JP5271215B2 - アルミダイカスト製品の改質方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や二輪車に使用されるキャブレター、エンジンブロック、シリンダーヘッド、シリンダーブロック、ショックアブソーバ、サイドカバー、クランクケースなどの部品や、ＶＴＲフレーム、カメラ本体などに使用される部品のほか、電動工具、ガス器具、エスカレータなどの部品として使用される、ＳｉとＣｕを含有するアルミダイカスト製品の改質方法に関する。

所謂ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２、ＡＤＣ１４などのＳｉとＣｕを含有するアルミダイカスト製品は、腐食反応を促進するＣｕを含んでいるため耐食性が問題となることがある。ＳｉとＣｕを含有するアルミダイカスト製品の耐食性を改善するため、一般的には陽極酸化処理や塗膜などの他の物質で表面を被覆する被覆処理などが行われている。

また、例えば特許文献１には、アルミニウム合金中に含まれるＣｕの含有量を０．２質量％以下に制限し、かつＭｇの含有量を０．１〜０．５質量％の範囲に制御する旨が記載されている。特許文献１ではＣｕの含有量を低くすることでアルミニウム合金中にＣｕが析出しないようにしつつ、Ｃｕの含有量を低くすることによって不足する強度を前記特定の範囲で含有するＭｇにより補うことで耐食性と強度（硬さ（ＨＶ））を高めることができるとしている。

特開２００５−１３９５５２号公報（請求項１、請求項６、請求項１２、段落［００１６］、段落［００２７］など）

しかしながら、陽極酸化処理や被覆処理はアルミダイカスト製品を作製した後に別工程でこれを設ける必要があるためコスト的に不利であるだけでなく、形成した酸化皮膜や塗膜が除去されると容易に腐食するおそれがある。
また、ＣｕほどではないがＭｇも腐食反応を促進させる作用があるため、Ｍｇを多く含有する特許文献１に記載の技術も十分な耐食性を有しているとはいえない。

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、耐食性、及び機械的強度、具体的には耐力に優れたアルミダイカスト製品の改質方法を提供することを課題とする。

本発明に係るアルミダイカスト製品の改質方法は、ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２またはＡＤＣ１４で規定されるアルミダイカスト製品を改質して、ＳｉとＡｌの結晶粒界に析出するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下、かつ、前記Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の平均粒子体積を１５μｍ³以上２０μｍ³以下にするアルミダイカスト製品の改質方法であって、前記アルミダイカスト製品を１５０℃以上２００℃以下で３０分以下の加熱のみを行うことを特徴としている。
または、ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２またはＡＤＣ１４で規定されるアルミダイカスト製品を改質して、ＳｉとＡｌの結晶粒界に析出するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下、かつ、前記Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の平均粒子体積を１５μｍ³以上２０μｍ³以下にするアルミダイカスト製品の改質方法であって、前記アルミダイカスト製品を１５０℃で６０分以下の加熱のみを行うことを特徴としている。
この加熱は前記アルミダイカスト製品に交流電場を印加するか、高周波領域の電磁波を印加するか、又はヒータにより加熱するのが好ましい。

このような特定の加熱条件でアルミダイカスト製品を加熱すればＣｕを析出させることができるため、Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下、かつ、前記Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の平均粒子体積を２０μｍ³以下とすることが可能となる。従って、かかる改質を行うことによりアルミダイカスト製品の耐食性を向上させることができる。

本発明に係るアルミダイカスト製品の改質方法は、アルミダイカスト製品のＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の平均粒子体積を２０μｍ³以下とすることができるため、アルミダイカスト製品の耐食性を向上させることができる。

本発明のアルミダイカスト製品の改質方法を実施するアルミダイカスト製品改質装置の一例を示す斜視図である。 実施例１、比較例１及び比較例２のアノード分極測定の結果を示すグラフである。 比較例３の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。 実施例４のＴＥＭ写真である。 実施例５のＴＥＭ写真である。 比較例４のＴＥＭ写真である。 実施例６におけるＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子表面積［μｍ²］と析出個数［個／ｍｍ²］の関係を示すヒストグラムである。 比較例５のＴＥＭ写真である。 実施例６のＴＥＭ写真である。 実施例７のＴＥＭ写真である。 比較例６のＴＥＭ写真である。 比較例７のＴＥＭ写真である。 実施例８のＴＥＭ写真である。 実施例９のＴＥＭ写真である。 比較例８のＴＥＭ写真である。 比較例９のＴＥＭ写真である。 実施例１０、比較例１及び比較例１０のアノード分極測定の結果を示すグラフである。 実施例１１、比較例１１及び比較例１２の機械的性質（引張強さ（応力［ＭＰａ］））、０．２％耐力［ＭＰａ］、破断ひずみ［％］）を示すグラフである。

以下、本発明に係るアルミダイカスト製品及びアルミダイカスト製品の改質方法について詳細に説明する。
まず、本発明に係るアルミダイカスト製品について説明する。
本発明に係るアルミダイカスト製品は、ＳｉとＣｕを含有するアルミダイカスト製品であって、ＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下、かつ、Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の平均粒子体積を２０μｍ ³ 以下としている。

ここで、ＳｉとＣｕを含有するアルミダイカスト製品とは、所謂ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２、ＡＤＣ１４などのアルミダイカスト用合金を用いてダイカスト法により作製された製品をいう。このようなアルミダイカスト製品としては、例えば自動車や二輪車に使用されるキャブレター、エンジンブロック、シリンダーヘッド、シリンダーブロック、ショックアブソーバ、サイドカバー、クランクケースなどの部品や、ＶＴＲフレーム、カメラ本体などに使用される部品のほか、電動工具、ガス器具、エスカレータなどの部品が挙げられる。

前記したように、ＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下にするということはＣｕが析出して不均一な組織になるということである。従って、組織中にＣｕが均一に分散している場合に比べてＡｌとＣｕの結合領域を減らすことができ、ＡｌとＡｌの結合領域を増やすことができる。また、Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径が十分に小さいので腐食の起点になり難い。そのため、アルミダイカスト製品の耐食性を向上させることができる。

これに対し、ＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径が１０μｍを超えると、Ａｌが粗大化したＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物が腐食の起点となるため耐食性が向上しない。Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径は５μｍ以下とするのがより好ましく、３μｍ以下とするのがさらに好ましく、１μｍ以下とするのがさらにより好ましく、０．５μｍ以下とするのが最も好ましい。また、Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径は０．０３μｍ以上あるのが好ましい。

本発明のアルミダイカスト製品においては、前記したＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子は、粒子体積の最頻値が３０μｍ³以下であるのが好ましい。このようにすれば、組織中に分布しているＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子体積の最頻値が十分に小さいため、より腐食の起点となり難くすることができる。従って、アルミダイカスト製品の耐食性をより向上させることができるようになる。

これに対し、前記したＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子体積の最頻値が３０μｍ³を超えていると、Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の体積が大きいので腐食の起点となりやすくなる。そのため、アルミダイカスト製品の耐食性を向上させることができなくなる。なお、Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子体積の最頻値は１０μｍ³以下とするのがより好ましく、１μｍ³以下とするのがさらに好ましい。

全体として前記Ｃｕを１〜２０質量％の含有量で含有し、かつ１ｍｍ³に細分した体積中における前記Ｃｕの含有量が前記含有量（１〜２０質量％）の±２５％（つまり０．７５〜２５質量％）であるのが好ましい。本発明のアルミダイカスト製品はＣｕが析出して不均一な組織となる（つまり、Ｃｕが偏析する）ため、組織中におけるＣｕの含有量は局所的に偏ったものとなる。そのため全体としてのＣｕの含有量と、偏析した後の単位体積あたりのＣｕの含有量との関係をこのように規定した。

全体として含有するＣｕの含有量が１〜２０質量％であると、本発明の改質方法で改質されたアルミダイカスト製品は製品として必要な強度を有することができるので好ましい。一方、全体として含有するＣｕの含有量が１質量％未満であるとアルミダイカスト製品の強度が低くなるため好ましくない。また、全体として含有するＣｕの含有量が２０質量％を超えるとＣｕが多すぎるので耐食性が低くなり好ましくない。

１ｍｍ³に細分した体積中における前記Ｃｕの含有量が前記含有量（１〜２０質量％）の±２５％（つまり０．７５〜２５質量％）の範囲にあるとＣｕがＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物として分散析出するためより優れた耐食性を得ることができるので好ましい。一方、１ｍｍ³に細分した体積中における前記Ｃｕの含有量が前記含有量（１〜２０質量％）の−２５％未満（つまり０．７５質量％未満）となるとＣｕがＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物として分散析出してもＡｌ同士の結合部がまだ多く存在するため好ましくない。また、１ｍｍ³に細分した体積中における前記Ｃｕの含有量が前記含有量（１〜２０質量％）の＋２５％を超えると（つまり２５質量％を超える）とＣｕがＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物として分散析出する領域とＣｕが不足する領域が存在するため好ましくない。
１ｍｍ³に細分した体積中におけるＣｕの含有量は、分析装置によって分析することで測定し得るが、粒子表面積及び析出個数から単位面積（ｍｍ²）あたりのＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の含有量、すなわち単位面積（ｍｍ²）あたりのＣｕの含有量を算出し、これに、厚さ方向にも同様にＣｕが分布していると仮定して算出することで把握することも可能である。

以上に説明したアルミダイカスト製品は、ＳｉとＣｕを含有するアルミダイカスト用合金を用いてダイカスト法によりアルミダイカスト製品を製造した後、製造したアルミダイカスト製品に対して後記する改質方法を行うことにより得ることができる。

次に、本発明に係るアルミダイカスト製品の改質方法について説明する。
本発明に係るアルミダイカスト製品の改質方法は、ＳｉとＣｕを含有するアルミダイカスト製品の改質方法であって、アルミダイカスト製品を１５０℃以上２５０℃未満で加熱するというものである。
ダイカスト法により製造されたアルミダイカスト製品を前記した特定の温度範囲で加熱すると組織中のＣｕを析出させることができ、ＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下とすることができる。

アルミダイカスト製品の加熱温度が１５０℃未満であるとＣｕが析出されないので、Ｃｕが析出した不均一な組織とすることができない。一方、アルミダイカスト製品の加熱温度が２５０℃以上であると、Ｃｕが分散してしまうので均一な組織となってしまう。なお、加熱温度の上限は２３０℃程度とするのが好ましい。

アルミダイカスト製品の加熱は、アルミダイカスト製品に交流電場を印加するか、高周波領域の電磁波を印加するか、又はヒータにより加熱することにより行うのが好ましいが、電熱線で加熱することもできる。
アルミダイカスト製品に前記した処理のうちいずれか一つを行うことによりアルミダイカスト製品を１５０℃以上２５０℃未満に加熱することができるので、アルミダイカスト製品のＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下とすることが可能である。

なお、交流電場の周波数は５０Ｈｚから２０ｋＨｚであるのが好ましく、交流電場の電力は１５０Ｗ以上２５０Ｗ未満であるのが好ましい。交流電場の周波数及び電力がこの範囲であれば、アルミダイカスト製品を１５０℃以上２５０℃未満に加熱することができるので、前記したようにアルミダイカスト製品のＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下とすることができる。

これに対し、交流電場の周波数が５０Ｈｚ未満であったり、交流電場の電力が１５０Ｗ未満であったりすると周波数や電力が低すぎるため加熱温度が１５０℃未満となり、Ｃｕを析出させることができない。一方、交流電場の周波数が２０ｋＨｚを超えたり、交流電場の電力が２５０Ｗを超えたりすると周波数や電力が高すぎるため加熱温度が２５０℃以上となり、Ｃｕが分散してしまう。
このような周波数と電力を有する交流電場は１０〜１００分間印加するとより確実に組織中に好適にＣｕを析出させることができる。

交流電場は、アルミダイカスト製品の単位質量あたりのエネルギーが７０Ｗ／ｇ以上であるのが好ましい。交流電場のエネルギーを７０Ｗ／ｇ以上とするとアルミダイカスト製品を１５０℃以上に加熱することができる。
これに対し、交流電場のエネルギーが７０Ｗ／ｇ未満となると、交流電場のエネルギーが低すぎるためアルミダイカスト製品の加熱温度が１５０℃未満となり、Ｃｕを析出させることができない。なお、交流電場は、アルミダイカスト製品の単位質量あたりのエネルギーが２００Ｗ／ｇ以下とするのが好ましい。アルミダイカスト製品の単位質量あたりのエネルギーが２００Ｗ／ｇを超えるとアルミダイカスト製品の加熱温度が２５０℃以上となり、Ｃｕが分散してしまう。
このようなエネルギーを有する交流電場は１０〜１００分間印加するとより確実に組織中に好適にＣｕを析出させることができる。

交流電場は、アルミダイカスト製品の単位質量あたりの出力が５０Ｗ／ｋｇから１０００Ｗ／ｋｇであるのが好ましい。交流電場の出力をこの範囲とするとアルミダイカスト製品を１５０℃以上２５０℃未満に加熱することができる。一方、交流電場の出力が５０Ｗ／ｋｇ未満となると交流電場の出力が低すぎるためアルミダイカスト製品の加熱温度が１５０℃未満となり、Ｃｕを析出させることができない。また、交流電場の出力が１０００Ｗ／ｋｇを超えると交流電場の出力が高すぎるためアルミダイカスト製品の加熱温度が２５０℃以上となり、Ｃｕが分散してしまう。
このような出力を有する交流電場は１０〜１００分間印加するとより確実に組織中に好適にＣｕを析出させることができる。

また、高周波領域の電磁波の周波数は１０ＭＨｚから１０ＧＨｚであり、出力が１００Ｗ以上であるのが好ましい。高周波領域の電磁波の周波数及び出力がこのような条件を満たすとアルミダイカスト製品を１５０℃以上２５０℃未満に加熱することができる。

これに対し、高周波領域の電磁波の周波数が１０ＭＨｚ未満であったり、高周波領域の電磁波の出力が１００Ｗ未満であったりすると高周波領域の電磁波の周波数が低すぎるためアルミダイカスト製品の加熱温度が１５０℃未満となり、Ｃｕを析出させることができない。また、高周波領域の電磁波の周波数が１０ＧＨｚを超えると高周波領域の電磁波の周波数が高すぎるためアルミダイカスト製品の加熱温度が２５０℃以上となり、Ｃｕが分散してしまう。なお、高周波領域の電磁波の出力はアルミダイカスト製品の重量に対して２００Ｗ／ｇ以下とするのが好ましい。
このような高周波領域の電磁波は１０〜１００分間印加すると組織中に好適にＣｕを析出させることができる。

高周波領域の電磁波は、アルミダイカスト製品の単位質量あたりのエネルギーが５０Ｗ／ｇ以上であるのが好ましい。高周波領域の電磁波のエネルギーを５０Ｗ／ｇ以上とするとアルミダイカスト製品を１５０℃以上２５０℃未満に加熱することができる。

これに対し、高周波領域の電磁波のエネルギーが５０Ｗ／ｇ未満となると高周波領域の電磁波のエネルギーが低すぎるためアルミダイカスト製品の加熱温度が１５０℃未満となり、Ｃｕを析出させることができない。なお、高周波領域の電磁波は、アルミダイカスト製品の単位質量あたりのエネルギーが２００Ｗ／ｇ以下であるのが好ましい。アルミダイカスト製品の単位質量あたりのエネルギーが２００Ｗ／ｇを超えると高周波領域の電磁波のエネルギーが高すぎるためアルミダイカスト製品の加熱温度が２５０℃以上となり、Ｃｕが分散してしまう。

本発明のアルミニウム製品の改質方法においては、以上に説明したように、アルミダイカスト製品の加熱温度が１５０℃未満となりＣｕが析出しない場合、及びアルミダイカスト製品の加熱温度が２５０℃以上となりＣｕが分散してしまう場合のいずれにおいても、ＳｉとＡｌの結晶粒界にＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物が存在しないこととなる。

なお、本発明のアルミダイカスト製品の改質方法においては、アルミダイカスト製品をアルコール蒸気中で加熱するのが好ましい。アルコール蒸気中でアルミダイカスト製品を加熱するとアルミダイカスト製品の表面にアルコキシドが生成されると考えられるため、より耐食性に優れたものとすることができる。
アルコール蒸気は、アルコールを加熱するためのヒータ等により７０〜１１０℃に加熱して発生させるのが好ましい。

前記したアルコール蒸気はエチルアルコール及びメチルアルコールのうちの少なくとも一方を加熱して得られたものであるのが好ましい。エチルアルコール及びメチルアルコールであれば比較的安価であり、沸点が低いため容易にアルコール蒸気を得ることができ、そして、確実にアルミダイカスト製品の表面にアルコキシドを生成することができる。

本発明のアルミダイカスト製品の改質方法は、例えば図１に示すアルミダイカスト製品改質装置１０によって好適に実施することができる。この装置１０は、内部にアルミダイカスト製品Ｐとともに必要に応じてアルコール蒸気ＡＶを収めることのできる容器１１と、この容器１１外から容器１１内に引き入れられ、アルミダイカスト製品Ｐと接触して交流電場を印加するためのシールド配線１２と、このシールド配線１２と接続され、交流電場を発生させる交流発生装置１３とを備えている。なお、前記した交流発生装置１３に替えて高周波領域の電磁波を発生させる電磁波発生装置（不図示）を備えたアルミダイカスト製品改質装置（不図示）を用いることにより、アルミダイカスト製品Ｐに対して好適に高周波領域の電磁波を印加することができる。

かかる装置１０によりアルミダイカスト製品Ｐを改質する際は、前記装置１０の容器１１内にアルミダイカスト製品Ｐを収め、当該アルミダイカスト製品Ｐとシールド配線１２とが接触するようにして密閉する。容器１１内をアルコール蒸気ＡＶ雰囲気とする場合は、容器１１内に７０〜１１０℃で加熱可能なヒータを備えた小容器（いずれも不図示）を設け、当該小容器にエチルアルコール及びメチルアルコールのうちの少なくとも一方を注ぎ入れ、前記ヒータを加熱させるとよい。

次いで、交流発生装置１３により交流電場を発生させ、シールド配線１２を介してアルミダイカスト製品Ｐに印加する。交流電場は例えば１５０Ｗ以上２５０Ｗ未満などとすることができる。このような交流電場が印加されると、アルミダイカスト製品Ｐは例えば１５０℃以上２５０℃未満に加熱される。アルミダイカスト製品Ｐが加熱されるとその表面及び内部において組織中にＣｕが析出して組織が不均一となる。そして、アルミダイカスト製品ＰのＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径が１０μｍ以下で形成される。そのため耐食性が向上する。

次に、本発明に係るアルミダイカスト製品及びアルミダイカスト製品の改質方法の実施例について説明する。

（１）交流電場の印加による改質の検討
まず、交流電場の印加による改質の検討を行った。この検討では、交流電場を印加したアルミダイカスト製品に生ずる孔食をアノード分極することにより再現して、アルミダイカスト製品の孔食電位と耐食性の関係を調べた。
はじめに、アルミダイカスト用合金ＡＤＣ１２（Ｃｕの含有量２．３質量％）を用いてダイカスト法により円柱形状のアルミダイカスト製品を製造した。なお、ダイカスト法は、鋳型温度が２３０℃、溶湯温度が７００℃、鋳込温度が６７０℃、圧力９０ＭＰａという条件で行った。

製造したアルミダイカスト製品を図１に示すアルミダイカスト製品改質装置の容器内に収め、２００Ｈｚ、２００Ｗの交流電場を６０分間印加して、容器内に収めたアルミダイカスト製品を２００℃で加熱して改質した（実施例１）。かかる交流電場は、アルミダイカスト製品の単位重量あたりのエネルギーが７０〜１００Ｗ／ｇ、アルミダイカスト製品の単位重量あたりの出力が７００Ｗ／ｋｇ程度となるように制御した。
改質した実施例１に係るアルミダイカスト製品と、改質を行わなかった比較例１に係るアルミダイカスト製品とを用いてアノード分極測定を行った。アノード分極測定は２５℃の３．５％食塩水中にて腐食電位からアノード方向へ２０ｍＶ／ｍｉｎで電位を走査させて２０ｍＶごとの電位に対する電流を計測するという条件で行った。アノード分極測定の結果を図２に示す。

図２に示すように、６０分間前記した条件の交流電場を印加した実施例１に係るアルミダイカスト製品は、前記した条件の改質を行わなかった比較例１に係るアルミダイカスト製品で観察された０．９２Ｖ［ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ］での電流密度［Ａ／ｃｍ²］と比較してその電流密度は１／１０以下となった。もちろん、改質した実施例１に係るアルミダイカスト製品の表面に孔食は発生していなかった（不図示）。
なお、実施例１に係るアルミダイカスト製品に２００Ｈｚ、２５０Ｗの交流電場を印加して２５０℃で再加熱した（比較例２）ところ、比較例２は、比較例１と同程度の電流密度となり、耐食性が実施例１と比較して低下することがわかった。

（１）の結果から、アルミダイカスト用合金ＡＤＣ１２を用いて製造したアルミダイカスト製品の腐食に関して、あらかじめ交流電場を印加して２００℃以上２５０℃未満の加熱処理をすることが腐食防止に有効であることがわかった。

（２）高周波領域の電磁波の印加による改質の検討
次に、高周波領域の電磁波の印加による改質の検討を行った。この検討では、高周波領域の電磁波を印加したアルミダイカスト製品に生ずる孔食をアノード分極することにより再現して、アルミダイカスト製品の孔食電位と耐食性の関係を調べた。
前記（１）に記載した条件でアルミダイカスト製品を再度製造した。そして、製造したアルミダイカスト製品を図示しないアルミダイカスト製品改質装置の容器内に収め、２．４５ＧＨｚ、１００Ｗの電磁波を３０分間（実施例２）及び６０分間（実施例３）印加して、容器内に収めたアルミダイカスト製品を２００℃で加熱して改質した。かかる電磁波は、アルミダイカスト製品の単位重量あたりのエネルギーが５０〜１００Ｗ／ｇとなるように制御した。

改質した実施例２，３に係るアルミダイカスト製品を用いてアノード分極測定を行った。アノード分極測定は前記（１）と同様、２５℃の３．５％食塩水中にて腐食電位からアノード方向へ２０ｍＶ／ｍｉｎで電位を走査させて２０ｍＶごとの電位に対する電流を計測するという条件で行った。アノード分極測定の結果、実施例２，３は、図２の実施例１とほぼ同様であった（図示省略）。つまり、実施例２，３に係るアルミダイカスト製品も実施例１と同様に、前記比較例１に係るアルミダイカスト製品で観察された０．９２Ｖ［ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ］での電流密度［Ａ／ｃｍ²］と比較してその電流密度は１／１０以下となった。もちろん、改質した実施例２，３に係るアルミダイカスト製品の表面に孔食は発生していなかった（不図示）。
なお、実施例２，３に係るアルミダイカスト製品も実施例１と同様、２５０℃で再加熱したところ前記比較例１と同程度の電流密度となり、耐食性が実施例２，３と比較して低下することがわかった。

（２）の結果から、アルミダイカスト用合金ＡＤＣ１２を用いて製造したアルミダイカスト製品の腐食に関して、あらかじめ高周波領域の電磁波を印加して２００℃以上２５０℃未満の加熱処理をすることが腐食防止に有効であることがわかった。

（３）透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）及びエネルギー分散型Ｘ線分析による元素分析
次に、交流電場を印加して改質を行った実施例に係るアルミダイカスト製品に生ずるＣｕの析出をＴＥＭ及びエネルギー分散型Ｘ線分析による元素分析で観察した。
前記（１）に記載した条件でアルミダイカスト製品を再度製造した。そして、製造したアルミダイカスト製品を図１に示すアルミダイカスト製品改質装置の容器内に収め、２００Ｈｚ、１５０Ｗの交流電場又は２００Ｈｚ、２００Ｗの交流電場を３０分間印加して１５０℃又は２００℃に加熱し、容器内に収めたアルミダイカスト製品を改質した（それぞれ実施例４，５）。なお、交流電場は前記（１）に記載した条件となるように制御した。また、アルミダイカスト製品に交流電場を印加する前、すなわち加熱する前のものを比較例３とした。

比較例３に係るアルミダイカスト製品と、改質した実施例４，５に係るアルミダイカスト製品とをＴＥＭ及びエネルギー分散型Ｘ線分析による元素分析で調べたところ、図３Ａに示すように、前記比較例３ではＣｕが分散して観察されていたのに対し、図３Ｂに示すように、１５０℃で改質した実施例４の結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物は偏析により局所的分布となった。２００℃で改質した実施例５も実施例４と同様、図３Ｃに示すように、結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物は偏析により局所的分布となった。しかしながら、アルミダイカスト製品を２００Ｈｚ、２５０Ｗの交流電場で３０分間印加して２５０℃に加熱したところ、図３Ｄに示すようにＣｕが再度分散することが確認された（比較例４）。なお、図３Ａ〜図３Ｄ中のスケールバーは５００ｎｍを示す。

（３）の結果から、アルミダイカスト用合金ＡＤＣ１２を用いて製造したアルミダイカスト製品のＣｕの分布に関して、交流電場を印加し、２５０℃未満で加熱することがＣｕの不均一析出に有効であることがわかった。

（４）Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の分布、最も頻度の高い表面積、及びＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の最大の直径
次に、交流電場を印加した実施例に係るアルミダイカスト製品に生ずるＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の分布、最も頻度の高い表面積、及びＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の最大の直径をＴＥＭ及びエネルギー分散型Ｘ線分析による元素分析で観察した。
前記（１）に記載した条件でアルミダイカスト製品を再度製造した。そして、製造したアルミダイカスト製品を図１に示すアルミダイカスト製品改質装置の容器内に収め、２００Ｈｚ、１５０Ｗの交流電場、２００Ｈｚ、２００Ｗの交流電場、及び２００Ｈｚ、２５０Ｗの交流電場を印加してそれぞれ１５０℃、２００℃（それぞれ実施例６，７）及び２５０℃（比較例６）に加熱し、容器内に収めたアルミダイカスト製品を改質した。なお、交流電場は前記（１）に記載した条件となるように制御した。また、アルミダイカスト製品に交流電場を印加する前、すなわち加熱する前のものを比較例５とした。

比較例５に係るアルミダイカスト製品と、改質した実施例６，７に係るアルミダイカスト製品と、比較例６に係るアルミダイカスト製品とをＴＥＭ及びエネルギー分散型Ｘ線分析による元素分析で調べた。図４に、ＴＥＭにより調べた実施例６の粒子表面積［μｍ²］と析出個数［個／ｍｍ²］の関係を示す。

図４のヒストグラムに示すように、実施例６に係るアルミダイカスト製品におけるＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の最も頻度の高い表面積は３０μｍ²であった。また、その分布も３０±１０μｍ²以内の粒子面積に集中していた。
さらにここで、図４に示すヒストグラムの粒子表面積及び析出個数から単位面積（ｍｍ²）あたりのＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の含有量、すなわち単位面積（ｍｍ²）あたりのＣｕの含有量を算出し、これに、厚さ方向にも同様にＣｕが分布していると仮定して１ｍｍ³に細分した体積中（すなわち単位体積あたり）におけるＣｕの含有量を算出したところ、１ｍｍ³に細分した体積中におけるＣｕの含有量は２．３質量％±２５％の範囲であった。

また、比較例５、実施例６，７、及び比較例６のＴＥＭ写真をそれぞれ図５Ａ〜図５Ｄに示す。なお、図５Ａ〜図５Ｄ中のスケールバーは５００ｎｍを示す。図５Ａ〜図５Ｄから、実施例６，７のＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の最大の直径が１０μｍ以下であることがわかった。
さらに、図５Ａ〜図５Ｄに示すＴＥＭ写真から、下記表１に示すように、ＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の平均粒子体積は、加熱していない比較例５及び２５０℃で加熱した比較例６では測定することができなかった（表１中「−」で示す。）のに対し、１５０℃で加熱した実施例６では１５μｍ³であり、２００℃で加熱した実施例７では２０μｍ³であった。すなわち、実施例６，７のＳｉとＡｌの結晶粒界に存在するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子体積の最頻値は３０μｍ³以下であった。

（４）の結果から、アルミダイカスト用合金ＡＤＣ１２を用いて製造したアルミダイカスト製品のＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の分布、最も頻度の高い表面積、及びＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の最大の直径に関して、交流電場を印加することがＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の粒子の微細析出に有効であることがわかった。

（５）ヒータを用いた加熱による改質の検討
次に、ヒータを用いて加熱することによって交流電場や高周波領域の電磁波を印加したときと同様の改質を行うことができるか否か検討した。
前記（１）に記載した条件でアルミダイカスト製品を再度製造した。そして、製造したアルミダイカスト製品に対してヒータを用いて種々の条件で加熱を行った。加熱の条件としては、ヒータによる加熱を行わない場合（比較例７）、ヒータにより加熱して加熱処理を行って２００℃に到達した場合（実施例８）、ヒータにより加熱して２００℃で３０分間経過した場合（実施例９）、２００℃で加熱した後さらに加熱し、２５０℃に到達した場合（比較例８）及び２５０℃に到達後３０分間経過した場合（比較例９）のＴＥＭ写真をそれぞれ図６Ａ〜図６Ｅに示した。なお、図６Ａ〜図６Ｅ中のスケールバーは５００ｎｍを示す。

図６Ａに示す比較例７に係るアルミダイカスト製品は、加熱処理を行っていないためＣｕが分散しており、Ｃｕの析出が認められなかった。これに対し、図６Ｂに示す実施例８及び図６Ｃに示す実施例９に係るアルミダイカスト製品は共に２００℃で加熱しているので、実施例４，５，６，７のＴＥＭ写真（図３Ｂ、図３Ｃ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）と同様、ＳｉとＡｌの結晶粒界にＣｕが析出していることが確認できた。なお、図６Ｃに示す実施例９に係るアルミダイカスト製品では、２００℃で６０分間加熱したためＣｕの析出量が多かった。他方、図６Ｄに示す比較例８に係るアルミダイカスト製品では、さらに加熱して２５０℃に達したため、Ｃｕが分散し、図６ＣのＴＥＭ写真と比較してＣｕの析出量が若干減っていた。また、図６Ｅに示す比較例９に係るアルミダイカスト製品では、さらに２５０℃で加熱を続けて３０分間経過したため、ＳｉとＡｌの結晶粒界に析出していたＣｕが殆ど全て分散して消滅してしまい、Ｃｕの析出は確認されなかった。

（６）アルコール蒸気中での加熱による改質の検討
次に、アルコール蒸気中での加熱による改質の検討を行った。この検討では、アルコール蒸気中で加熱したアルミダイカスト製品に生ずる孔食をアノード分極することにより再現して、アルミダイカスト製品の孔食電位と耐食性の関係を調べた。
前記（１）に記載した条件でアルミダイカスト製品を再度製造した。そして、製造したアルミダイカスト製品を図１に示すアルミダイカスト製品改質装置の容器内に収め、２００Ｈｚ、２００Ｗの交流電場を６０分間印加して２００℃に加熱し、改質した（実施例１０）。なお、アルコールはエチルアルコールを用い、交流電場は前記（１）に記載した条件となるように制御した。

アルコール蒸気中で加熱して改質した実施例１０に係るアルミダイカスト製品を用いて前記と同様にしてアノード分極測定を行った。アノード分極測定は２５℃の３．５％食塩水中にて腐食電位からアノード方向へ２０ｍＶ／ｍｉｎで電位を走査させて２０ｍＶごとの電位に対する電流を計測するという条件で行った。アノード分極測定の結果を図７に示す。

図７に示すように、実施例１０に係るアルミダイカスト製品は先に説明した比較例１に係るアルミダイカスト製品で観察された０．９２Ｖ［ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ］での電流密度［Ａ／ｃｍ²］と比較してその電流密度は１／１００以下となった。また、実施例１０に係るアルミダイカスト製品をさらに加熱して２５０℃で６０分間処理したところ、図７に示すように、比較例１と同程度の電流密度となった（比較例１０）。

また、前記比較例１、前記実施例１及び実施例１０の腐食速度を比較した。腐食速度は、比較例１の電流密度を１として規格化して実施例１及び実施例１０の腐食速度を評価した。その結果を下記表２に示す。

表２に示すように、実施例１の腐食速度は０．０９となり、耐食性が大幅に向上した。また、アルコール蒸気中で加熱した実施例１０の腐食速度は０．０７５となり、実施例１よりもさらに耐食性に優れる結果となった。

（７）機械的性質
次に、改質したアルミダイカスト製品の機械的性質を調べた。
前記（１）に記載した条件でアルミダイカスト製品を再度製造した。そして、製造したアルミダイカスト製品を図１に示すアルミダイカスト製品改質装置の容器内に収め、２００Ｈｚ、２００Ｗの交流電場を３０分間印加して２００℃に加熱し、容器内に収めたアルミダイカスト製品を改質した（実施例１１）。なお、交流電場は前記（１）に記載した条件となるように制御した。

そして、実施例１１に係るアルミダイカスト製品の機械的性質を小型試験片装着型の引張試験機により試験片が破断するまでの応力歪曲線から測定した。その結果を、再度製造したアルミダイカスト製品の改質を行っていないもの（比較例１１）、及び実施例１１と同様の改質を行った後さらに２００Ｈｚ、２５０Ｗの交流電場を６０分間印加して２５０℃で加熱したもの（比較例１２）とともに図８に示す。

図８に示すように、実施例１１は交流電場を印加して２００℃に加熱して改質したことにより、比較例１１と比較して０．２％耐力と引っ張り強さで示される強度が増加する一方、破断ひずみが低下した。比較例１２は、２５０℃での再加熱によりこれらの特性が減退し、実施例１１と比較して０．２％耐力と引っ張り強さで示される強度が１０％以上低下した。

１０ アルミダイカスト製品改質装置
１１ 容器
１２ シールド配線
１３ 交流発生装置
Ｐ アルミダイカスト製品
ＡＶ アルコール蒸気

Claims (11)

1. ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２またはＡＤＣ１４で規定されるアルミダイカスト製品を改質して、ＳｉとＡｌの結晶粒界に析出するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下、かつ、前記Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の平均粒子体積を１５μｍ³以上２０μｍ³以下にするアルミダイカスト製品の改質方法であって、
   前記アルミダイカスト製品を１５０℃以上２００℃以下で３０分以下の加熱のみを行うことを特徴とするアルミダイカスト製品の改質方法。
2. ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２またはＡＤＣ１４で規定されるアルミダイカスト製品を改質して、ＳｉとＡｌの結晶粒界に析出するＡｌ−Ｃｕ系金属間化合物の最大の粒子の直径を１０μｍ以下、かつ、前記Ａｌ−Ｃｕ系金属間化合物の平均粒子体積を１５μｍ³以上２０μｍ³以下にするアルミダイカスト製品の改質方法であって、
   前記アルミダイカスト製品を１５０℃で６０分以下の加熱のみを行うことを特徴とするアルミダイカスト製品の改質方法。
3. 前記加熱は、前記アルミダイカスト製品に交流電場を印加するか、高周波領域の電磁波を印加するか、又はヒータにより加熱することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。
4. 前記交流電場の周波数が５０Ｈｚから２０ｋＨｚであることを特徴とする請求項３に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。
5. 前記交流電場は、前記アルミダイカスト製品の単位質量あたりのエネルギーが７０Ｗ／ｇ以上であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。
6. 前記交流電場は、前記アルミダイカスト製品の単位質量あたりの出力が５０Ｗ／ｋｇから１０００Ｗ／ｋｇであることを特徴とする請求項３又は請求項５に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。
7. 前記高周波領域の電磁波の周波数が１０ＭＨｚから１０ＧＨｚであり、出力が１００Ｗ以上であることを特徴とする請求項３に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。
8. 前記高周波領域の電磁波は、前記アルミダイカスト製品の単位質量あたりのエネルギーが５０Ｗ／ｇ以上であることを特徴とする請求項３又は請求項７に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。
9. 前記アルミダイカスト製品をアルコール蒸気中で加熱することを特徴とする請求項３から請求項８のうちのいずれか１項に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。
10. 前記アルコール蒸気を７０〜１１０℃に加熱して発生させることを特徴とする請求項９に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。
11. 前記アルコール蒸気がエチルアルコール及びメチルアルコールのうちの少なくとも一方を加熱して得られたものであることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のアルミダイカスト製品の改質方法。