(57)【要約】【課題】Ｆｅ等の不純物を含むアルミニウム材料を用いても車両部品に適した靭性を確保することが可能な車両用アルミ合金、および、自動二輪車用ホイールを提供する。【解決手段】車両用アルミ合の組成を重量％でＦｅ：０．５％以下、Ｍｎ：０．２％以下とし、ＳｉおよびＣｕを含み、残部のＡｌおよび不可避的不純物を含み、デンドライト２次アーム間隔が４５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが１５０μｍ以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＦｅ：０．５％以下、Ｍｎ：０．２％以下とし、ＳｉおよびＣｕを含み、残部のＡｌおよび不可避的不純物を含み、
デンドライト２次アーム間隔が４５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが１５０μｍ以下であることを特徴とする車両用アルミ合金。
【請求項２】
デンドライト２次アーム間隔が４０μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の車両用アルミ合金。
【請求項３】
デンドライト２次アーム間隔が３５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが７０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の車両用アルミ合金。
【請求項４】
デンドライト２次アーム間隔が２５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の車両用アルミ合金。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用アルミ合金を用いて構成されたことを特徴とする自動二輪車用ホイール。
【請求項６】
リム部（１７）の厚みが２０ｍｍ以下に設定されたことを特徴とする請求項５記載の自動二輪車用ホイール。
【請求項７】
上型（２１）、下型（２３）、および、リム部（１７）を形成するスライド型（２５）を有し、前記上型（２１）、前記下型（２３）、及び前記スライド型（２５）の少なくともいずれかにおいて、前記リム部（１７）を形成する部分に冷却速度を速める冷却液流路（３９）を形成した金型（２０）を用い、溶湯重力金型鋳造により製造されたことを特徴とする請求項５又は６記載の自動二輪車用ホイール。
【請求項８】
上型（２１）、下型（２３）、および、リム部（１７）を形成するスライド型（４１）を有し、前記上型（２１）、前記下型（２３）、及び前記スライド型（４１）の少なくともいずれかにおいて、前記リム部（１７）を形成する成形面（４３）をベリリウム銅合金で形成した金型（４０）を用い、溶湯重力金型鋳造で製造されたことを特徴とする請求項５又は６記載の自動二輪車用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用アルミ合金、および、このアルミ合金を用いた自動二輪車用ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や二輪車の車輪など高強度と高靭性の両方が要求される部品の材料として、従来、新塊アルミニウム（アルミニウム一次合金ともいう）に、いくつかの元素を添加したアルミ合金が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１記載のアルミ合金のように新塊アルミニウムを使用すると、新塊アルミニウムが高価であることと、新塊アルミニウムの製造に多くのＣＯ２が排出されることから、アルミニウムのリサイクル材である再生塊アルミニウム材（アルミニウム二次合金ともいう）を原料としてアルミ合金材を製造することが望まれている。しかし、再生塊アルミニウム材を使用すると、靭性（伸び）を低下させるＦｅ等の材料が含まれてしまう。このため、靭性が要求される車両部品に再生塊アルミニウム材を使用することは難しかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、Ｆｅ等の不純物を含むアルミニウム材料を用いても車両部品に適した靭性を確保することが可能な車両用アルミ合金、および、自動二輪車用ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の車両用アルミ合金は、重量％でＦｅ：０．５％以下、Ｍｎ：０．２％以下とし、ＳｉおよびＣｕを含み、残部のＡｌおよび不可避的不純物を含み、デンドライト２次アーム間隔（ＤＡＳ：Dendrite Arm Spacing）が４５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが１５０μｍ以下であることを特徴とする。
本発明によれば、再生塊アルミニウム材のような、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ等を不純物として含むアルミニウム原料を用いて、車両部品に適した靭性を有する車両用アルミ合金を得ることができる。
【０００６】
また、上記の車両用アルミ合金は、デンドライト２次アーム間隔が４０μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが１００μｍ以下であることが好ましい。
この場合、より優れた靭性を有する車両用アルミ合金を得ることができる。
【０００７】
また、上記の車両用アルミ合金は、デンドライト２次アーム間隔が３５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが７０μｍ以下であることが好ましい。
この場合、より優れた靭性を有する車両用アルミ合金を得ることができる。
【０００８】
また、上記の車両用アルミ合金は、デンドライト２次アーム間隔が２５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが３０μｍ以下であることが好ましい。
この場合、より優れた靭性を有する車両用アルミ合金を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の自動二輪車用ホイールは、上記の車両用アルミ合金を用いて構成されたことを特徴とする。
本発明によれば、好適な靭性を有する自動二輪車用ホイールを提供できる。
【００１０】
上記の自動二輪車用ホイールは、リム部（１７）の厚みが２０ｍｍ以下に設定されたことが好ましい。
本発明によれば、鋳造時にリム部が速やかに冷却されることにより、冷却中の初晶の晶出時間を短くしてリム部におけるデンドライト２次アーム間隔を小さくすることができ、さらに、共晶の晶出期間における針状の金属間化合物の成長を抑えることができる。これにより、自動二輪車用ホイールを構成するアルミ合金に、車両用部品としてより好適な特性を持たせることができ、靭性に優れた自動二輪車用ホイールを提供できる。
【００１１】
また、上記の自動二輪車用ホイールは、上型（２１）、下型（２３）、および、リム部（１７）を形成するスライド型（２５）を有し、前記上型（２１）、前記下型（２３）、及び前記スライド型（２５）の少なくともいずれかにおいて、前記リム部（１７）を形成する部分に冷却速度を速める冷却液流路（３９）を形成した金型（２０）を用い、溶湯重力金型鋳造（ＧＤＣ：Gravity Die Casting）により製造されたことが好ましい。
この場合、上型、下型及びスライド型のいずれかに冷却液流路を形成した金型を用いることにより、鋳造時にリム部を速やかに冷却できるので、自動二輪車用ホイールのリム部におけるデンドライト２次アーム間隔を小さくするとともに、針状の金属間化合物の成長を抑えることができる。これにより、靭性に優れ、低コストで製造可能な自動二輪車用ホイールを提供できる。
また、上記の自動二輪車用ホイールを、上記金型を用いて低圧金型鋳造（ＬＰＤＣ：Low Pressure Die Casting）により製造してもよい。
【００１２】
また、上記の自動二輪車用ホイールは、上型（２１）、下型（２３）、および、リム部（１７）を形成するスライド型（４１）を有し、前記上型（２１）、前記下型（２３）、及び前記スライド型（４１）の少なくともいずれかにおいて、前記リム部（１７）を形成する成形面（４３）をベリリウム銅合金で形成した金型（４０）を用い、溶湯重力金型鋳造で製造されたことが好ましい。
この場合、上型、下型及びスライド型のいずれかにベリリウム銅合金を配置した金型を用いることにより、鋳造時に、リム部を形成する成形面でリム部を速やかに放熱させ、冷却時間を短縮できる。このため、自動二輪車用ホイールのリム部におけるデンドライト２次アーム間隔を小さくするとともに、針状の金属間化合物の成長を抑えることができる。これにより、靭性に優れ、低コストで製造可能な自動二輪車用ホイールを提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、再生塊アルミニウム材のような、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ等を不純物として含むアルミニウム原料を用いて、車両部品に適した靭性を有する車両用アルミ合金を得ることができ、この車両用アルミ合金を用いて好適な靭性を有する自動二輪車用ホイールを提供できる。
また、鋳造時にリム部が速やかに冷却されることにより、冷却中の初晶の晶出時間を短くしてリム部におけるデンドライト２次アーム間隔を小さくすることができ、初晶の晶出後における針状の金属間化合物の成長を抑えることができる。これにより、自動二輪車用ホイールを構成するアルミ合金に、車両用部品としてより好適な特性を持たせることができ、靭性に優れた自動二輪車用ホイールを提供できる。
また、上型、下型、及びスライド型の少なくともいずれかに冷却液流路を形成した金型を用いることにより、鋳造時にリム部を速やかに冷却できるので、自動二輪車用ホイールのリム部におけるデンドライト２次アーム間隔を小さくするとともに、針状の金属間化合物の成長を抑えることができ、靭性に優れ、低コストで製造可能な自動二輪車用ホイールを提供できる。
また、上型、下型及びスライド型の少なくともいずれかの成形面にベリリウム銅合金を配置した金型を用いることにより、鋳造時にリム部を速やかに放熱させて冷却時間を短縮できるので、自動二輪車用ホイールのリム部におけるデンドライト２次アーム間隔を小さくするとともに、針状の金属間化合物の成長を抑えることができ、靭性に優れ、低コストで製造可能な自動二輪車用ホイールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動二輪車用ホイールの構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面視図である。
【図２】自動二輪車用ホイールの鋳造に用いる金型の一例を示す断面図である。
【図３】自動二輪車用ホイールの鋳造に用いる金型の別の例を示す断面図である。
【図４】自動二輪車用ホイールの靭性測定に係る試験片の採取条件を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。
【図５】車両用アルミ合金の特性を示す図表であり、（Ａ）はデンドライト二次アーム間隔と靭性との相関の例を示し、（Ｂ）は金属間化合物サイズと靭性との相関の例を示す。
【図６】車両用アルミ合金の特性を示す図表であり、（Ａ）はＦｅ量と金属間化合物サイズとの相関の例を示し、（Ｂ）はＦｅ量と靭性との相関の例を示す。
【図７】車両用アルミ合金の特性を示す図表であり、（Ａ）はＭｎ量と金属間化合物サイズとの相関の例を示し、（Ｂ）はＭｎ量と靭性との相関の例を示す。
【図８】実施例としての車両用アルミ合金の光学顕微鏡写真である。
【図９】比較例としてのアルミ合金の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した実施形態に係る自動二輪車用ホイール１０の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面視図である。
この図１に示す自動二輪車用ホイール１０は、ハブ１１と、ハブ１１から放射状に延びる複数のスポーク１５と、タイヤ（図示略）が装着されるリム１７とが、鋳造により一体成形されたものである。
図１（Ｂ）に示すように、リム１７は薄肉で設計されており、リム１７における厚みは、２０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
図２は、図１に示した自動二輪車用ホイール１０の製造に用いられる鋳造用金型の一例を示す図である。図２は、自動二輪車用ホイール１０の中心軸（回転軸）に対応する軸を含む平面で、スポーク１５のうちの一つに対応するキャビティを切断するように鋳造用金型２０を切断した断面を示している。
図２に示す鋳造用金型２０は、溶湯重力鋳造（ＧＤＣ：Gravity Die Casting）により自動二輪車用ホイール１０を鋳造するための金型であって、上型２１、下型２３、及びスライド型２５を含む鋼製の部分金型により構成されている。スライド型２５は、上型２１及び下型２３に対して側方から嵌合され、自動二輪車用ホイール１０のリム１７を形成する。また、鋳造用金型２０において自動二輪車用ホイール１０の軸中心に相当するキャビティには、ハブ１１の中空部を形成する中子２７が配置される。
【００１７】
上型２１には、アルミ溶湯を注入する注湯口３１が形成されている。注湯口３１は、リム１７の端部を形成する位置でキャビティに連通しており、注湯口３１から注入された溶湯はキャビティを通って、上型２１の中央に設けられた排出口３７に達する。
【００１８】
スライド型２５には、水等の冷却液を流通させる冷却液流路３９ａが形成されている。冷却液流路３９ａは、リム１７の周面に対向する位置に形成され、鋳造用金型２０の外部から冷却液流路３９ａに冷却液を流通させ、この冷却液は外部に排出可能である。図２には冷却液流路３９ａの断面が現れており、冷却液流路３９ａは、好ましくはリム１７の外周のほぼ全体を囲むように配置される。
また、下型２３には、リム１７を形成するキャビティに対向する位置に、冷却液流路３９ｂが設けられている。上型２１には、リム１７を形成するキャビティに対向する位置に、冷却液流路３９ｃが設けられている。図２には冷却液流路３９ａ〜３９ｃの断面を示しているが、これら冷却液流路３９ａ〜３９ｃはリム１７の周方向に沿って、ほぼ円弧を描くように配置されている。このため、冷却液流路３９ａ〜３９ｃに冷却液を流すことにより、リム１７をほぼムラなく、所望の冷却速度で冷却できる。
【００１９】
図２に示す鋳造用金型２０では、上型２１、下型２３、及びスライド型２５の全てに、冷却液流路３９ａ〜３９ｃを形成した構成を例示しているが、冷却液流路３９ａ〜３９ｃの少なくともいずれかが形成されていれば、これら冷却液流路３９ａ〜３９ｃが無い場合に比べて速やかにリム１７を冷却できる。従って、鋳造用金型２０において冷却液流路３９ａ、３９ｂ、３９ｃの一部のみを設けた構成としても、本発明の効果を得られる。例えば、スライド型２５の冷却液流路３９ａのみを形成してもよいし、上型２１の冷却液流路３９ｃと下型２３の冷却液流路３９ｂを設けてもよく、冷却液流路３９ａ〜３９ｃの全てを設けてもよい。
【００２０】
鋳造用金型２０により自動二輪車用ホイール１０を鋳造する際、キャビティ内が溶湯で満たされてから冷却液流路３９ａ〜３９ｃに冷却液を流して、スライド型２５が冷却される。これによりリム１７を構成するアルミ合金が速やかに冷却される。この過程では特にリム１７の周面が冷却されるが、リム１７は上記のように、例えば２０ｍｍ以下の薄肉となっているため、リム１７の全体が自動二輪車用ホイール１０の他の部分（ハブ１１、スポーク１５等）に比べて高速で冷却される。
【００２１】
図３は、自動二輪車用ホイール１０の製造に用いられる鋳造用金型の別の例を示す図である。図３は、図２と同様、自動二輪車用ホイール１０の中心軸（回転軸）に対応する軸を含む平面で、スポーク１５のうちの一つに対応するキャビティを切断するように鋳造用金型４０を切断した断面を示している。
鋳造用金型４０は、鋳造用金型２０（図２）と同様に溶湯重力鋳造により自動二輪車用ホイール１０を鋳造するための金型である。鋳造用金型４０は、上型２１を上型４１に代え、下型２３を下型４３に代え、スライド型２５をスライド型４５に代えた構成を有し、その他は鋳造用金型２０と共通である。
鋳造用金型４０を構成する上型４１、下型４３、及びスライド型４５は、上型２１、下型２３、及びスライド型２５と同様の鋼材からなり、同じ中子２７と組み合わされて同形状のキャビティを構成する。上型４１、下型４３、及びスライド型４５には冷却液流路３９ａ〜３９ｃは形成されておらず、その一部にベリリウム銅合金が配されている。
【００２２】
スライド型４５は、リム１７の周面を形成する成形面４３ａを含む部分がベリリウム銅合金で構成されている。このベリリウム銅合金の組成は、例えば、０．５〜３．０％のベリリウムを含み残部が銅で構成される一般的な組成であってもよいし、ベリリウムの他にニッケル及びコバルトを含む高伝導性ベリリウム銅合金で構成されてもよい。ベリリウム銅合金は、上型２１、４１、下型２３、４３及びスライド型２５、４５を構成する鋼材に比べて高い熱伝導性を有するので、鋳造用金型４０に注入された溶湯のうち成形面４３ａに接する部分は、他の部分に比べて高速で冷却される。
また、下型４３においても、リム１７を形成する成形面４９ｂを含む部分がベリリウム銅合金で構成され、上型２１においてリム１７を形成する成形面４９ｃを含む部分もベリリウム銅合金で構成される。これらの成形面４９ａ〜４９ｃはリム１７の周方向に沿って円弧を描いているため、リム１７の全周を速やかに放冷できる。
【００２３】
図４に示す鋳造用金型４０では、上型４１、下型４３、及びスライド型４５の全てにおいてリム１７を成形する成形面４９ａ〜４９ｃに、ベリリウム銅合金を配置した構成を例示しているが、成形面４９ａ、４９ｂ、４９ｃの少なくともいずれかがベリリウム銅合金で構成されていれば、ベリリウム銅合金を用いない金型により鋳造する場合に比べて速やかに、リム１７を冷却できる。
従って、鋳造用金型４０においてベリリウム銅合金を配置する構成を、上型４１、下型４３、及びスライド型４５のいずれか一部のみとしても、本発明の効果を得られる。例えば、上型４１と下型４３のみベリリウム銅合金を配置しても、スライド型４５のみベリリウム銅合金を配置してもよい。
このように、鋳造用金型２０または鋳造用金型４０を用いて自動二輪車用ホイール１０を鋳造する場合には、リム１７がより高速で冷却される。
【００２４】
ところで、自動二輪車用ホイール１０などの車両部品に用いる車両用アルミ合金には伸び特性（靭性）が要求される。一般に、アルミニウム材料に含まれる不純物としてのＦｅの含有量が増大するほど靭性が低下することが知られているが、発明者らは、この靭性の低下が、初晶α−Ａｌ晶の間に形成される金属間化合物の影響であるとの知見を得た。この針状の金属間化合物は、初晶の後に凝固する共晶に含まれるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ共晶やＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ共晶であり、これらはα−Ｓｉ共晶よりも高温で生成する。これらの金属間化合物は、アルミ合金のＦｅとＭｎの量により様々な形状となり、針状に生成したり塊状に生成したりする。発明者らは、これらのＦｅを含む金属間化合物のサイズが大きくなるほど、鋳造品の靭性が低下することを明らかにした。ここでいう金属間化合物のサイズとは、任意の一方向における最大長さであり、面積や体積ではない。従って、針状の金属間化合物はサイズが大きくなりやすい。この金属間化合物のサイズが大きいほど、鋳造品に外力が加わった場合に、金属間化合物が破断を誘発ないし促進すると考えられる。
【００２５】
結晶のサイズを抑えるためには冷却速度を高めることが有効であるが、単に冷却速度を高めるだけでは、鋳造用金型２０、４０における湯回り不良の発生が懸念される。特に、溶湯重力鋳造は溶湯を圧入しないので、溶湯が流れる間に温度が低下することが湯回り性に影響する可能性が考えられる。
ここで、発明者らは、Ｆｅを含む金属間化合物のサイズを小さくするためには、この金属間化合物が成長する期間を短縮することが効果的であるとの知見を得た。すなわち、溶湯を上記期間中冷却することにより、針状の金属間化合物の成長を抑制することができる。この金属間化合物が成長する期間においては溶湯が既にキャビティ内に回っているため、冷却速度を加速しても湯回り性に影響を与えにくい。
そこで、上型２１、下型２３及びスライド型２５の少なくともいずれかに冷却液流路３９ａ〜３９ｃが形成された鋳造用金型２０を用いることで、金属間化合物のサイズを効果的に抑制できる。この場合、金属間化合物の成長が始まるタイミングで冷却速度が高まるように、冷却液流路３９ａ〜３９ｃに流れる冷却液の流量を調整すればよい。鋳造用金型２０を用いると、冷却液によって特に自動二輪車用ホイール１０のリム１７が確実に、かつ速やかに冷却される。このため、特にリム１７における靭性の向上を図ることができる。勿論、冷却液の効果により、自動二輪車用ホイール１０全体の靭性の向上が期待できる。
【００２６】
また、鋳造用金型４０を用いれば、ベリリウム銅合金で構成された成形面４９ａ〜４９ｃからの放熱が促進されるので、鋳造用金型２０を用いた場合と同様に、金属間化合物の成長期間を効果的に短縮できる。鋳造用金型４０は、リム１７の周面を形成する成形面４３にベリリウム銅合金を配置した構成であるため、リム１７が効果的に冷却される一方、キャビティ全体の冷却速度を大幅に高めるようなものではなく、湯回り不良を防ぐことが可能になる。
【００２７】
さらに、発明者らは、初晶α−Ａｌ晶のデンドライト２次アーム間隔（ＤＡＳ：Dendrite Arm Spacing）が小さい場合に、金属間化合物サイズが小さくなるとの知見を得た。デンドライト２次アーム間隔を小さくするためには、初晶α−Ａｌ晶が成長する期間を短縮することが効果的である。その一方で、溶湯を冷却することによる湯回り性への影響が懸念される。
【００２８】
そこで、発明者らは、鋳造に使用するアルミ合金の組成を種々に変更してデンドライト２次アーム間隔及び金属間化合物のサイズを測定し、車両部品として好適な靭性を有するアルミ合金について、以下の知見を得た。
【００２９】
図４は、自動二輪車用ホイール１０の靭性測定に係る試験片の採取条件を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。
以下に説明するアルミ合金の靭性の測定にあたっては、鋳造用金型２０を用いて自動二輪車用ホイール１０を鋳造し、注湯口３１の空間３５に形成される鋳造品の湯口５０から直方体形状の試験片５１、５３、５５を切り出して、これらの試験片の機械的特性を引張試験機で測定した。後述する測定値は、一つの自動二輪車用ホイール１０から切り出した複数の試験片５１、５３、５５の測定値の平均である。また、各試験片５１、５３、５５について、光学顕微鏡（金属顕微鏡）写真に基づいてデンドライト２次アーム間隔及び金属間化合物のサイズの測定を行った。
【００３０】
再生塊アルミニウム材としては、非鉄金属スクラップのうち主にアルミサッシ（押出材）や展伸材アルミ材を主原料とする展伸系スクラップと、鋳物屑やシュレッダーの破砕材を含む鋳物系スクラップが知られている。多く流通している再生塊アルミニウム材の例を挙げると、展伸系スクラップから製造された再生塊アルミニウム材としては、例えば、重量％で１．０％のＳｉ、０．３−０．５％のＭｇ、０．３％以下のＭｎを含み、不純物として０．２−１．０％のＣｕ、０．４−１．５％のＺｎ、０．６−１．１％のＦｅを含むものが知られている。また、鋳物系スクラップから製造された再生塊アルミニウム材としては、例えば、重量％で６．０−７．０％のＳｉ、０．２−０．４％のＭｇ、０．２％以下のＭｎを含み、不純物として１．５−２．５％のＣｕ、１．２−１．５％のＺｎ、０．８−１．１％のＦｅを含むものが知られている。
これらの展伸系スクラップ材由来の再生塊アルミニウム材と、鋳物系スクラップ由来の再生塊アルミニウム材とを適宜選択し、或いは混合して車両用アルミ合金に使用する場合、この車両用アルミ合金の組成は、１．０％以上のＳｉ、０．２％以上のＭｇ、０．３％以下のＭｇを含み、不純物として、０．２％以上のＣｕ、０．４％のＺｎ、０．６％以上のＦｅを含むこととなる。これらの再生塊アルミニウム材と新塊アルミニウム材とを混合して用いることも可能であるが、その場合も不純物としてＣｕ、Ｚｎ、Ｆｅが混入する。
【００３１】
そこで、発明者らは、重量％でＦｅ：０．５％以下、Ｍｎ：０．２％以下とし、ＳｉおよびＣｕを含み、残部のＡｌおよび不可避的不純物を含み、デンドライト２次アーム間隔が４５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが１５０μｍ以下である車両用アルミ合金が、車両用部品を鋳造した場合に好適な靭性を発揮するとの知見を得た。この車両用アルミ合金は、Ｆｅ、Ｃｕ等の不純物を含むアルミニウム原料を用いて実現できる。このため、再生塊アルミニウム材等を利用して、車両部品に適した靭性を有する車両用アルミ合金を得ることができる。
【００３２】
Ｓｉは、アルミニウム合金の鋳造時における溶湯の流動性を向上させる効果を持つ。Ｓｉ量が重量％で５．０％以上の場合には溶湯の流動性を良好とすることができ、９．０％以下の場合には鋳造品の伸び（靭性）を確保できるため、本実施形態に係る車両用アルミ合金のＳｉ量は、５．０％以上、９．０％以下であることが好ましい。
Ｆｅは、Ａｌ−Ｓｉ系合金の鋳造品において、靭性を低下させる。Ｆｅ量が多いと針状のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物が多く生成されるため、靭性を低下させる。
Ｍｎは、Ｆｅを含むＡｌ−Ｓｉ系合金に添加された場合に、靭性に悪影響しない塊状のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系の金属間化合物を生成し、上述した針状のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物の生成を抑制する効果がある。しかしその一方で、Ｍｎ量が多い場合には、鋳造品の靭性が低下する。従って、Ｍｎ量は０．２％以下であることが好ましい。
Ｃｕは鋳造品の靭性を低下させ、耐食性を損なう不純物として考えられ、０．４％以下であることが好ましい。Ｚｎは、耐食性を損なう不純物として考えられる。
Ｍｇは引っ張り強さと耐力を向上させる効果があるが、Ｍｇの量が増加するに伴って靭性が低下する。
【００３３】
この種の車両用アルミ合金としては、デンドライト２次アーム間隔が４０μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが１００μｍ以下であることが、より確実に、車両部品として好適な靭性を得ることができ、好ましい。
また、デンドライト２次アーム間隔が３５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが７０μｍ以下である構成とすれば、より確実に、車両部品として好適な靭性を得ることができ、より一層好ましい。
さらに、デンドライト２次アーム間隔が２５μｍ以下、且つ、金属間化合物のサイズが３０μｍ以下である構成とすれば、より優れた靭性を有する車両用アルミ合金を得ることができ、さらに好ましい。
【００３４】
そして、これらの車両用アルミ合金を用いて構成された自動二輪車用ホイール１０は、再生塊アルミニウム材等を材料として製造可能であって、好適な靭性を有し、自動二輪車用ホイールとして好適である。
また、この自動二輪車用ホイール１０は、リム１７の厚みが２０ｍｍ以下に設定されたことが好ましい。この場合、鋳造時にリム１７が速やかに冷却されることにより、冷却中の初晶の晶出時間を短くしてリム部におけるデンドライト２次アーム間隔を小さくすることができ、さらに、共晶の晶出期間における針状の金属間化合物の成長を抑えることができ、より優れた靭性を発揮する。
【００３５】
自動二輪車用ホイール１０の製造方法としては、上述したＧＤＣに限定されず、鋳造用金型２０、４０を用いて低圧金型鋳造（ＬＰＤＣ：Low Pressure Die Casting）により製造してもよい。この場合も、上記の車両用アルミ合金を用いることにより、再生塊アルミニウム材等を材料として製造可能であって、好適な靭性を有する自動二輪車用ホイール１０を実現できる。
さらに、本発明の車両用アルミ合金は、ホイールに限らず、車両の足回り部品に好適である。例えば、上記車両用アルミ合金を用いてスイングアーム、フロントフォークを保持するブラケット（ブリッジ）等を製造し、好適な靭性を有する足回り部品を得ることができる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
以下の実施例では、本発明を適用した実施例１〜１１、および、比較対象としての比較例１〜５について、鋳造および評価を行った。
各実施例の仕様、物性の測定結果、および評価は表１に示す通りである。なお、表１に記載した符号Ａ〜Ｑ（Ｏを除く）は、後述する図５〜図７中のプロットとの対応を示す。
【００３７】
【表１】
2014065960.tif 000002
【００３８】
［実施例１］
実施例１では、アルミニウム原料にアルミ合金を溶解して各種元素を添加することにより、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．１％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２３％、Ｍｎ：０．１５％、Ｆｅ：０．１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．３２％、Ｓｒ：０．０１、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる溶湯を調整した。
続いて、上記溶湯を、鋳造用金型２０を用いた溶湯重力鋳造法により鋳造し、自動二輪車用ホイールを作製した。この自動二輪車用ホイールから、図４を参照して説明したように試験片を作製し、この引張試験片の機械的特性を引張試験機で測定した。また、試験片のＳＥＭ写真に基づきデンドライト２次アーム間隔（ＤＡＳ）を測定した。
なお、以下に説明する実施例２〜１１及び比較例１〜５についても、鋳造、試験片の作製及び測定は同様に行った。
実施例１では、デンドライト２次アーム間隔２５μｍ、金属間化合物のサイズ９．６μｍ、伸び１２．５％の結果を得た。
【００３９】
［実施例２］
実施例２では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．３％、Ｍｇ：０．２８％、Ｃｕ：０．２４％、Ｍｎ：０．１８％、Ｆｅ：０．１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．３１％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例２では、デンドライト２次アーム間隔３０μｍ、金属間化合物のサイズ１５．６μｍ、伸び１０．４％の結果を得た。
【００４０】
［実施例３］
実施例３では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．１％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２２％、Ｍｎ：０．１５％、Ｆｅ：０．１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．３１％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例３では、デンドライト２次アーム間隔４５μｍ、金属間化合物のサイズ２０．２μｍ、伸び９．５％の結果を得た。
【００４１】
［実施例４］
実施例４では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．２％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２５％、Ｍｎ：０．１５％、Ｆｅ：０．２８％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．３３％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例４では、デンドライト２次アーム間隔２５μｍ、金属間化合物のサイズ３５．５μｍ、伸び８．８％の結果を得た。
【００４２】
［実施例５］
実施例５では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．１％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２４％、Ｍｎ：０．１７％、Ｆｅ：０．２８％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．２９％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例５では、デンドライト２次アーム間隔３０μｍ、金属間化合物のサイズ４２μｍ、伸び９．１％の結果を得た。
【００４３】
［実施例６］
実施例６では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．１％、Ｍｇ：０．２８％、Ｃｕ：０．２３％、Ｍｎ：０．１９％、Ｆｅ：０．２８％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．３０％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例６では、デンドライト２次アーム間隔４５μｍ、金属間化合物のサイズ４９．６μｍ、伸び８％の結果を得た。
【００４４】
［実施例７］
実施例７では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．３％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２５％、Ｍｎ：０．２％、Ｆｅ：０．５１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．２９％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例７では、デンドライト２次アーム間隔２５μｍ、金属間化合物のサイズ１２４μｍ、伸び６．８％の結果を得た。
【００４５】
［実施例８］
実施例８では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．２％、Ｍｇ：０．２８％、Ｃｕ：０．２４％、Ｍｎ：０．２％、Ｆｅ：０．５１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．３０％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例８では、デンドライト２次アーム間隔３０μｍ、金属間化合物のサイズ１４６．８μｍ、伸び５．８％の結果を得た。
【００４６】
［実施例９］
実施例９では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．５％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２４％、Ｍｎ：０．１５％、Ｆｅ：０．５１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．２８％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例９では、デンドライト２次アーム間隔２０μｍ、金属間化合物のサイズ４５μｍ、伸び９％の結果を得た。
【００４７】
［実施例１０］
実施例１０では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．２％、Ｍｇ：０．２８％、Ｃｕ：０．２３％、Ｍｎ：０．１７％、Ｆｅ：０．５１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．２７％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例１０では、デンドライト２次アーム間隔３２μｍ、金属間化合物のサイズ８４μｍ、伸び５．３％の結果を得た。
【００４８】
［実施例１１］
実施例１１では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．１％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２４％、Ｍｎ：０．１５％、Ｆｅ：０．５１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．３１％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
実施例１１では、デンドライト２次アーム間隔２９μｍ、金属間化合物のサイズ５５μｍ、伸び６．８％の結果を得た。
【００４９】
［比較例１］
比較例１では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．２％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２５％、Ｍｎ：０．１８％、Ｆｅ：０．６５％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．２８％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
比較例１では、デンドライト２次アーム間隔３２μｍ、金属間化合物のサイズ１３０μｍ、伸び３．８％の結果を得た。
【００５０】
［比較例２］
比較例２では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．１％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２５％、Ｍｎ：０．２５％、Ｆｅ：０．６５％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．２７％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
比較例２では、デンドライト２次アーム間隔４１μｍ、金属間化合物のサイズ１５０μｍ、伸び４％の結果を得た。
【００５１】
［比較例３］
比較例３では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．４％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２５％、Ｍｎ：０．２５％、Ｆｅ：０．６５％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．２６％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
比較例３では、デンドライト２次アーム間隔４３μｍ、金属間化合物のサイズ２００μｍ、伸び３．９％の結果を得た。
【００５２】
［比較例４］
比較例４では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．２％、Ｍｇ：０．２９％、Ｃｕ：０．２５％、Ｍｎ：０．３％、Ｆｅ：０．５１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．３０％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
比較例４では、デンドライト２次アーム間隔４５μｍ、金属間化合物のサイズ１８０μｍ、伸び４．６％の結果を得た。
【００５３】
［比較例５］
比較例５では、溶湯の化学成分重量比を、化学成分重量比が、Ｓｉ：７．１％、Ｍｇ：０．２８％、Ｃｕ：０．２５％、Ｍｎ：０．３％、Ｆｅ：０．５１％、Ｔｉ：０．１％、Ｚｎ：０．２９％、Ｓｒ：０．０１とし、残部をＡｌおよび不可避的不純物とした。
比較例５では、デンドライト２次アーム間隔３０μｍ、金属間化合物のサイズ２５０μｍ、伸び３．７％の結果を得た。
【００５４】
図５〜図７は、実施例および比較例の車両用アルミ合金の特性を示す図表である。
図５（Ａ）は、実施例１〜１１及び比較例１〜５について、デンドライト２次アーム間隔と靭性との相関の例を示し、図中（１）は実施例１〜１１及び比較例１〜５の結果から求めた線形近似曲線である。
この図５（Ａ）に示すように、デンドライト２次アーム間隔が小さいほど伸びが大きくなる相関が認められる。近似曲線（１）に基づき、デンドライト２次アーム間隔が４５μｍ以下であれば少なくとも伸び５％以上となることが明らかになったので、デンドライト２次アーム間隔の好適な値は４５μｍ以下であり、より好ましくは４０μｍ以下であり、さらに好ましくは３５μｍ以下である。デンドライト２次アーム間隔の値を２５μｍ以下とすると最も好ましい値が得られることが明らかになった。
【００５５】
図５（Ｂ）は、実施例１〜１１及び比較例１〜５について、金属間化合物サイズと靭性との相関の例を示し、図中（２）は実施例１〜１１及び比較例１〜５の結果から求めた線形近似曲線である。
この図５（Ｂ）に示すように、金属間化合物のサイズが小さいほど伸びが大きくなる相関が認められる。金属間化合物のサイズが１５０μｍ以下であれば少なくとも伸び５％以上となることが明らかになった。近似曲線（２）に基づき、金属間化合物のサイズの好適な値は１５０μｍ以下であり、より好ましくは１００μｍ以下であり、さらに好ましくは７０μｍ以下である。金属間化合物のサイズを３０μｍ以下とすると最も好ましい値が得られることが明らかになった。
【００５６】
図６（Ａ）は、実施例１〜１１及び比較例１〜５について、Ｆｅの量と金属間化合物サイズとの相関の例を示す図表であり、図中（３）は実施例１〜１１及び比較例１〜５の結果から求めた線形近似曲線である。
この図６（Ａ）に示すように、Ｆｅ量が多いほど金属間化合物のサイズが大きくなる相関が認められる。上述のように、金属間化合物のサイズが小さいほど優れた伸びを呈することが明らかである。近似曲線（３）に基づき、Ｆｅ量が０．５１％以下であれば金属間化合物のサイズを１５０μｍ以下に抑えられることが明らかになった。有効数字を考慮し、Ｆｅ量を０．５％以下（０．５１％を含む）とすることが好ましいと言える。言い換えれば、アルミニウム原料として再生塊アルミニウム材等のＦｅが含まれた原料を用いた場合であっても、Ｆｅ量が０．５％以下であれば、車両部品として好適な伸びが得られることが明らかになった。
【００５７】
図６（Ｂ）は、実施例１〜１１及び比較例１〜５について、Ｆｅの量と靭性との相関の例を示す図表であり、図中（４）は実施例１〜１１及び比較例１〜５の結果から求めた線形近似曲線である。
図６（Ａ）を参照して説明したように、Ｆｅ量が多いほど金属間化合物のサイズが大きくなり、これが伸びの低下に繋がることが明らかになっている。図６（Ｂ）の近似曲線（４）に基づき、Ｆｅ量を０．５１％以下とすれば少なくとも伸び５％以上の良好な値を得られることが明らかになった。有効数字を考慮し、Ｆｅ量を０．５％以下（０．５１％を含む）とすることが好ましいと言える。言い換えれば、アルミニウム原料として再生塊アルミニウム材等のＦｅが含まれた原料を用いた場合であっても、Ｆｅ量が０．５％以下であれば、車両部品として好適な伸びが得られることが明らかになった。
【００５８】
図７（Ａ）は、実施例１〜１１及び比較例１〜５について、Ｍｎの量と金属間化合物サイズとの相関の例を示す図表であり、図中（５）は実施例１〜１１及び比較例１〜５の結果から求めた線形近似曲線である。
この図７（Ａ）に示すように、Ｍｎ量が多いほど金属間化合物のサイズが大きくなる相関が認められる。上述のように、金属間化合物のサイズが小さいほど優れた伸びを呈することが明らかである。近似曲線（５）に基づき、Ｍｎ量が０．２％以下であれば金属間化合物のサイズを１００μｍ以下に抑えられることが明らかになったので、Ｍｎ量は０．２％以下とすることが好ましい。
【００５９】
図７（Ｂ）は、実施例１〜１１及び比較例１〜５について、Ｍｎの量と靭性との相関の例を示す図表であり、図中（４）は実施例１〜１１及び比較例１〜５の結果から求めた線形近似曲線である。
図７（Ａ）を参照して説明したように、Ｍｎ量が多いほど金属間化合物のサイズが大きくなり、これが伸びの低下に繋がることが明らかになっている。図７（Ｂ）の実施例７、８（プロットＧ、Ｈ）および近似曲線（６）から、Ｍｎ量を０．２％以下とすれば少なくとも伸び５％以上の良好な値を得られることが明らかになった。言い換えれば、アルミニウム原料として再生塊アルミニウム材等のＭｎが含まれた原料を用いた場合であっても、Ｍｎ量を０．２％以下とすれば、車両部品として好適な伸びが得られることが明らかになった。
【００６０】
また、表１に示したように、伸び５％以上の結果が得られた実施例１〜１１について、Ｃｕ量はいずれも０．２５％以下であった。このことから、再生塊アルミニウム材を原料とするＣｕが含まれたアルミ合金であっても、Ｃｕ量を０．４％以下、最も好まくは０．２５％以下とすれば、車両用アルミ合金として好ましい靭性が得られる。
【００６１】
図８は、車両用アルミ合金の好ましい例として、実施例９のＳＥＭ写真を示す。また、図９は、比較例４のＳＥＭ写真である。
図８に示すように、実施例９の鋳造品のデンドライト２次アーム間隔（図中ＤＡＳ）は、同写真の５０μｍのスケールと比較しても明らかに小さい。また、初晶α−Ａｌ晶の間に存在する金属間化合物はいずれも塊状であって、そのサイズは同写真の５０μｍのスケールと比較して小さい。この実施例９では９％の伸びが得られた。
これに対し、図９中に矢印で示すように、比較例４の鋳造品には、同写真の５０μｍのスケールと比較して大きい、金属間化合物の針状結晶が含まれている。比較例４の鋳造品の伸びは４．６％であり、上記において好適な値の基準として用いた５％を下回っている。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る車両用アルミ合金は、車両部品として好適な伸びを示すことから、種々の金型を用いて溶湯重力鋳造により鋳造することによって、自動二輪車を含む車両部品に用いることができ、自動二輪車用のホイールを含む車両の足回り部品として実施した場合には、上述したように特に好適である。すなわち、上記では特に好ましい例として自動二輪車用ホイールを挙げて説明したが、この車両用アルミ合金をスイングアーム、フロントフォークを保持するブラケット（ブリッジ）等の部品の製造に用いてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０  自動二輪車用ホイール
１１  ハブ
１５  スポーク
１７  リム
２０、４０  鋳造用金型
２１、４１  上型
２３、４３  下型
２５、４５  スライド型
２７  中子
３１  注湯口
３７  排出口
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ  冷却液流路
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ  成形面
【図１】
2014065960.tif 000003
【図２】
2014065960.tif 000004
【図３】
2014065960.tif 000005
【図４】
2014065960.tif 000006
【図５】
2014065960.tif 000007
【図６】
2014065960.tif 000008
【図７】
2014065960.tif 000009
【図８】
2014065960.tif 000010
【図９】
2014065960.tif 000011