JP5765822B2 - 光輝性に優れたアルミニウム合金鋳物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
アルミニウム合金鋳物の表面の光輝性は、JIS:Z8741の鏡面光沢度測定方法にに基づいて測定した光沢度を指標として評価した。光沢度の測定条件は以下のとおりである。
測定条件:Gs(60°)
測定装置:株式会社村上色彩技術研究所製 ディジタル光沢計「(GM−3D)」
JIS:H5202に基づいた舟型の金型試験片鋳型を用いてアルミニウム合金を鋳造した。得られたアルミニウム合金鋳物を各実施例における条件に従って熱処理、切削加工、研磨等の処理を行って、JIS:Z2201に基づいた4号試験片を作製した。得られた試験片の引張強さ、耐力及び伸びをJIS:Z2241に基づいてそれぞれ測定した。
ブリネル硬さをJIS:Z2243に基づいて以下のように測定した。JIS:H5202に基づいた舟型の金型試験片鋳型を用いてアルミニウム合金を鋳造した。得られたアルミニウム合金鋳物を各実施例における条件に従って熱処理、切削加工、研磨等の処理を行い、縦20mm、横20mm、高さ10mmの試験片を作製した。直径10mmの超硬合金球の圧子を試験片の平滑な表面に規定の試験力4.903kNになるまで押し込み、規定の試験力で10〜15秒保持した。試験力を解除した後、表面に残ったくぼみの直径を測定し、ブリネル硬さをJIS:Z2243附属書Bのブリネル硬さ算出表から読み取った。
16インチの自動車用ディスクホイールの金型を用いて、各実施例における条件に従って作製したディスクホイールの回転曲げ耐久試験、半径方向負荷耐久試験及び乗用車用衝撃試験をJIS:D4103に基づいて測定した。
表1に示す組成(合金1)の溶湯(730℃)をJIS:H5202に基づいた舟型の金型試験片鋳型に鋳込み、アルミニウム合金鋳物を金型傾斜重力鋳造により鋳造した。金型から取り出したアルミニウム合金鋳物を430℃で6時間保持した後に、焼入れ(水冷)して溶体化処理した後に、160℃で8時間時効硬化処理を行った。熱処理した該アルミニウム合金鋳物を切削加工して、縦30mm、横35mm、高さ20mmに成形した。電解研磨の前処理として、アルミニウム合金鋳物を水酸化ナトリウム系脱脂液に10分間浸漬して脱脂した後に、5%硝酸に30秒間浸漬してスマットを除去した。電解研磨は前処理した該アルミニウム合金鋳物をリン酸と硫酸の混合溶液中(浴温65℃)で1分間陽極電解して行った。得られたアルミニウム合金鋳物の光沢度を測定した。このときのアルミニウム合金鋳物における測定位置は、前記切削加工により平面状に加工した部分とした。その結果を表2に示す。また、切削加工において、JIS:Z2201に基づいた4号試験片の形状に成形したこと以外は、光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の引張強さ、耐力及び伸びをそれぞれ測定した。その結果を表2に示す。さらに、切削加工において、縦20mm、横20mm、高さ10mmに成形したこと以外は光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の硬度を測定した。その結果を表2に示す。
電解研磨しなかったこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。研磨を行わなかった場合には光沢度は著しく低かった。
鋳造する際に用いる溶湯が表1に示す組成(合金3)のものであったことと、溶体化処理の条件が535℃、3時間、時効硬化処理の条件が160℃、4時間であったこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。また、切削加工において、JIS:Z2201に基づいた4号試験片の形状に成形したこと以外は、光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の引張強さ、耐力及び伸びをそれぞれ測定した。その結果を表2に示す。さらに、切削加工において、縦20mm、横20mm、高さ10mmに成形したこと以外は光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の硬度を測定した。その結果を表2に示す。該アルミニウム合金鋳物は電解研磨後、表面が白濁して光輝性が得られなかった。
切削加工後のアルミニウム合金鋳物を、電解研磨の代わりに、湿式バフ研磨したこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。
鋳造する際に用いる溶湯が表1に示す組成(合金2)のものであったことと、切削加工後のアルミニウム合金鋳物を、電解研磨の代わりに、湿式バフ研磨したこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。また、切削加工において、JIS:Z2201に基づいた4号試験片の形状に成形したこと以外は、光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の引張強さ、耐力及び伸びをそれぞれ測定した。その結果を表2に示す。さらに、切削加工において、縦20mm、横20mm、高さ10mmに成形したこと以外は光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の硬度を測定した。その結果を表2に示す。
鋳造する際に用いる溶湯が表1に示す組成(合金3)のものであったこと、溶体化処理の条件が535℃、3時間、時効硬化処理の条件が160℃、4時間であったこと、切削加工後のアルミニウム合金鋳物を、電解研磨の代わりに、湿式バフ研磨したこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。このようなアルミニウム合金鋳物の光沢度は、同条件で湿式バフ研磨した本発明のアルミニウム合金鋳物(実施例2)と比較して、光沢度が大きく劣っていた。
脱脂及びスマット除去したアルミニウム合金鋳物を、電解研磨の代わりに、化学研磨したこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。なお、化学研磨は浴温95℃の化学研磨処理液(奥野製薬工業株式会社製)に1分間浸漬して行った。その結果を表2に示す。
電解研磨工程終了までは実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物の作製を行った。電解研磨後、研磨溶液中のアルミニウム合金鋳物を陽極酸化処理溶液の入った浴槽に移して陽極酸化処理を行った。陽極酸化処理は、電源に直流電源を使用して、電解液としてアルミニウム5g/Lを溶存させた硫酸水溶液(180g/L)を用いて、12.5Vで1分間通電して行った。形成された陽極酸化皮膜の厚みは2μmであった。該アルミニウム合金鋳物の光沢度を実施例1と同様にして測定した。その結果を表2に示す。
表1に示す組成(合金3)の溶湯を用いたことと、溶体化処理の条件が535℃、3時間、時効硬化処理の条件が160℃、4時間であったこと以外は実施例1と同様にして、電解研磨工程終了までアルミニウム合金鋳物の作製を行った。電解研磨後、研磨溶液中のアルミニウム合金鋳物を陽極酸化処理溶液の入った浴槽に移して陽極酸化処理を行った。陽極酸化処理は、電源に直流電源を使用して、電解液としてアルミニウム5g/Lを溶存させた硫酸水溶液(180g/L)を用いて、12.5Vで1分間通電して行った。形成された陽極酸化皮膜の厚みは2μmであった。該アルミニウム合金鋳物の光沢度を実施例1と同様にして測定した。その結果を表2に示す。この場合のアルミニウム合金鋳物は光沢度が著しく低かった。
切削加工後のアルミニウム合金鋳物を、電解研磨の代わりに、湿式バフ研磨したこと以外は実施例1と同様にして湿式バフ研磨工程終了までアルミニウム合金鋳物の作製を行った。湿式バフ研磨後のアルミニウム合金鋳物を水酸化ナトリウム系脱脂液に浸漬して研磨剤や油分等を除去した後、陽極酸化処理に供した。陽極酸化処理は、電源に直流電源を使用して、電解液としてアルミニウム5g/Lを溶存させた硫酸水溶液(180g/L)を用いて、12.5Vで1分間(実施例6)又は20分間(実施例7)分間通電して行った。形成された陽極酸化皮膜の厚みは2μm(実施例6)又は10μm(実施例7)であった。該アルミニウム合金鋳物の光沢度を実施例1と同様にして測定した。その結果を表2に示す。
熱処理(溶体化処理及び時効硬化処理)を行わなかったこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。また、切削加工において、JIS:Z2201に基づいた4号試験片の形状に成形したこと以外は、光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の引張強さ、耐力及び伸びをそれぞれ測定した。その結果を表2に示す。さらに、切削加工において、縦20mm、横20mm、高さ10mmに成形したこと以外は光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の硬度を測定した。その結果を表2に示す。
熱処理(溶体化処理及び時効硬化処理)を行わなかったことと、電解研磨しなかったこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。研磨を行わなかった場合には光沢度は著しく低かった。
熱処理(溶体化処理及び時効硬化処理)を行わなかったことと、切削加工後のアルミニウム合金鋳物を、電解研磨の代わりに、湿式バフ研磨したこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。
鋳造する際に用いる溶湯が表1に示す組成(合金4)のものであったこと、熱処理(溶体化処理及び時効硬化処理)を行わなかったこと、切削加工後のアルミニウム合金鋳物を、電解研磨の代わりに、湿式バフ研磨したこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。その結果を表2に示す。また、切削加工において、JIS:Z2201に基づいた4号試験片の形状に成形したこと以外は、光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の引張強さ、耐力及び伸びをそれぞれ測定した。その結果を表2に示す。さらに、切削加工において、縦20mm、横20mm、高さ10mmに成形したこと以外は光沢度測定に供したものと同様にして作製したアルミニウム合金鋳物の硬度を測定した。その結果を表2に示す。
熱処理(溶体化処理及び時効硬化処理)を行わなかったことと、脱脂及びスマット除去したアルミニウム合金鋳物を、電解研磨の代わりに、化学研磨したこと以外は実施例1と同様にしてアルミニウム合金鋳物を作製して光沢度を測定した。なお、化学研磨は浴温95℃の化学研磨処理液(奥野製薬工業株式会社製)に1分間浸漬して行った。その結果を表2に示す。
比較例3のアルミニウム合金鋳物にクロムメッキ処理を行い、光沢度を測定した。その結果を表2に示す。
表1に示す組成(合金1)の溶湯(730℃)を自動車用ディスクホイールの金型に鋳込み、金型傾斜重力鋳造法により、16インチのディスクホイールを鋳造した。金型から取り出したアルミニウム合金鋳物を430℃で6時間保持した後に、焼入れ(水冷)して溶体化処理した後に、160℃で8時間時効硬化処理を行った。続いて、該ディスクホイールの表面などの必要箇所を切削加工した。該ディスクホイール表面及びデザイン部全面を湿式バフ研磨して光輝性のディスクホイールを得た。該ディスクホイールを目視で観察したところ、金型が異なること以外は同様に作製した実施例2のアルミニウム合金鋳物と同等の光輝性を有していた。該ディスクホイールの回転曲げ耐久試験、半径方向負荷耐久試験及び乗用車用衝撃試験をJIS:D4103に基づいて実施した。その結果を表3に示す。また、鋳造時、溶湯の湯流れ性は良好であった。
表1に示す組成(合金2)の組成の溶湯を用いたこと以外は実施例11と同様にしてディスクホイールを作製して、該ディスクホイールの回転曲げ耐久試験、半径方向負荷耐久試験及び乗用車用衝撃試験を実施した。その結果を表3に示す。該ディスクホイールを目視で観察したところ、金型が異なること以外は同様に作製した実施例3のアルミニウム合金鋳物と同等の光輝性を有していた。また、鋳造時、溶湯の湯流れ性は良好であった。
表1に示す組成(合金3)の組成の溶湯を用いたことと、溶体化処理の条件が535℃、3時間、時効硬化処理の条件が160℃、4時間であったこと以外は実施例11と同様にしてディスクホイールを作製して、該ディスクホイールの回転曲げ耐久試験、半径方向負荷耐久試験及び乗用車用衝撃試験を実施した。その結果を表3に示す。該ディスクホイールを目視で観察したところ、金型が異なること以外は同様に作製した比較例3のアルミニウム合金鋳物と同等の光輝性であった。
熱処理(溶体化処理及び時効硬化処理)を行わなかったこと以外は実施例11と同様にしてディスクホイールを作製して、該ディスクホイールの回転曲げ耐久試験、半径方向負荷耐久試験及び乗用車用衝撃試験を実施した。その結果を表3に示す。該ディスクホイールを目視で観察したところ、金型が異なること以外は同様に作製した実施例9のアルミニウム合金鋳物と同等の光輝性を有していた。
表1に示す組成(合金4)の組成の溶湯を用いたことと、熱処理(溶体化処理及び時効硬化処理)を行わなかったこと以外は実施例11と同様にして光輝性のディスクホイールを作製して、該ディスクホイールの回転曲げ耐久試験、半径方向負荷耐久試験及び乗用車用衝撃試験を実施した。その結果を表3に示す。該ディスクホイールを目視で観察したところ、金型が異なること以外は同様に作製した比較例6のアルミニウム合金鋳物と同等の光輝性であった。このとき用いた溶湯は湯流れ性が十分でなく、鋳造性が悪かった。
Claims (11)
- Mg:1.5〜5.5重量%、Zn:1.6〜5.0重量%、Si:0.2重量%以下、Fe:0.4重量%以下、Cu:0.4重量%以下、Ti:0.2重量%以下、B:0.1重量%以下及びBe:0.1重量%以下を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金を、鋳造した後に、電解研磨又はバフ研磨してなる、JIS:Z8741に基づいて測定した光沢度が250%以上であることを特徴とするアルミニウム合金鋳物。
- 前記アルミニウム合金鋳物が自動車用アルミホイールである、請求項1に記載のアルミニウム合金鋳物。
- 厚さ0.5〜15μmの陽極酸化皮膜を有する請求項1又は2に記載のアルミニウム合金鋳物。
- Mg:1.5〜5.5重量%、Zn:1.6〜5.0重量%、Si:0.2重量%以下、Fe:0.4重量%以下、Cu:0.4重量%以下、Ti:0.2重量%以下、B:0.1重量%以下及びBe:0.1重量%以下を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金を、鋳造した後に、得られた鋳物を電解研磨又はバフ研磨する、JIS:Z8741に基づいて測定した光沢度が250%以上であるアルミニウム合金鋳物の製造方法。
- 前記アルミニウム合金鋳物が自動車用アルミホイールである、請求項4に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法
- 前記鋳造が重力鋳造である請求項4又は5に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法。
- 前記アルミニウム合金を鋳造した後に、310〜580℃で1〜10時間、溶体化処理する請求項4〜6のいずれかに記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法。
- 前記溶体化処理の後に、100〜250℃で1〜24時間、時効硬化処理する請求項8に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法。
- 前記アルミニウム合金を鋳造して研磨した後に、陽極酸化皮膜を形成する請求項4〜6、8又は9のいずれかに記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法。
- 前記アルミニウム合金を鋳造して電解研磨した後に、陽極酸化皮膜を形成する請求項4〜6、8又は9のいずれかに記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法
- 前記アルミニウム合金を鋳造して研磨した後に、クリアー塗装する請求項4〜6又は8〜11のいずれかに記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法。
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