JP4845201B2

JP4845201B2 - アルミニウムダイカスト合金およびこれを用いたコンプレッサ羽根車

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Publication number: JP4845201B2
Application number: JP2006294148A
Authority: JP
Inventors: 正明古閑
Original assignee: Hitachi Metals Precision Ltd; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd; Proterial Precision Ltd
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: JP2008111153A

Description

本発明は、ダイカストに好適な優れた耐焼付性を有するアルミニウムダイカスト合金およびこれを用いたコンプレッサ羽根車に関する。

例えば自動車や船舶等の内燃機関に組み込まれる過給機は、内燃機関からの排気ガスを利用して排気側のタービン羽根車を回転させ、このタービン羽根車と同軸上にある吸気側のコンプレッサ羽根車を回転させて外気を吸気して圧縮する。そして、圧縮した空気を内燃機関に供給して内燃機関の出力向上を図る機能を有する。
上述の過給機に使用されるタービン羽根車は、内燃機関から排出される高温の排気ガスに曝されるため、通常は耐熱強度に優れるニッケル合金やチタンアルミニウム合金等が使用される。一方、コンプレッサ羽根車は、高速回転に耐えることは要求されるものの、外気を吸気する部分で利用されるため高温に曝されることがないので、通常はアルミニウム合金等が使用され、適度な伸びを有しつつ引張強度に優れる、例えば米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規定のＡｌ−９％Ｓｉ−１．８％Ｃｕ−０．５％Ｍｇ合金である３５４．０（以下、Ａ３５４という）が実用されている。

コンプレッサ羽根車は、例えば図１に示すように、長羽根３と短羽根４とが、中心軸２０から半径方向に広がるハブ部２に交互に隣接して各々複数枚放射状に突設され、各々が複雑な空力学的曲面形状のブレード面５を表裏に有する、複雑な形状を有している。そこで、従来は、鍛造素材から削出形成するか、または、例えば特許文献１に開示されるようにプラスターモールド法により鋳造形成されている。上述した実用されているＡ３５４からなるコンプレッサ羽根車もプラスターモールド法により製造されている。

プラスターモールド法は、製品と実質的に同一形状を有するゴム模型の周りに石膏などを被覆して鋳型を形成する鋳造方法である。鋳型の形成においてはゴム模型が内包されることとなるが、ゴム模型は大きく弾性変形させることができるため、上述した複雑な形状を有するコンプレッサ羽根車であっても、ゴム模型を鋳型から簡単に離型できる。よって、プラスターモールド法は、コンプレッサ羽根車のハブ部と複雑な形状を有する羽根部とを一体かつ一括で鋳造形成できる優れた製造方法である。しかし、ゴム模型や石膏鋳型の製作、鋳造後の石膏鋳型の解体やブラスト等による鋳型滓除去清浄など、製造工程が長いために生産性や製造コストの点では不利であり、改善が望まれている。

また、アルミニウム合金に適用される鋳造方法のひとつとして、優れた生産性やコストパフォーマンスを有しているダイカスト（高圧射出鋳造）が知られている。ダイカストでは、高圧力での溶湯射出に耐えられる鋳型として金型が使用され、金型のキャビティは一般的にはＦｅ基合金を用いて画成される。このため、鋳造時の溶湯凝固速度（冷却速度）が特段に速くなり、これにより含有元素に拠らなくとも微細で緻密な鋳造組織が形成され、引張強度などの機械的特性の特段の向上が期待できる。

しかし、アルミニウム合金はＦｅ基合金との親和性がよく、金型のキャビティにおいて焼付現象を生じやすい。このため、例えば特許文献２の００１２段や００３２段に開示されるように、アルミニウム合金に対して、Ｆｅ：０．１９〜０．３０質量％およびＭｎ：０〜０．４９質量％を含有させて耐焼付性を向上させる提案もなされている。
また、アルミニウムダイカスト合金として一般的によく知られるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金であるＪＩＳ−Ｈ２１１８規定のＡＤＣ１２では、例えば非特許文献１（Ｐ．３０９、図１．７試験片による鉄含有量と機械的性質（ＡＤＣ−１２））には、Ｆｅの含有量が０．５％違うだけで１３％もの引張強度の違いを生じることが開示され、Ｆｅの含有量によっては引張強度を大きく損ねてしまうことが知られている。

特開２００５−２０６９２７号公報特開平１０−２９８６８９号公報文献名：鋳造技術シリーズ６軽合金鋳物・ダイカストの生産技術、Ｐ．３０９図１．７試験片による鉄含有量と機械的性質（ＡＤＣ−１２）、編者：軽合金の生産技術教本編集部会、発行者：財団法人素形材センター、発行年：１９９３年１２月２７日

本発明者は、従来はプラスターモールド法を適用して製造されていたＡ３５４からなるコンプレッサ羽根車を、従来よりも微細で緻密な鋳造組織を形成できるダイカストを適用して形成することを検討した。
しかし、Ａ３５４をそのままダイカストに供しようとすれば、上述したように金型のキャビティにおいて焼付現象を生じることが予測されたため、従来のＡ３５４に対して、上述した特許文献２に開示されるようにＦｅやＭｎを添加して耐焼付性を向上させることを検討した。

しかしながら、Ｆｅは、金型を用いるダイカストでは比較的混入しやすい元素であって、上述した非特許文献１が開示するように、Ｆｅの含有量が引張強度に対して鋭敏に影響しやすい。また、特許文献２が開示するＦｅ：０．１９〜０．３０質量％といった多量のＦｅを含有させると、アルミニウムダイカスト合金の引張強度や伸び（ＪＩＳ−Ｚ２２４１：破断伸び）が劣化してコンプレッサ羽根車として供用できなくなるという問題を確認した。

本発明の目的は、例えばコンプレッサ羽根車に用いられる従来のＡ３５４に対して、耐焼付性に優れたアルミニウムダイカスト合金を提供することである。また、これを用いたコンプレッサ羽根車を提供することである。

本発明者は、上述したように、金型を用いるダイカストでは比較的混入しやすく制御性に劣るＦｅの含有量を規制し、その代替えとしてＭｎを添加することにより耐焼付性を向上させることを検討し、従来のＡ３５４に対するＭｎ並びにＦｅの適正な含有範囲を見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、質量％で、Ｃｕ：１．６〜２．０、Ｓｉ：８．６〜９．４、Ｍｇ：０．４〜０．６、Ｔｉ：０．０５〜０．３、Ｓｒ：０．００５〜０．０８、Ｍｎ：０．３〜０．８、Ｆｅ：０．２以下、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、耐焼付性に優れているアルミニウムダイカスト合金である。
また、本発明において望ましくは、Ｍｎ：０．３〜０．５であるアルミニウムダイカスト合金である。

そして、本発明においては、自動車等に使用され、ハブ軸の周りに配列された羽根部が形成された羽根車形状に、ダイカスト形成されるコンプレッサ羽根車には、上述の本発明のアルミニウムダイカスト合金を用いることが好適である。

本発明のアルミニウムダイカスト合金は、コンプレッサ羽根車等に用いられる従来のＡ３５４と同等の引張強度を有しつつ、ダイカストに適用できる優れた耐焼付性を有することができる。このアルミニウムダイカスト合金を用い、例えば自動車などに搭載される過給機用のコンプレッサ羽根車を形成することにより、従来よりも安価なコンプレッサ羽根車を安定量産することができるので、本発明は工業上極めて有益な技術となる。

本発明のアルミニウムダイカスト合金における重要な特徴は、Ａｌ−９％Ｓｉ−１．８％Ｃｕ−０．５％Ｍｇ合金であるＡ３５４と同等の引張強度や伸びを有した上で、Ａ３５４に対するＦｅの含有量を規制してＭｎの含有量を可能な限り増量させて、合金に優れた耐焼付性を持たせたことである。
以下、本発明のアルミニウムダイカスト合金について、Ａｌに対する含有成分と各成分の含有範囲の限定理由について詳細に説明する。

Ｍｎ：０．３〜０．８（質量％）
本発明においては、Ｆｅの含有量を一定量以下に規制した上で、Ｍｎを０．３％〜０．８％の範囲で含有させる。Ｍｎは、Ｆｅと同様に、ダイカスト形成に使用する金型に対する耐焼付性を向上させる効果を有する元素であり、Ｍｎを上記範囲に規制して含有させることにより、合金の引張強度や伸びを阻害することなく金型に対する耐焼付性を向上させることができる。そして、従来のＡ３５４と同様に実用に適うアルミニウムダイカスト合金となる。望ましくは、Ｍｎを０．３％〜０．５％とする。
なお、従来のＡ３５４では、Ｍｎは、伸びや引張強度を劣化させる元素であるとして、０．１％以下に規制されて実用されていた。しかしながら、Ｍｎが０．３％未満では、ダイカストに適用した場合に金型の焼付現象を防止することができない。一方、Ｍｎが０．８％を超えると伸びや引張強度が劣化してしまう。特に伸びの劣化は顕著に現れ、脆化しやすくなる。こうなると、例えばコンプレッサ羽根車用途等では致命的である。

Ｆｅ：０．２以下（質量％）
本発明において、Ｆｅの含有量は０．２％以下に規制する。Ｆｅは、Ｍｎと同様に、ダイカスト形成に使用する金型に対する耐焼付性を向上させる効果を有する元素であり、その効果はＭｎよりも大きいと考えられている。しかしながら、上述した通りＦｅは、金型を用いるダイカストではＭｎと比べて混入しやすい元素であり、このために耐焼付性を確保する上では、Ｍｎに依るよりも含有量の制御性がかなり劣る元素でもある。
また、従来のＡ３５４では、ＦｅはＭｎと同様に、合金の伸びや引張強度を劣化させる元素であるとして、０．２％以下に規制されて実用されていた。これは、ＦｅがＳｉとの間で金属間化合物を生成しやすく、Ｆｅの含有量が多くなると共晶Ｓｉの球状化が阻害されて伸びが劣化してしまうことによる。また、上述した通りＦｅは、合金の引張強度に対して鋭敏に影響しやすい元素であり、安定した機械特性を有する合金を量産するためには、Ｆｅの含有量をできるだけ低く規制しておくことが望ましい。
よって、本発明においては、Ｆｅの含有量を０．２％以下に規制することとした。これにより、合金の機械特性をより安定させるとともに、合金に含有可能なＭｎ量を増量させることができる。なお、Ｆｅの含有量は限りなく低く抑えることが望ましい。それでもＦｅを低く抑えることは難しいため、本発明におけるＦｅは０．１５％以上でもよい。

以下、本発明において含有させるＭｎ、Ｆｅ以外の各元素について説明する。
Ｃｕ：１．６〜２．０（質量％）
本発明においては、Ｃｕを１．６％〜２．０％の範囲で含有させる。これにより、伸びを阻害することなく十分な引張強度を得ることができる。なお、Ｃｕが１．６％未満では、Ａｌ母相（マトリックス）中への固溶量が不足し、十分な引張強度が得られないことがある。一方、Ｃｕが２．０％を超えると、ＣｕＡｌ_２等の金属間化合物が粒界に多量に晶出し、伸びを低下させることがある。

Ｓｉ：８．６〜９．４（質量％）
本発明においては、Ｓｉを８．６％〜９．４％の範囲で含有させる。これにより、ダイカストにおける鋳造性が確保できるとともに、引張強度を向上させることができる。なお、Ｓｉが８．６％未満では、例えばコンプレッサ羽根車をダイカスト形成するにおいては、コンプレッサ羽根車の薄肉の羽根部に対する湯周りが不十分になるといったように、鋳造性を損ねてしまうことがある。一方、Ｓｉが９．４％を超えると、鋳造性や引張強度は向上するもののＳｉと他元素との金属間化合物が粒界に多量に晶出し、伸びを低下させることがある。

Ｍｇ：０．４〜０．６（質量％）
本発明においては、Ｍｇを０．４％〜０．６％の範囲で含有させる。これにより、上述したＣｕと同様に、伸びを阻害することなく十分な引張強度を得ることができる。なお、Ｍｇが０．４％未満では、Ａｌ母相（マトリックス）中への固溶量が少なすぎてＭｇ_２Ｓｉの析出量が不足し、十分な引張強度が得られないことがある。一方、Ｍｇが０．６％を超えると、Ｍｇ_２Ｓｉの析出量が過剰となって伸びを低下させることがある。

Ｔｉ：０．０５〜０．３（質量％）
本発明においては、Ｔｉを０．０５％〜０．３％の範囲で含有させる。例えばコンプレッサ羽根車をダイカスト形成する場合に、薄肉である羽根部に比べて鋳造容量の大きいハブ部の凝固速度は極端に遅くなることが予測できる。このため、鋳造時の凝固組織つまり結晶粒を微細化させる効果を有するＴｉを含有させることにより、鋳造容量の大きいハブ部における結晶粒を微細化させて引張強度を向上させる。
なお、従来のＡ３５４では、Ｔｉは０．２％以下とされ、必ずしも含有されない元素である。しかし、Ｔｉが０．０５％未満では、結晶粒を微細化させる効果が小さく、例えば上述したハブ部において十分な引張強度が得られないことがある。一方、Ｔｉが０．３％を超えると、結晶粒の微細化に寄与しない余剰のＴｉが他元素と金属間化合物を形成するなどによって伸びを低下させることがある。

Ｓｒ：０．００５〜０．０８（質量％）
本発明においては、Ｍｎの含有により共晶Ｓｉの球状化が阻害されやすくなると考えられる。よって、生成される共晶Ｓｉの球状化を促進させるためにＳｒを０．００５％〜０．０８％の範囲で含有させる。これにより、共晶Ｓｉの球状化が促進されて針状や繊維状への成長を抑制でき、伸びの低下を防止することができる。なお、Ｓｒが０．００５％未満では、共晶Ｓｉの球状化効果が期待できない。一方、Ｓｒが０．０８％を超えると、共晶Ｓｉの球状化に寄与しない余剰のＳｒが他元素と金属間化合物を形成するなどによって伸びを低下させることがある。さらには、ピンホールやヒケといった鋳造不良を発生させることがあり、これはＳｒがＨ_２ガスを吸着しやすいこと、また、鋳造時の凝固形態に影響を及ぼすことによると考えられる。

次に、本発明のコンプレッサ羽根車について説明する。
本発明のコンプレッサ羽根車は、耐焼付性に優れる上述した本発明のアルミニウムダイカスト合金を用いてダイカスト形成することにより得られるものであり、例えば図１に示す複雑な形状を有している。また、ダイカスト形成によって得たコンプレッサ羽根車であることから、微細で緻密な鋳造組織が形成されており、これにより適度な伸びを有しつつ従来よりも高い引張強度を有するコンプレッサ羽根車となっている。

本発明のコンプレッサ羽根車の形成手段としては、例えば以下のような手段が採用できる。まず、ダイカスト成形装置により、コンプレッサ羽根車の形状を有する羽根車素材を上述の本発明のアルミニウムダイカスト合金からなる溶湯を用いてダイカスト形成する。次いで、この羽根車素材に対して好適な条件で溶体化処理および時効処理等を施し、必要に応じてバリ取りや研磨等の後処理を施すといった手段である。また、途中にＨＩＰ処理を施してもよい。
また、上述の羽根車素材のダイカスト形成における溶湯の射出温度や射出圧力および射出速度、溶湯射出後の冷却パターン等のダイカスト条件は、コンプレッサ羽根車の形状や、溶湯やダイカスト成形装置等により適宜選択することができる。

また、本発明のコンプレッサ羽根車は、ダイカスト形成用の金型から離型可能な程度のアンダーカットを羽根部に有していてもよい。この場合、以下のような手段を採用すればよい。例えば、鋳造形成する羽根車素材の羽根部の形状を型開き可能な形状とし、鋳造形成後、例えば切削、押圧、曲げなどの機械加工を施すことにより羽根部を最終形状とするような手段である。また例えば、コンプレッサ羽根車の隣接する各羽根間の空間形状を有するスライド金型を中心軸に向かって複数対向させ、これによって形成された空間に溶湯を鋳造して成形後、スライド金型を回動させつつ中心軸の半径方向に移動させて型開きするような手段である。

上述の本発明のアルミニウムダイカスト合金からなる溶湯は、以下のような手段によって製造することができる。まず所要の原料を溶解して金型等のインゴットケースにより鋳造成形し、上述した各元素を規定量だけ含有するアルミニウムダイカスト合金素材を得る。溶解にはガス式や電気式等の直接加熱炉や間接加熱炉、鋳造装置に設けられた溶解坩堝等を用いることができ、攪拌や脱ガス処理を施す等ことが好ましい。また、溶湯は大気中や不活性ガス雰囲気中で取り扱うことが好ましい。

本発明のアルミニウムダイカスト合金は、その組成によってダイカスト形成されたままの状態よりもさらに優れた機械特性を得るために、ＨＩＰ処理（熱間静水圧加圧処理）や溶体化処理および時効処理（Ｔ６処理：ＪＩＳ−Ｈ０００１）を施すことも好ましい。
ＨＩＰ処理は、ダイカスト形成したままの状態において鋳造時の内部欠陥が存在する場合、この欠陥を押し潰して微小化することができる。
溶体化処理は、保持時間を幾つか変えて各々の引張強度や伸びを測定し、好適な保持温度と保持時間を決定する等の手段を採用すればよい。例えば、少なくとも５％以上の伸びを確保したい場合、次工程で施す時効処理による伸びの低下分を勘案して伸びが６％を超える条件を目安とするといった具合である。
時効処理は、先に決定した条件で溶体化処理を施した後、時効処理における保持時間を幾つか変えて各々の引張強度や伸びを測定する等の手段を採用すればよい。そして、所望の引張強度や伸びが確保できる条件を選定すればよい。

以下、本発明のアルミニウムダイカスト合金について、実施例によりさらに具体的に説明する。
表１に示す各組成の合金のそれぞれの機械特性を、具体的には硬さ、０．２％耐力、引張強度、伸び（ＪＩＳ−Ｚ２２４１：破断伸び）を、試験片を用いて測定評価した。以下、各元素の含有量はすべて質量％で記載する。

試験片は、以下の手段により鋳造形成して得た。まず、大気雰囲気の電気溶解炉を用いて各合金溶湯を製造し、温度７２０℃の試料溶湯をスプーンにより採取し、型温１００℃のＪＩＳ４号舟形金型（高さ４０ｍｍ、長さ１８０ｍｍ下部幅２０ｍｍ、上部幅３０ｍｍ）に大気中で鋳造形成することにより、各々複数の試供材を得た。
次いで、得られた試供材の半数に対して、溶体化処理および時効処理（Ｔ６処理）をすべて同一条件で施した。具体的には、溶体化処理は５００℃で８ｈ保持した後に湯冷し、時効処理は１６３℃で８ｈ保持した後に空冷した。

次に、得られたすべての試供材から、機械加工によって全長９５．０ｍｍで外径１２．７ｍｍ、平行部は長さ１８．５ｍｍで直径６．３５ｍｍの試験片を切り出した。これにより、表１において、Ｔ６処理を施さない本発明の実施例となる試験片Ａｏ〜Ｄｏと、比較例となる試験片Ｐｏ〜Ｓｏ、および、Ｔ６処理を施した本発明の実施例となる試験片Ａ〜Ｄと、比較例となる試験片Ｐ〜Ｓを得た。なお、試験片ＰｏおよびＰは従来のＡ３５４からなる。
上述のように鋳造形成した各々の試験片は、ダイカスト形成した試験片よりも鋳造組織が粗く形成されることにより、硬さ、０．２％耐力、引張強度が低下してしまうものの、それぞれの合金組成の機械特性を相対評価することは可能であり、このようなＪＩＳ４号舟型金型を用いる合金の特性評価手段は従来用いられている。

硬さ（ＪＩＳ−Ｚ２２４４）
試験片を用いて、ロックウェル硬さ（ＨＲＢ）を測定した。表２に、測定した硬さを示すとともに、従来のＡ３５４からなる試験片Ｐｏに対する試験片Ａｏ〜ＤｏおよびＱｏ〜Ｓｏ、試験片Ｐに対する試験片Ａ〜ＤおよびＱ〜Ｓの硬さの増減度を示す。

いずれの試験片においても、従来のＡ３５４である試験片Ｐｏおよび試験片Ｐ（いずれもＭｎ：０．０３％）に対して含有させるＭｎ量を増やすに連れて合金の硬さが増加する傾向が認められた。また、Ｍｎを１．０％含有させた試験片ＳｏやＳでも、硬さは低下していなかった。さらにまた、試験片Ｐｏ（Ｍｎ：０．０３％）に対する硬さの増減度を比べると、試験片Ｑｏ（Ｍｎ：０．２３％）では１．０５、試験片Ａｏ（Ｍｎ：０．３３％）では１．１５と、試験片Ａｏの方が大きくなっていた。これは、試験片Ｂｏ〜Ｄｏについても同様であり、Ｍｎを０．３％以上含有させると硬さの向上効果があることがわかった。

以上より、ダイカストに使用する金型に対する耐焼付性を向上させるために従来のＡ３５４に対してＭｎを０．３％〜０．８％含有させた本発明のアルミニウムダイカスト合金では、従来のＡ３５４と比べても硬さは低下せず、むしろＭｎを０．３％以上含有させた場合には硬さが向上できることが確認できた。よって、本発明のアルミニウムダイカスト合金が、従来のＡ３５４と同等以上の硬さを有する実用に適う合金であることを確認できた。

０．２％耐力（ＪＩＳ−Ｚ２２４１）
試験片を用いて、０．２％耐力（ＭＰａ）を測定した。表３に、測定した０．２％耐力を示すとともに、従来のＡ３５４からなる試験片Ｐｏに対する試験片Ａｏ〜ＤｏおよびＱｏ〜Ｓｏ、試験片Ｐに対する試験片Ａ〜ＤおよびＱ〜Ｓの０．２％耐力の増減度を示す。

いずれの試験片においても、従来のＡ３５４である試験片Ｐｏおよび試験片Ｐ（いずれもＭｎ：０．０３％）に対して含有させるＭｎ量を増やしても合金の０．２％耐力への影響はほとんど認められず、特にＴ６処理を施した場合には従来のＡ３５４と同等であった。
以上より、ダイカストに使用する金型に対する耐焼付性を向上させるために従来のＡ３５４に対してＭｎを０．３％〜０．８％含有させた本発明のアルミニウムダイカスト合金では、従来のＡ３５４と比べても０．２％耐力は変化しないことが確認できた。よって、本発明のアルミニウムダイカスト合金が、従来のＡ３５４と同等の０．２％耐力を有する実用に適う合金であることを確認できた。

引張強度（ＪＩＳ−Ｚ２２４１）
試験片を用いて、引張強度（ＭＰａ）を測定した。表４に、測定した引張強度を示すとともに、従来のＡ３５４からなる試験片Ｐｏに対する試験片Ａｏ〜ＤｏおよびＱｏ〜Ｓｏ、試験片Ｐに対する試験片Ａ〜ＤおよびＱ〜Ｓの引張強度の増減度を示す。

全体としては、従来のＡ３５４である試験片Ｐｏおよび試験片Ｐ（いずれもＭｎ：０．０３％）に対して含有させるＭｎ量を増やすに連れて合金の引張強度が低下する傾向が認められた。また、Ｍｎの含有により合金の引張強度は大きく阻害されると考えていたものの、Ｍｎを０．７５％含有するＴ６処理を施した試験片Ｄであっても試験片Ｐに対する引張強度の増減度は０．９２であって、引張強度の低下は８％に留まっていた。さらにまた、Ｍｎの含有量が０．３％〜０．５％程度のＴ６処理を施した試験片Ａ（Ｍｎ：０．３３％）や試験片Ｂ（Ｍｎ：０．５０％）では、試験片Ｐと同等の引張強度を有していることがわかった。

以上より、ダイカストに使用する金型に対する耐焼付性を向上させるために従来のＡ３５４に対してＭｎを０．３％〜０．８％含有させた本発明のアルミニウムダイカスト合金では、従来のＡ３５４と比べても引張強度の低下は１０％以下に抑えられることが確認できた。また、Ｍｎの含有量が０．３％〜０．５％であれば従来のＡ３５４と同等の引張強度を確保できることが確認できた。よって、本発明のアルミニウムダイカスト合金が、従来のＡ３５４と同様に実用に適う合金であることを確認できた。

伸び（ＪＩＳ−Ｚ２２４１：破断伸び）
試験片を用いて、伸び（％）を測定した。表５に、示すとともに、測定した伸びを示すとともに、従来のＡ３５４からなる試験片Ｐｏに対する試験片Ａｏ〜ＤｏおよびＱｏ〜Ｓｏ、試験片Ｐに対する試験片Ａ〜ＤおよびＱ〜Ｓの伸びの増減度を示す。

従来のＡ３５４では、Ｔ６処理の有無に拠らず、Ｍｎの含有によって合金の伸びは大きく阻害されると考えられていた。今回、まず、Ｔ６処理を施さない場合について調べたところ、従来のＡ３５４に対して含有させるＭｎ量を増やすに連れて、合金の伸びが低下していくことが確かめられた。つまり、最もＭｎ含有量の少ない従来のＡ３５４と同じ組成である試験片Ｐｏ（Ｍｎ：０．０３％）の伸びが最大となっていた。また、Ｔ６処理を施した場合についてもＴ６処理を施さない場合と同様に、従来のＡ３５４に対して含有させるＭｎ量を増やすに連れて、確かに合金の伸びが低下していく傾向が認められた。

一方、Ｍｎの含有量を０．３３％としてＴ６処理を施した本発明の実施例である試験片Ａでは、従来のＡ３５４と同じ組成である試験片Ｐよりも伸びが低下せず、逆に明らかな伸びの向上が認められた。このことより、従来のＡ３５４に対してＭｎを含有させるにも関わらず伸びが向上するという、従来まったく考えられていなかった新たな作用効果について、今回初めてつきとめることができた。そして、従来のＡ３５４に対して含有させるＭｎ量には、本発明で規定するように適正範囲が存在することが確認できた。
また、本発明の実施例である試験片Ｂ（Ｍｎ：０．５０％）では、増減度が０．８５であって伸びの低下が１５％に抑えられていることがわかった。さらに、本発明の実施例である試験片Ｃ（Ｍｎ：０．６３％）や試験片Ｄ（Ｍｎ：０．７５％）でも、増減度が０．４６であって伸びの低下が５４％に抑えることができていた。これより、従来のＡ３５４に対して含有させるＭｎ量が０．８０％以下であれば、Ｔ６処理条件をより適正に選定することにより、所望の伸びを確保できることがわかった。

また、本発明で規定する範囲を超えて、従来のＡ３５４に対して多すぎるＭｎを含有させた場合には、従来考えられていたように伸びが劣化してしまうことが確かめられた。具体的には、従来のＡ３５４に対するＭｎ含有量が０．８４％のＴ６処理を施さない試験片ＲｏやＱｏでは、試験片Ｐｏに対する伸びの増減度が０．３１や０．３０となっていた。また、従来のＡ３５４に対するＭｎ含有量が０．８４％のＴ６処理を施した試験片ＲやＱでは、試験片Ｐに対する伸びの増減度が０．２３や０．１０となっていた。これより、従来のＡ３５４に対するＭｎ含有量が０．８０％を超えてしまうほどの試験片ＲｏやＱｏあるいはＲやＱでは、たとえＴ６処理条件を適正に選定したとしても所望の伸びの確保が難しいところまでの伸びの低下があるということが確かめられた。

以上より、ダイカストに使用する金型に対する耐焼付性を向上させるために従来のＡ３５４に対してＭｎを０．３％〜０．８％含有させた本発明のアルミニウムダイカスト合金では、従来のＡ３５４と比べても、Ｔ６処理を施すといった手段によって伸びを確保することができることが確認できた。また、Ｍｎの含有量が０．３％〜０．５％あるいは０．３％〜０．４％であれば、従来のＡ３５４と同等またはそれ以上の伸びを有するであろうことが確認できた。よって、本発明のアルミニウムダイカスト合金が、従来のＡ３５４と同様に実用に適う合金であることを確認できた。

次に、本発明のアルミニウムダイカスト合金を用いて、図１に示すコンプレッサ羽根車１を製作した。
具体的には、まず、長羽根３と短羽根４とが中心軸２０から半径方向に広がるハブ部２に交互に隣接して各々複数枚放射状に突設された複雑な形状を有する、コンプレッサ羽根車１と実質的に同形状の空間からなるキャビティを６台のスライド金型によって画成したダイカスト形成用金型を準備した。
次に、このダイカスト形成用金型を組み込んだダイカスト成形機に対して、上述した表１に示した試験片ＡｏおよびＡと同じ組成成分を有する溶湯を供給し、ダイカスト形成用金型のキャビティ内に溶湯を射出充填した。そして、充填した溶湯が十分に凝固するまで放冷後、ダイカスト形成用金型のキャビティを画成していたスライド金型を、中心軸２０から半径方向に移動しながら回転させて離型し、コンプレッサ羽根車１と実質的に同形状を有するダイカスト形成された成形体を得た。この後、得られた成形体をＨＩＰ処理し、さらに溶体化処理および時効処理し、仕上げとして清浄化処理を行って、図１に示す形状のダイカスト形成された本発明のコンプレッサ羽根車１を得ることができた。

本発明のコンプレッサ羽根車の一例を示す模式図である。

符号の説明

１．コンプレッサ羽根車、２．ハブ部、３．長羽根、４．スプリッタ羽根、５．ブレード面、２０．中心軸、２１．トレイリングエッジ面、２２．フィレット面、２３．リーディングエッジ部

Claims

質量％で、Ｃｕ：１．６〜２．０、Ｓｉ：８．６〜９．４、Ｍｇ：０．４〜０．６、Ｔｉ：０．０５〜０．３、Ｓｒ：０．００５〜０．０８、Ｍｎ：０．３〜０．８、Ｆｅ：０．２以下、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、耐焼付性に優れていることを特徴とするアルミニウムダイカスト合金。
質量％で、Ｍｎ：０．３〜０．５であり、耐焼付性に優れていることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウムダイカスト合金。
ハブ軸の周りに配列された羽根部が形成された羽根車形状に、請求項１または２に記載のアルミニウムダイカスト合金がダイカスト成形されていることを特徴とするコンプレッサ羽根車。