としている。

特開２００２−８０９２０号公報

しかしながら、塩素は極めて強い毒性を有し、毒物及び劇物取締法によって劇物に指定されていることに加えて、オゾン層ホールの原因物質としても指摘を受けている。そのため、塩素の取り扱いには十分な注意が必要となり、塩素を使用する場合は当該塩素を処理するための設備が別途必要となる。更に、塩素は高い腐食性を有しており、使用設備の腐食や塩素の漏出も深刻な問題となっている。

以上のような従来技術における問題点に鑑み、本発明の目的は、不純物として含まれるＰを無害化及び／又は除去したＡｌ−Ｓｉ合金鋳物、及び有害な塩素ガスを使用することなくＡｌ−Ｓｉ合金鋳物中のＰを無害化及び／又は除去する効率的かつ簡便なＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物中のＰを無害化及び／又は除去する方法について鋭意研究を重ねた結果、適量の炭素化合物にＰを付着させること等が極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。

本発明は、０．０００５〜０．００２０質量％の炭素化合物を含有し、前記炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物が付着していること、を特徴とするＡｌ−Ｓｉ合金鋳物、を提供する。

本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、不純物として含まれるＰが炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物として付着していることから、当該ＡｌＰ化合物はＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の強度及び信頼性に対して殆ど影響を及ぼさない。即ち、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物中のＰが無害化されている。ここで、炭素化合物を０．０００５質量％以上とすることでＡｌＰ化合物の付着によるＰの無害化効果を得ることができ、０．００２０質量％以下とすることで炭素化合物によるＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の機械的性質の低下を抑制することができる。

また、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、前記炭素化合物がＡｌ_４Ｃ_３であること、が好ましい。Ａｌ_４Ｃ_３は炭素を含むＡｌ−Ｓｉ合金鋳物において一般的に形成される炭素化合物であり、必要に応じてＡｌ−Ｓｉ合金溶湯に微量の炭素を添加することで、容易に形成することができる。

また、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、前記炭素化合物が針状であること、が好ましい。針状の炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物を付着させることで、例えば、粒状の炭素化合物の場合と比較して、ＡｌＰ化合物が過度に偏在することを抑制できる。加えて、板状の炭化物の場合と比較して、機械的性質に及ぼす影響を小さくすることができる。なお、炭素化合物をＡｌ_４Ｃ_３とすることで、容易に針状とすることができる。

また、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、初晶Ｓｉ中に存在する前記ＡｌＰ化合物の平均粒径が４μｍ以下となっていることが好ましい。ＡｌＰ粒子はＳｉの異質核として作用し、ＡｌＰ粒子が多い場合は過冷却せずに共晶凝固が生じることになる。当該一般的な凝固の場合は共晶Ｓｉが粗大になるが、本発明のアルミニウム合金鋳物ではＡｌＰ粒子が炭素化合物の表面に付着していることから、実質的に作用するＡｌＰ粒子が少なくなる。また、ＡｌＰ粒子が溶解した後、あらためて晶出する際にＡｌＰ粒子が微細（好ましくは平均粒径が４μｍ以下）となり、過冷却によって共晶Ｓｉが微細化している。

また、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、共晶Ｓｉの平均粒径（円相当径）が２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下となっていることがより好ましい。Ｓｉ結晶は強い優先成長方位を持つ薄い板状を呈して成長し、当該形態の組織を有する鋳造品に応力が印加されるとＳｉ結晶の先端に応力が集中してクラックが発生する。当該クラックはＳｉ結晶の長手側面とα（Ａｌ）相との界面に沿って急速に伝播するため、鋳造品の強度及び靭性を低下させる原因となる。これに対し、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の共晶Ｓｉを微細化することで、応力集中が抑制され、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の機械的性質（特に靭性）を向上させることができる。

また、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、Ｓｉの含有量が５〜３０質量％であること、が好ましい。Ｓｉの含有量を５質量％以上とすることで、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物を製造する際のＡｌ−Ｓｉ合金溶湯の流動性及び鋳型充填性を担保することができると共に、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の強度及び耐摩耗性等を向上させることができる。一方で、Ｓｉの含有量を３０質量％以下とすることで、Ｓｉ添加の原料に起因するＰの混入を低減することができる。なお、より好ましいＳｉの含有量は５〜１５質量％である。

更に、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、Ｐの含有量が１５ｐｐｍ以下であること、が好ましい。上述のとおり、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物ではＰが無害化されているが、Ｐの含有量を１５ｐｐｍ以下とすることで、より確実にＰを含むことの悪影響を排除すると共に、共晶Ｓｉの微細化をより促進することができる。

また、本発明は、Ａｌ−Ｓｉ合金の溶湯に炭素又は炭素化合物を添加し、当該溶湯を１０００℃以上に加熱した後に鋳造を行うこと、を特徴とするＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法、も提供する。

Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法では、炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物を付着させることで、Ｐを無害化することができる。ここで、溶湯に炭素化合物を添加してもよく、炭素を添加して炭素化合物を形成させてもよい。また、炭素化合物へのＰの付着状況に及ぼす溶湯温度の影響について鋭意研究を遂行した結果、溶湯の温度を１０００℃以上とすることで、炭素化合物へのＰの付着が促進することを見出した。また、溶湯温度を１２５０℃以下とすることで、溶湯処理に必要な消費エネルギーや高温に伴う設備の劣化を抑制することができる。

一般的に、アルミニウムを実操業として鋳造する場合、アルミニウムの溶湯を７００〜８００℃の温度域に保持し、脱ガス、滓取、成分調整等の炉内処理を行った後、所定形状の金型に注湯する。これに対し、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法においては、Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯を１０００℃以上となる高温に加熱・保持することにより、溶解したＡｌＰ化合物が、再凝固する際に炭素化合物の表面に付着するものと考えられる。

本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法においては、Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯に含まれるＰの含有量に応じて炭素又は炭素化合物の添加量を調整すればよいが、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物中の炭素化合物が０．０００５〜０．００２０質量％となるようにすることが好ましい。Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物中の炭素化合物を０．０００５質量％以上とすることでＰの無害化効果を得ることができ、０．００２０質量％以下とすることで炭素化合物による機械的性質の低下を抑制することができる。

また、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法においては、ＡｌＰ化合物が炭素化合物の表面に付着するだけではなく、共晶Ｓｉの凝固核として作用するＡｌＰ化合物が減少することから、共晶組織も微細化される。

本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法においては、Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯を１０００℃以上に５〜６０分間保持することが好ましい。Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯を１０００℃以上に５分以上保持することで、ＡｌＰ化合物が十分に溶解し、より確実に炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物を付着させることができる。一方で、当該保持時間を６０分より長くしても炭素化合物表面へのＡｌＰ化合物の付着量が顕著に増加することはなく、当該保持時間を６０分以下とすることで、エネルギー消費量の増加や溶解炉等の設備の劣化を抑制することができる。

更に、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法においては、前記溶湯を１０００℃とした後に、前記溶湯の表面に浮上した滓を除去すること、が好ましい。炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物を付着させることだけでもＡｌ−Ｓｉ合金鋳物に含まれるＰを無害化することができるが、ＡｌＰ化合物が付着した炭素化合物を含む滓を除去することによって、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物に含まれるＰ（ＡｌＰ化合物）の量を確実に低減することができる。また、当該滓の除去によって、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物のＰの含有量を１５ｐｐｍ以下とすることが可能である。

本発明によれば、不純物として含まれるＰを無害化及び／又は除去したＡｌ−Ｓｉ合金鋳物、及び有害な塩素ガスを使用することなくＡｌ−Ｓｉ合金鋳物中のＰを無害化及び／又は除去する効率的かつ簡便なＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法を提供することができる。

実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の反射電子像である。 実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物のＡｌマッピング結果である。 実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物のＰマッピング結果である。 実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物のＳｉマッピング結果である。 実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の高倍率の反射電子像である。 実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の高倍率のＰマッピング結果である。

以下、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物及びその製造方法について詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

１．Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物
本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物は、０．０００５〜０．００２０質量％の炭素化合物を含有し、炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物が付着していること、を特徴とするＡｌ−Ｓｉ合金鋳物である。

炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物が付着していることは、例えば、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物を再溶解し、得られたＡｌ−Ｓｉ合金溶湯を平均７７μｍのフィルタでろ過し、ＡｌＰ化合物を含む介在物を収集して、当該介在物をＥＰＭＡ分析（元素マッピング）することによって確認することができる。

炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物が付着していることで、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物中のＰが無害化されている。炭素化合物が０．０００５質量％以上存在することで当該無害化効果を十分に得ることができ、炭素化合物が０．００２０質量％以下に制限されることで、当該炭素化合物によるＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の機械的性質の低下が抑制されている。なお、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物中の炭素化合物の含有量は、例えば、ガスクロマトグラフィー質量分析法を用いて測定することができる。また、光学顕微鏡や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて組織観察を行い、得られた観察像を解析することにより、簡易的に炭素化合物の割合を算出してもよい。

Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物に含まれる炭素化合物の種類、形状及びサイズは特に限定されないが、針状のＡｌ_４Ｃ_３であることが好ましい。Ａｌ_４Ｃ_３はＡｌ−Ｓｉ合金溶湯中に炭素を含む場合に一般的に形成される炭素化合物であり、針状とすることでＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の機械的性質に大きな影響を与えることなく、効率的にＡｌＰ化合物を付着させることができる。

また、炭素化合物の好適なサイズは当該炭素化合物の形状にも依存するが、炭素化合物が針状の場合、長手方向及び幅方向がそれぞれ１０〜４０μｍ及び１〜３μｍであることが好ましい。

共晶Ｓｉの平均粒径（円相当径）は２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下となっていることがより好ましい。ここで、円相当径とは、金属組織を顕微鏡観察した際に求まる共晶Ｓｉの占める面積を円相当の面積に換算したときの直径である。具体的には、顕微鏡写真を画像処理等して容易に求めることができる。共晶Ｓｉの領域とその他の領域とは顕微鏡写真上で明瞭にコントラストが異なるため、二値化処理したのち、各種画像計測処理を行う。また、平均粒径としては、例えば、一定視野内（測定面積：１．３ｍｍ^２、測定視野数：３）の円相当径の平均値を用いることができる。

ＡｌとＰの化合物であるＡｌＰの格子定数は、Ｓｉの格子定数と約０．４％しか違わず、多面体Ｓｉの核生成物質であるとされている。当該特性を利用して、Ｐは過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金の初晶微細化剤として工業的に使用される場合があるが、一方で、共晶Ｓｉの微細化を阻害することが知られている。

これに対し、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物では共晶Ｓｉの微細化を阻害するＰの含有量が低減されており、共晶Ｓｉの平均粒径（円相当径）が２０μｍ以下となっている。ここで、共晶Ｓｉを微細化する観点からは、Ｐの含有量が１５ｐｐｍ以下となっていることが好ましい。また、炭素化合物に付着していないＰの含有量が８ｐｐｍ以下となっていることが好ましく、５ｐｐｍ以下となっていることがより好ましい。

また、初晶Ｓｉ中に存在する前記ＡｌＰ化合物の平均粒径が４μｍ以下となっていることが好ましい。ＡｌＰ粒子の直径の測定方法は特に限定されず、従来公知の種々の方法によって測定することができるが、例えば、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いた元素マッピングの結果でＡｌＰ粒子の領域を特定することで、好適にＡｌＰ粒子の直径を測定することができる。なお、ＥＰＭＡでは波長分散型分光器を用いるため、エネルギー分散型分光器を使用する場合と比較して、より高い精度での分析が可能である。

また、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物においては、Ｓｉの含有量が５〜３０質量％であることが好ましい。Ｓｉの含有量を５質量％以上とすることで、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物を製造する際のＡｌ−Ｓｉ合金溶湯の流動性及び鋳型充填性を担保することができると共に、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の強度及び耐摩耗性等を向上させることができる。一方で、Ｓｉの含有量を３０質量％以下とすることで、Ｓｉ添加の原料に起因するＰの混入を低減することができる。

２．Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法
本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法は、Ａｌ−Ｓｉ合金の溶湯に炭素又は炭素化合物を添加し、当該溶湯を１０００℃以上に加熱した後に鋳造を行うこと、を特徴としている。溶湯に添加した炭素化合物又は炭素を溶湯に添加することによって生成する炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物が付着することによって、Ａｌ−Ｓｉ合金中のＰを無害化することができる。

Ａｌ−Ｓｉ系合金ではＰの含有量が多い過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金等のスクラップが原料となる場合があるが、原料のＰ含有量が多い場合であっても本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法を用いることで、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物に良好な強度と信頼性を付与することができる。

Ａｌ−Ｓｉ系合金の種類は本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々のＡｌ−Ｓｉ系合金を用いることができるが、Ｓｉの含有量を５〜３０質量％とすることが好ましい。Ｓｉの含有量を５質量％以上とすることで、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物を製造する際のＡｌ−Ｓｉ合金溶湯の流動性及び鋳型充填性を担保することができると共に、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の強度及び耐摩耗性等を向上させることができる。一方で、Ｓｉの含有量を３０質量％以下とすることで、Ｓｉ添加の原料に起因する過剰なＰの混入を低減することができる。

Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯の温度を１０００℃以上とする必要があるが、Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯の加熱手段や処理雰囲気は本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の方法を用いることができる。また、溶湯温度を１２５０℃以下とすることで、溶湯処理に必要な消費エネルギーや高温に伴う設備の劣化を抑制することができる。

Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯を１０００℃以上に保持する時間は、５〜６０分間とすることが好ましい。Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯を１０００℃以上に５分以上保持することで、ＡｌＰ化合物が十分に溶解し、より確実に炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物を付着させることができる。一方で、当該保持時間を６０分より長くしても炭素化合物表面へのＡｌＰ化合物の付着量が顕著に増加することはなく、当該保持時間を６０分以下とすることで、エネルギー消費量の増加や溶解炉等の設備の劣化を抑制することができる。

Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯に添加する炭素又は炭素化合物の量は、Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯に含まれるＰの含有量に応じて炭素又は炭素化合物の添加量を調整すればよい。ここで、炭素化合物を添加する場合はＡｌ−Ｓｉ合金鋳物中の炭素化合物が０．０００５〜０．００２０質量％となるように添加量を決定することが好ましく、炭素を添加する場合は反応生成物である炭素化合物が０．０００５〜０．００２０質量％となるように添加量を決定することが好ましい。また、Ａｌ−Ｓｉ合金の原料に不純物として混入する炭素を用いて、炭素化合物を形成することができる。

更に、本発明のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法においては、溶湯を１０００℃以上とした後に、溶湯の表面に浮上した滓を除去することが好ましい。本発明の効果を損なわない限りにおいて滓の除去方法は特に限定されず、従来公知の種々の方法で除去すればよい。炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物を付着させることで、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物に含まれるＰを無害化することができるが、ＡｌＰ化合物が付着した炭素化合物を含む滓を除去することによって、Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物に含まれるＰ（ＡｌＰ化合物）の量を低減することができる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それら設計変更は全て本発明の技術的範囲に含まれる。

≪実施例１≫
純度９９．９質量％のアルミニウム地金、Ａｌ−５質量％Ｆｅ合金地金、Ａｌ−２５％Ｓｉ合金地金及びロッドタイプのＡｌ−１９質量％Ｃｕ−１．４質量％Ｐ合金を配合し、黒鉛坩堝に挿入して７４０℃で大気溶解した後、７４０℃で回転式脱ガス装置による脱ガス処理を施した。次に、７４０℃の溶湯を重力鋳造法により舟型形状（ＪＩＳ Ｈ ５２０２）に鋳造した。なお、鋳型温度は１５０℃とした。得られたＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の組成は１３％Ｓｉ―０．００１％Ｐ−０．８％Ｆｅ−Ａｌ（Ｂａｌ．）であり、当該組成におけるＡｌＰ化合物の晶出温度９６５℃である。なお、組成は質量％で示している。ここで、本実施例においては、不純物として混入する炭素によって炭素化合物を形成させており、更なる炭素の添加は行っていない。

次に、大気中で残湯を１０００℃まで昇温して１０分間保持した後に、１０００℃の溶湯を１５０℃の舟型に鋳込んだ。次に、得られた金型鋳物を再溶解し、７４０℃で回転式脱ガス装置による脱ガス処理を施した溶湯を１５０℃の舟型５個に鋳込んで実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物を得た。

得られた実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の底面から１３ｍｍの位置を中心として、１ｃｍ角の立方体を切り出し、断面にバフ研磨を施して組織観察用試料とした。光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡で観察した結果、針状の介在物が形成されていることが確認された。また、得られた観察像から当該介在物の割合を算出したところ、０．００１０質量％であった。

また、残りの実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物を再溶解し、Ｐｏｒｏｕｓ Ｄｉｓｃ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ａｐｐｒａｔｕｓを用いてＡｌＰ化合物を含む介在物の分析を行った。具体的には、再溶解して得られた溶湯を平均７７μｍのフィルタでろ過し、ＡｌＰ化合物以外も含めた介在物をフィルタ表面に収集した。当該フィルタを切断して油性のダイヤモンド研磨剤で研磨後に白金蒸着を施し、ＥＰＭＡ（株式会社島津製作所ＥＰＭＡ−１６１０を用いて加速電圧１５ｋＶ，照射電流１００ｍＡ，ビーム径φ１μｍ）を用いた元素マッピングによって介在物を分析した。

ＥＰＭＡ分析に関し、反射電子像を図１に、Ａｌのマッピングを図２に、Ｐのマッピングを図３に、Ｓｉのマッピングを図４にそれぞれ示す。また、高倍率の反射電子像を図５、高倍率のＰのマッピングを図６に示す。

反射電子像において写真上部中心から右下にかけて横断するように存在しているのはＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ化合物であり、炭素化合物ではない。ここで、高倍率の反射電子像及びＰのマッピング結果から、針状の介在物（点線で囲んだ領域）にＰが含まれていることが分かる。当該領域についてＥＰＭＡで点分析を行ったところ、Ａｌが７６質量％、Ｓｉが３質量％、Ｃが１５質量％、Ｐが０．５質量％であり、主成分はＡｌ、Ｃ、Ｐであった。当該結果より、針状の介在物はＡｌ_４Ｃ_３の表面にＡｌＰ化合物が付着したものであると考えられる。なお、Ｓｉは針状介在物周辺の粒子から検出されたものである。

≪比較例≫
純度９９．９質量％のアルミニウム地金、Ａｌ−５質量％Ｆｅ合金地金、Ａｌ−２５％Ｓｉ合金地金及びロッドタイプのＡｌ−１９質量％Ｃｕ−１．４質量％Ｐ合金を配合し、黒鉛坩堝に挿入して７４０℃で大気溶解した後、７４０℃で回転式脱ガス装置による脱ガス処理を施した。次に、７４０℃の溶湯を重力鋳造法により舟型形状（ＪＩＳ Ｈ ５２０２）に鋳造して比較Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物を得た。なお、鋳型温度は１５０℃とした。得られた比較Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の組成は１３％Ｓｉ―０．００１％Ｐ−０．８％Ｆｅ−Ａｌ（Ｂａｌ．）であり、当該組成におけるＡｌＰ化合物の晶出温度９６５℃である。なお、組成は質量％で示している。ここで、比較例においても、更なる炭素の添加は行っていない。

比較Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物についても実施例と同様にして組織観察及びＥＰＭＡ分析を行ったところ、炭素化合物表面へのＡｌＰ化合物の付着は認められなかった。また、共晶Ｓｉのサイズは実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物の場合よりも大きくなっていた。

以上の結果より、Ａｌ−Ｓｉ合金溶湯を１０００℃で保持して得られた実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物では針状の炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物が付着し、Ｐが無害化されているのに対し、比較Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物ではＡｌＰ化合物が炭素化合物表面に付着していないことが分かる。また、当該Ｐの状況の差異により、実施Ａｌ−Ｓｉ合金鋳物では共晶Ｓｉが顕著に微細化されることが分かる。

Claims (8)

1. ０．０００５〜０．００２０質量％の炭素化合物を含有し、
   前記炭素化合物の表面にＡｌＰ化合物が付着していること、
   を特徴とするＡｌ−Ｓｉ合金鋳物。
2. 前記炭素化合物がＡｌ_４Ｃ_３であること、
   を特徴とする請求項１に記載のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物。
3. 前記炭素化合物が針状であること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物。
4. 初晶Ｓｉ中に存在する前記ＡｌＰ化合物の平均粒径が４μｍ以下であること、
   を特徴とする請求項１〜３のうちのいずれかに記載のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物。
5. 共晶Ｓｉの平均粒径（円相当径）が２０μｍ以下であること、
   を特徴とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物。
6. Ｐの含有量が１５ｐｐｍ以下であること、
   を特徴とする請求項１〜５のうちのいずれかに記載のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物。
7. Ａｌ−Ｓｉ合金の溶湯に炭素又は炭素化合物を添加し、
   当該溶湯を１０００℃以上に加熱した後に鋳造を行うこと、
   を特徴とするＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法。
8. 前記溶湯を１０００℃とした後に、前記溶湯の表面に浮上した滓を除去すること、
   を特徴とする請求項７に記載のＡｌ−Ｓｉ合金鋳物の製造方法。

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