JP4631231B2 - 車両用マグネシウム合金製ホイール及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、タイヤを保持するリム部と車体部材に支持されるディスク部とを備え、マグネシウム合金素材に塑性加工を施して形成される車両用のマグネシウム合金製ホイール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両用のホイールとして、例えば特開平７−２２４３４４号公報に示されるように、マグネシウム（以下、適宜、その元素記号Ｍｇで表示する。）合金を素材に用いたものは公知である。
ある程度以上の高強度を要する部材である車両用ホイールをＭｇ合金を素材として製造する場合、鋳造法や射出成形法などの造形または成形プロセスのみを用いたのでは、得られる強度が低いため部材の肉厚を大きく設定する必要があり、Ｍｇ合金の軽量性を十分に活かすことはできない。一方、通常の鍛造法を適用した場合には、Ｍｇ合金製の鋳造ビレットから最終形状の鍛造品を得るまでに複数ステップの鍛造工程を経る必要があり、また、材料歩留まりも低くなるので、非常にコスト高になる。
【０００３】
そこで、鋳造法や射出成形法に比してより高強度のＭｇ合金部材を効率良く製造できる方法として、鍛造加工に先立って鋳造法によりその鍛造加工に適した素材（鍛造用素材）を成形し、この素材を所定の鍛造型にセットして鍛造加工を行うようにした、所謂、鋳造鍛造法が知られている。
この鋳造鍛造法によれば、鋳造（素材）段階で鍛造加工による完成品（鍛造部材）の形状に比較的近似した半製品形状に成形することができる。これにより、鍛造工程を仕上鍛造の１工程のみに簡略化することが可能になり、また、複雑な形状の部材でも鍛造できるようになる。更に、鍛造性の余り良くない材料でも支障無く鍛造加工を行えるように素材の組織を調整することも可能になる。
【０００４】
尚、この鋳造鍛造法における鍛造用素材の成形を、鋳造法の代わりに射出成形法で行うこともできる。この射出成形法は、鋳造法に比して短いサイクルタイムで効率良く成形品（Ｍｇ合金材）を製造することが可能で、また、例えばダイキャスト法などの鋳造法に比べた場合、作業環境面では比較的クリーン（清浄）で安全性もより高く、また、品質面においても、引け巣などの欠陥が少なく、かつ高精度で均質な軽金属成形品を得ることができるプロセスとして知られている。
【０００５】
また、この射出成形法において、Ｍｇ合金等の軽金属溶湯を（基本的にはその融点未満の）半溶融状態にして射出ノズルから成形キャビティ内に射出充填するようにした、所謂、半溶融射出成形法が知られている。
このように半溶融状態の金属溶湯を用いた場合、溶湯温度（以下、完全に溶融した状態ではなく半溶融状態のものであっても「溶湯」と称する。）が低いので、所謂「バリ」が出にくくなり高速および／または高圧での射出にも適しており、生産性の向上を図る上で有利となる。更に、金属溶湯を半溶融状態として成形キャビティに充填することにより、完全に溶解した液相部分中に未溶解の固相部分が混在した溶湯がそのまま充填されるので、層流に近い状態で充填されるようになり、ガスの巻き込みが比較的少なくて済み、比較的均質な組織が得られる。これにより、得られた部材全体としての機械的特性を高めることが可能になる。
【０００６】
ところで、通常、車両用ホイールは、タイヤを保持するリム部と車体部材に支持されるディスク部とを主要部として構成されており、かかる車両用ホイールとしては、その製作工程により、ホイール全体を一体物として形成する所謂１ピースホイールと、複数の部分（例えば、上記リム部とディスク部）に分割して各部をそれぞれ別工程で製造しておき、これら部分を接合して１つのホイールとして一体化させて完成品を得る複数ピースの（換言すれば分割構造の）ホイールとに大別されるが、上述のＭｇ合金を素材に用いた車両用ホイールの場合には、従来、所謂１ピースホイールとして製造されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１ピースホイールの場合、ディスク部の形状サイズだけでなく、リム部の形状サイズも一定で変更することはできない。従って、例えば、タイヤ幅のみが異なり他の部分の形状サイズが同一である車輪に適用する場合でも、リム幅が異なるために、ホイール製造用の金型等は全く別物として用意する必要があり、車種変更に対応するには多大の費用を要することになる。このことは、リム部のディスク部に対するオフセット量のみが異なる場合でも同様である。
【０００８】
また、Ｍｇ合金製ホイールを１ピースホイールとした場合、リム部とディスク部とは、当然、同材質のＭｇ合金で形成されることになる。しかしながら、このリム部とディスク部とでは、使用上求められる強度特性および製造上求められる塑性加工特性がそれぞれ異なっている。
すなわち、ディスク部の場合には、車体部材（通常、車体のサスペンション装置など）に連結支持され、一定以上の負荷能力が求められる高強度部分であるので、その使用上の観点から高強度が求められる。一方、その製造上の観点からは、塑性加工量は比較的少なくて済み、特に上述の鋳造鍛造法を前提とした場合には、余り高い塑性加工性が求められることはない。
これに対して、リム部の場合には、その外周部にタイヤを保持するだけであるので、使用上の観点から余り高い強度特性を求められることはないが、場合によっては塑性加工として加工度がかなり高い所謂スピニング加工が適用されるなど、塑性加工量はディスク部に比べてかなり多くなるので、製造上の観点から高い塑性加工性が求められることになる。
【０００９】
このため、１ピースホイールとして製造されていた従来では、最も塑性加工量が多いリム部に合せて、その塑性加工性を確保できるように材料選定が行われている。Ｍｇ合金の場合、一般に、塑性加工性と強度特性とは二律背反する関係にあるので、このように選定された材料では、ディスク部にとって強度特性が十分ではなく、それだけ肉厚を大きく設定する必要があり、ホイール全体としては十分な軽量化を達成することは困難であった。
尚、Ｍｇ合金の鋳造ビレットを鍛造後リム部にスピニング加工を施した従来の１ピースホイールについて、ディスク部およびリム部の金属組織の一例を示す顕微鏡写真（倍率：約３８０倍）を図１３及び図１４に示す。この例は、後述する表１の合金Ｅを材料に用いたもので、加工度の高いリム部の方がより緻密な組織になっていることが分かる。
【００１０】
また、Ｍｇ合金製ホイールの製造に前述の鋳造鍛造法を適用することを考えた場合、この鋳造鍛造法における鋳造若しくは射出成形工程（鍛造用素材成形工程）において、溶湯充填時などにエアを含むガスが巻き込まれる場合があり、かかるガスが巻き込まれて内在した状態で凝固すると鋳造若しくは射出成形品内部にガス欠陥として残存することになる。特に、この鍛造用素材成形工程に例えば射出成形等の高速・高圧充填が可能な成形プロセスを用いた場合には、上記のようなガス欠陥がより生じ易く、問題が一層顕著なものとなる。
周知のように、Мｇ合金等の軽金属製の鍛造等による塑性加工製品には、通常、その機械的性質を改善してより強度を高めるための熱処理として、溶体化処理の後に時効硬化処理を施す所謂Ｔ６処理が行われるが、鋳造鍛造法で得られた塑性加工製品について、鋳造若しくは射出成形段階で（つまり、鍛造用素材の段階で）上記のようなガス欠陥を内包したものに鍛造等の塑性加工を施した場合には、その後のＴ６処理において、比較的高温で加熱保持される溶体化処理段階で、内部に存在しているガスの膨張による膨れ（所謂、ブリスタ）が生じ、このブリスタが塑性加工による最終加工品にそのまま不具合として表れるので、その機械的特性が損なわれＴ６処理による強度向上の効果が十分に得られず、更に、見映えも損なわれるのでこれを除去するための加工が必要とされる、などの問題があった。
【００１１】
この発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、ディスク部とリム部の各々について、それぞれ好適な塑性加工特性および強度特性を備えたＭｇ合金製車両用ホイール及びその製造方法を提供すること、更には、その製造に鋳造鍛造法を適用した場合でも最終加工品（塑性加工品）に熱処理によるブリスタが発生することを確実に防止できるようにすることを、基本的な目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、上記の技術的課題に対処するために鋭意研究開発を重ねる中で、Ｍｇ合金の場合、その強度および塑性加工性とアルミニウム（以下、適宜、その元素記号Ａｌで表示する。）含有量との間に相関性があり、その強度（例えば、引張強度および耐力）はＡｌ含有量と正の相関関係があり、一方、塑性加工性（例えば、伸び及び限界据え込み率）はＡｌ含有量と負の相関関係があることを見出した。
【００１３】
そこで、本願請求項１の発明に係るＭｇ合金製車両用ホイールは、タイヤを保持するリム部と車体部材に支持されるディスク部とを備え、Ｍｇ合金素材に塑性加工を施して形成される車両用のＭｇ合金製ホイールであって、上記ディスク部のＡｌ含有量が６〜８質量％に設定され、上記リム部のＡｌ含有量は２質量％以上で且つ上記ディスク部のＡｌ含有量未満に設定されていることを特徴としたものである。
【００１５】
ここに、上記ディスク部のＡｌ含有量を６〜８質量％としたのは、Ａｌ含有量が６質量％未満では、Т６処理等の熱処理を施しても所要の機械的性質を得ることが一般に難しいためであり、一方、Ａｌ含有量が８質量％を越えると、一般に塑性加工時に割れが発生し易くなるからである。
また、上記リム部のＡｌ含有量の下限値を２質量％としたのは、Ａｌ含有量が２質量％を下回ると、所要の耐食性を得ることが一般に難しいからである。
【００１６】
また、本願請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、上記ディスク部と上記リム部とはそれぞれ別体に形成された後に一体化されることを特徴としたものである。
【００１７】
更に、本願請求項３の発明に係る車両用Ｍｇ合金製ホイールの製造方法は、タイヤを保持するリム部と車体部材に支持されるディスク部とを備え、Ｍｇ合金素材に塑性加工を施して形成される車両用のＭｇ合金製ホイールの製造方法であって、Ａｌ含有量が６〜８質量％に設定された第１Ｍｇ合金素材に塑性加工を施して上記ディスク部を形成する工程と、Ａｌ含有量が２質量％以上で且つ上記第１Ｍｇ合金素材のＡｌ含有量未満に設定されている第２Ｍｇ合金素材に塑性加工を施して上記リム部を形成する工程と、上記ディスク部と上記リム部とを一体化する工程と、を有することを特徴としたものである。
ここに、上記ディスク部の素材である第１Ｍｇ合金素材のＡｌ含有量を６〜８質量％とし、また、上記リム部の素材である第２Ｍｇ合金素材のＡｌ含有量の下限値を２質量％としたのは、上述の請求項１の発明においてディスク部およびリム部のＡｌ含有量を特定したのと同様の理由による。
【００１８】
また更に、本願請求項４の発明は、上記請求項３の発明において、少なくとも上記ディスク部の塑性加工は鍛造であることを特徴としたものである。
【００２１】
また更に、本願請求項５の発明は、上記請求項３の発明において、少なくとも上記ディスク部に対して、塑性加工後にТ６熱処理を施すことを特徴としたものである。
【００２２】
また更に、本願請求項６の発明は、上記請求項３又は請求項４の発明において、上記ディスク部およびリム部の少なくともいずれか一方は、塑性加工前に所定の成形型を用いて半溶融射出成形されていることを特徴としたものである。
【００２３】
また更に、本願請求項７の発明は、上記請求項３の発明において、少なくとも上記ディスク部に対して、塑性加工よりも前に溶体化処理を施すことを特徴としたものである。
【００２４】
また更に、本願請求項８の発明は、上記請求項７の発明において、上記溶体化処理は、熱処理温度範囲が３５０℃以上で４５０℃以下、熱処理時間が１０時間以上で２０時間以下の処理条件で行われることを特徴としたものである。
【００２５】
ここに、上記溶体化処理の熱処理温度について、その下限値を３５０℃としたのは、この温度以上で溶体化処理を行うことにより、確実に、鍛造用素材に前以ってブリスタを発生させることができるからであり、また、その上限値を４５０℃としたのは、溶体化処理温度がこの値を越えると材料組織内で結晶粒の成長現象が生じ、その後の塑性加工によって得られる製品の機械的特性が低下するからである。
一方、上記溶体化処理の熱処理時間について、その下限値を１０時間としたのは、溶体化処理による材料組織均質化の効果を確実に得るためであり、また、その上限値を２０時間としたのは、この時間を越えて処理を続行しても効果が飽和し不経済だからである。
【００２６】
また更に、本願請求項９の発明は、上記請求項７又は請求項８の発明において、少なくとも上記ディスク部に対して、塑性加工後に、温度範囲が２５０℃以上で４００℃以下、保持時間が２０分以上で１０時間以下の条件で熱処理を施すことを特徴としたものである。
【００２７】
ここに、塑性加工後に行う熱処理の処理温度について、その下限値を２５０℃としたのは、処理温度がこの値を下回ると十分な延性の向上効果が得られないからであり、また、その上限値を４００℃としたのは、処理温度がこの値を越えると耐力が大きく低下するからである。
一方、上記熱処理の処理時間について、その下限値を２０分としたのは、
処理時間がこの値を下回ると十分な延性の向上効果が得られないからであり、また、その上限値を１０時間としたのは、処理時間がこの値を越えると、熱処理を行わない場合よりも延性が低下する場合があるからである。この熱処理の処理時間としては、５時間以下が好ましく、１時間とするのが最も好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、Ｍｇ合金製ホイールの素材の成形に半溶融射出成形法を採用し、少なくともディスク部のＭｇ合金素材の塑性加工に鍛造法を適用した場合を例にとって、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本実施の形態に係るＭｇ合金素材の成形について説明する。図１は、本実施の形態に係るＭｇ合金素材の射出成形を行う射出成形装置の概略構成を示す部分断面説明図である。
【００２９】
この図に示すように、上記射出成形装置１は、所謂スクリュー式のもので、先端部にノズル３を有し外周に配置されたヒータ４で加熱されるシリンダ２と、該シリンダ２及びそれに連接された成形機本体内５で回転可能に支持されたスクリュー６と、例えばモータ機構および減速機構等を備えスクリュー６を回転駆動する回転駆動装置７と、原料が投入され貯えられるホッパ８と、ホッパ８内の原料を計量して成形機本体５内に送給するフィーダ９とを備えている。
【００３０】
また、上記成形機本体５内には、具体的には図示しなかったが、スクリュー６をノズル３側に前進させる高速射出機構が設けられている。この高速射出機構は、所定のタイミングでスクリュー６を前進させるとともに、該スクリュー６が予め設定された距離だけ後退するとそれを検知してスクリュー６の回転を停止させ、同時にその後退動作も停止させるように構成されている。
上記射出成形装置１は、ノズル３の内部通路と成形キャビティ１１に繋がるランナ部１２とが連通するように位置設定された上で、シリンダ２の先端側を金型１０に結合して用いられる。
【００３１】
上記ホッパ８に投入されてその内部に貯えられた原料は、フィーダ９で所定量が計量されて成形機本体5内に供給され、スクリュー６の回転によって加熱状態のシリンダ２内に送給される。送給された原料は、このシリンダ２の内部でスクリュー６の回転により十分に攪拌・混錬されながら所定温度に加熱される。本実施の形態では、かかるプロセスによって原料の融点未満の半溶融状態のＭｇ合金溶湯を得るようにした。
【００３２】
尚、本明細書において、軽合金（Ｍｇ合金）溶湯について「半溶融状態」とは、基本的には、「固体状態の原料（固相）と溶融して液体状態となった原料（液相）とが共存している状態」を言い、通常、原料をその融点未満に加熱することによって得られる状態である。
但し、Ｍｇ合金溶湯の温度が実質的にその融点もしくは融点直上で、固相率が実質的に０（零）％に等しい場合も、この「半溶融状態」に含まれるものとする。Ｍｇ合金溶湯自体がこのような実質的に固相率０％の場合でも、例えば半溶融射出成形法において現実の射出成形工程を考えれば、射出ノズルから型内への１回（１ショット）の射出が終って次回（次ショット）の射出が行われるまでの間に、射出ノズルの溶湯供給経路内の金属溶湯が冷やされてノズル先端側に凝固部分（所謂、コールドプラグ）や固相率の高い高固相部分が生じるので、実際に成形キャビティ内に射出されるＭｇ合金溶湯には、不可避的に固相部分が含まれることになる。
【００３３】
また、本明細書において、「固相」とは「軽金属（Ｍｇ合金）溶湯が半溶融状態である場合において溶融されずに固体状態を維持している部分」を言い、また、「液相」とは「完全に溶融されて液体状態となっている部分」を言う。上記「固相」は、得られた軽金属製部材の凝固組織を観察することにより、「半溶融の金属溶湯状態で溶融されずに固体状態を維持していた部分」として、「半溶融の金属溶湯状態で完全に溶融されて液体状態となっていた」液相部分とは、容易に識別することができる。得られた部材について「固相」という場合は、「半溶融の軽金属溶湯状態で溶融されずに固体状態を維持していた（固相であった）部分」を言う。
また、本明細書において、「固相率」とは、「半溶融状態の金属溶湯において溶湯全体（固相＋液相）に対する固相の割合」を言い、射出後の成形品の凝固組織を観察することにより、観察領域全体に対する「固相」であった部分の割合（面積比率）として、数値的に求めることができる。
【００３４】
このようにして得られた半溶融状態のＭｇ合金溶湯がスクリュー６の前方に押し出されるに連れて、その圧力で該スクリュー６が後退して行く。尚、他の手法として、スクリューを所望の速度で強制的に後退させるようにしても良い。
スクリュー６が予め設定された距離だけ後退すると、成形機本体５内の上記高速射出機構（不図示）がそれを検知してスクリュー６の回転を停止させ、同時にその後退動作も停止させる。尚、原料の計量を、スクリュー６の後退距離を設定することによって行うようにしても良い。
【００３５】
そして、回転が停止し後退位置にあるスクリュー６を、高速射出機構（不図示）によって前進させ所定の力で押し出すことより、ノズル３から金型１０内に半溶融状態のＭｇ合金属溶湯が射出される。つまり、ノズル３からランナ部１２を介して成形キャビティ１１内にＭｇ合金溶湯が射出充填されるようになっている。
原料のマグネシウム（Мｇ）合金は、例えば切り粉状のペレットの形態で射出成形装置１のホッパ８に供給される。上記ホッパ８から成形機本体５内に通じる通路には、より好ましくは不活性ガス（例えばアルゴンガス）が充填され、原料（Ｍｇ合金ペレット）の酸化反応の防止が図られている。
【００３６】
上記金型１０の成形キャビティ１１は、より好ましくは、この射出成形よりも後に行われる鍛造加工に用いられる鍛造型（不図示）の成形キャビティと近似した形状に形成されており、後工程で得られるべき製品である鍛造部材の最終形状に近似した半製品形状の射出成形品（鍛造用素材）を得ることができ、塑性加工度が過度に高くなることを抑制できる。
これにより、鍛造工程を仕上鍛造の１工程のみに簡略化することが可能になり、また、複雑な形状のＭｇ合金素材でも鍛造できるようになる。更に、鍛造性の余り良くない材料でも支障無く鍛造加工を行えるのである。
【００３７】
この場合において、特に、Ｍｇ合金素材の成形に半溶融状態のＭｇ合金溶湯を用いるようにしたことにより、完全溶解状態の溶湯を用いるプロセスによる場合に比べて、引け巣やガス欠陥のより少ない高品質のＭｇ合金素材を得ることができる。また、溶湯温度が低いので、所謂「バリ」が出にくく高速および／または高圧のプロセスにも適しており、生産性の向上を図る上でも有利になる。また、射出成形法を採用したことにより、特に鋳造プロセスによる場合に比べて、短いサイクルタイムで効率良く鍛造用素材を製造することができる上、作業環境面でも比較的クリーン（清浄）で安全性もより高く、しかも、品質面においても、引け巣などの欠陥が少なく、かつ高精度で均質なＭｇ合金素材を得ることが可能になる。
【００３８】
本発明の車両用ホイールの素材に用いるＭｇ合金素材について、主要な添加元素であるアルミニウム（Ａｌ）の含有量が塑性加工特性および塑性加工後の機械的性質に及ぼす影響を調べる試験を行った。
＜試験１＞
まず、Ａｌ含有量が塑性加工特性に及ぼす影響を調べる試験を行った。具体的には、Ａｌ含有量と限界据え込み率の関係を調べた。
ここに、限界据え込み率とは、図２に模式的に示すように、直径Ｄ１×長さＬ１の円柱状の試験片Ｍ１を用意し、この試験片Ｍ１に対しその長手方向に圧縮荷重を加えて試験片Ｍ１を圧縮変形（変形後の長さＬ２）させた場合に、当該試験片にクラック（割れ）が発生する限界の据え込み率を言う。
【００３９】
上記図２の例で、初期長さＬ１の試験片Ｍ１を長さＬ２まで圧縮変形させたときに微小クラックが発生したとすると、この場合の限界据え込み率は、次式▲１▼で算出される。
限界据え込み率＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１×１００［％］…▲１▼
尚、本実施の形態では、上記試験片Ｍ１の初期（図２参照）の基本寸法を、Ｄ＝１５［ｍｍ］，Ｌ１＝２２．５［ｍｍ］とした。
【００４０】
試験は、３００℃，３５０℃及び４００℃の３種類の鍛造温度について、上述の半溶融射出成形により得られたＭｇ合金製供試材のＡｌ含有量を約４質量％〜９質量％の範囲で変化させて行った。また、本試験は、全ての供試材について一律の据え込み速度（約０．２３ｍｍ／ｓ）で行った。試験結果を図３のグラフに示す。
【００４１】
図３の試験結果から良く分かるように、鍛造温度の如何に拘わらず、Ａｌ含有量が減少するに連れて限界据え込み率は高くなっており、Ａｌ含有量はＭｇ合金素材の塑性加工性に非常に大きな影響を及ぼし、両者の間には負の相関性があることが判った。
【００４２】
＜試験２＞
次に、Ａｌ含有量が塑性加工後のＭｇ合金部材の機械的性質に及ぼす影響を調べる試験を行った。具体的には、Ａｌ含有量と引張強度，耐力（０．２％）及び伸びの関係を調べた。
本試験に用いたＭｇ合金材料の組成を表１に示す。尚、表１において、各数値は質量％を示しており、また、Ａｌ（アルミニウム），Ｚｎ（亜鉛），Ｍｎ（マンガン），Ｃｕ（銅），Ｎｉ（ニッケル），Ｆｅ（鉄）以外の残部は、不可避的に混入する不純物成分を除いて全てＭｇ（マグネシウム）である。
【００４３】
【表１】

【００４４】
上記表１に組成が示された各Ｍｇ合金を材料に用いて、図１の射出成形機により半溶融射出成形を行った。このとき、得られる射出成形材の固相率が、例えば５％となるように溶湯の温度制御を行った。尚、この固相率は、例えば、成形した射出成形材表面を画像解析することによって確認した。そして、得られた各射出成形材に塑性加工（鍛造）を施して供試材を作成した。
すなわち、上記半溶融射出成形で得られた成形材から、図４（ａ）に示すように、幅１０ｍｍ，長さ３５ｍｍ，厚さ２１ｍｍの主寸法を有する直方体ブロック状のＭｇ合金素材を切り出し、これを幅方向に拘束した状態で、図４（ｂ）に示すように、厚さが２１ｍｍから半分の１０．５ｍｍとなるまで熱間鍛造を施した。この場合、鍛造加工率は５０％である。そして、この鍛造材に、溶体化処理の後に時効硬化処理を施す所謂Ｔ６処理を施して供試材を得た。
【００４５】
このТ６処理は、周知のように、Ｍｇ合金等の軽金属材料を鍛造法により成形した場合に、その機械的性質（強度および靭性など）を向上させるために施すものであり、比較的高温に所定時間保持して材料組織の均一化を図るための溶体化処理の後に、比較的低温で所定時間保持して硬度を向上させるための人工時効処理を施す二段階熱処理である。尚、Ｍｇ合金材の場合には、このТ６処理による有効な機械的性質向上効果を得るには、一般に、６質量％以上のＡｌを含有する必要があることが知られている。
【００４６】
このようにして得られた供試材から所要の試験片を切り出し、引張強度，耐力（０．２％）及び伸び等の機械的性質調べる試験を行った。試験結果を図５のグラフに示す。
この試験結果から良く分かるように、Ａｌ含有量はＭｇ合金製鍛造材の機械的性質に非常に大きな影響を及ぼし、引張強度および０．２％耐力についてはＡｌ含有量が増加するに連れて高くなり、これら機械的特性とＡｌ含有量の間には正の相関性がある。一方、伸びについてはＡｌ含有量が増加するに連れて低くなっており、両者の間には負の相関性があることが判った。
【００４７】
本実施の形態では、タイヤを保持するリム部と車体部材に連結支持されるディスク部とでは、使用上求められる強度特性および製造上求められる塑性加工特性がそれぞれ異なることに鑑み、車両用ホイールを分割構造とし、ディスク部とリム部とをそれぞれ別体に形成した後に一体化するようにした。そして、リム部のＭｇ合金素材のＡｌ含有量がディスク部のＡｌ含有量よりも少なくなるように材料を選定した。
【００４８】
従って、ディスク部について所要の強度特性を確保しつつ、該ディスク部よりも塑性加工による高い加工度が求められるリム部について所要の塑性加工性を確保することができ、また、この場合において、ディスク部とリム部とはそれぞれ別体に形成された後に一体化されるので、容易かつ確実に、ディスク部とリム部のそれぞれについて、最適の組成を有するＭｇ合金素材を用いて最適の塑性加工を施すことが可能になる。
また、例えば、タイヤ幅のみが異なり他の部分の形状サイズが同一である車輪に適用する場合や、リム部のディスク部に対するオフセット量のみが異なる場合でも、１ピースホイールの場合のようにホイール全体の金型等を全く別物として用意する必要はなく、リム部用の金型のみを変更するだけで済む。従って、車種変更などにも比較的容易に対応することができる。
【００４９】
具体的には、ディスク部を形成するための第１のＭｇ合金材料のＡｌ含有量を６〜８質量％とし、リム部を形成するための第２のＭｇ合金材料のＡｌ含有量を２質量％以上で且つ上記ディスク部のＡｌ含有量未満とした。
このように材料を選定したことにより、このディスク部について、Ａｌ含有量の上限値が８質量％に制限されているので塑性加工時の割れ発生を有効に防止することができ、且つ、Ａｌ含有量の下限値が６質量％に制限されているのでТ６処理等の熱処理を施すことにより機械的性質の向上を図ることができる。また、リム部について、Ａｌ含有量の下限値が２質量％に制限されているので所要の耐食性を確保することができ、且つ、Ａｌ含有量の上限値がディスク部のＡｌ含有量未満に制限されているので、ディスク部に比して良好な塑性加工性を得ることができるのである。
【００５０】
図６（ｃ）は、２分割構造（２ピースタイプ）の車両用ホイールＷ１を模式的に示したものである。このホイールＷ１は、図６（ａ）に示すディスク部Ｄ１と図６（ｂ）に示すリム部Ｒ１とを組み立て、両者を例えば溶接等によって接合して得られたものである。
上記ディスク部Ｄ１は、上記第１のＭｇ合金材料を用いて半溶融射出成形法にて、最終形状にできるだけ近似した略円板状に予備成形した後これを塑性加工し、この塑性加工材に所要の熱処理（Т６処理）を施し、所要の機械加工を行って得られる。
本実施の形態では、少なくとも上記ディスク部Ｄ１については、塑性加工として鍛造を施すようにした。従って、高い強度が求められるディスク部Ｄ１について、比較的容易かつ確実に、所要の強度を得ることができるのである。
【００５１】
また、上記リム部Ｒ１は、上記第２のＭｇ合金材料を用いてディスク部Ｄ１と同様の工程で製作することも可能であるが、本実施の形態では、第２の合金材料でなる薄肉円筒素材を用い、この素材に例えば所謂ロールフォーミング加工やプレス加工またはこれらに加えて所要部分にスピニング加工を施して製作するようにした。Ａｌ含有量が低く抑えられているので、このような加工度の高い塑性加工でも支障無く行うことができる。
【００５２】
図７（ｄ）は、３分割構造（３ピースタイプ）の車両用ホイールＷ２を模式的に示したものである。このホイールＷ２は、図７（ａ）に示すディスク部Ｄ２と図７（ｂ）及び（ｃ）に示す第１リム部Ｒ２ａ及び第２リム部Ｒ２ｂとを組み立て、これら３つの部品を例えば溶接等によって接合して得られたものである。
上記ディスク部Ｄ２は、図６（ａ）で示した２ピースタイプのものと同様の工程で製作することができ、上記第１のＭｇ合金材料を用いて半溶融射出成形法にて、最終形状にできるだけ近似した略円板状に予備成形した後これを塑性加工し、この塑性加工材に所要の熱処理（Т６処理）を施し、所要の機械加工を行って得られる。
【００５３】
また、上記第１リム部Ｒ２ａ及び第２リム部Ｒ２ｂは共に、上記第２のＭｇ合金材料を用いてディスク部Ｄ２と同様の工程で製作することも可能であるが、本実施の形態では、第２リム部Ｒ２ｂについては、図６（ｂ）で示した２ピースタイプの場合のリム部Ｒ１と同様の工程で製作することができ、第２の合金材料でなる薄肉円筒素材を用い、この素材に例えば所謂ロールフォーミング加工やプレス加工またはこれらに加えて所要部分にスピニング加工を施して製作するようにした。一方、上記第１リム部Ｒ２ａについては、第２の合金材料でなる略円板状素材にプレス加工を施し、これに所要のスピニング加工を施して製作するようにした。
この第１リム部Ｒ２ａ及び第２リム部Ｒ２ｂを製作する場合においても、Ａｌ含有量が低く抑えられているので、このような加工度の高い塑性加工でも支障無く行うことができる。
【００５４】
尚、以上のようにしてホイールを製造する場合において、鋳造鍛造法にて成形される複雑形状の部品、例えばディスク部については、鋳造もしくは半溶融射出成形等の射出成形にて、最終形状にできるだけ近似した予備成形体を製作し、これに鍛造加工を加えて最終形状が得られるのであるが、このとき、特に強度を要する部分については塑性加工度の高い強加工を施すことが好ましく、それ以外の部分については塑性加工度が低い方が成形容易である。
しかしながら、塑性加工度が低すぎて実質的にゼロ（０：零）に等しい場合には、鋳造の地肌が最終製品に残り外観上好ましくない。従って、鋳造鍛造法にて製作する場合でも、外観性が求められる部分もしくは領域については、鍛造加工において、その塑性歪量が少なくとも１０％程度以上となるように設定し、鍛造材としての表面性状を確保するようにすることが好ましい。
【００５５】
また、ホイールの組立を所謂ピアスボルト等の締結部材を用いて行う場合、一般にボルト材として使用されるスチール材は、Ｆｅ成分を主成分として含有している関係上、Ｍｇ合金材との間で電食を生じ易い。従って、このような場合には、例えば、クロム（Ｃｒ）或いは亜鉛（Ｚｎ）でメッキされたボルトを使用し、また、Ｍｇ合金材とボルト頭部裏面との間に例えばアルミニウム（Ａｌ）製などの座金を介装させて、Ｆｅ材とＭｇ材との直接的な接触を防止することが好ましい。
【００５６】
尚、上述の実施の形態では、鋳造鍛造法にて製作される部品（例えばディスク部Ｗ１，Ｗ２）の場合、その機械的性質を改善してより強度を高めるための熱処理として、溶体化処理の後に時効硬化処理を施す所謂Ｔ６処理を鍛造後に行うようにしていたが、この場合には、鋳造若しくは射出成形段階で（つまり、鍛造用素材の段階で）ガス欠陥を内包していた場合、この素材に鍛造等の塑性加工を施すと、その後のＴ６処理において、比較的高温で加熱保持される溶体化処理段階で、内部に存在しているガスの膨張による膨れ（所謂、ブリスタ）が生じ、このブリスタが塑性加工による最終加工品にそのまま不具合として表れることになる。このため、その機械的特性が損なわれＴ６処理による強度向上の効果が十分に得られず、更に、見映えも損なわれるのでこれを除去するための加工が必要とされることになる。
【００５７】
かかる問題に対しては、鍛造加工等の塑性加工よりも前に（つまり、素材段階で）溶体化処理を施すことによって対処することができる。これにより、当該Ｍｇ合金素材の材料組織の均質化を促進することができ、後工程の塑性加工における塑性加工性の向上を図るとともに、得られるべき塑性加工品の機械的特性を向上させることができる。また、特に、溶体化処理が塑性加工よりも前に行われるので、当該Ｍｇ合金素材にその内部ガスの膨張に起因するブリスタを前以って（塑性加工を行うよりも前に）生じさせることができる。そして、後工程でこのＭｇ合金素材に対し塑性加工を行うことにより、予め素材表面及び／又はその近傍に生じさせられていたブリスタは潰される。つまり、ブリスタとして素材（表面及び／又はその近傍）に内在していた空洞部分が塑性加工時の圧縮力によって潰され、この部分が健全な素地となる。すなわち、素材段階でブリスタを発生させておき、このブリスタを塑性加工で潰すことができ、後工程で得られる塑性加工品にブリスタが発生することを確実に防止できるのである。
【００５８】
上記のような塑性加工（鍛造）前に行う溶体化処理の好適な条件を調べる試験を行った。
＜試験３＞
まず、溶体化処理における熱処理温度とブリスタ発生状況との関係を調べる試験３を行った。この試験は、上述の半溶融射出成形によって得られた鍛造用素材に種々の熱処理温度（２００，２５０，３００，３５０及び４００℃）で溶体化処理を施し、それぞれについてブリスタの発生の有無を調べたものである。尚、このブリスタ発生試験は、原料として後述する表２の合金Ｈを用いて実施した。
【００５９】
この試験の結果、溶体化処理の熱処理温度が３００℃以下の範囲（２００，２５０，３００℃）ではブリスタの発生は見られず、３００℃を越えると（３５０，４００℃）ブリスタが発生することが分かった。
従って、鍛造用素材成形後、前以って（鍛造加工に先立って）この素材にブリスタを発生させるには少なくとも３００℃以上、より確実にブリスタを発生させるには、好ましくは３５０℃以上の熱処理温度で溶体化処理を行えば良い。
【００６０】
＜試験４＞
次に、上記溶体化処理における熱処理時間が最終製品である鍛造部材の硬さに及ぼす影響を調べる試験４を行った。試験結果を図８に示す。この試験４では、後述する表２の合金Ｈを材料に用いて半溶融射出成形を行い、これで得られた鍛造用素材について、従来どおり鍛造加工を行ってからＴ６処理（溶体化処理＋時効硬化処理）を施した比較例（図８のグラフにおけるＪ１曲線およびＪ２曲線）と、本発明方法に従って、鍛造用素材に対してまず溶体化処理を施した後に鍛造加工を行い、その後に時効硬化処理を施した本発明実施例（図８のグラフにおけるＫ１曲線およびＫ２曲線）について、溶体化処理時間を変えて表面及び／又はその近傍の硬さ（ビッカース硬さ：Ｈｖ）を測定した。
【００６１】
この試験４における溶体化処理の熱処理温度は、以下の２通りとした。
・図８のグラフにおけるＪ１曲線およびＫ１曲線：熱処理温度４００℃
・図８のグラフにおけるＪ２曲線およびＫ２曲線：熱処理温度４５０℃
また、時効硬化処理は、１７５℃の温度で１５時間保持した後に空冷する条件で行った。
【００６２】
図８のグラフより、熱処理温度が４５０℃の場合、比較例であるＪ２曲線では、溶体化処理時間の長さに対応して鍛造製品（鍛造部材）の硬さが低下しており、材料組織内で結晶粒の成長現象が生じていることが分かる。従って、この場合には、鍛造加工によって得られる製品の機械的特性が低下する。これに対して、本発明実施例であるＫ２曲線では、熱処理温度が４５０℃の場合でも、４００℃の場合（Ｋ１曲線）と同じく、鍛造製品における硬さの低下は見られず、高温で溶体化処理を行っても、材料組織内での結晶粒の成長現象が生じないことが分かる。従って、この場合には、熱処理温度を４５０℃以下の範囲で高めて溶体化処理に要する時間の短縮を図ることが可能になる。
【００６３】
また、図８のグラフより、上記溶体化処理の熱処理時間が１時間未満であれば、いずれの曲線についても硬さの低下が不十分かつ不安定であり、溶体化処理による材料組織均質化の効果を有効に得るためには、溶体化処理の熱処理時間は少なくとも1時間以上を要し、また、より確実な効果を得るためには、より好ましくは、熱処理時間を１０時間以上とすれば良いことが分かった。尚、２０時間を越えて熱処理を行っても効果は飽和し不経済である。
【００６４】
このように、塑性加工（鍛造）よりも前に行う上記溶体化処理条件について、熱処理温度を３５０℃以上で４５０℃以下としたことにより、材料組織内での結晶粒の成長現象に起因する鍛造部材の機械的特性の低下を有効に防止した上で、塑性加工用素材に対して確実に前以ってブリスタを発生させることができる。また、熱処理時間を１０時間以上で２０時間以下としたので、溶体化処理による材料組織均質化の効果を確実に得ることができ、しかも、効果が飽和して不経済となることも無い。
【００６５】
鍛造等の塑性加工が行われるべきＭｇ合金材に以上のような溶体化処理を前熱処理として施した後に、Т６処理の残りの熱処理である時効硬化処理が後熱処理として施されるのであるが、最終的に得られるＭｇ合金鍛造部材としてより好ましい機械的性質を得るためには、鍛造後に施される後熱処理は、上述のような一般のТ６処理における時効硬化処理よりも、高温かつ短時間で行うことがより好ましい。
【００６６】
このような塑性加工（鍛造）後に行う後熱処理の好適な条件を調べる試験を行った。
＜試験５＞
まず、塑性加工（鍛造）後熱処理における熱処理温度と、熱処理後のＭｇ合金部材の機械的性質（引張強度，０．２％耐力，破断伸び）との関係調べる試験５を行った。
本試験に用いたＭｇ合金材料の組成を表２に示す。尚、表２において、各数値は質量％を示しており、また、Ａｌ（アルミニウム），Ｚｎ（亜鉛），Ｍｎ（マンガン），Ｓｉ（珪素），Ｃｕ（銅），Ｎｉ（ニッケル），Ｆｅ（鉄）以外の残部は、不可避的に混入する不純物成分を除いて全てＭｇ（マグネシウム）である。
【００６７】
【表２】

【００６８】
上記表２に組成が示された合金Ｆ及び合金Ｇの各Ｍｇ合金を材料に用いて、図１の射出成形機により半溶融射出成形を行い板状の射出成形材を得た。このとき、得られる射出成形材の固相率が、例えば５％（合金Ｆ）及び１０％（合金Ｇ）となるように溶湯の温度制御を行った。
そして、合金Ｆ及び合金Ｇの射出成形材から前述の図４（ａ）に示す直方体ブロック状のＭｇ合金素材を数個ずつ切り出し、これらについて、合金Ｆのものについては温度が４１０℃で保持時間が１６時間の、また、合金Ｇのものについては温度が４００℃で保持時間が１０時間の、塑性加工（鍛造）前熱処理をそれぞれ施した。
【００６９】
上記のような鍛造前熱処理を施した各Ｍｇ合金素材について、幅方向に拘束した状態で、図４（ｂ）に示すように、厚さが２１ｍｍから半分の１０．５ｍｍとなるまで鍛造を施した。この場合、鍛造加工率は５０％である。そして、この鍛造材に、１７０℃，２５０℃，３００℃，３５０℃及び４００℃の各温度で保持時間が４時間の塑性加工（鍛造）後熱処理を施した。尚、比較参考のために、かかる鍛造後熱処理を施さない鍛造材も残しておいた。
【００７０】
このようにして得られた供試材から所要の試験片を切り出し、引張強度，耐力（０．２％）及び伸び等の機械的性質調べる試験を行った。
図９及び図１０は、上記合金Ｆ及び合金Ｇにおける鍛造後熱処理温度と鍛造材の機械的性質との関係をそれぞれ示したものである。これらの図に示すように、合金Ｆ及び合金Ｇの何れについても、熱処理温度が高くなるに連れて、０．２％耐力は低下傾向を、引張強度は緩やかな向上傾向を、また、破断伸びについては向上傾向を、それぞれ示すことが分かる。また、破断伸びについては、一般のТ６処理の時効硬化処理温度（１７０〜２３０℃）と同等の処理温度で熱処理した場合には、熱処理を施さない場合よりも伸びが低下するが、処理温度を２５０℃以上とすれば、０．２％耐力を大幅に低下させることなく、しかも、破断伸びも大幅に向上させることができることが分かった。
【００７１】
また、上記合金Ｆ及び合金Ｇの各Ｍｇ合金素材について、３００℃，３５０℃及び４００℃で鍛造後熱処理を施したものの引張試験後の表面を顕微鏡観察を行った。更に、比較参考のために、鍛造材に通常のТ６処理（合金Ｆ：溶体化処理が４１０℃で１６時間，時効硬化処理が１７０℃で１６時間／合金Ｇ：溶体化処理が４００℃で１０時間，時効硬化処理が１７５℃で１６時間）を施したものについても顕微鏡観察を行った。
【００７２】
その結果、一般的なТ６処理を施したものについては、結晶粒の粗大化が確認され、特に、合金Ｆでは、化合物（Ｍｇ_１７Ａｌ_１２）の偏析が生じているものもあった。これに対して、一般的なТ６処理よりも高温で短時間の鍛造後熱処理を施したものについては、処理温度が３００℃では明確な結晶粒界が認められず化合物の析出は均質であった。処理温度が３５０℃では細かい結晶粒界が認められ化合物の析出は均質であった。また、処理温度が４００℃では、結晶粒の粗大化が認められ化合物の析出は均質であった。
【００７３】
以上の試験結果および表面の顕微鏡観察結果より、塑性加工（鍛造）後熱処理を施した後の材料組織が延性に関与しているものと考えられる。すなわち、再結晶していないような組織では、変形し難いために引張強度は高いものの延性には乏しいものとなり、そして、再結晶による結晶粒の変形により延性が付与されることとなる。しかしながら、結晶粒の大きさが大きくなり過ぎると、結晶粒の変形が困難となり、脆化して引張強度および延性が低下するようになるのではないかと考えられる。
従って、高強度のＭｇ合金材を得るためには、結晶粒が確認できないような材料組織となる処理温度を選択し、延性の高いＭｇ合金材を得るには、細かな結晶粒が確認できるような材料組織となる処理温度を選択して塑性加工（鍛造）後熱処理を施すようにすれば良い。
【００７４】
＜試験６＞
次に、塑性加工（鍛造）後熱処理における熱処理時間と、熱処理後のＭｇ合金部材の機械的性質（引張強度，０．２％耐力，破断伸び）との関係調べる試験６を行った。
試験５の場合と同様に、上記表２にその組成を示したＭｇ合金材料を用い、試験５と同じく合金Ｆ及び合金Ｇの各Ｍｇ合金を材料に用いて同様の射出成形材を製作し、各射出成形材から同様の直方体ブロック状のＭｇ合金素材を数個ずつ切り出し、これらについて、試験５と同じく、合金Ｆのものについては温度が４１０℃で保持時間が１６時間の、また、合金Ｇのものについては温度が４００℃で保持時間が１０時間の、塑性加工（鍛造）前熱処理をそれぞれ施した。
【００７５】
そして、上記のような鍛造前熱処理を施した各Ｍｇ合金素材について、試験５の場合と同様の鍛造を施し、この鍛造材に、合金Ｆについては３００℃で、また、合金Ｇについては３５０℃で、それぞれ１時間，４時間，１０時間及び１５時間の塑性加工（鍛造）後熱処理を施した。
このようにして得られた供試材から所要の試験片を切り出し、引張強度，耐力（０．２％）及び伸び等の機械的性質調べる試験を行った。
【００７６】
図１１及び図１２は、上記合金Ｆ及び合金Ｇにおける鍛造後熱処理の処理時間と鍛造材の機械的性質との関係をそれぞれ示したものである。尚、処理時間ゼロ（０：零）のデータは、上記試験５において、鍛造後熱処理を施さなかった場合についてのデータである。
これらの図に示すように、合金Ｆ及び合金Ｇの何れの場合についても、０．２％耐力は処理時間が１時間までは比較的大きく低下するが、処理時間がそれよりも長くなると緩やかな低下傾向に変わることが分かる。また、引張強度は処理時間が１時間までは僅かに向上するが、処理時間がそれよりも長くなると緩やかな低下傾向を示すことが分かる。
【００７７】
一方、破断伸びは、合金Ｆの場合、処理時間が１時間までは大幅な向上を示すが、処理時間がそれよりも長くなっても略一定の水準を示すのに対して、合金Ｇの場合、処理時間が１時間の時点でピークを示し、処理時間がそれよりも長くなると低下傾向を示すことが分かる。
以上より、合金Ｆ及び合金Ｇの何れについても、熱処理開始から最初の１時間で大幅な破断伸びの向上効果を得ることができ、また、合金Ｇでは、処理時間を１０時間以下（好ましくは、５時間以下）とすることにより、破断伸びが大幅に改善されたＭｇ合金材を得ることができると言える。
【００７８】
以上のように、塑性加工（鍛造）前に溶体化処理を施し、塑性加工（鍛造）後に、温度範囲が２５０℃以上で４００℃以下、保持時間が２０分以上で１０時間以下の条件で熱処理を施すようにしたことにより、通常のТ６処理における時効硬化処理よりも高温かつ短時間の熱処理が施されるので、引張強度および耐力を確保しつつ延性を有効に向上させることができるのである。
【００７９】
尚、ここで、処理温度を２５０〜４００℃としたのは、処理温度が２５０℃よりも低いと十分な延性向上効果が得られないからであり、４００℃よりも高いと耐力が大きく低下するからである。
また、処理時間を２０分〜１０時間としたのは、処理時間が２０分よりも短いと十分な延性向上効果が得られないからであり、１０時間よりも長いと熱処理しない場合よりも延性が低下するからである。従って、処理時間としては、５時間以上とするのが望ましく、１時間とするのが最も良い。
【００８０】
以上の実施の形態は、鍛造用素材の成形に半溶融射出成形法を採用した場合についてのものであったが、本発明は、かかる場合に限らず、半溶融鋳造法あるいは完全溶解状態のＭｇ合金溶湯を用いる射出成形法や鋳造法など、他の種々のプロセスを車両用ホイールの塑性加工用素材の成形に採用した場合についても有効に適用することができる。
このように、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更あるいは設計上の改良等が可能であることは言うまでもない。
【００８１】
【発明の効果】
本願請求項１の発明に係る車両用Ｍｇ合金製ホイールによれば、リム部のＡｌ含有量がディスク部のＡｌ含有量よりも少なく設定されているので、ディスク部について所要の強度特性を確保しつつ、該ディスク部よりも塑性加工による高い加工度が求められるリム部について所要の塑性加工性を確保することができるようになる。
特に、ディスク部のＡｌ含有量が６〜８質量％に設定されているので、このディスク部について、塑性加工時の割れ発生を有効に防止することができ、且つ、Т６処理等の熱処理を施すことにより機械的性質の向上を図ることができる。また、上記リム部のＡｌ含有量は２質量％以上で且つ上記ディスク部のＡｌ含有量未満に設定されているので、このリム部について、所要の耐食性を確保することができ、且つ、ディスク部に比して良好な塑性加工性を得ることができる。
【００８３】
また、本願請求項２の発明によれば、基本的には上記請求項１の発明と同様の効果を奏することができる。特に、ディスク部とリム部とはそれぞれ別体に形成された後に一体化されるので、容易かつ確実に、ディスク部とリム部のそれぞれについて、最適の組成を有するＭｇ合金素材を用いて最適の塑性加工を施すことができる。また、例えば、タイヤ幅のみが異なり他の部分の形状サイズが同一である車輪に適用する場合や、リム部のディスク部に対するオフセット量のみが異なる場合でも、１ピースホイールの場合のようにホイール全体の金型等を全く別物として用意する必要はなく、リム部用の金型のみを変更するだけで済む。従って、車種変更などにも比較的容易に対応することができる。
【００８４】
更に、本願請求項３の発明に係る車両用Ｍｇ合金製ホイールの製造方法によれば、リム部の素材である第２Ｍｇ合金素材のＡｌ含有量がディスク部の素材である第１Ｍｇ合金素材のＡｌ含有量よりも少なく設定されているので、ディスク部について所要の強度特性を確保しつつ、該ディスク部よりも塑性加工による高い加工度が求められるリム部について所要の塑性加工性を確保することができるようになる。特に、ディスク部とリム部とはそれぞれ別工程で形成された後に一体化されるので、容易かつ確実に、ディスク部とリム部のそれぞれについて、最適の組成を有するＭｇ合金素材を用いて最適の塑性加工を施すことができる。また、例えば、タイヤ幅のみが異なり他の部分の形状サイズが同一である車輪に適用する場合や、リム部のディスク部に対するオフセット量のみが異なる場合でも、１ピースホイールの場合のようにホイール全体の金型等を全く別物として用意する必要はなく、リム部用の金型のみを変更するだけで済む。従って、車種変更などにも比較的容易に対応することができる。
特に、上記ディスク部の素材である第１Ｍｇ合金素材のＡｌ含有量が６〜８質量％に設定されているので、ディスク部について、塑性加工時の割れ発生を有効に防止することができ、且つ、Т６処理等の熱処理を施すことにより機械的性質の向上を図ることができる。また、上記リム部の素材である第２Ｍｇ合金素材のＡｌ含有量は２質量％以上で且つ上記第１Ｍｇ合金素材のＡｌ含有量未満に設定されているので、このリム部について、所要の耐食性を確保することができ、且つ、ディスク部に比して良好な塑性加工性を得ることができる。
【００８５】
また更に、本願請求項４の発明によれば、基本的には上記請求項３の発明と同様の効果を奏することができる。特に、少なくとも上記ディスク部の塑性加工は鍛造であるので、高い強度が求められるディスク部について、比較的容易かつ確実に、所要の強度を得ることができる。
【００８７】
また更に、本願請求項５の発明によれば、基本的には上記請求項３の発明と同様の効果を奏することができる。特に、少なくとも上記ディスク部に対して塑性加工後にТ６熱処理を施すので、高強度が求められるディスク部について、強度および靭性の向上を図ることができる。
【００８８】
また更に、本願請求項６の発明によれば、基本的には上記請求項３又は請求項４の発明と同様の効果を奏することができる。特に、上記ディスク部およびリム部の少なくともいずれか一方は、塑性加工前に所定の成形型を用いて半溶融射出成形されているので、後工程の塑性加工による最終形状に近似したＭｇ合金素材を得ることができ、塑性加工度が過度に高くなることを抑制できる。
この場合において、特に、Ｍｇ合金素材の成形に半溶融状態のＭｇ合金溶湯を用いるようにしたことにより、完全溶解状態の溶湯を用いるプロセスによる場合に比べて、引け巣やガス欠陥のより少ない高品質のＭｇ合金素材を得ることができる。また、溶湯温度が低いので、所謂「バリ」が出にくく高速および／または高圧のプロセスにも適しており、生産性の向上を図る上でも有利になる。また、射出成形法を採用したことにより、特に鋳造プロセスによる場合に比べて、短いサイクルタイムで効率良く鍛造用素材を製造することができる上、作業環境面でも比較的クリーン（清浄）で安全性もより高く、しかも、品質面においても、引け巣などの欠陥が少なく、かつ高精度で均質なＭｇ合金素材を得ることが可能になる。
【００８９】
また更に、本願請求項７の発明によれば、基本的には上記請求項３の発明と同様の効果を奏することができる。特に、少なくとも上記ディスク部について、塑性加工よりも前に（つまり、素材段階で）溶体化処理を施すようにしたことにより、当該Ｍｇ合金素材の材料組織の均質化を促進することができ、後工程の塑性加工における塑性加工性の向上を図るとともに、得られるべき塑性加工品の機械的特性を向上させることができる。
また、この場合において、上記溶体化処理は塑性加工よりも前に行われるので、当該Ｍｇ合金素材にその内部ガスの膨張に起因するブリスタを前以って（塑性加工を行うよりも前に）生じさせることができる。そして、後工程でこのＭｇ合金素材に対し塑性加工を行うことにより、予め素材表面及び／又はその近傍に生じさせられていたブリスタは潰される。つまり、ブリスタとして素材（表面及び／又はその近傍）に内在していた空洞部分が塑性加工時の圧縮力によって潰され、この部分が健全な素地となる。すなわち、素材段階でブリスタを発生させておき、このブリスタを塑性加工で潰すことができ、後工程で得られる塑性加工品にブリスタが発生することを確実に防止できる。
【００９０】
また更に、本願請求項８の発明によれば、基本的には上記請求項７の発明と同様の効果を奏することができる。特に、上記溶体化処理条件について、熱処理温度を３５０℃以上で４５０℃以下としたことにより、材料組織内での結晶粒の成長現象に起因する鍛造部材の機械的特性の低下を有効に防止した上で、塑性加工用素材に対して確実に前以ってブリスタを発生させることができる。また、熱処理時間を１０時間以上で２０時間以下としたので、溶体化処理による材料組織均質化の効果を確実に得ることができ、しかも、効果が飽和して不経済となることも無い。
【００９１】
また更に、本願請求項９の発明によれば、基本的には上記請求項７又は請求項８の発明と同様の効果を奏することができる。特に、少なくとも上記ディスク部に対して、塑性加工後に、温度範囲が２５０℃以上で４００℃以下、保持時間が２０分以上で１０時間以下の条件で熱処理を施すようにしたことにより、通常のТ６処理における時効硬化処理よりも高温かつ短時間の熱処理が施されるので、引張強度および耐力を確保しつつ延性を有効に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る射出成形装置の概略構成を示す部分断面説明図である。
【図２】 試験１のＭｇ合金素材の限界据え込み率試験の初期状態を示す説明図である。
【図３】 試験１の試験結果を現すものでＡｌ含有量が限界据え込み率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図４】 試験２の供試材の製造工程を示す説明図である。
【図５】 試験２の試験結果を現すものでＡｌ含有量が機械的性質に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６】 本実施の形態に係る２ピースタイプの車両用ホイールの組立工程を示す説明図である。
【図７】 本実施の形態に係る３ピースタイプの車両用ホイールの組立工程を示す説明図である。
【図８】 試験３の試験結果を現すもので鍛造前に施す溶体化処理の処理時間とＭｇ鍛造材の硬さとの関係を示すグラフである。
【図９】 試験４の試験結果を現すもので合金Ｆについて鍛造後熱処理の温度とＭｇ鍛造材の機械的性質との関係を示すグラフである。
【図１０】 試験４の試験結果を現すもので合金Ｇについて鍛造後熱処理の温度とＭｇ鍛造材の機械的性質との関係を示すグラフである。
【図１１】 試験５の試験結果を現すもので合金Ｆについて鍛造後熱処理の処理時間とＭｇ鍛造材の機械的性質との関係を示すグラフである。
【図１２】 試験５の試験結果を現すもので合金Ｇについて鍛造後熱処理の処理時間とＭｇ鍛造材の機械的性質との関係を示すグラフである。
【図１３】 従来の１ピースホイールのディスク部の金属組織の一例を示す顕微鏡写真である。
【図１４】 従来の１ピースホイールのリム部の金属組織の一例を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１…射出成形装置
Ｄ１，Ｄ２…ディスク部
Ｒ１…リム部
Ｒ２ａ…第１リム部
Ｒ２ｂ…第２リム部
Ｗ１，Ｗ２…車両用ホイール

Claims (9)

1. タイヤを保持するリム部と車体部材に支持されるディスク部とを備え、マグネシウム合金素材に塑性加工を施して形成される車両用のマグネシウム合金製ホイールであって、
   上記ディスク部のアルミニウム含有量が６〜８質量％に設定され、上記リム部のアルミニウム含有量は２質量％以上で且つ上記ディスク部のアルミニウム含有量未満に設定されていることを特徴とする車両用マグネシウム合金製ホイール。
2. 上記ディスク部と上記リム部とはそれぞれ別体に形成された後に一体化されることを特徴とする請求項１記載の車両用マグネシウム合金製ホイール。
3. タイヤを保持するリム部と車体部材に支持されるディスク部とを備え、マグネシウム合金素材に塑性加工を施して形成される車両用のマグネシウム合金製ホイールの製造方法であって、
   アルミニウム含有量が６〜８質量％に設定された第１マグネシウム合金素材に塑性加工を施して上記ディスク部を形成する工程と、
   アルミニウム含有量が２質量％以上で且つ上記第１マグネシウム合金素材のアルミニウム含有量未満に設定されている第２マグネシウム合金素材に塑性加工を施して上記リム部を形成する工程と、
   上記ディスク部と上記リム部とを一体化する工程と、
   を有することを特徴とする車両用マグネシウム合金製ホイールの製造方法。
4. 少なくとも上記ディスク部の塑性加工は鍛造であることを特徴とする請求項３記載の車両用マグネシウム合金製ホイールの製造方法。
5. 少なくとも上記ディスク部に対して、塑性加工後にТ６熱処理を施すことを特徴とする請求項３記載の車両用マグネシウム合金製ホイールの製造方法。
6. 上記ディスク部およびリム部の少なくともいずれか一方は、塑性加工前に所定の成形型を用いて半溶融射出成形されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の車両用マグネシウム合金製ホイールの製造方法。
7. 少なくとも上記ディスク部に対して、塑性加工よりも前に溶体化処理を施すことを特徴とする請求項３記載の車両用マグネシウム合金製ホイールの製造方法。
8. 上記溶体化処理は、熱処理温度範囲が３５０℃以上で４５０℃以下、熱処理時間が１０時間以上で２０時間以下の処理条件で行われることを特徴とする請求項７記載の車両用マグネシウム合金製ホイールの製造方法。
9. 少なくとも上記ディスク部に対して、塑性加工後に、温度範囲が２５０℃以上で４００℃以下、保持時間が２０分以上で１０時間以下の条件で熱処理を施すことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の車両用マグネシウム合金製ホイールの製造方法。

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