(57)【要約】【課題】Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金を鋳造するにあたり、Ａｌに対するＣｕの固溶を向上させ、得られた鋳造合金の強度を高めることができるＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法を提供する。【解決手段】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、を少なくとも含む。【選択図】図２
2014050869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を少なくとも含むことを特徴とするＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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請求項１〜３のいずれかに記載のＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法に係り、特に溶湯を冷却させる際に超音波振動を利用したＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、部材の軽量化を目的として、アルミニウム合金が利用されている。たとえば、アルミニウム合金製の製品を鋳造する際には、Ａｌの溶湯に、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｕなどの元素が添加されることがある。たとえば、Ｃｕを添加した場合には、Ｃｕは、Ａｌに対して固溶強化および析出強化が期待され、鋳造物の高温強度の向上を図ることができる。
【０００３】
たとえば、このようなアルミニウム製品として、全体を１００質量％としたときに、９〜１３質量％のＳｉと、１〜５質量％のＣｕと、残部であるアルミニウム（Ａｌ）と不可避不純物および／または改質元素とからなるアルミニウム系鋳造合金が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、超音波を液体に照射したとき、液体中への音響流や超音波キャビテーションの発生が広く知られている。金属液相プロセスへの超音波の適用も多数報告されており、中でも超音波による凝固組織の微細化は古くから知られている。このような凝固組織の微細化は、金属を溶融した溶湯に超音波振動した際に、溶湯内に発生するキャビテーションなどの物理現象が密接に関係すると言われおり、超音波振動をアルミニウム合金の鋳造プロセスに適用することは公知となっている（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３２０５４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】南埜宜俊他、高圧下におけるアルミニウム合金中の拡散と状態図、（社）軽金属学会、１９８３年８月，第３９巻、第１２号、Ｐ．９２１−９２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の如きアルミニウム合金は、合金中の初晶α−Ａｌに固溶しているＣｕの濃度が低いため、鋳造合金としての強度が十分なものではなかった。ここで、たとえば、非特許文献１の如く、溶湯に対して単に超音波を付与した場合であっても、Ａｌに対するＣｕの固溶度は、わずかに広がるものの十分な量のＣｕが固溶されているものとはいえなかった。
【０００８】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金を鋳造するにあたり、Ａｌに対するＣｕの固溶を向上させ、得られる鋳造合金の強度を高めることができるＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を鑑みて、発明者らは鋭意検討を重ねた結果、Ａｌ−Ｃｕ系合金からなる溶湯に、ある特定の期間超音波振動を付与することで、初晶α−Ａｌに対して添加されたＣｕが画期的に固溶することができるとの新たな知見を得た。
【００１０】
本発明は、発明者らのこの新たな知見に基づくものであり、本発明に係るＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法は、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に、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、を少なくとも含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、溶湯の冷却過程の際に、Ａｌ−Ｃｕ系合金の溶湯に初晶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、この溶湯に超音波振動を連続して付与することにより、初晶α−Ａｌに対するＣｕの固溶量を増加させ、鋳造合金の強度を向上させることができる。
【００１２】
Ａｌ−Ｃｕ系合金の溶湯に初晶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、溶湯への超音波振動の付与を終了した場合には、Ｃｕが初晶α−Ａｌに入りきらず、それ以降も溶湯に超音波振動を付与しなければ、初晶α−Ａｌが元の状態に戻ってしまうことがある。
【００１３】
より好ましい態様としては、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。すなわち、この態様によれば、溶湯が共晶温度に到達してから完全に凝固するまでの期間もさらに連続して超音波振動を付与することにより、初晶α−Ａｌに対するＣｕの固溶量をさらに増加させ、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金の強度をさらに高めることができる。
【００１４】
さらに好ましい態様としては、前記共晶温度からの前記凝固した溶湯の冷却速度を、２００℃／秒以上の条件で行う。この態様によれば、冷却速度をこの範囲にすることで、Ｃｕの固溶量を確保することができる。すなわち、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。
【００１５】
さらに、好ましい態様としては、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。この態様によれば、５〜１１質量％Ｃｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ系合金を用いることにより、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金の強度を向上させるとともに、耐腐食性も確保することができる。すなわち、Ａｌ−Ｃｕ系合金に対するＣｕの添加量が５質量％未満である場合、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金の強度向上を十分に図れない場合がある。一方、Ａｌ−Ｃｕ系合金に対するＣｕの添加量が１１質量％を超えた場合、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金の耐腐食性が低下するおそれがある。さらに、Ａｌ−Ｃｕ系合金に対するＣｕの添加量が１１質量％を超えた場合であっても、これ以上Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金の強度向上を期待することができない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金を鋳造するにあたり、溶湯の冷却段階で、超音波振動を付与することで、Ａｌに対するＣｕの固溶を向上させ、得られた鋳造合金の強度を高めたＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＡｌ−Ｃｕ系合金溶湯に超音波振動を付与して凝固を行うための鋳造装置の全体構成を示す側面図。
【図２】溶湯に超音波振動を付与する工程を説明するための図。
【図３】超音波付与におけるＡｌ−Ｃｕ系合金の状態図。
【図４】図３のＣｕの添加量におけるＡｌ−Ｃｕ系合金の組織状態を説明するための図。
【図５】実施例１、２およびその比較例１、２に係るＣｕの添加量に対するＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金のビッカース硬さおよび腐食減量の結果を示した表図。
【図６】実施例１、２およびその比較例１、２に係るＣｕの添加量とＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金のビッカース硬さとの関係を示した図。
【図７】実施例１、２およびその比較例１、２に係るＣｕの添加量とＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の腐食減量との関係を示した図。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】実施例２、３、４および比較例３、４に係るＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法における冷却速度とＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金のビッカース硬さの関係を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態に係るＡｌ−Ｃｕ系合金溶湯に超音波振動を付与して凝固を行うための鋳造装置の全体構成を示す側面図である。なお、本実施形態においては、微細結晶組織を有するＡｌ−Ｃｕ系合金を実験的に製造する鋳造装置を用いて本発明の実施形態を説明するが、特にこの装置構成のみに限定するものでなく、本実施形態に係る実験装置の構成と同様となるように鋳造装置等を構成することで本発明と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００１９】
鋳造装置１０（以下、装置１０という）は、冷却過程にある金属溶湯を超音波加振しながら凝固させるための装置である。装置１０は、図１に示すように、超音波発生部１、処理容器２、処理容器固定部３、熱電対４、上下プレート５、６、図示しない溶湯温度調整部を備えている。
【００２０】
超音波発生部１は、超音波伝達部である超音波ホーン７と、当該超音波ホーン７の底部に連接される超音波振動子８から構成される。超音波ホーン７は、超音波振動子８により発生させた所定方向（本実施形態においては図１に示す矢印方向）の振動エネルギーを被伝達物に伝達する金属製（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（ｍａｓｓ％）合金製）の共鳴体である。
【００２１】
超音波ホーン７の上端面は、被伝達物である処理容器２の底部を当接して載置することが可能な形状であり、その外周面はホーン自身の空冷効果を高めるためにフィン形状に加工されている。また、超音波振動子８は、図示しない超音波発振器を介して高周波電源に接続されており、所定の振動条件の超音波振動を発生させることが可能である。ここでは、超音波振動の周波数帯は、１７ｋＨ〜２５ｋＨにあることが好ましい。
【００２２】
処理容器２は、コップ状の金属製るつぼ（上部内径４０ｍｍ、底部内径３０ｍｍ、有効深さ３３ｍｍのＳＵＳ３０４製容器）であり、本実施形態ではＡｌ−Ｃｕ系合金溶湯が貯留される。
【００２３】
処理容器固定部３は、上下方向に伸縮可能であるロッド３ａを有するエアシリンダであり、ロッド３ａの先端にはロッド３ａが下方（処理容器２側）に伸長して処理容器２の上端部を押えるための緩衝材３ｂを備える。処理容器固定部３は、エアシリンダのロッド３ａを下方に伸長し、緩衝材３ｂの下面を処理容器２の上端部に当接し、処理容器２の上端部を超音波ホーン７側に所定圧にて押圧することで処理容器２が動かないように固定することが可能である。
【００２４】
熱電対４は、溶湯温度を計測する手段であり、処理容器２内に貯留した溶湯内に浸漬して、溶湯内の所定位置における溶湯温度を測定することが可能である。熱電対４は、図示しない計測記録部に接続されており、計測記録部は計測された溶湯温度を連続してモニターしながら記録することが可能である。また、熱電対４にて計測される溶湯温度により溶湯の冷却過程において形成される結晶組織状態を把握することが可能となり、その結果、所望の結晶組織を有する素材を得ることができる。
【００２５】
上プレート５は、処理容器固定部３であるエアシリンダを固定支持するための板状部材である。また、下プレート６は、前記超音波ホーン７と超音波振動子８とを固定支持するための板状部材である。また、上下プレート５、６は、所定間隔を保持した状態で配置されるとともに、超音波加振を行った際に、前記下プレート６の位置が超音波振動子８の共振の腹の部分となるように配置されている。
【００２６】
溶湯温度調整部は、溶湯を加熱または冷却をすることにより、溶湯を溶湯温度するための手段である。溶湯温度調整部は、溶湯に対して所定の条件（温度・時間）にて温度調整を行うことが可能であり、例えば、溶湯が冷却工程において共晶温度に到達したときに、溶湯を共晶温度に保持することが可能なように調節することができる。しかしながら、溶湯が共晶温度に到達したときは、凝固時における潜熱により、共晶温度は保持されるため、特に溶湯温度調整部は用いなくてもよい。
【００２７】
以下に本実施形態に係るＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法を説明する。本実施形態では、Ｃｕが５〜１１質量％の範囲で含有した（添加された）Ａｌ−Ｃｕ系合金を素材として用いる。まず、Ａｌ−Ｃｕ系合金の素材を溶融してＡｌ−Ｃｕ系合金からなる溶湯を得る（溶融工程）。
【００２８】
次に、溶湯の冷却過程の際に、溶湯に超音波振動を付与する。具体的には、上述した装置１０を用いて、溶湯に超音波振動を付与する。まず、処理容器２内に所定量の溶湯を注湯して超音波ホーン７の上端部に載置する。載置後、エアシリンダを駆動して緩衝材３ｂにて処理容器２の上端面を押えて固定する。
【００２９】
この状態で、図示しない超音波発振器により、後述する期間において、超音波振動子８を所定の振動条件にて振動させると、溶湯に超音波振動が非接触（溶湯と超音波ホーン７とが直接触れない状態）で付与（印加）され、処理容器２内の溶湯中に超音波キャビテーション（気泡）と音響流を発生させることが可能である。
【００３０】
すなわち、装置１０は、超音波ホーン７の上端面に押しつけられた処理容器２の底面が超音波振動することで、処理容器２内に注湯した溶湯に下方から超音波振動を伝播させることが可能である。こうして、装置１０は、溶湯に超音波振動を非接触で印加することが可能となる。
【００３１】
図２は、溶湯に超音波振動を付与する工程を説明するための図である。図３は、超音波付与におけるＡｌ−Ｃｕ系合金の状態図である。図４は、図３のＣｕの添加量におけるＡｌ−Ｃｕ系合金の組織状態を説明するための図である。
【００３２】
本実施形態では、図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により、アルミニウム溶湯の初晶α−ＡｌにＣｕを固溶させる（図２のパターン２参照）。より好ましくは、超音波振動の付与を、溶湯が完全に凝固するまで行う（図２のパターン１参照）。ここで、初晶α−Ａｌが晶出し始める時期は、溶湯の温度を測定することにより管理することができる。
【００３３】
このように、溶湯の冷却過程の際に、Ａｌ−Ｃｕ系合金の溶湯に初晶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、この溶湯に超音波振動を連続して付与することにより、図３に示すように、初晶α−Ａｌに対するＣｕの固溶量を増加させることができる（図３の如くＣｕの濃度ｂから濃度ａに増加させることができる）。
【００３４】
具体的には、図４に示すように、上述した条件で溶湯に超音波を付与した場合に晶出する初晶α−Ａｌ（αａ）は、超音波を付与した場合に晶出する初晶α−Ａｌ（αｂ）に比べて、Ｃｕの固溶量が多くなる。特に、溶湯が共晶温度に到達してから完全に凝固するまでの期間もさらに連続して超音波振動を付与することにより、初晶α−Ａｌに対するＣｕの固溶量をさらに増加させることができる。これにより、鋳造合金の強度（具体的には硬さ）を向上させることができる。
【００３５】
一方、Ａｌ−Ｃｕ系合金の溶湯に初晶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、溶湯への超音波振動の付与を終了した場合（図２のパターン３参照）、Ｃｕが初晶α−Ａｌに入りきらず、それ以降も溶湯に超音波振動を付与しなければ、初晶α−Ａｌが元の状態（濃度ｂの状態）に戻ってしまう。
【００３６】
さらに、超音波振動の付与後、溶湯温度調整部を用いて、共晶温度からの完全に凝固した溶湯（図２のＡ点から）の冷却速度を、２００℃／秒以上の条件で行う。これにより、Ｃｕの固溶量を確保しやすくなる。すなわち、後述する発明者らの実験によれば、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場合がある。
【００３７】
このようにして得られたＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金は、Ａｌに対するＣｕの固溶を向上させ、その強度を高めることができるので、車両のブレーキ周りなどの耐圧性が要求される部材に、好適に用いることができる。
【実施例】
【００３８】
以下に本実施形態を実施例により説明する。
〔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。
【００３９】
離型材として、ＢＮ（ボロンナイトライド）が塗布された、底面直径４５ｍｍ、開口部直径５８ｍｍの処理容器（ＳＵＳ製カップ）内に、溶湯深さ５４ｍｍになるまで注入した（鋳込み重量１７０ｇ）。なお、補強のために、処理容器の底部に底板として１ｍｍの厚さのＳＵＳプレートをスポット溶接した。
【００４０】
次に、図１に示す装置を用いて、溶湯に超音波振動を付与した（超音波を付与した）。具体的には、図２のパターン１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（溶湯温度６３９℃）から溶湯が共晶温度（溶湯温度５５０℃）に到達し、さらに、溶湯が完全に凝固するまでの間、溶湯に超音波振動を連続して付与した。
【００４１】
すなわち、溶湯が液相線温度（６４５℃）に到達したときから溶湯が完全に凝固するまでの間、連続して溶湯に超音波を照射した具体的には初晶α−Ａｌが晶出し始めてから１５０秒間、超音波振動を溶湯に付与した）。その後、放冷する（冷却速度が２００℃／秒）ことにより、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金を得た。なお、このときの処理容器の押し付け力を６．５Ｎとし、ホーンは強制冷却し、さらに超音波振動の周波数を２０ｋＨとした。
【００４２】
〔実施例２〕
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。
【００４３】
〔比較例１〕
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。
【００４４】
〔比較例２〕
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。
【００４５】
＜マイクロビッカース硬さ試験＞
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。
【００４６】
＜腐食試験＞
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。
【００４７】
＜顕微鏡観察＞
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。
【００４８】
＜ＳＥＭ−ＥＤＸによる分析＞
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。
【００４９】
（結果１）
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。
【００５０】
この理由は、図８に示すように、通常、比較例１の如く添加するＣｕを増加させると共晶（ＣｕＡｌ２）の晶出物も増加するが、実施例１の如く上述した期間において溶湯に超音波を付与することにより、共晶（ＣｕＡｌ２）の晶出が抑制され、図８および９に示すように初晶α−Ａｌに対するＣｕの固溶量を増加させることができたといえる。
【００５１】
しかしながら、比較例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共晶温度に到達する前に終了した場合には、Ｃｕが初晶α−Ａｌ（初晶α−Ａｌ）に入りきらず、それ以降も溶湯に超音波振動を付与しなければ、初晶α−Ａｌが元の状態に戻ってしまうと考えられる。
【００５２】
さらに、表１および図７に示すように、添加するＣｕを増加させることにより、比較例１および比較例２の場合には、腐食減量が増加した。しかしながら、実施例１および２の場合には、添加するＣｕが１１質量％以下の場合には、腐食減量の増加は認められなかった。実施例１および２の場合、上述した如く、共晶（ＣｕＡｌ２）の晶出が抑制され、初晶α−Ａｌに対するＣｕの固溶量を増加させることができたことによると考えられる。
【００５３】
このような結果から、５〜１１質量％Ｃｕが添加されたＡｌ−Ｃｕ系合金を用いることにより、Ａｌ−Ｃｕ系鋳造合金の強度を向上させるとともに、耐腐食性も確保することができると考えられる。
【００５４】
〔実施例３および４〕
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。
【００５５】
〔比較例３および４〕
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。
【００５６】
実施例３、４および比較例３、４に係るＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金に対して上述したマイクロビッカース硬さ試験を行った。この結果を、上述した実施例１Ａｌ−７％Ｃｕ鋳造合金の結果とともに図１１および以下の表１に示す。なお、図１１は実施例３、４および比較例３、４に係るＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金の製造方法における冷却速度とＡｌ−Ｃｕ系鋳造合金のマイクロビッカース硬さ試験さの関係を示した図である。
【００５７】
【表１】
2014050869.tif 000003
【００５８】
（結果２）
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。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１：超音波発生部、２：処理容器（るつぼ）、３：処理容器固定部、７：超音波ホーン、
８：超音波振動子、１０：鋳造装置
【図１】
2014050869.tif 000004
【図２】
2014050869.tif 000005
【図３】
2014050869.tif 000006
【図４】
2014050869.tif 000007
【図５】
2014050869.tif 000008
【図６】
2014050869.tif 000009
【図７】
2014050869.tif 000010
【図８】
2014050869.tif 000011
【図９】
2014050869.tif 000012
【図１０】
2014050869.tif 000013
【図１１】
2014050869.tif 000014