JP5841028B2 - Al−Cu系鋳造合金の製造方法 - Google Patents
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〔実施例1〕
実施例1では、Al−Cu系鋳造合金を製造した。まず、図5に示すAl−1%Cu合金〜Al−15%Cuの素材を準備し(たとえばAl−7%Cu合金の場合液相線温度639℃、共晶温度550℃、溶融温度760℃)を準備し、黒鉛るつぼ内に投入し、これを溶融炉内に投入した。大気雰囲気下で、溶融炉内の温度を760℃にし、溶融温度に到達後1時間、脱ガスとして、高純度Arガス、0.75MPa、0.5L/minの条件で供給し、30分間静置した。
実施例1と同じ製造方法でAl−Cu系鋳造合金を製造した。実施例2が実施例1と相違する点は、超音波照射の時期ある。具体的には、実施例2のものは、図2のパターン2に示すように、溶湯の冷却過程の際に、溶湯に初晶α−Alが晶出し始める時期から溶湯が共晶温度に到達するまでの間、溶湯に超音波振動を連続して付与した。具体的には初晶α−Alが晶出し始めてから170秒間、超音波振動を溶湯に付与した。
実施例1と同じ製造方法でAl−Cu系鋳造合金を製造した。比較例1が実施例1と相違する点は、超音波照射を行っていない点である。
実施例1と同じ製造方法でAl−Cu系鋳造合金を製造した。比較例2が実施例1と相違する点は、超音波照射の時期ある。具体的には、比較例17〜24のものは、図2のパターン3に示すように、溶湯の冷却過程の際に、溶湯に初晶α−Alが晶出し始める時期から溶湯が共晶温度に到達する前に終了した点である。具体的には初晶α−Alが晶出し始めてから75秒間、超音波振動を溶湯に付与した。
実施例1、2およびその比較例1、2に係るAl−Cu系鋳造合金に対してマイクロビッカース硬さ試験を行った。具体的には、各Al−Cu系鋳造合金の中央部において、測定荷重を0.025kgで各Al−Cu系鋳造合金ともに5点の測定点の平均値をマイクロビッカース硬さとしている。この結果を図5および図6に示す。
実施例1、2およびその比較例1、2に係るAl−Cu系鋳造合金に対して腐食試験を行った。実施例1、2およびその比較例1、2に係るに係るAl−Cu系鋳造合金を厚さ3mm、1辺23mmの正方形状に切出し、端1.5mmをマスキングしてテストピースとした。次に、塩水噴霧試験法(TSH1552Gに準拠)により、塩水をテストピースに噴霧し、CCT試験後の試験片をマスキング除去後、濃硝酸にて洗浄し、テストピースの重量を測定することで、腐食によるテストピースの減量(腐食減量)を算出した。この結果を図5および図7に示す。
実施例1、2およびその比較例1、2に係るAl−Cu系鋳造合金に対して顕微鏡観察を行った。図8は、その一例として、実施例1および比較例1のうち添加したCuが3質量%、7質量%におけるAl−Cu系鋳造合金の組織写真を示した図であり、このときの共晶(CuAl2)の晶出物面積率も合わせて示した。
実施例1、2およびその比較例1、2に係るAl−Cu系鋳造合金に対してSEM−EDXにより、AlおよびCuの分布状態を測定した。図9は、その一例として、実施例1および比較例1のうち添加したCuが7質量%におけるAl−Cu系鋳造合金のSEMおよびSEM−EDXの写真を示した図であり、図10は、実施例1および比較例1のうち添加したCuが3質量%におけるAl−Cu系鋳造合金のSEMおよびSEM−EDXの写真を示した図である。
表1および図6に示すように、実施例1および2の如く、溶湯に初晶α−Alが晶出し始める時期から溶湯が少なくとも共晶温度に到達するまでの間、溶湯に超音波振動を連続して付与することで、Al−Cu系鋳造合金のビッカース硬さが向上したといえる。特に、実施例1の如く、超音波振動の付与を、溶湯が完全に凝固するまで行うことにより、さらにAl−Cu系鋳造合金のビッカース硬さが向上したといえる。
実施例1と同じ製造方法でAl−7%Cu合金を用いてAl−Cu系鋳造合金を製造した。実施例3および4が実施例1と相違する点は、共晶温度から(完全に凝固した時点から)の溶湯の冷却速度(図2の完全凝固以降の冷却速度)を、それぞれ500℃/秒、1000℃/秒にした点である。
実施例1と同じ製造方法でAl−7%Cu合金を用いてAl−Cu系鋳造合金を製造した。比較例3および4が実施例1と相違する点は、共晶温度から(完全に凝固した時点から)の溶湯の冷却速度(図2の完全凝固以降の冷却速度)を、それぞれ500℃/秒、1000℃/秒にした点である。
表1および図10に示すように、比較例3および4の如く、冷却速度が200℃/秒未満の場合には、一旦初晶α−Alに固溶したCuは元の状態に戻り、初晶α−Alに対するCuの固溶の増加を期待することができないことがあると考えられる。この結果、Al−Cu系鋳造合金の強度を向上させることができなかったと考えられる。
8:超音波振動子、10:鋳造装置
Claims (3)
- Al−Cu系合金を溶融してAl−Cu系合金からなる溶湯を得る溶融工程と、
前記溶湯の冷却過程の際に、前記溶湯に初晶α−Alが晶出し始める時期から前記溶湯が少なくとも共晶温度に到達するまでの間、前記溶湯に超音波振動を連続して付与することにより、アルミニウム溶湯の初晶α−AlにCuを固溶させる工程と、を少なくとも含み、
前記Al−Cu系合金として、5〜11質量%Cuが添加されたAl−Cu系合金を用いることを特徴とするAl−Cu系鋳造合金の製造方法。 - 前記超音波振動の付与を、前記溶湯が完全に凝固するまで行うことを特徴とする請求項1に記載のAl−Cu系鋳造合金の製造方法。
- 前記共晶温度からの完全に凝固した溶湯の冷却速度を、200℃/秒以上の条件で行うことを特徴とする請求項1または2に記載のAl−Cu系鋳造合金の製造方法。
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