WO2011111816A1 - 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

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 Download PDF

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WO2011111816A1
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casting
alloy casting
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定夫 河合
秀樹 金築
実 日野
浩二 村上
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光軽金属工業株式会社
岡山県
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C25D11/02—Anodisation
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    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C25F3/18—Polishing of light metals
    • C25F3/20—Polishing of light metals of aluminium

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy casting excellent in glitter, which is polished after casting an aluminum alloy, and more particularly to an aluminum wheel for automobiles. Moreover, it is related with the manufacturing method of such an aluminum alloy casting.
  • Aluminum alloy castings are used in various fields such as transportation equipment such as automobiles and motorcycles; leisure goods such as bicycles and fishing gear; building materials; electronic equipment and daily goods.
  • alloy materials aluminum alloys have a relatively high specific strength, and therefore, aluminum alloy castings are suitably used in applications that require both strength and lightness.
  • transportation equipment such as automobiles and motorcycles
  • aluminum alloy castings are increasingly used as these parts.
  • design properties are often required in addition to mechanical properties. As one means for imparting design properties to such an aluminum alloy casting, it is effective to improve the glitter because a texture and aesthetics due to metallic luster can be obtained.
  • aluminum wheels for automobiles are aluminum alloy castings that require high designability because designability greatly affects the value of the product.
  • aluminum safety wheels for automobiles are required to have high safety.
  • Al—Si—Mg alloys such as AC4CH, which have excellent strength and hardness, have been mainly used as aluminum alloys for cast automobile aluminum wheels.
  • Al—Si—Mg alloy castings have hard precipitates on the surface due to segregation of Si, it has been difficult to obtain good glitter even after polishing.
  • Al-Mg alloys such as AC7A are widely used as aluminum alloys having excellent glitter.
  • Such an Al—Mg alloy is excellent in glitter, but has poor castability and insufficient strength and hardness.
  • Patent Document 1 Si: 0.2 mass% or less, Mg: 2.2 to 4.0 mass%, Fe: 0.25 to 0.4 mass%, Mn: 0.05 mass% or less, Zn: An aluminum die-cast alloy material composed of Al containing 0.5 to 1.5% by mass, Cu: 0.05% by mass or less, Ti: 0.03% by mass or less and the balance containing inevitable impurities is described.
  • an aluminum die-cast alloy material is described in which the aluminum die-cast alloy material thus produced is mirror-buffed and then an alumite sulfate having a thickness of 5 ⁇ m is formed.
  • the aluminum die cast alloy material has insufficient strength and glitter.
  • Patent Document 2 Si: 0.005 to 0.03%, Fe: 0.005 to 0.05%, Mg: 2.5 to 5.0%, Cr: 0.10 to 0% by mass .30%, Cu: 0.01 to 0.1%, Ti: 0.02% or less, Be: 0.001 to 0.02, and the balance comprising Al and inevitable impurities
  • An aluminum alloy material is described.
  • the aluminum alloy material is said to have high brightness because the dissolution potential of the matrix and precipitate is adjusted, and the dissolution of the polished surface becomes uniform and smoothed. Further, it is said that the glitter is brought about by heat treatment under a predetermined condition. And it is described that such an aluminum alloy material is suitably used for an automobile wheel. However, the aluminum alloy material was not sufficiently bright.
  • Patent Document 3 Zn is 4.5 to 6.5 wt%, Mg is 0.4 to 1.2 wt%, Cu is 0.05 to 0.40 wt%, Zr is 0.05 to 0.25 wt%, Fe is 0.15 wt% %, Si 0.15% by weight or less, the balance being made of Al and inevitable impurities, the ratio of Zn content to Mg content Zn / Mg is 6 to 12, A high-strength aluminum alloy excellent in glitter and hot workability, characterized in that the ratio Fe / Si to the Si content is 1.5 or more is described.
  • the examples describe an aluminum alloy material obtained by subjecting a hollow material obtained by homogenizing an ingot of such composition and then extruding to age hardening, and the aluminum alloy material has excellent mechanical properties. It is said to have exhibited properties, glitter, stress corrosion cracking resistance, and hot workability. However, the aluminum alloy material was still insufficient in glitter.
  • Patent Document 4 Mg 2-6%, Zn 1-5%, Ti 0.03-0.4%, Zr 0.03% -0.4%, Mn 0.10-1.0%, Cr 0.05-0
  • An aluminum alloy for casting which includes any one or more of 6% and the total of Ti and Zr is 0.4% or less, and the balance is Al and accompanying impurities.
  • Such aluminum alloys have improved castability, mechanical properties, and weldability while maintaining various properties of Al-Mg alloys such as corrosion resistance, stress corrosion resistance, anodic oxidation properties, and machinability. It is said that.
  • an automobile wheel is described.
  • the cast aluminum alloy is subjected to alkali etching and chemically polished with a phosphoric acid-nitric acid solution, and then an anodized film having a thickness of 10 ⁇ m is formed. It is said that it was white. However, such an aluminum alloy still has insufficient glitter.
  • JP 2009-1875 A JP 2008-231505 A JP-A-6-145871 JP-A-62-17147
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an aluminum alloy casting, particularly an automotive aluminum wheel, having excellent glitter while maintaining high strength, hardness and toughness. Is. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of such an aluminum alloy casting.
  • the above-mentioned problems are: Mg: 1.5 to 5.5% by weight, Zn: 1.6 to 5.0% by weight, Si: 0.4% by weight or less, Fe: 0.4% by weight or less, Cu: 0.00%.
  • Mg 1.5 to 5.5% by weight
  • Zn 1.6 to 5.0% by weight
  • Si 0.4% by weight or less
  • Fe 0.4% by weight or less
  • Cu 0.00%.
  • the aluminum alloy casting is an aluminum wheel for automobiles.
  • the aluminum alloy casting of the present invention preferably has an anodized film having a thickness of 0.5 to 15 ⁇ m.
  • the above-mentioned problems are: Mg: 1.5 to 5.5% by weight, Zn: 1.6 to 5.0% by weight, Si: 0.4% by weight or less, Fe: 0.4% by weight or less, Cu: 0.00%.
  • Mg 1.5 to 5.5% by weight
  • Zn 1.6 to 5.0% by weight
  • Si 0.4% by weight or less
  • Fe 0.4% by weight or less
  • Cu 0.00%.
  • Ti 0.2% by weight or less
  • B 0.1% by weight or less
  • Be 0.1% by weight or less
  • the aluminum alloy casting is an aluminum wheel for automobiles.
  • the casting is gravity casting. It is also preferred that the polishing is electrolytic polishing or buffing.
  • a solution treatment After casting the aluminum alloy, it is preferable to perform a solution treatment at 310 to 580 ° C. for 1 to 10 hours. After the solution treatment, an age hardening treatment is performed at 100 to 250 ° C. for 1 to 24 hours. Is more preferred.
  • an anodized film after casting and polishing the aluminum alloy, and after anodizing and electrolytic polishing the aluminum alloy, the anodized film is formed. It is more preferable to form. It is also preferable to perform clear coating after casting and polishing the aluminum alloy.
  • the aluminum alloy casting of the present invention has excellent glitter while maintaining high strength, hardness and toughness.
  • Such an aluminum alloy casting can be suitably used particularly as an aluminum wheel for automobiles.
  • the aluminum alloy casting excellent in the brightness can be manufactured simply.
  • the aluminum alloy casting of the present invention has Mg: 1.5 to 5.5 wt%, Zn: 1.6 to 5.0 wt%, Si: 0.4 wt% or less, Fe: 0.4 wt% or less, An aluminum alloy containing Cu: 0.4% by weight or less, Ti: 0.2% by weight or less, B: 0.1% by weight or less, and Be: 0.1% by weight or less, with the balance being Al and inevitable impurities.
  • the glossiness measured according to JIS: Z8741 is 100% or more, which is polished after casting.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains 1.5 to 5.5% by weight of Mg.
  • Mg is added in order to enhance the glitter of the aluminum alloy casting. Furthermore, when aluminum is contained together with Zn, the aluminum alloy casting has high strength and hardness. If the Mg content is less than 1.5% by weight, the strength and hardness of the aluminum alloy casting will be insufficient.
  • the Mg content is preferably 2.5% by weight or more, and more preferably 3.5% by weight or more. On the other hand, when there is more content of Mg than 5.5 weight%, castability, such as a molten metal flow property, will worsen.
  • the Mg content is preferably 5.3% by weight or less.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains 1.6 to 5.0% by weight of Zn.
  • Zn By containing Zn, the strength and hardness of the aluminum alloy casting can be increased without reducing the glitter. Zn also has the effect of improving the hot water flow during casting.
  • the Zn content is preferably 2.0% by weight or more, and more preferably 2.5% by weight or more.
  • the Zn content is preferably 4.5% by weight or less, and more preferably 4.0% by weight or less.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains 0.2% by weight or less of Ti.
  • Ti has the effect of refining the crystal of the aluminum alloy casting, and the strength and glitter of the aluminum alloy casting are further increased.
  • Ti may be added alone or together with B.
  • the Ti content is more than 0.2% by weight, the glitter is lowered.
  • the Ti content is preferably 0.01% by weight or more. When the Ti content is less than 0.01% by weight, there is a possibility that the effect of refining the crystal due to the blending of Ti will not be exhibited.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains 0.1% by weight or less of B.
  • B is sometimes added together with Ti when Ti is added.
  • Ti is contained as an active ingredient and TiB 2 is added
  • B is contained in the aluminum alloy casting together with Ti.
  • the B content is preferably 0.005% by weight or more. When the content of B is less than 0.005% by weight, there is a possibility that the effect of refining crystals due to the blending of B will not be exhibited.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains 0.1% by weight or less of Be.
  • Be has the effect of improving the hot water flow during casting and the effect of preventing oxidation of aluminum alloy castings.
  • the content of Be is more than 0.1% by weight, the cost becomes high.
  • the Be content is preferably 0.0001% by weight or more.
  • the antioxidant effect due to the blending of Be may not be exhibited.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains 0.4% by weight or less of Si.
  • the Si content is preferably as low as possible. When the Si content is more than 0.4% by weight, Si precipitates on the surface of the cast aluminum alloy, resulting in insufficient glitter.
  • the content of Si is preferably 0.2% by weight or less, and more preferably 0.15% by weight or less.
  • the Si content is usually 0.01% by weight or more. This is because the Si inevitably contained in Al or the like is completely removed because the cost may increase.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains 0.4% by weight or less of Fe.
  • the Fe content is preferably as small as possible. When the Fe content is more than 0.4% by weight, the strength, toughness, corrosion resistance and glitter of the aluminum alloy casting are insufficient.
  • the Fe content is preferably 0.3% by weight or less, and more preferably 0.2% by weight or less.
  • the content of Fe is usually 0.01% by weight or more. This is because it is likely to be expensive to completely remove Fe inevitably contained in Al or the like.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains 0.4% by weight or less of Cu.
  • the content of Cu is preferably as small as possible. When the Cu content is more than 0.4% by weight, the corrosion resistance and glitter of the aluminum alloy casting are insufficient.
  • the Cu content is preferably 0.2% by weight or less, and more preferably 0.1% by weight or less.
  • the content of Cu is usually 0.01% by weight or more. This is because Cu, which is inevitably contained in Al or the like, is completely removed because of the high cost.
  • the aluminum alloy casting of the present invention has Mg: 1.5 to 5.5 wt%, Zn: 1.6 to 5.0 wt%, Si: 0.4 wt% or less, Fe: 0.4 wt% or less, An aluminum alloy containing Cu: 0.4% by weight or less, Ti: 0.2% by weight or less, B: 0.1% by weight or less, and Be: 0.1% by weight or less, with the balance being Al and inevitable impurities. After casting, it can be produced by polishing the resulting casting.
  • the casting method for producing the aluminum alloy casting of the present invention is not particularly limited.
  • a commonly used casting method such as a sand casting method, a die gravity casting method, a die gravity gradient casting method, or the like; a low pressure casting method; a pressure casting method such as a die casting method is adopted.
  • the gravity casting method or the low pressure casting method is preferable, and the gravity casting method is more preferable.
  • the die gravity casting method or the die gravity gradient casting method is preferable, and the die gravity gradient casting method is more preferable.
  • the molten metal used for casting a raw material prepared so as to have the above alloy composition by a conventional method can be used. The temperature of the molten metal is adjusted according to the casting method and the composition of the alloy, but is usually 680 to 780 ° C. in the case of the mold gravity gradient casting method.
  • the aluminum alloy casting of the present invention is preferably subjected to a heat treatment selected from at least one of a solution treatment and an age hardening treatment after casting the aluminum alloy, and more preferably a solution treatment.
  • the solution treatment is a treatment that keeps the cast aluminum alloy casting at a high temperature so as not to melt it and makes it a solid solution state in which the precipitated components of the alloy are sufficiently dissolved in the base, and then quenching to form a supersaturated solid solution. It is.
  • the holding temperature at this time is preferably 310 to 580 ° C., more preferably 400 to 480 ° C.
  • the holding time is preferably 1 to 10 hours, and more preferably 2 to 8 hours.
  • the solution treatment may be performed after the aluminum alloy casting is polished, but from the viewpoint of glitter, it is preferable to perform the solution treatment before polishing.
  • Age hardening treatment is a heat treatment in which an aluminum alloy casting that has become a supersaturated solid solution by solution treatment is transferred to a thermally stable equilibrium state.
  • the holding temperature at this time is preferably 100 to 250 ° C., more preferably 120 to 200 ° C.
  • the holding time is preferably 1 to 24 hours, and more preferably 2 to 12 hours.
  • the aluminum alloy casting of the present invention is further improved in strength, hardness and toughness as well as in glitter by performing a heat treatment that undergoes an age hardening treatment after solution treatment.
  • the polishing method for producing the aluminum alloy casting of the present invention is not particularly limited.
  • a commonly used polishing method such as electrolytic polishing; buff polishing such as dry buff polishing or wet buff polishing; chemical polishing; barrel polishing may be employed.
  • electrolytic polishing and buff polishing are preferable.
  • the buffing wet buffing is preferable.
  • Electrolytic polishing is preferred when an anodized film is formed after polishing. When an anodized film is formed after electropolishing, the reduction in glitter due to the formation of the anodized film is very small.
  • the aluminum alloy casting of the present invention preferably has an anodized film having a thickness of 0.5 to 15 ⁇ m.
  • the anodic oxide film at this time is formed on the surface of the aluminum alloy casting after polishing.
  • the method for forming the anodized film is not particularly limited. An ordinary method for forming an anodized film on an aluminum alloy can be used. Examples of the electrolytic solution include acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, boric acid, and oxalic acid, and salts thereof.
  • the power supply to be used is not particularly limited, and may be a DC power supply or an AC power supply.
  • the corrosion resistance of the aluminum alloy casting is enhanced by having such an anodized film.
  • the adhesion of the coating film becomes strong.
  • the thickness of the anodized film is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and further preferably 4 ⁇ m or less. If the thickness of the anodized film is less than 0.5 ⁇ m, the effect on the corrosion resistance may not be obtained.
  • the thickness of the anodized film is preferably 1 ⁇ m or more, and more preferably 1.5 ⁇ m or more.
  • anodized film after the aluminum alloy is cast and electropolished it is more preferable to form an anodized film after the aluminum alloy is cast and electropolished.
  • the aluminum alloy casting having the anodized film thus obtained has very excellent glitter. Since the surface after electropolishing is very clean, an anodized film is considered to be formed uniformly. And it is thought that the outstanding brightness is obtained by forming a uniform anodic oxide film. Electropolishing is simple. Also in Examples described later, a remarkable effect is shown when an anodized film is formed after electrolytic polishing.
  • the casting (Example 5) obtained by forming an anodized film after electrolytic polishing had excellent glitter.
  • the aluminum alloy casting of the present invention is preferably subjected to clear coating after casting and polishing the aluminum alloy.
  • the clear coating may be performed on the surface of the aluminum alloy casting after polishing, or may be performed on the surface of the aluminum alloy casting on which an anodized film is formed after polishing. From the viewpoint of corrosion resistance and adhesion of the coating film, it is preferable to apply a clear coating on the surface of the aluminum alloy casting on which an anodized film is formed after polishing.
  • a clear paint a general clear paint can be used. Examples thereof include paints such as acrylic resin paint, epoxy resin paint, polyester resin paint, and fluororesin paint.
  • These may be room temperature drying paints that evaporate and dry the solvent at room temperature, but from the viewpoint of preventing peeling, a reaction curable paint that is reactively cured by heating or ultraviolet irradiation is suitable.
  • a reaction curable paint that is reactively cured by heating or ultraviolet irradiation is suitable.
  • electrostatic coating, spray coating, brush coating, electrodeposition coating, etc. can be appropriately employed.
  • the aluminum alloy casting of the present invention thus obtained has a glossiness of 100 or more measured based on JIS: Z8741.
  • the aluminum alloy casting of the present invention contains Mg, Zn, Si, Fe, Cu, Ti, B, and Be in the above amounts, and the balance is composed of Al and inevitable impurities, and is polished after casting.
  • the resulting aluminum alloy casting has excellent glitter while maintaining high strength, hardness and toughness.
  • the glossiness is preferably 150% or more, more preferably 250% or more, further preferably 300% or more, and particularly preferably 450% or more.
  • the aluminum alloy casting of the present invention is an aluminum wheel for automobiles. Since the aluminum alloy casting of the present invention has excellent luster while maintaining high strength, hardness and toughness, the aluminum wheel for automobiles comprising the same has a high metallic luster with a texture equivalent to that of a conventional chrome-plated product. It will be excellent in design. The cost reduction effect due to the fact that the chrome plating process is unnecessary is great, and environmental burdens are reduced because no harmful substances necessary for the chrome plating process are used, and the recyclability of the aluminum alloy is also improved.
  • the aluminum alloy casting of the present invention can be suitably used in various fields such as transportation equipment such as automobiles and motorcycles, leisure goods such as bicycles and fishing gears, building materials, electronic equipment and daily goods.
  • Brinell hardness was measured as follows based on JIS: Z2243.
  • An aluminum alloy was cast using a boat-type mold test piece mold based on JIS: H5202.
  • the obtained aluminum alloy castings were subjected to heat treatment, cutting, polishing and the like according to the conditions in each example, and test pieces having a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a height of 10 mm were produced.
  • a 10 mm diameter cemented carbide ball indenter was pushed into the smooth surface of the test piece until the specified test force was 4.903 kN, and held at the specified test force for 10 to 15 seconds. After releasing the test force, the diameter of the indentation remaining on the surface was measured, and the Brinell hardness was read from the Brinell hardness calculation table in JIS: Z2243 Annex B.
  • Example 1 A molten metal (730 ° C.) having the composition shown in Table 1 (730 ° C.) was cast into a boat-type mold test piece mold based on JIS: H5202, and an aluminum alloy casting was cast by mold gradient gravity casting. After the aluminum alloy casting taken out from the mold was held at 430 ° C. for 6 hours, it was quenched (water-cooled) and subjected to solution treatment, and then age-hardened at 160 ° C. for 8 hours. The heat-treated aluminum alloy casting was cut and formed into a length of 30 mm, a width of 35 mm, and a height of 20 mm.
  • Comparative Example 1 An aluminum alloy casting was produced in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic polishing was not performed, and the glossiness was measured. The results are shown in Table 2. When the polishing was not performed, the glossiness was extremely low.
  • Comparative Example 2 The molten metal used for casting had the composition shown in Table 1 (alloy 3), the solution treatment conditions were 535 ° C. for 3 hours, and the age hardening treatment conditions were 160 ° C. for 4 hours. Except for this, an aluminum alloy casting was produced in the same manner as in Example 1, and the glossiness was measured. The results are shown in Table 2. Further, in the cutting process, the tensile strength, proof stress and elongation of the aluminum alloy casting produced in the same manner as that used for the gloss measurement, except that it was molded into the shape of No. 4 test piece based on JIS: Z2201. Each was measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 2 An aluminum alloy casting was produced in the same manner as in Example 1 except that the aluminum alloy casting after cutting was subjected to wet buffing instead of electrolytic polishing, and the glossiness was measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 3 Example 1 except that the molten metal used for casting was of the composition shown in Table 1 (alloy 2) and that the aluminum alloy casting after cutting was wet buffed instead of electrolytic polishing. Similarly, an aluminum alloy casting was produced and the glossiness was measured. The results are shown in Table 2. Further, in the cutting process, the tensile strength, proof stress and elongation of the aluminum alloy casting produced in the same manner as that used for the gloss measurement, except that it was molded into the shape of No. 4 test piece based on JIS: Z2201. Each was measured. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Example 3 The molten metal used for casting had the composition shown in Table 1 (alloy 3), the solution treatment conditions were 535 ° C. for 3 hours, and the age hardening treatment conditions were 160 ° C. for 4 hours.
  • the aluminum alloy casting was produced in the same manner as in Example 1 except that the aluminum alloy casting after the cutting was wet buffed instead of electrolytic polishing, and the gloss was measured. The results are shown in Table 2. The glossiness of such an aluminum alloy casting was greatly inferior to that of the aluminum alloy casting of the present invention (Example 2) that was wet-buffed under the same conditions.
  • Example 4 An aluminum alloy casting was produced in the same manner as in Example 1 except that the degreased and smut-removed aluminum alloy casting was chemically polished instead of electrolytic polishing, and the glossiness was measured.
  • the chemical polishing was performed by immersing in a chemical polishing treatment liquid (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) having a bath temperature of 95 ° C. for 1 minute. The results are shown in Table 2.
  • Example 5 An aluminum alloy casting was produced in the same manner as in Example 1 until the electropolishing process was completed. After the electrolytic polishing, the aluminum alloy casting in the polishing solution was transferred to a bath containing the anodizing solution and anodized. The anodic oxidation treatment was performed by applying a current of 12.5 V for 1 minute using a DC power source as a power source and using an aqueous sulfuric acid solution (180 g / L) in which 5 g / L of aluminum was dissolved as an electrolytic solution. The formed anodized film had a thickness of 2 ⁇ m. The glossiness of the aluminum alloy casting was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 4 Example 1 except that the molten metal having the composition (alloy 3) shown in Table 1 was used, and that the solution treatment conditions were 535 ° C. and 3 hours, and the age hardening treatment conditions were 160 ° C. and 4 hours. Similarly, an aluminum alloy casting was produced until the end of the electrolytic polishing process. After the electrolytic polishing, the aluminum alloy casting in the polishing solution was transferred to a bath containing the anodizing solution and anodized. The anodic oxidation treatment was performed by applying a current of 12.5 V for 1 minute using a DC power source as a power source and using an aqueous sulfuric acid solution (180 g / L) in which 5 g / L of aluminum was dissolved as an electrolytic solution. The formed anodized film had a thickness of 2 ⁇ m. The glossiness of the aluminum alloy casting was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. In this case, the aluminum alloy casting had a remarkably low gloss.
  • Example 6 The aluminum alloy casting was produced until the end of the wet buffing process in the same manner as in Example 1 except that the aluminum alloy casting after the cutting was wet buffed instead of electrolytic polishing.
  • the aluminum alloy casting after the wet buffing was immersed in a sodium hydroxide-based degreasing solution to remove the abrasive and oil, and then subjected to an anodic oxidation treatment.
  • anodic oxidation treatment a direct current power source is used as a power source, and an aqueous sulfuric acid solution (180 g / L) in which 5 g / L of aluminum is dissolved is used as an electrolytic solution, at 12.5 V for 1 minute (Example 6) or 20 minutes.
  • Example 7 Conducted by energizing for a minute.
  • the thickness of the formed anodized film was 2 ⁇ m (Example 6) or 10 ⁇ m (Example 7).
  • the glossiness of the aluminum alloy casting was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 8 An aluminum alloy casting was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment (solution treatment and age hardening treatment) was not performed, and the glossiness was measured. The results are shown in Table 2. Further, in the cutting process, the tensile strength, proof stress and elongation of the aluminum alloy casting produced in the same manner as that used for the gloss measurement, except that it was molded into the shape of No. 4 test piece based on JIS: Z2201. Each was measured. The results are shown in Table 2. Further, in the cutting process, the hardness of an aluminum alloy casting produced in the same manner as that used for the gloss measurement was measured except that it was formed into a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a height of 10 mm. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Example 5 An aluminum alloy casting was produced in the same manner as in Example 1 except that heat treatment (solution treatment and age hardening treatment) was not performed, and electropolishing was not performed, and glossiness was measured. The results are shown in Table 2. When the polishing was not performed, the glossiness was extremely low.
  • Example 9 An aluminum alloy casting was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment (solution treatment and age hardening treatment) was not performed and that the aluminum alloy casting after cutting was wet buffed instead of electrolytic polishing. The glossiness was measured. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Example 6 The molten metal used for casting had the composition shown in Table 1 (alloy 4), the heat treatment (solution treatment and age hardening treatment) was not performed, and the aluminum alloy casting after cutting was electropolished. Instead of this, an aluminum alloy casting was prepared and the glossiness was measured in the same manner as in Example 1 except that wet buffing was performed. The results are shown in Table 2. Further, in the cutting process, the tensile strength, proof stress and elongation of the aluminum alloy casting produced in the same manner as that used for the gloss measurement, except that it was molded into the shape of No. 4 test piece based on JIS: Z2201. Each was measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 10 An aluminum alloy casting was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment (solution treatment and age hardening treatment) was not performed, and the aluminum alloy casting that had been degreased and smut removed was chemically polished instead of electrolytic polishing. The glossiness was measured. The chemical polishing was performed by immersing in a chemical polishing treatment liquid (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) having a bath temperature of 95 ° C. for 1 minute. The results are shown in Table 2.
  • Reference example 1 The aluminum alloy casting of Comparative Example 3 was subjected to chrome plating treatment, and the glossiness was measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 11 A molten metal (730 ° C.) having the composition (alloy 1) shown in Table 1 was cast into a mold of an automobile disk wheel, and a 16-inch disk wheel was cast by a mold gradient gravity casting method. After the aluminum alloy casting taken out from the mold was held at 430 ° C. for 6 hours, it was quenched (water-cooled) and subjected to solution treatment, and then age-hardened at 160 ° C. for 8 hours. Subsequently, necessary portions such as the surface of the disk wheel were cut. The disc wheel surface and the entire design portion were wet-buffed to obtain a brilliant disc wheel. When the disc wheel was visually observed, it had the same brightness as the aluminum alloy casting of Example 2 produced in the same manner except that the molds were different. A rotating bending endurance test, a radial load endurance test, and a passenger car impact test of the disc wheel were performed based on JIS: D4103. The results are shown in Table 3. Moreover, the molten metal flowability was good during casting.
  • Example 12 A disk wheel was produced in the same manner as in Example 11 except that the molten metal having the composition shown in Table 1 (alloy 2) was used, and the disk wheel was subjected to a rotational bending durability test, a radial load durability test, and a passenger car. An impact test was performed. The results are shown in Table 3. When the disc wheel was visually observed, it had the same brightness as the aluminum alloy casting of Example 3 produced in the same manner except that the molds were different. Moreover, the molten metal flowability was good during casting.
  • Table 1 alloy 2
  • Comparative Example 7 Example except that the molten metal having the composition shown in Table 1 (alloy 3) was used and that the conditions for the solution treatment were 535 ° C. for 3 hours and the conditions for the age hardening treatment were 160 ° C. for 4 hours.
  • a disc wheel was produced in the same manner as in No. 11, and a rotational bending endurance test, a radial load endurance test, and an impact test for a passenger car were performed. The results are shown in Table 3. When the disc wheel was visually observed, it was as bright as the aluminum alloy casting of Comparative Example 3 produced in the same manner except that the molds were different.
  • Example 13 A disc wheel was produced in the same manner as in Example 11 except that heat treatment (solution treatment and age hardening treatment) was not performed, and a rotational bending endurance test, a radial load endurance test, and a passenger car impact test were performed. Carried out. The results are shown in Table 3. When the disc wheel was visually observed, it had the same brightness as the aluminum alloy casting of Example 9 produced in the same manner except that the molds were different.
  • Comparative Example 8 A glittering disc wheel was produced in the same manner as in Example 11 except that the molten metal having the composition shown in Table 1 (alloy 4) was used and that heat treatment (solution treatment and age hardening treatment) was not performed. Then, a rotary bending durability test, a radial load durability test, and a passenger car impact test were performed on the disk wheel. The results are shown in Table 3. When the disc wheel was visually observed, it was as bright as the aluminum alloy casting of Comparative Example 6 produced in the same manner except that the molds were different. The molten metal used at this time did not have sufficient molten metal flowability, and the castability was poor.

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Abstract

　Ｍｇ：１．５～５．５重量％、Ｚｎ：１．６～５．０重量％、Ｓｉ：０．４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、得られた鋳物を研磨してＪＩＳ：Ｚ８７４１に基づいて測定した光沢度が１００％以上であるアルミニウム合金鋳物、特に、自動車用アルミホイールとする。これにより、高い強度、硬度及び靭性を維持しつつ、優れた光輝性を有するアルミニウム合金鋳物、特に自動車用アルミホイールが提供される。

Description

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
　本発明は、アルミニウム合金を鋳造した後に研磨してなる、光輝性に優れたアルミニウム合金鋳物、特に自動車用アルミホイールに関する。また、そのようなアルミニウム合金鋳物の製造方法に関する。
　アルミニウム合金鋳物は、自動車、バイクなどの輸送機器；自転車、釣り具などのレジャー用品；建築部材；電子機器又は日用品など、様々な分野に用いられている。合金材料のなかでもアルミニウム合金は比較的高い比強度を有することから、アルミニウム合金鋳物は強度とともに軽さも要求される用途において好適に用いられている。特に、自動車、バイクなどの輸送機器などにおいては、燃費や環境面などの観点から軽量化に対する要求が高いため、これらの部品としてアルミニウム合金鋳物が用いられる場合が増えている。一方、アルミニウム合金鋳物が輸送機器などの外装部品などとして用いられる場合には、機械的性質に加えて、意匠性が要求されることも多い。このようなアルミニウム合金鋳物に意匠性を付与する一つの手段としては光輝性を高めることが金属光沢による質感や美感が得られるため効果的である。
　なかでも自動車用アルミホイールは、意匠性がその商品価値に大きな影響を与えることから、高い意匠性が求められるアルミニウム合金鋳物である。一方、自動車用アルミホイールは高い安全性が求められるものである。そのため、これまで鋳造自動車用アルミホイール用のアルミニウム合金としては、強度や硬度に優れるＡＣ４ＣＨなどのＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系合金が主に用いられてきた。しかしながら、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系合金鋳物は、Ｓｉが偏析することによる硬い析出物が表面に生じるため、研磨を行っても良好な光輝性を得ることが難しかった。光輝性に優れるアルミニウム合金としては、ＡＣ７ＡなどのＡｌ－Ｍｇ系の合金などが広く用いられている。このようなＡｌ－Ｍｇ系の合金は、光輝性には優れるものの、鋳造性が悪く、強度や硬度などが不十分であった。また、熱処理により強度や硬度を向上させることもできなかった。このようなことから、これまでの鋳造自動車用アルミホイールはＡｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系合金を用いて鋳造したものに、装飾用のクロムメッキなどを形成して意匠性を付与したものが多かった。しかしながら、クロムメッキを形成した場合には高コストになるうえに、シアン化合物や６価クロムなどの有害物質を使用するため環境面で問題があり、さらに、アルミニウム合金のリサイクル性の面でも問題があった。一方、強度などを維持したままアルミニウム合金鋳物表面の光輝性を高めるための種々の手段が提案されている。
　特許文献１には、Ｓｉ：０．２質量％以下、Ｍｇ：２．２～４．０質量％、Ｆｅ：０．２５～０．４質量％、Ｍｎ：０．０５質量％以下、Ｚｎ：０．５～１．５質量％、Ｃｕ：０．０５質量％以下、Ｔｉ：０．０３質量％以下を含み、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなるアルミニウムダイカスト合金材料が記載されている。実施例には、作製したアルミニウムダイカスト合金材料を鏡面バフ仕上げした後、厚さ５μｍの硫酸アルマイトを形成したアルミニウムダイカスト合金材料が記載されている。しかしながら、該アルミニウムダイカスト合金材料は、強度及び光輝性が不十分であった。
　特許文献２には、質量％で、Ｓｉ：０．００５～０．０３％、Ｆｅ：０．００５～０．０５％、Ｍｇ：２．５～５．０％、Ｃｒ：０．１０～０．３０％、Ｃｕ：０．０１～０．１％、Ｔｉ：０．０２％以下、Ｂｅ：０．００１～０．０２を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなることを特徴とする光輝性アルミニウム合金材が記載されている。該アルミニウム合金材は、マトリクスと析出物の溶解電位が調整され、研磨表面の溶解が均一になり平滑化されることから光輝性が得られるとされている。また、所定の条件で熱処理することで光輝性がもたらされるとされている。そして、このようなアルミニウム合金材は自動車用ホイールに好適に用いられる旨が記載されている。しかしながら、該アルミニウム合金材は光輝性が十分ではなかった。
　特許文献３には、Ｚｎ４．５～６．５重量％、Ｍｇ０．４～１．２重量％、Ｃｕ０．０５～０．４０重量％、Ｚｒ０．０５～０．２５重量％、Ｆｅ０．１５重量％以下、Ｓｉ０．１５重量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、Ｚｎの含有量とＭｇの含有量との比Ｚｎ／Ｍｇが６～１２であり、Ｆｅの含有量とＳｉの含有量との比Ｆｅ／Ｓｉが１．５以上であることを特徴とする光輝性および熱間加工性に優れた高力アルミニウム合金が記載されている。実施例には、このような組成の鋳塊を均質化処理した後、押出加工して得た中空材を時効硬化処理したアルミニウム合金材が記載されており、該アルミニウム合金材は優れた機械的性質、光輝性、耐応力腐食割れ性、および熱間加工性を発揮したとされている。しかしながら、該アルミニウム合金材は光輝性がなお不十分であった。
　特許文献４には、Ｍｇ２～６％、Ｚｎ１～５％、Ｔｉ０．０３～０．４％、Ｚｒ０．０３％～０．４％と、Ｍｎ０．１０～１．０％、Ｃｒ０．０５～０．６％のいずれか１種以上とを含み、かつＴｉとＺｒの合計が０．４％以下で、残部Ａｌおよび同伴する不純物からなる鋳造用アルミニウム合金が記載されている。このようなアルミニウム合金は耐食性、耐応力腐食性、陽極酸化性、機械加工性などのＡｌ－Ｍｇ系合金の有する諸性質を維持したまま、鋳造性、機械的性質、溶接性が改善されているとされている。また、該鋳造用アルミニウム合金の用途として多数例示されているもののなかに自動車用ホイールが記載されている。実施例には、鋳造した該アルミニウム合金をアルカリエッチングしてリン酸－硝酸溶液で化学研磨した後、厚さ１０μｍの陽極酸化皮膜を形成したものが記載されており、このときの表面は美しい銀白色を呈していたとされている。しかしながら、このようなアルミニウム合金は光輝性がなお不十分であった。
特開２００９－１８７５号公報 特開２００８－２３１５０５号公報 特開平６－１４５８７１号公報 特開昭６２－１７１４７号公報
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、高い強度、硬度及び靭性を維持しつつ、優れた光輝性を有するアルミニウム合金鋳物、特に自動車用アルミホイールを提供することを目的とするものである。また、そのようなアルミニウム合金鋳物の製造方法を提供することを目的とするものである。
　上記課題は、Ｍｇ：１．５～５．５重量％、Ｚｎ：１．６～５．０重量％、Ｓｉ：０．４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、鋳造した後に研磨してなる、ＪＩＳ：Ｚ８７４１に基づいて測定した光沢度が１００％以上であることを特徴とするアルミニウム合金鋳物を提供することによって解決される。
　このとき、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ことが好適である。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、厚さ０．５～１５μｍの陽極酸化皮膜を有することが好適である。
　上記課題は、Ｍｇ：１．５～５．５重量％、Ｚｎ：１．６～５．０重量％、Ｓｉ：０．４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、得られた鋳物を研磨する、ＪＩＳ：Ｚ８７４１に基づいて測定した光沢度が１００％以上であるアルミニウム合金鋳物の製造方法を提供することによっても解決される。
　このとき、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ことが好適である。
　前記鋳造が重力鋳造であることが好適である。また、前記研磨が電解研磨又はバフ研磨であることも好適である。
　前記アルミニウム合金を鋳造した後に、３１０～５８０℃で１～１０時間、溶体化処理することが好適であり、前記溶体化処理の後に、１００～２５０℃で１～２４時間、時効硬化処理することがより好適である。
　本発明のアルミニウム合金鋳物の製造方法において、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ことが好適であり、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ことがより好適である。また、前記アルミニウム合金を鋳造して研磨した後に、クリアー塗装することも好適である。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、高い強度、硬度及び靭性を維持しつつ、優れた光輝性を有する。このようなアルミニウム合金鋳物は、特に、自動車用アルミホイールとして好適に用いることができる。また、本発明のアルミニウム合金鋳物の製造方法によれば、光輝性に優れたアルミニウム合金鋳物を簡便に製造できる。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｍｇ：１．５～５．５重量％、Ｚｎ：１．６～５．０重量％、Ｓｉ：０．４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、鋳造した後に研磨してなる、ＪＩＳ：Ｚ８７４１に基づいて測定した光沢度が１００％以上であるものである。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｍｇを１．５～５．５重量％含有する。Ｍｇはアルミニウム合金鋳物の光輝性を高めるために添加するものである。さらに、ＭｇがＺｎとともに含有することで該アルミニウム合金鋳物は高い強度や硬度を有するようになる。Ｍｇの含有量が１．５重量％未満の場合には、アルミニウム合金鋳物の強度及び硬度が不十分になる。Ｍｇの含有量は、２．５重量％以上であることが好適であり、３．５重量％以上であることがより好適である。一方、Ｍｇの含有量が５．５重量％より多い場合には、湯流れ性など鋳造性が悪くなる。Ｍｇの含有量は、５．３重量％以下であることが好適である。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｚｎを１．６～５．０重量％含有する。Ｚｎを含有することで光輝性を低下させることなく該アルミニウム合金鋳物の強度及び硬度を高めることができる。また、Ｚｎは鋳造時の湯流れ性を向上させる効果も有する。Ｚｎの含有量が１．６重量％未満の場合には、強度や硬度が不十分になる。Ｚｎの含有量は２．０重量％以上であることが好適であり、２．５重量％以上であることがより好適である。一方、Ｚｎの含有量が５．０重量％より多い場合には、粒界腐食が発生したり、靭性が不十分になる。Ｚｎの含有量は、４．５重量％以下であることが好適であり、４．０重量％以下であることがより好適である。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｔｉを０．２重量％以下含有する。Ｔｉはアルミニウム合金鋳物の結晶を微細化する作用を有しており、該アルミニウム合金鋳物の強度や光輝性がさらに高まる。Ｔｉの添加に際して、Ｔｉを単独で添加してもよいし、Ｂとともに添加してもよい。Ｔｉの含有量が０．２重量％より多い場合には光輝性が低下する。一方、Ｔｉの含有量は０．０１重量％以上であることが好適である。Ｔｉの含有量が０．０１重量％未満である場合にはＴｉの配合による結晶を微細化する作用が発現しないおそれがある。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｂを０．１重量％以下含有する。ＢはＴｉを添加する際に、Ｔｉともに添加されることがあるものである。例えば、Ｔｉを有効成分として含有させるに際して、ＴｉＢ２を添加して行った場合に、ＴｉとともにＢが該アルミニウム合金鋳物に含有することになる。ＢをＴｉとともに添加すると、Ｔｉを単独で添加した場合よりもさらにアルミニウム合金鋳物の結晶を微細化する効果が高くなる。Ｂの含有量は０．００５重量％以上であることが好適である。Ｂの含有量が０．００５重量％未満である場合にはＢの配合による結晶を微細化する作用が発現しないおそれがある。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｂｅを０．１重量％以下含有する。Ｂｅは鋳造時の湯流れ性を向上させる効果やアルミニウム合金鋳物に対する酸化防止効果を有する。Ｂｅの含有量が０．１重量％より多い場合にはコスト高になる。一方、Ｂｅ含有量は０．０００１重量％以上であることが好適である。Ｂｅの含有量が０．０００１重量％未満である場合にはＢｅの配合による酸化防止効果が発現しないおそれがある。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｓｉを０．４重量％以下含有する。本発明において、Ｓｉの含有量はできる限り少ないほうが好ましい。Ｓｉの含有量が０．４重量％より多い場合には、鋳造後のアルミニウム合金鋳物の表面にＳｉが析出して光輝性が不十分になる。Ｓｉの含有量は、０．２重量％以下であることが好適であり、０．１５重量％以下であることがより好適である。Ｓｉの含有量は、通常０．０１重量％以上である。Ａｌなどに不可避的に含有するＳｉを完全に除去するのはコスト高になるおそれがあるからである。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｆｅを０．４重量％以下含有する。本発明において、Ｆｅの含有量はできる限り少ないほうが好ましい。Ｆｅの含有量が０．４重量％より多い場合には、アルミニウム合金鋳物の強度、靭性、耐食性及び光輝性が不十分になる。Ｆｅの含有量は、０．３重量％以下であることが好適であり、０．２重量％以下であることがより好適である。Ｆｅの含有量は、通常０．０１重量％以上である。Ａｌなどに不可避的に含有するＦｅを完全に除去するのはコスト高になるおそれがあるからである。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｃｕを０．４重量％以下含有する。本発明において、Ｃｕの含有量はできる限り少ないほうが好ましい。Ｃｕの含有量が０．４重量％より多い場合には、アルミニウム合金鋳物の耐食性及び光輝性が不十分になる。Ｃｕの含有量は、０．２重量％以下であることが好適であり、０．１重量％以下であることがより好適である。Ｃｕの含有量は、通常０．０１重量％以上である。Ａｌなどに不可避的に含有するＣｕを完全に除去するのはコスト高になるおそれがあるからである。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｍｇ：１．５～５．５重量％、Ｚｎ：１．６～５．０重量％、Ｓｉ：０．４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、得られた鋳物を研磨することによって製造することができる。
　本発明のアルミニウム合金鋳物を製造する場合の鋳造方法は特に制限されない。例えば、砂型鋳造法、金型重力鋳造法、金型重力傾斜鋳造法、などの重力鋳造法；低圧鋳造法；ダイカスト鋳造法などの加圧鋳造法などの一般的に用いられる鋳造方法を採用することができる。なかでも、重力鋳造法又は低圧鋳造法が好適であり、重力鋳造法がより好適である。重力鋳造法のなかでも、金型重力鋳造法又は金型重力傾斜鋳造法が好適であり、金型重力傾斜鋳造法がより好適である。鋳造する際に用いる溶湯は常法により原料を上記のような合金組成になるように調製したものを使用することができる。溶湯の温度は鋳造方法や合金の組成によって調整するが、金型重力傾斜鋳造法の場合には、通常、６８０～７８０℃である。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、アルミニウム合金を鋳造した後に溶体化処理又は時効硬化処理の少なくとも一方から選択される熱処理を施すことが好適であり、溶体化処理することがより好適である。溶体化処理とは、鋳造後のアルミニウム合金鋳物を溶解しない程度の高温で保持して合金の析出成分が基地中に十分溶け込んだ固溶状態にした後に、焼入れして過飽和固溶体にする処理のことである。このときの保持温度は３１０～５８０℃が好適であり、４００～４８０℃がより好適である。保持時間は１～１０時間が好適であり、２～８時間がより好適である。溶体化処理はアルミニウム合金鋳物を研磨した後に行っても構わないが、光輝性の観点からは、研磨する前に溶体化処理することが好適である。
　また、アルミニウム合金鋳物を溶体化処理した後に時効硬化処理することがより好適である。時効硬化処理とは、溶体化処理によって過飽和固溶体になったアルミニウム合金鋳物を熱的に安定な平衡状態に移行させる熱処理のことである。このときの保持温度は１００～２５０℃が好適であり、１２０～２００℃がより好適である。保持時間は１～２４時間が好適であり、２～１２時間がより好適である。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、溶体化処理した後に時効硬化処理する熱処理を行うことによって、強度、硬度及び靭性がさらに向上するとともに、光輝性もさらに向上する。
　本発明のアルミニウム合金鋳物を製造する場合の研磨方法は特に制限されない。例えば、電解研磨；乾式バフ研磨、湿式バフ研磨などのバフ研磨；化学研磨；バレル研磨などの一般的に用いられる研磨方法を採用することができる。光輝性の観点からは電解研磨及びバフ研磨が好適である。バフ研磨のなかでも湿式バフ研磨が好適である。研磨した後に陽極酸化皮膜を形成する場合には、電解研磨が好適である。電解研磨した後に陽極酸化皮膜を形成した場合には陽極酸化皮膜を形成することによる光輝性の低下が非常に小さい。
　本発明のアルミニウム合金鋳物は、厚さ０．５～１５μｍの陽極酸化皮膜を有することが好適である。このときの陽極酸化皮膜は研磨後のアルミニウム合金鋳物の表面に形成されるものである。陽極酸化皮膜を形成する方法は特に制限されない。通常のアルミニウム合金に対する陽極酸化皮膜の形成方法を用いることができる。電解液としては、例えば、リン酸、硫酸、硼酸又はシュウ酸などの酸やそれらの塩などが挙げられる。使用する電源は特に限定されず、直流電源であっても交流電源であってもよい。
　このような陽極酸化皮膜を有することで、アルミニウム合金鋳物の耐食性が高められる。また、アルミニウム合金鋳物にクリアー塗装などの塗装を行う場合に塗膜の密着力が強くなる。陽極酸化皮膜の厚さが１５μｍより厚い場合にはアルミニウム合金鋳物の光輝性が不十分になるおそれがある。陽極酸化皮膜の厚さは１０μｍ以下であることが好適であり、５μｍ以下であることがより好適であり、４μｍ以下であることがさらに好適である。陽極酸化皮膜の厚さが０．５μｍ未満の場合には耐食性に対する効果が得られないおそれがある。陽極酸化皮膜の厚さは１μｍ以上であることが好適であり、１．５μｍ以上であることがより好適である。
　本発明において、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ことがより好適である。こうして得られる陽極酸化皮膜を有するアルミニウム合金鋳物は、非常に優れた光輝性を有する。電解研磨後の表面は非常に清浄であるため、陽極酸化皮膜が均一に形成されると考えられる。そして、均一な陽極酸化皮膜が形成されることにより、優れた光輝性が得られるものと考えられる。また、電解研磨は簡便である。後述する実施例にも、電解研磨した後に、陽極酸化皮膜を形成した場合の顕著な効果が示されている。電解研磨した後に、陽極酸化皮膜を形成して得られた鋳物（実施例５）は、優れた光輝性を有していた。
　また、本発明のアルミニウム合金鋳物は、アルミニウム合金を鋳造して研磨した後に、クリアー塗装することも好適である。クリアー塗装は研磨した後のアルミニウム合金鋳物の表面に行ってもよいし、研磨した後に陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム合金鋳物の表面に行ってもよい。耐食性や塗膜の密着力の観点からは、研磨した後に陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム合金鋳物の表面にクリアー塗装するのが好適である。クリアー塗装用の塗料は一般的なクリアー塗装用の塗料が使用できる。例えば、アクリル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリエステル樹脂塗料、フッ素樹脂塗料などの塗料が挙げられる。これらは、常温で溶剤を蒸発させて乾燥させる常温乾燥型塗料であってもよいが、剥離防止の観点からは、加熱や紫外線照射により反応硬化させる反応硬化型の塗料が好適である。塗装方法は、静電塗装、スプレー塗装、刷毛塗り、電着塗装等を適宜採用することができる
　こうして得られた本発明のアルミニウム合金鋳物はＪＩＳ：Ｚ８７４１に基づいて測定した光沢度が１００以上である。本発明のアルミニウム合金鋳物は、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｂ及びＢｅを上記の量含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有することで、鋳造後、研磨して得られるアルミニウム合金鋳物は、高い強度、硬度及び靭性を維持しつつ、優れた光輝性を有するようになる。光沢度は１５０％以上であることが好適であり、２５０％以上であることがより好適であり、３００％以上であることがさらに好適であり、４５０％以上であることが特に好適である。
　本発明の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ことが好適である。本発明のアルミニウム合金鋳物は高い強度、硬度及び靭性を維持しつつ、優れた光輝性を有するため、それからなる自動車用アルミホイールは、クロムメッキ処理した従来品と同等の質感の高い金属光沢を有する意匠性に優れたものとなる。クロムメッキ処理が不要であることによるコスト削減効果が大きく、クロムメッキ処理に必要な有害物質を使用しないため環境負荷も低減されるうえ、アルミニウム合金のリサイクル性も向上する。
　また、本発明のアルミニウム合金鋳物は、自動車、バイクなどの輸送機器をはじめとして、自転車、釣り具などのレジャー用品；建築部材；電子機器又は日用品など、様々な分野において好適に用いることができる。
　以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
［光沢度の測定方法］
　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）」
［引張強さ、耐力及び伸びの測定方法］
　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。
［ブリネル硬さの測定方法］
　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。
［ディスクホイールの性能評価方法］
　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。
実施例１
　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。
比較例１
　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。
比較例２
　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。
実施例２
　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。
実施例３
　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。
比較例３
　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。
実施例４
　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。
実施例５
　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。
比較例４
　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。
実施例６、７
　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。
実施例８
　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。
比較例５
　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。
実施例９
　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。
比較例６
　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。
実施例１０
　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。
参考例１
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
実施例１１
　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。
実施例１２
　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。
比較例７
　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。
実施例１３
　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。
比較例８
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

Claims (12)

  1. 　Ｍｇ：１．５～５．５重量％、Ｚｎ：１．６～５．０重量％、Ｓｉ：０．４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、鋳造した後に研磨してなる、ＪＩＳ：Ｚ８７４１に基づいて測定した光沢度が１００％以上であることを特徴とするアルミニウム合金鋳物。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　Ｍｇ：１．５～５．５重量％、Ｚｎ：１．６～５．０重量％、Ｓｉ：０．４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、得られた鋳物を研磨する、ＪＩＳ：Ｚ８７４１に基づいて測定した光沢度が１００％以上であるアルミニウム合金鋳物の製造方法。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　前記研磨が電解研磨又はバフ研磨である請求項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。
  8. 　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４～７のいずれかに記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法。
  9. 　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。
  10. 　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４～９のいずれかに記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法。
  11. 　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４～９のいずれかに記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法。
  12. 　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４～１１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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