TWI530568B - Hypereutectic Al - Si alloy die - casting member and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本發明係有關於過共晶鋁-矽合金壓鑄構件及其製造方法，尤其有關於含有20.0質量%~30.0質量%之矽，且厚度為2.5mm以下之過共晶鋁-矽合金壓鑄構件及其製造方法。
含有鋁(Al)-矽(Si)合金之共晶點組成以上，亦即12.6質量%以上之矽的過共晶鋁-矽合金，其線熱膨脹係數小，且耐磨耗性優良。此係由於含有共晶點組成以上之矽，可於凝固時產生初晶矽，在矽含有量未達共晶點組成(亦即，未達12.6質量%)而形成初晶鋁的亞共晶鋁-矽合金無法獲得此特性。
尤其，若矽含有量在20.0質量%~30.0質量%的範圍內，則藉由可獲得充分量之初晶矽等緣故，令線熱膨脹係數變得更小而與銅為同等程度，此外耐磨耗性會大幅提升，更具有高的熱傳導率。
因此，矽含有量為20.0質量%~30.0質量%之過共晶鋁-矽合金，係被期待可利用在例如於表面具有銅等金屬
配線的半導體元件基板、及各種外殼(框體)等許多的用途。
然而，過共晶鋁-矽合金係具有由於鑄造後之加工性低，因此難以進行二次加工製作成所需形狀的問題。
在此，提出壓鑄法做為將加工性低之過共晶鋁-矽合金鑄造成所需形狀的方法。
壓鑄法係容易獲得最終形狀或接近最終形狀之形狀的方法，具有所得之壓鑄構件不必進行切削及研磨等步驟，或即使要進行也僅需進行輕度加工即可的優點。
然而，一般而言，若矽含有量高於17%，則鎔湯的流動性會變差，矽含有量為20.0質量%~30.0質量%之過共晶鋁-矽合金，由於被認為鎔湯的流動性極差，因此不僅在薄壁構件，即使在一般構件亦被認為難以在一般壓鑄裝置進行壓鑄，而幾乎沒有被施以壓鑄。
亦即，含有20.0質量%~30質量%之矽的過共晶鋁-矽合金，即使有被使用作為用以獲得矽量較低之鋁-矽合金之壓鑄構件的母合金(矽來源)，但含有20.0質量%~30質量%之過共晶鋁-矽合金的壓鑄構件，就實用材而言，幾乎不存在。
此情況係透過專利文獻1揭示有含有5~16%矽之高熱傳導性的加壓鑄造(壓鑄)用合金，且記述有矽量在15%左右下流動性為最大，若在16%以上則鑄造性會降低的內容而可得知。
關於矽含有量較20.0質量%低的範圍，在專利文獻2揭示有為了獲得藉由矽含有量為14~17重量%之鋁-矽合金形成的耐磨耗性構件，在將鎔湯注入至套筒內，並令此
鎔湯維持在初晶矽之結晶溫度與共晶溫度之間的溫度範圍後，進行射出成形而獲得壓鑄構件的方法。
此外，關於接近矽含有量為20.0質量%~30.0質量%的範圍，例如在專利文獻3中，為了結晶出較大的初晶矽以賦予防振性，令含有20~33%之矽的鋁-矽合金鎔湯在較該合金之液相線溫度低的溫度下維持較長的時間，例如1小時，然後在鎔湯含有多量已結晶之矽的狀態進行壓鑄的方法。
再者，關於矽含有量較30%高的範圍，在專利文獻4，揭示有以矽37%，剩餘部分為鋁的比例進行調配，並令在氬氣體環境中經高頻熔解而熔融之980℃鋁-矽合金的鎔湯，注入至壓鑄模具，藉由以920℃×3秒、15MPa進行壓縮成形之壓鑄法進行的放熱構件之製造方法。
專利文獻1：日本特開2001-316748號
專利文獻2：日本特開平11-226723號
專利文獻3：日本特開昭58-16038號
專利文獻4：日本特開2001-288526號
矽含有量在20.0質量%~30.0質量%範圍內的過共晶鋁-矽合金係具有如上述之優良特性，因此可使用於包
含CPU等半導體元件之散熱裝置、配置IGBT等半導體元件之電子基板的底座及LED等發光元件用之散熱器及燈罩在內的諸多用途。
而且，此等用途的大部分，係使用厚度為2.5mm以下(宜為2mm以下，較宜為1mm以下)的薄型構件。
然而，即使在過共晶鋁-矽合金中，若矽含有量多到20.0質量%~30.0質量%，則初晶矽容易粗大化，因此與矽含有量較低之過共晶鋁-矽合金相比，壓鑄成形變得困難而極難獲得厚度2mm以下之壓鑄構件。實際上，不僅厚度2mm以下，要獲得厚度2.5mm以下之壓鑄構件亦極為困難。
如專利文獻1所示，認為若矽量超過16質量%會使成形性降低，如專利文獻2最多僅能製造矽量為17%者。在專利文獻2的方法，即使是矽量為17%者，仍有所得之壓鑄構件的實用性降低的問題。亦即，即使獲得壓鑄構件亦會以極高比率出現破裂或如流縫(seam)之表面缺陷而出現許多在工業上無法使用的情況。
此外，在專利文獻3記載的方法，原是為了獲得防振性優良的壓鑄構件，因此目的在於令初晶矽成為譬如長200μm~1000μm左右或者更加粗大化。然後，該粗大化之初晶矽致使鑄造性(壓鑄成形性)降低，因此不僅厚度2mm以下，要獲得厚度2.5mm以下之壓鑄構件亦極為困難。
再者，在專利文獻4記載的方法，由於需要高溫(980℃)的鋁-矽合金鎔湯因此使用高頻熔解，為了防止高溫下的氧化而需要用以在氬氣體環境中進行熔融的特別裝
置。因此花費較多的設備成本與用以加熱的能源成本。此外，由於在920℃的高溫下進行射出，因此對壓鑄模具的熱負荷高，模具壽命會縮短，其結果導致製造成本變高。
因此，本案發明之目的即在於提供含有20.0質量%~30.0質量%之矽，且厚度為2.5mm以下(宜為2.0mm以下)之過共晶鋁-矽合金壓鑄構件及其製造方法。又，其目的並在於即使不使用伺服裝置或微電腦控制射出之位置．速度．升壓之裝置這類特別昂貴的裝置、或不要使產能變差之步驟，仍可提供含有20.0質量%~30.0質量%之矽，且厚度為2.5mm以下(宜為2.0mm以下)之過共晶鋁-矽合金壓鑄構件及其製造方法。
本案發明之態樣1，係一種壓鑄構件，其特徵在於以含有20.0質量%~30.0質量%之矽的過共晶鋁-矽合金構成，且厚度在2.5mm以下，初晶矽之大小為0.04mm~0.20mm。
本案發明之態樣2，係如態樣1之壓鑄構件，其中前述壓鑄構件之表面積S及厚度Tm滿足以下關係：在S≦50cm2的情況下，Tm≦0.8mm；在50cm2<S≦200cm2的情況下，Tm≦1.2mm；在200cm2<S≦1000cm2的情況下，Tm≦2.1mm；在1000cm2<S的情況下，Tm≦2.5mm。
本案發明之態樣3，係如態樣1之壓鑄構件，其表面積大於50cm2且在200cm2以下，厚度為1.2mm以下。
本案發明之態樣4，係如態樣1之壓鑄構件，其表面積在50cm2以下，厚度為0.8mm以下。
本案發明之態樣5，係如態樣1~4中任一態樣之壓鑄構件，其中前述過共晶鋁-矽合金係由鋁、矽及不可避免之雜質所構成。
本案發明之態樣6，係如態樣1~4中任一態樣之壓鑄構件，其中前述過共晶鋁-矽合金係包含以下成分所構成：鋁(Al)：60.0質量%以上；矽(Si)；及選自於銅(Cu)：0.5質量%~1.5質量%、鎂(Mg)：0.5質量%~4.0質量%、鎳(Ni)：0.5質量%~1.5質量%、鋅(Zn)：0.2質量%以下、鐵(Fe)：0.8質量%以下、錳(Mn)：2.0質量%以下、鈹(Be)：0.001質量%~0.01質量%、磷(P)：0.005質量%~0.03質量%、鈉(Na)：0.001質量%~0.01質量%、及鍶(Sr)：0.005質量%~0.03質量%所構成群組中之1種以上。
本案發明之態樣7，係一種壓鑄構件的製造方法，其特徵在於包含以下步驟：1)準備含有矽20.0質量%~30.0質量%之過共晶鋁-矽合金的鎔湯，並將該鎔湯供給至套筒內的步驟，而前述鎔湯之溫度係高於該合金之液相線溫度；2)在前述套筒內之前述鎔湯到達預先設定於前述過共晶鋁-矽合金之液相線溫度與共晶溫度間的射出開始溫度時，立刻移動插入前述套筒內之柱塞，令半凝固狀態之前述鎔湯射出，並將該鎔湯充填至模具之模穴的步驟。
本案發明之態樣8，係如態樣7之製造方法，其中
前述步驟2)之前述射出開始溫度，在以下述(1)式表示之下限溫度TL1與前述過共晶鋁-矽合金之液相線溫度之間。
TL1(℃)=-0.46×[Si]2+25.3×[Si]+255 (1)
(其中，[Si]係以過共晶鋁-矽合金之質量%表示之矽含有量。)
本案發明之態樣9，係如態樣7之製造方法，其中前述步驟2)之前述射出開始溫度，在以下述(2)式表示之下限溫度TL2與前述過共晶鋁-矽合金之液相線溫度之間。
TL2(℃)=-6×[Si]+800 (2)
(其中，[Si]係以過共晶鋁-矽合金之質量%表示之矽含有量。)
本案發明之態樣10，係如態樣7、8或9之製造方法，其中前述步驟1)中，供給至前述套筒內之前述鎔湯的溫度，係高於前述過共晶鋁-矽合金之前述液相線溫度並相差50℃以內。
本案發明之態樣11，係如態樣7~10中任一項之製造方法，其中前述步驟1)中，令前述鎔湯在設置於前述套筒外側的冷卻板上流動並冷卻至液相線溫度以下的溫度後，供給至該套筒。
本案發明之態樣12，係如態樣7~11中任一項之製造方法，其中前述過共晶鋁-矽合金，係由鋁、矽及不可避免之雜質所構成。
本案發明之態樣13，係如態樣7~10中任一項之製造方法，其中前述過共晶鋁-矽合金為包含以下成分所構
成：鋁(Al)：60.0質量%以上；矽(Si)；及選自於銅(Cu)：0.5質量%~1.5質量%、鎂(Mg)：0.5質量%~4.0質量%、鎳(Ni)：0.5質量%~1.5質量%、鋅(Zn)：0.2質量%以下、鐵(Fe)：0.8質量%以下、錳(Mn)：2.0質量%以下、鈹(Be)：0.001質量%~0.01質量%、磷(P)：0.005質量%~0.03質量%、鈉(Na)：0.001質量%~0.01質量%、及鍶(Sr)：0.005質量%~0.03質量%所構成群組中之1種以上。
根據本案發明，可提供一種過共晶鋁-矽合金壓鑄構件，其係含有20質量%~30質量%之矽，且厚度為2.5mm以下(宜為2.0mm以下)。此外，可提供一種過共晶鋁-矽合金壓鑄構件的製造方法，其中該合金係含有20質量%~30質量%之矽，且厚度為2.0mm以下。
2‧‧‧套筒
4‧‧‧柱塞
6‧‧‧模具
10‧‧‧鎔湯
20‧‧‧澆斗
22‧‧‧冷卻裝置
30A、30B‧‧‧流路
100、100A‧‧‧壓鑄裝置
B‧‧‧台座
C‧‧‧柱部
D1、D2‧‧‧箭頭
F‧‧‧翼部
FT1~FT5‧‧‧薄翼部
R‧‧‧流道
圖1係示意性表示與本案發明有關之製造壓鑄構件所使用之壓鑄裝置(壓鑄機)100的概略剖面圖，圖1(a)表示鎔湯充填至模具6前的狀態，圖1(b)表示鎔湯10業已充填至模具6的狀態。
圖2係示意性表示與本案發明有關之製造方法之實施形態2所使用之壓鑄裝置100A的概略剖面圖。
圖3係示意性表示冷卻裝置22內部之鎔湯流動的俯視圖，圖3(a)表示較佳形態，圖3(b)表示一般形態。
圖4係表示射出開始溫度及矽含有量與壓鑄成形性之關係的圖表。
圖5係表示進行表面觀察之壓鑄構件之例的照片，於圖5(a)表示實施例1-12的照片，於圖5(b)表示比較例1-1的照片。
圖6係光學顯微鏡觀察結果之例，圖6(a)為實施例1-12之光學顯微鏡觀察結果，圖6(b)為比較例1-2之光學顯微鏡觀察結果。
圖7係例示出所得之壓鑄構件(實施例1-12)之外觀的照片。
圖8(a)、(b)係例示所得之翼狀壓鑄構件(實施例2-2)外觀的照片。
圖9係實施例2-2之光學顯微鏡觀察結果。
圖10係表示比較例2-1之樣本表面觀察結果的例。
以下根據圖示詳細說明本發明之實施形態。另外，在以下的說明，雖因應必要使用表示特定方向或位置的用語(例如「上」、「下」、「左」、「右」及包含此等用語之其他用語)，但此等用語之使用係為了使參照圖式之對發明的理解變得更容易，並非藉由此等用語之意義限制本發明之技術性範圍者。此外，出現於複數圖式之同一符號的部分為表示同一部分或構件。
本案發明人等係經過銳意檢討之結果，發現藉由在將含有20.0質量%~30.0質量%之矽的過共晶鋁-矽合金之鎔湯供給至壓鑄裝置之套筒內後，於該鎔湯到達預先設定
於過共晶鋁-矽合金之液相線溫度與共晶溫度間的射出開始溫度時，立刻移動插入套筒內之柱塞，令半凝固狀態之前述鎔湯充填至模具模穴的方式，可獲得厚度為2.5mm以下之壓鑄構件，再者更可獲得厚度為2.0mm以下或1.0mm以下之壓鑄構件。
本案發明人等係經過銳意檢討之結果，發現藉由在將含有20.0質量%~30.0質量%之矽的過共晶鋁-矽合金之鎔湯供給至壓鑄裝置之套筒內後，於該鎔湯到達預先設定於過共晶鋁-矽合金之液相線溫度與共晶溫度間的射出開始溫度時，立刻移動插入套筒內之柱塞，令半凝固狀態之前述鎔湯充填至模具模穴的方式，可獲得厚度為2.5mm以下之壓鑄構件，再者更可獲得厚度為2.0mm以下或1.0mm以下之壓鑄構件。
亦即，本案發明係將所謂半凝固壓鑄法，適用於含有20.0質量%~30.0質量%之矽的過共晶鋁-矽合金者，其特徵為在進行之際若達到預定之射出開始溫度便立刻開始充填至壓鑄(模具之模穴)。藉由使用如此之壓鑄法，可抑制初晶矽之粗大化，獲得高鑄造性(壓鑄成形性)，可獲得不具有破裂或流縫等表面缺陷問題之厚度為2.5mm以下(再者，獲得厚度為2.0mm以下或1.0mm以下)的壓鑄構件，此為本發明人等初次發現之內容。
藉由本案發明之製造方法，可獲得厚度為2.5mm(宜為2.0mm以下)且含有20.0質量%~30.0質量%之矽的過結晶鋁-矽合金之壓鑄構件的理由，係尚未完全解明。
本案發明人等根據目前為止所得之知見所推測之機制係如以下說明。但，須注意以下所述之機制，並非以限制本案發明之技術性範圍為目的者。
在許多情況下，壓鑄法係將所使用合金達液相線溫度以上之溫度的鎔湯充填至模具之模穴。亦即，在過共晶鋁-矽合金，係以沒有結晶出初晶矽之狀態的鎔湯充填至模具之模穴。在此情況下，由於鎔湯的溫度高，加上鎔湯部分熔合至模具等因素，容易在所獲得之壓鑄構件的表面產生因黏著、空氣混入所導致的凸起、流縫等表面缺陷。
另一方面，即使適用半凝固壓鑄法，由於以往的半凝固壓鑄法要在半凝固狀態維持較長的時間，若含有20質量%之矽，則容易使初晶矽成長而粗大化。若有粗大化的初晶矽存在會使鎔湯的流動性降低，而容易引發未充滿(模具模穴的一部分沒有被鎔湯填滿)模具的情形。此傾向在欲獲得之壓鑄構件的厚度越薄，亦即模具模穴之縫隙(或寬度)越狹窄則越顯著。此外，若初晶矽粗大化則會有成為破裂之起點的情形。
相對於此，在與本案發明有關的製造方法，於如上述之半凝固狀態，由於在達到預定之充填溫度便立刻開始充填至模具模穴，故形成之初晶矽為細小。因此，由於鎔湯的流動性得以維持，故不會在充滿模具之前凝固而造成未充滿，即使在厚度為2.0mm以下(再者，厚度為1.0mm以下)之模具亦可充填鎔湯。然後，由於矽含有量多達20.0質量%~30.0質量%，因此會結晶出許多的初晶矽。如此含
有大量細小之初晶矽的鎔湯(半凝固狀態的鎔湯)，由於難以與模具產生部分的熔合，此外產生破裂的情形亦少，因此可獲得在鑄造性為優良，表面缺陷極少的壓鑄構件。
如此，在細小之初晶矽大量結晶時不會產生破裂及與模具熔合，係被認為有以下的理由。關於破裂，由於初晶矽為細小，因此幾乎不會有如粗大化之初晶矽成為破裂起點的情形。另一方面，關於熔合，被認為由於為半凝固狀態，因此不僅與完全為液相的狀態相比溫度較低，且細小之初晶矽作為鎔湯之離型材發揮作用，而抑制鎔湯與模具的熔合。
在以下詳細說明與本案發明有關之壓鑄構件的製造方法及藉由該製造方法所獲得的壓鑄構件。
1.壓鑄構件的製造方法
(1)實施形態1
圖1係示意性表示與本案發明有關之製造壓鑄構件所使用之壓鑄裝置(壓鑄機)100的概略剖面圖，圖1(a)表示鎔湯充填至模具6前的狀態，圖1(b)表示鎔湯10業已充填至模具6的狀態。
壓鑄裝置100係作為可實施本案發明之製造方法的裝置之例而表示者，可使用於本案發明之壓鑄裝置並非被此所限定者。只要可實施於以下詳細說明之本案發明的製造方法，可使用現有之任何構成的壓鑄機。
壓鑄裝置100係具有可在內部的空洞收納自澆斗20供給之鎔湯10的套筒2；在套筒2之空洞內移動，且將套筒2內
部的鎔湯10加壓而射出(排出)至套筒2外的柱塞(射出部)4；及充填自套筒2排出之鎔湯10的模具6。
模具6係形成有欲獲得之製品形狀的模穴。在本案發明中，模具6係以在形成於模具6內的模穴充填鎔湯後，令鎔湯凝固所得之壓鑄構件的厚度成為2.5mm以下(較佳實施形態之1為2.0mm以下)的方式構成。
圖1(a)、(b)所示之實施形態中，由模具6形成之模穴係形成朝圖1(a)的上方向擴大的擴音器型形狀，但不用說，只要所獲得之壓鑄構件包含厚度為2.5mm以下的部分，可為任何形狀。
圖1(a)、(b)所示，壓鑄裝置100係冷室型壓鑄機，其不使套筒浸漬於鎔湯內，而使用澆斗等將鎔湯供給至其內部。在本案發明中，亦可使用於將套筒配置在鎔湯內的狀態下將鎔湯供給至其內部的熱室方式。然而，詳細如後述，在本案發明中，由於在套筒2內令鎔湯冷卻至預定的射出開始溫度，因此以使用可容易冷卻鎔湯的冷室型為佳。
接著，說明使用壓鑄裝置100之實施形態1的製造方法。
將含有20質量%~30質量%之矽的過共晶鋁-矽合金鎔湯10自澆斗20供給至套筒2的內部。
自澆斗20供給至套筒2之鎔湯10的溫度(進入套筒2之際的鎔湯溫度)，係較構成鎔湯10之過共晶鋁-矽合金的液相線溫度高的溫度。在澆斗20內若於液相線溫度以下的溫度(半凝固狀態)維持長時間，則會結晶出初晶矽，並成長而粗大
化。因此，在本實施形態為了避免此現象，鎔湯10係在到進入套筒2為止令初晶矽為實際上沒有開始結晶的狀態。
在詳細如後述之本實施形態，鎔湯10係以實際上在進入套筒2中後才開始結晶出初晶矽，並在結晶開始後迅速將鎔湯10充填至模具6的方式，可藉由獲得細小之初晶矽的方式獲得高鑄造性(亦即，可獲得薄的壓鑄製品)。
供給至套筒2之鎔湯10的溫度，宜高於液相線溫度並相差50℃以內(為液相線溫度+50℃以下的溫度)。若鎔湯10的溫度變高，則會有多餘的熱量供給至套筒2，使鎔湯10冷卻至射出開始溫度的速度變慢。再者，可抑制因熱對套筒2造成的損傷，亦具有壓低熔解及維持鎔湯溫度之能量的效果。
供給至套筒2之鎔湯10的溫度，若高於液相線溫度並相差20℃以上50℃以下則更佳(為液相線溫度+20℃~液相線溫度+50℃)。藉由令供給至套筒2之鎔湯10的溫度高於液相線溫度20℃以上的方式，可更確實防止初晶矽在進入套筒2前的鎔湯10中形成。此外，將鎔湯溫度維持在未達液相線溫度+20℃的溫度，會出現因鎔湯溫度變動而使鎔湯凝固的情形。
另外，在本說明書所謂之液相線溫度，係表示在鎔湯10之組成(與所獲得之壓鑄構件之組成實際上相同)全體成為液相的溫度，一般而言，可在平衡狀態圖使用鎔湯10之成分求得。例如，在鎔湯10為由鋁、矽及不可避免之雜質構成的情況下，可藉由鋁-矽平衡圖求得。
另一方面，在鎔湯10含有鋁與矽以外有意添加之元素的情況下，可藉由亦含有此等添加元素之多元系統平衡圖或藉由實測求得液相線溫度。然而，多元系統平衡圖會有因成分系統等出現難以取得的情況，此外亦有難以確保用以實測液相線溫度之測定精度的情況，因此只要鋁的量為60質量%以上(遵循於此，在鎔湯10為含有鋁60質量%以上與含有矽20質量%~30質量%的情況下)，可使用鋁-矽平衡圖決定液相線溫度。
此係在關於共晶溫度亦為相同。亦即，共晶溫度可使用因應鎔湯10之成分系統的平衡圖求得。例如，在鎔湯10由鋁、矽及不可避免之雜質構成的情況下，可使用藉由鋁-矽平衡圖求得的值(577℃)。
另一方面，在鎔湯10含有鋁與矽以外有意添加之元素的情況下，可藉由亦含有此等添加元素之多元系統平衡圖或藉由實測求得共晶溫度。然而，多元系統平衡圖會有因成分系統等出現難以取得的情況，此外亦有難以確保用以實測共晶溫度之測定精度的情況，因此只要鋁的量為60質量%以上(藉此，在鎔湯10為含有鋁60質量%以上與含有矽20質量%~30質量%的情況下)，可使用鋁-矽平衡圖決定共晶溫度(577℃)。
在將足以充填模具6模穴之量的鎔湯10供給至套筒2內部後，若鎔湯到達預先設定於共晶溫度與液相線溫度間(亦即，鎔湯10為半凝固狀態的溫度區域)的射出開始溫度時，立刻將柱塞4自圖1(a)的右方向移動到左方向，令鎔湯
10射出，如圖1(b)所示將鎔湯10充填至模具6所形成的模穴中。
在此，射出開始溫度可為共晶溫度與液相線溫度間之任何溫度。藉由變更該射出開始溫度，可調整射出至模具6之模穴內的鎔湯10內結晶出之初晶矽的量。亦即，若調高射出開始溫度，則初晶矽的量會變少(藉此，液相的量變多)，若調低射出開始溫度，則初晶矽的量會變多(藉此，液相的量變少)。
射出溫度宜為在以下述之(1)式所示的下限溫度TL1與液相線溫度之間。
TL1(℃)=-0.46×[Si]2+25.3×[Si]+255 (1)
其中，[Si]係以鎔湯10(亦即，過共晶鋁-矽合金)之質量%表示之矽含有量。
此(1)式係如於後述之實施例表示之詳細內容，為實驗性所求得者(參考圖4)，只要為下限溫度TL1以上的溫度(上限為液相線溫度)，便可抑制無法填滿模具的問題。
另一方面，在射出開始溫度在共晶溫度以上且未達下限溫度TL1的情況下，根據模具之形狀與厚度等條件會出現無法填滿的情況。
射出溫度較宜為在以下述之(2)式所示的下限溫度TL2與液相線溫度之間。
TL2(℃)=-6×[Si]+800 (2)
其中，[Si]係以鎔湯10(亦即，過共晶鋁-矽合金)之質量%表示之矽含有量。
此(2)式係如於後述之實施例表示之詳細內容，為實驗性所求得者(參考圖4)，只要為下限溫度TL2以上的溫度(上限為液相線溫度)，不僅可抑制所獲得之壓鑄構件的表面出現破裂或流縫等會成為問題的表面缺陷，就連在許多用途不會成為問題之程度的細小粗糙表面之產生亦受到抑制。
另一方面，在射出開始溫度為共晶溫度以上且未達下限溫度TL2的情況下，會有產生在許多用途不會成為問題之程度的細小粗糙表面的情形。
另外，自(2)式可得知下限溫度TL2係矽含有量越多會越低。此被認為由於相對於鋁之矽的凝固潛熱大(矽：50.2kJ/mol，鋁：10.7kJ/mol)，矽量越多在矽結晶時放出之凝固潛熱越多，因此即使射出溫度低也不會突然凝固。
套筒2內之鎔湯10的溫度，係例如可使用熱電對等接觸式溫度計或非接觸式溫度計進行測定。此外，亦可使用此等溫度測定手段，預先測定套筒內之鎔湯的冷卻速度(鎔湯溫度的時間經過)，藉由使用此進行時間管理的方式求得套筒內之鎔湯溫度。
在與本案發明有關之製造方法，到達射出開始溫度便立刻起動柱塞4，並開始鎔湯10的射出。藉此，可防止結晶出之初晶矽成長且粗大化而降低鑄造性。
另外，在此所謂的「立刻」係指在確認到鎔湯10的溫度達到射出開始溫度後，未進行有意之延遲，起動柱塞4。
藉此，如圖1(b)所示，在模具6之模穴充填半凝
固狀態的鎔湯10。模具6宜在充填鎔湯10前處於常溫，在鎔湯10之充填中不藉由加熱器等進行加熱。此係為了抑制半凝固狀態之鎔湯10的冷卻變慢，而使初晶矽粗大化。因此，因應必要，模具6亦可在外圍藉由例如水冷等方法進行冷卻。
此外，關於以上說明以外之壓鑄鑄造條件，射出速度係以為0.1m/s以上為佳，較佳為0.2m/s以上。即使較壓鑄裝置之一般的鎔湯壓鑄射出速度低，例如1.0m/s左右的速度，亦由於有良好的流動性故不會發生未充滿而可得厚度為1.0mm以下的壓鑄構件。
藉由使用以上說明的方法，可獲得由含有20.0質量%~30.0質量%之矽的過共晶鋁-矽合金所構成，厚度為2.5mm以下的壓鑄構件。然後，雖說明厚度為2.5mm以下，但實際上可獲得2.1mm以下、1.2mm以下或0.8mm以下之較薄的壓鑄構件。
實際上可確實獲得薄到什麼程度的壓鑄材，係已知依存於欲獲得之壓鑄構件的面積。亦即，Leivy在鋁合金的情況，為表示壓鑄構件之單一平面的面積越小，獲得的壓鑄構件越薄。
在此，本案發明人等，係藉由使用與本發明有關的方法，檢討在由含有20.0質量%~30.0質量%之矽的過共晶鋁-矽合金所構成之壓鑄構件的情況下，關於面積與可獲得之厚度的關係。
Leivy係使用如上述之單一平面的面積作為面
積，但本案發明人等為了亦可對應於具有曲面的情況或具有複雜形狀的情況，檢討壓鑄構件之表面積：S與可穩定獲得之厚度Tm間的關係，並獲得以下關係。
在S為50cm2以下的情況：Tm為0.8mm以下
(在S≦50cm2的情況下，Tm≦0.8mm (I))
在S大於50cm2且為200cm2以下的情況：Tm為0.8mm以下
(在50cm2<S≦200cm2的情況下，Tm≦1.2mm (II))
在S大於200cm2且為1000cm2以下的情況：Tm為2.1mm以下
(在200cm2<S≦1000cm2的情況下，Tm≦2.1mm (III))
在S大於1000cm2大的情況：Tm為2.5mm以下
(在1000cm2<S的情況下，Tm≦2.5mm (IV))
另外，請注意表面積S係指厚度為Tm之壓鑄構件可穩定計算的面積，並非代表無法獲得較表面積S大且具有厚度為Tm之壓鑄構件。
表面積S係在壓鑄構件中，實際作為製品使用之製品部分的表面積。例如，不含有預定於壓鑄後除去的流道等。
此外，在1個構件中於較近距離(例如7mm以下之內)具有複數之厚度較薄部分的情況下(例如，在薄的部分(厚度為上述式(I)~(IV)中至少1種所規定之Tm範圍內的部分)彼此藉由較厚部分連接的情況)，可合計該較薄部分之表面積，令其為對應該部分之該厚度Tm的表面積S。
(2)實施形態2
圖2係示意性表示與本案發明有關之製造方法之實施
形態2所使用之壓鑄裝置100A的概略剖面圖。圖3係示意性表示冷卻裝置22內部之鎔湯流動的俯視圖，圖3(a)表示較佳形態，圖3(b)表示一般形態。
壓鑄裝置100A與上述之壓鑄100的不同點，係於用以供給鎔湯10至套筒2內部的鎔湯注入口設置有冷卻裝置22。
除此之外的構成，可與壓鑄裝置100相同。
冷卻裝置22係令自澆斗20排出之溫度高於液相線溫度的鎔湯10冷卻至液相線溫度以下且較射出開始溫度高的溫度，將此經冷卻之鎔湯10供給至套筒2的內部。
冷卻裝置22可使用用以冷卻熔融金屬之任何形態的冷卻裝置。然而，若冷卻至液相線溫度以下之預定溫度需要長時間，則結晶出之初晶矽會粗大化。因此，冷卻裝置22宜為令自澆斗20供給之鎔湯10冷卻至液相線溫度以下之預定溫度(供給至套筒2的溫度)所需要的時間在5秒以內。
為了滿足此適宜之冷卻條件，在圖2的實施形態中，冷卻裝置22係例如由鋼等金屬形成之擴音器型形狀(在圖2中由下往上方向擴張之擴音器型形狀)的冷卻板。在上面之上端部附近(擴音器型形狀之內面的上端側)自澆斗20供給鎔湯10，令鎔湯10在與冷卻板接觸並流動的過程被冷卻，由上面之中心部(擴音器型形狀之內面下端側)供給鎔湯10至套筒2的內部。
如此，由於令鎔湯10急速冷卻至液相線溫度以下的溫度再供給至套筒2，因此與在套筒2內部自液相線溫度以上的溫度冷卻至射出溫度的情況相比，鎔湯10會更早到
達射出開始溫度。因此，所結晶之初晶矽變得更細小，可獲得更高之鑄造性(壓鑄成形性)。
另外，在於擴音器型形狀之冷卻板上冷卻熔湯的情況下，一般而言如圖3(b)所示，大多以鎔湯10之流路30B為直線的方式令鎔湯流動。然而，在擴音器型形狀之冷卻板上，為了更有效率冷卻鎔湯10，宜如圖3(a)所示以鎔湯10之流路30A為螺旋狀的方式令鎔湯10流動。藉由令注湯方向自中心偏離的方式(例如，令注湯方向為圓周方向)可使鎔湯10的流路30A成為螺旋狀。
此外為了維持冷卻裝置(冷卻板)22之高冷卻能，在冷卻面之下面以例如水冷或空冷等為佳。
2.壓鑄構件
如此，以與本案發明有關之方法形成，厚度為2.5mm以下(宜為2.0mm以下，較宜為1.0mm以下)之壓鑄構件，係具有細小的初晶矽。
更詳細而言，在許多情況下，初晶矽係在於注湯至套筒內前進行半凝固處理之以往方法的情況為板狀，其平均尺寸為1mm左右。相對於此，在本案發明中初晶矽的形狀為塊狀或玫瑰花狀，其平均尺寸為0.04mm~0.20mm，較宜為0.06mm~0.10mm。
初晶矽之平均大小(平均尺寸)的測定，係於壓鑄構件之相異的3部位(靠近射出側的基部、中央部及靠前端部)，以與湯流方向直行的方向進行切割，在該3部位個別之剖面的任意部位，改變光學顯微鏡的倍率以1mm×0.7mm的視野大
小進行攝影，並框選出30個完全形狀之初晶矽，測定這30個之尺寸求得平均尺寸，再取上述3部位的平均求得初晶矽的平均尺寸。另外，初晶矽的尺寸為測定結晶之最大直徑(最大長度)。
3.合金組成
以下，更詳細說明關於本案發明所使用之鎔湯10的合金組成(亦即，所獲得壓鑄構件之合金組成)。
在本案發明，過共晶鋁-矽合金係含有20.0~30.0質量%的矽。
矽含有量之所以在20質量%以上，係因為如上述藉由獲得充分量之初晶矽的方式，使線熱膨脹係數變得更小而與銅為同等程度，可大幅提升耐磨耗性，並進一步具有高熱傳導率。另一方面，若矽的量超過30.0質量%則容易造成初晶矽的粗大化而容易出現難以獲得充分之鑄造性的情況。
較佳實施形態之1，係本案發明之過共晶鋁-矽合金含有20.0~30.0質量%之矽，且剩餘部分由鋁及不可避免之雜質所構成。
然而，並非限定於此，只要含有20.0~30.0質量%之矽與60質量%之鋁，以提升所獲得之壓鑄構件的各種特性為目的，可再添加任何元素。
如此作為提升特性之目的可添加的元素之例於以下表示。
‧銅(Cu)
銅(Cu)可含有0.5~1.5質量%。
銅具有提升所獲得之壓鑄構件強度的效果。
在添加的情況，若添加量較0.5質量%少則有無法充分獲得該效果的情況。另一方面，若添加超過1.5質量%則有降低延展性等問題發生的情況。
‧鎂(Mg)
鎂(Mg)可含有0.5~4.0質量%。
鎂可提升所獲得之壓鑄構件的強度。此外，由於延伸性提升而可提升壓鑄成形性。藉由基質之強化所獲得之壓鑄成形品的表面狀態亦變得美觀。為了更確實獲得此等效果，以含有0.5質量%以上為佳。然而，若添加超過4.0質量%則會有所獲得壓鑄構件之韌性降低的情況。
‧鎳(Ni)
鎳(Ni)可含有0.5~1.5質量%。鎳具有提升所獲得之壓鑄構件強度的效果。
在添加的情況下，若添加量少於0.5質量%則有無法充分獲得該效果的情況。另一方面，若添加超過1.5質量%則有產生降低延展性等問題的情況。
‧鋅(Zn)
鋅可含有0.2質量%以下。
鋅具有改善鎔湯流動性的效果。另一方面，若鋅的量超過0.2質量%則有耐蝕性劣化的情形。
‧鐵(Fe)
鐵(Fe)可含有0.8質量%以下。
鐵具有令所獲得之壓鑄構件的耐磨耗性提升的效果。
若超過0.8質量%則有令材料之延展性降低的情況。
‧錳(Mn)
錳(Mn)可含有2.0質量%以下。
若將錳添加至過共晶鋁-矽合金，在合金於鑄造時及塑性加工之加熱時等變為高溫的情況下，有抑制表面氧化的效果。
在添加的情況下，為了確實獲得該效果以添加0.05質量%以上為佳。若添加超過2.0質量%則會有令延展性降低等問題產生的情況。
‧鈹(Be)
鈹(Be)可含有0.001~0.01質量%。
鈹具有令結晶出之初晶矽細小化的效果。
然而由於在未達0.001%時該效果小，且若超過0.01%則會有令所獲得之壓鑄構件的韌性降低的情況，因此以在0.001~0.01%的範圍為佳。
‧磷(P)
磷(P)可含有0.005~0.03質量%。磷在初晶矽結晶之際生成發揮作為種晶功能之異質核AlP(磷化鋁)。在未達0.005質量%的含有量，有無法生成充分量之異質核，初晶矽之細小化作用不夠充分的情況。另一方面，由於磷的添加效果在0.03重量%飽和，即使添加超過0.03重量%的量亦往往無法獲得相應於添加量的效果。
‧鈉(Na)
鈉(Na)可含有0.001~0.01質量%。
鈉具有令初晶矽細小化的效果。在鈉的含有量未達0.001質量%時有無法充分獲得該效果的情況。另一方面，若鈉的量超過0.01質量%則有形成粗大矽相的情況。
‧鍶(Sr)
鍶(Sr)可含有0.0005~0.03質量%。
鍶具有令初晶矽細小化的效果。在鍶的含有量未達0.0005質量%時有無法充分獲得該效果的情況。另一方面，若鍶的量超過0.03質量%則有含鍶化合物生成為塊狀的情況。
較佳實施形態之1，係含有矽20.0~30.0質量%與選自於銅(Cu)：0.5質量%~1.5質量%、鎂(Mg)：0.5質量%~4.0質量%、鎳(Ni)：0.5質量%~1.5質量%、鋅(Zn)：0.2質量%以下、鐵(Fe)：0.8質量%以下、錳(Mn)：2.0質量%以下、鈹(Be)：0.001質量%~0.01質量%、磷(P)：0.005質量%~0.03質量%、鈉(Na)：0.001質量%~0.01質量%、及鍶(Sr)：0.005質量%~0.03質量%所構成群組中之1種以上，且剩餘部分由鋁及不可避免之雜質所構成。
然而，並非限定於此者，只要含有矽20.0~30.0質量%與鋁60質量%以上，並進一步含有選自於銅(Cu)：0.5質量%~1.5質量%、鎂(Mg)：0.5質量%~4.0質量%、鎳(Ni)：0.5質量%~1.5質量%、鋅(Zn)：0.2質量%以下、鐵(Fe)：0.8質量%以下、錳(Mn)：2.0質量%以下、鈹(Be)：0.001質量%~0.01質量%、磷(P)：0.005質量%~0.03質量%、鈉(Na)：0.001質量%~0.01質量%、及鍶(Sr)：0.005質量%~0.03質量
%所構成群組中之1種以上，可在提升所獲得成形品之各種特性的目的下再添加任何元素。
<實施例1>
1.樣本製作
使用含有矽20.0質量%與剩餘部分由鋁及不可避免之雜質所構成的合金1、含有矽25.0質量%與剩餘部分由鋁及不可避免之雜質所構成的合金2、含有矽30.0質量%與剩餘部分由鋁及不可避免之雜質所構成的合金3的3種合金組成。
合金1：矽20.17質量%、鐵0.21質量%、銅0.01質量%、錳0.02質量%、鎂0.02質量、鉻0.01質量、鋅0.02質量、鈦0.02質量%、鎳0.03質量%。
合金2：矽25.24質量%、鐵0.19質量%、銅0.00質量%、錳0.03質量%、鎂0.03質量%、鉻0.03質量%、鋅0.03質量%、鈦0.03質量%、鎳0.03質量%。
合金3：矽30.35質量%、鐵0.23質量%、銅0.00質量%、錳0.02質量%、鎂0.01質量%、鉻0.01質量%、鋅0.03質量%、鈦0.02質量%、鎳0.01質量%。
另外，由合金1、合金2及合金3的平衡圖求得之液相線溫度分別為690℃、760℃及828℃。
然後使用圖1所示之壓鑄裝置100(KDK Machine股份有限公司製KDK 50C-30冷室)以表1所示之條件(合金、鎔湯溫度(自澆斗20倒出的溫度)、射出開始溫度)進行壓鑄，製作上端側(擴大方的端部)外徑48mm、高55mm(製
品部分的高51mm)、厚度(厚度Tm)0.7mm之擴音器型形狀的壓鑄構件。
圖7係例示出所得之壓鑄構件(實施例1-12)之外觀的照片。令圖7所示之高H1的部分為製品部分的高，合計於上部及下部具有開口之擴音器形狀的外側面、內側面、上端面及下端面的面積所求得之表面積S為113cm2。從圖7可看出在上端面可確認到若干凹凸，但認定為平滑表面求得上端面的面積。
另外，射出開始溫度係預先求得關於合金1~3在套筒內之鎔湯冷卻特性(時間與溫度的關係)，藉由控制在套筒內的經過時間進行控制。此外，射出速度為1.0m/s以下。
另外，製作如表1所示關於合金2的2個比較例(比較例1及比較例2)。比較例1-1為將射出開始溫度設定為液相線溫度以上之800℃的樣本。比較例1-2為將800℃的鎔湯在澆斗20內花約3分鐘進行半凝固處理冷卻至液相線溫度以下之700℃後，自澆斗20倒出的樣本。
2.樣本評價結果
(1)壓鑄構件之表面觀察
對如此所得之實施例樣本與比較例樣本分別進行表面觀察。表面觀察係關於個別之樣本，各製作10個上述之擴音器型形狀的壓鑄構件，並對該10個全部進行表面觀察。
然後，關於在10個樣本之中，有確認到1個出現流縫或破裂的樣本為×，關於在10個樣本之中，有確認到1個出現表面粗糙(大多為在許多用途不會成為問題之粗糙度而且在照片等無法明確辨識)的樣本為□，關於在10個樣本之中，沒有確認到破裂、流縫及表面粗糙情況的樣本為○。再者，在10個樣本之中，只要有1個出現表面粗糙，且確認再現性時，發生未充滿的樣本(雖為稀少但發生未充滿的樣本)為△。
將此表面觀察結果表示於表2。此外，作為經表面觀察之壓鑄構件的例，於圖5(a)表示實施例1-12的照片，於圖5(b)表示比較例1-1的照片。在圖5(a)的例每個樣本皆為表面狀態良好。另一方面，在圖5(b)的例，如圖中以箭頭所
示，於最右邊的壓鑄構件確認到流縫。實際在比較例1-1，於10個壓鑄構件中確認到3個有流縫。
此外，圖4係整理並記載有實施例1-1~1-18及比較例1-1的結果，為表示射出開始溫度及矽含有量與壓鑄成形性之關係的圖表。
另外，流縫之有無的判定，係與日本壓鑄協會提供之「壓鑄鑄件表面基準片(製作方法變更)，基準片24個，發行日：H19.8」進行對照。
如自表1及圖4可知，實施例樣本係無法確認到任何的破裂與流縫，於實用上為充分可使用。
尤其，射出開始溫度在由圖4求得之以下列(2)式表示之溫度以上時，亦無法確認到細小的表面粗糙，可知所獲得之壓鑄構件的表面性狀為極優良。
TL2(℃)=-6×[Si]+800 (2)
其中，[Si]係以鎔湯10(亦即，過共晶鋁-矽合金)之質量%表示之矽含有量。
此外，可知射出開始溫度在由圖4求得之以下列(1)式表示之溫度以上時，不會發生未充滿。
另一方面，選擇藉由(1)式求得之溫度TL1與共晶溫度之間的溫度作為射出開始溫度，一般可獲得在許多用途於實用上沒有問題之表面狀態的壓鑄構件，但在極少情形下會產生未充滿，而無法獲得期望之壓鑄構件的情況。換言之，在按此條件大量製作實用上沒有問題等級之壓鑄構件的情況下，為了確實找出起因於在極少情形下會出現之未充滿的不良品，必須以目視等方式檢查所獲得的壓鑄構件。
TL1(℃)=-0.46×[Si]2+25.3×[Si]+255 (1)
其中，[Si]係以鎔湯10(亦即，過共晶鋁-矽合金)之質量%表示之矽含有量。
相對於此在比較例1確認有流縫，在比較例2確認有破裂，可知表面性狀明顯較差。
(2)初晶矽之平均尺寸
關於全部實施例樣本與比較例2，測定初晶矽的平均尺
寸。測定，係於各樣本之相異的3部位(靠近射出側的基部、中央部及靠前端部)，以與湯流方向直行的方向進行切割，在各剖面的任意部位，改變光學顯微鏡的倍率以1mm×0.7mm的視野大小進行攝影，並框選出30個完全形狀之初晶矽求得平均尺寸，再取上述3部位的平均求得初晶矽的平均尺寸。另外，初晶矽的尺寸為測定結晶之最大直徑(最大長度)。
實施例樣本之任一者的初晶矽形狀皆為塊狀或玫瑰花狀，平均尺寸為0.08mm。另一方面，在比較例1-2，初晶矽的形狀為板狀且其平均尺寸為1mm。
圖6係光學顯微鏡觀察結果之例，圖6(a)為實施例1-12之光學顯微鏡觀察結果，圖6(b)為比較例1-2之光學顯微鏡觀察結果。圖6(a)、(b)雙方皆以箭頭指出代表性的初晶矽。
<實施例2>
1.樣本製作
關於實施例2-1及實施例2-2的樣本，係使用實施例1所使用的合金2。關於比較例2-1的樣本，使用ADC12合金(矽10.91質量%、銅1.88質量%、鋅0.85質量%、鐵0.77質量%、鎂0.26質量%、錳0.22質量%、鎳0.06質量%、鈦0.04質量%、鉛0.04質量%、錫0.03質量%、鉻0.05質量%、鎘0.0015質量%、鋁(剩餘部分))。
所使用之ADC合金的液相線溫度為580℃。
而且使用圖1所示之壓鑄裝置100以表3所示條件
(合金、鎔湯溫度(自澆斗20倒出的溫度))進行壓鑄，製作翼狀之壓鑄構件。
圖8(a)、(b)係例示所得之翼狀壓鑄構件(實施例2-2)外觀的照片。所獲得之壓鑄構件為與流道R連接而形成，在縱90mm×橫45mm×厚2mm台座(底座)B上具有4個翼部F。
翼部F係於基端側(台座側)的長為56mm，於末端側(上側)的長為84.3mm。此外，翼部F由圓錐台狀之4個柱部C與以個別夾住此4個柱部C的方式配置的5個薄翼部FT1~FT5所構成。柱部C之基端側的直徑為5mm，末端側的直徑為4mm，高為30mm。薄翼部FT1~FT5，個別之厚度為0.5mm，高為30mm，拔模角為0.5度。
如此之壓鑄構件，係可認為為具有台座部B與4個翼部F，厚度Tm為2mm(構件內最厚部分的厚度為2mm)的散熱用製品(散熱構件)。在此情況下，製品部分的表面積S為267.8cm2。
再者，在將台座部B作為流道使用的情況下，亦即，在自台座部B，取下個別之翼部作為翼製品使用的情況下，可認為為1個在5mm以下之較近距離具有厚度Tm為0.5mm之複數較薄部分的翼構件(亦即，薄翼部FT1~FT5個別藉由柱部C連接相鄰之其他薄翼部)。在此情況下，製品部分的表面積S為40.8cm2。
另外，關於比較例2-1，由於預測模具內之鎔湯的流動不佳，因此獲得將翼部之高度(薄翼部FT1~FT5及柱部C的高度)降低為25mm(其他的形狀條件與實施例2-1及2-2相同)
的壓鑄構件。此壓鑄構件的表面積S，作為散熱構件為237.8cm2，作為翼構件為34.2cm2。
射出開始溫度係預先求得關於合金2及ADC12在套筒內之鎔湯冷卻特性(時間與溫度的關係)，藉由控制在套筒內的經過時間進行控制。此外，射出速度為約1.0m/s。
2.樣本評價結果
(1)壓鑄構件之表面觀察
對如此獲得之各實施例樣本與各比較例樣本進行表面觀察。亦即，關於各樣本，各製作10個壓鑄構件，並藉由與實施例1相同的方法對該10個全部進行表面觀察。
將此表面觀察結果表示於表4。上述之圖8(a)、(b)係表面觀察下之壓鑄構件(實施例2-2)的例。實施例2-1及2-2，任一樣本皆為表面狀態良好。另一方面，比較例2-1即使如上述將壓鑄構件的高度降低，此外，提升射出速度以自閥門開度推測為1.5m/s(不產生毛邊的界限速度)的方式進行，但鎔湯亦無法充分流動，而於壓鑄構件，尤其於薄翼部產生貫通孔及未充填部。
圖10係表示比較例2-1之樣本表面觀察結果的例。圖10之箭頭D1係指出貫通孔，箭頭D2指出未充填部。
射出開始溫度在由圖4求得之以下列(2)式表示之溫度以上的實施例2-1及2-2雙方，皆如表4所示，連細小的表面粗糙也無法確認，可知所獲得之壓鑄構件的表面性狀為極優良。
TL2(℃)=-6×[Si]+800 (2)
其中，[Si]係以鎔湯10(亦即，過共晶鋁-矽合金)之質量%表示之矽含有量。
(2)初晶矽之平均尺寸
關於實施例2-1、2-2的樣本，測定初晶矽的平均尺寸。測定，係於各樣本薄翼部之相異的3部位(基端側、中央部及末端側)，以與湯流方向直行的方向進行切割，在各剖面的任意部位，改變光學顯微鏡的倍率以1mm×0.7mm的視野大小進行攝影，並框選出30個完全形狀之初晶矽求得平均尺寸，再取上述3部位的平均求得初晶矽的平均尺寸。另外，初晶矽的尺寸為測定結晶之最大直徑(最大長度)。
實施例樣本之任一者的初晶矽形狀皆為塊狀或玫瑰花狀，平均尺寸為77μm(0.077mm)。
圖9係實施例2-2之光學顯微鏡的觀察結果。
本申請係根據日本特許出願，特願第2012-211241號主張優先權。特願第2012-211241號係藉由參照的方式引用至本發明之說明書。
Claims (12)
- 一種壓鑄構件，其特徵在於以含有20.0質量%~30.0質量%之矽的過共晶鋁-矽合金構成，且厚度在1.0mm以下，初晶矽之平均尺寸為0.04mm~0.20mm。
- 如請求項1之壓鑄構件，其中前述壓鑄構件之表面積S及厚度Tm滿足以下關係：在S≦50cm2的情況下，Tm≦0.8mm；在50cm2<S≦200cm2的情況下，Tm≦1.0mm；在200cm2<S≦1000cm2的情況下，Tm≦1.0mm。
- 如請求項1之壓鑄構件，其表面積大於50cm2且在200cm2以下，厚度為1.0mm以下。
- 如請求項1之壓鑄構件，其表面積在50cm2以下，厚度為0.8mm以下。
- 如請求項1~4中任一項之壓鑄構件，其中前述過共晶鋁-矽合金係由鋁、矽及不可避免之雜質所構成。
- 如請求項1~4中任一項之壓鑄構件，其中前述過共晶鋁-矽合金係包含以下成分所構成：鋁(Al)：60.0質量%以上；矽(Si)；及選自於銅(Cu)：0.5質量%~1.5質量%、鎂(Mg)：0.5質量%~4.0質量%、鎳(Ni)：0.5質量%~1.5質量%、鋅(Zn)：0.2質量%以下、鐵(Fe)：0.8質量%以下、錳(Mn)：2.0質量%以下、鈹(Be)：0.001質量%~0.01質量%、磷 (P)：0.005質量%~0.03質量%、鈉(Na)：0.001質量%~0.01質量%、及鍶(Sr)：0.005質量%~0.03質量%所構成群組中之1種以上。
- 一種壓鑄構件的製造方法，其特徵在於包含以下步驟：1)準備含有矽20.0質量%~30.0質量%之過共晶鋁-矽合金的鎔湯，並將該鎔湯在沒有結晶出初晶矽之狀態下供給至套筒內的步驟，而前述鎔湯之溫度係高於該合金之液相線溫度；2)在前述套筒內之前述鎔湯到達預先設定於前述過共晶鋁-矽合金之液相線溫度與共晶溫度間的射出開始溫度時，立刻移動插入前述套筒內之柱塞，令半凝固狀態之前述鎔湯射出，並將該鎔湯充填至模具之模穴的步驟。
- 如請求項7之壓鑄構件的製造方法，其中前述步驟2)之前述射出開始溫度，係在以下述(1)式表示之下限溫度TL1與前述過共晶鋁-矽合金之液相線溫度之間，TL1(℃)=-0.46×[Si]2+25.3×[Si]+255 (1)(其中，[Si]係以過共晶鋁-矽合金之質量%表示之矽含有量)。
- 如請求項7之壓鑄構件的製造方法，其中前述步驟2)之前述射出開始溫度，係在以下述(2)式表示之下限溫度TL2與前述過共晶鋁-矽合金之液相線溫度之間，TL2(℃)=-6×[Si]+800 (2)(其中，[Si]係以過共晶鋁-矽合金之質量%表示之矽 含有量)。
- 如請求項7~9中任一項之壓鑄構件的製造方法，其中前述步驟1)中，供給至前述套筒內之前述鎔湯的溫度，係高於前述過共晶鋁-矽合金之液相線溫度並相差50℃以內。
- 如請求項7~9中任一項之壓鑄構件的製造方法，其中前述過共晶鋁-矽合金，係由鋁、矽及不可避免之雜質所構成。
- 如請求項7~9中任一項之壓鑄構件的製造方法，其中前述過共晶鋁-矽合金係包含以下成分所構成：鋁(Al)：60.0質量%以上；矽(Si)；及選自於銅(Cu)：0.5質量%~1.5質量%、鎂(Mg)：0.5質量%~4.0質量%、鎳(Ni)：0.5質量%~1.5質量%、鋅(Zn)：0.2質量%以下、鐵(Fe)：0.8質量%以下、錳(Mn)：2.0質量%以下、鈹(Be)：0.001質量%~0.01質量%、磷(P)：0.005質量%~0.03質量%、鈉(Na)：0.001質量%~0.01質量%、及鍶(Sr)：0.005質量%~0.03質量%所構成群組中之1種以上。
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