(57)【要約】      （修正有）【課題】重量の増加を招くことなく、Ｓｎめっき性もよいことによりコスト増を招かず、かつ良好なダイカスト性を期待することができ、ダイカストにてピストンを鋳造する利点を活かすことができるようにしたダイカスト・ピストンの製造方法、及びこのような製造方法によって製造されるダイカスト・ピストンを提供する。【解決手段】アルミニウム合金ＡＣ８Ａの一部をＦｅとＭｎで置き換えたアルミニウム合金をダイカスト鋳造し、しかる後に、溶体化温度を４９０〜５２０℃、溶体化時間を０．５〜４時間の範囲として溶体化処理を行い、次いで時効温度を１５０〜１８０℃、時効時間を４時間以上の範囲として時効処理を行うことによってＴ６熱処理を実行することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金ＡＣ８Ａの一部をＦｅとＭｎで置き換えたアルミニウム合金をダイカスト鋳造し、しかる後に、溶体化温度を４９０〜５２０℃、溶体化時間を０．５〜４時間の範囲として溶体化処理を行い、次いで時効温度を１５０〜１８０℃、時効時間を４時間以上の範囲として時効処理を行うことによってＴ６熱処理を実行することを特徴とするダイカスト・ピストンの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のダイカスト・ピストンの製造方法で製造されたダイカスト・ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト・ピストンの製造方法、及びダイカスト・ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大型二輪車用ピストンは強度を確保するため鍛造にて製造されていた。近年、高真空ダイカストや無孔性ダイカストなど、ダイカスト技術の発展により、コストダウン効果を目的として鍛造からの製法転換が検討され始めている。
【０００３】
しかしながら、耐熱アルミニウム合金のダイカストは金型と凝着するなど、鋳造上の問題が発生する。すなわち、ダイカスト性が悪かった。
このため、大型二輪車用ピストンについては、耐熱アルミニウム合金を用いた、ダイカストによる製造方法を採用することが困難となっている。
【０００４】
また、耐熱性を損なわず、鋳造性を上げるにために、鋳造される合金組成中のＣｕ量を増やすなどの対策も試みられている（特許文献１：特開平９−２７２９３９号公報）。しかし、このような対策では、製品であるダイカスト・ピストンの重量が増加することとなり、かつＳｎめっき性が低下する等、コスト高の要因を招いてしまうという難点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２７２９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、重量の増加を招くことなく、Ｓｎめっき性もよいことによりコスト増を招かず、かつ良好なダイカスト性を期待することができ、ダイカストにてピストンを鋳造する利点を活かすことができるようにしたダイカスト・ピストンの製造方法、及びこのような製造方法によって製造されるダイカスト・ピストンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは鋭意検討を行い、アルミニウムＡＣ８Ａを用い、そのＡｌの一部をＦｅとＭｎで置き換え、かつ所定の条件下にＴ６熱処理を行うことによって、上記目的を達成することができることに想到した。
【０００８】
すなわち、上記目的を達成するため、本発明に係るダイカスト・ピストンの製造方法は、アルミニウム合金ＡＣ８Ａの一部をＦｅとＭｎで置き換えたアルミニウム合金をダイカスト鋳造し、しかる後に、溶体化温度を４９０〜５２０℃、溶体化時間を０．５〜４時間の範囲として溶体化処理を行い、次いで時効温度を１５０〜１８０℃、時効時間を４時間以上の範囲として時効処理を行うことによってＴ６熱処理を実行することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、別の側面で、本発明に係るダイカスト・ピストンの製造方法で製造されたダイカスト・ピストンである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、重量の増加を招くことなく、Ｓｎめっき性もよいことによりコスト増を招かず、かつ良好なダイカスト性を期待することができ、ダイカストにてピストンを鋳造する利点を活かすことができるようにしたダイカスト・ピストンの製造方法、及びこのような製造方法によって製造されるダイカスト・ピストンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明で実行されるＴ６熱処理に関し、溶体化温度と、硬さの関係を示すグラフである。
【図２】本発明で実行されるＴ６熱処理に関し、溶体化時間と、硬さの関係を示すグラフである。
【図３】本発明で実行されるＴ６熱処理に関し、時効温度と、硬さの関係を示すグラフである。
【図４】本発明で実行されるＴ６熱処理に関し、時効時間と、硬さの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るダイカスト・ピストンの製造方法では、アルミニウム合金ＡＣ８Ａの一部をＦｅとＭｎで置き換えたアルミニウム合金をダイカスト鋳造し、しかる後に、溶体化温度を４９０〜５２０℃、溶体化時間を０．５〜４時間の範囲として溶体化処理を行い、次いで時効温度を１５０〜１８０℃、時効時間を４時間以上の範囲として時効処理を行うことによってＴ６熱処理を実行する。
【００１３】
アルミニウム合金ＡＣ８Ａの一部をＦｅとＭｎで置き換えたアルミニウム合金は、以下のような組成となる。
Ｃｕ：０．８〜１．３重量％、Ｓｉ：１１．０〜１３．０重量％、Ｎｉ：０．８〜１．５重量％、Ｍｇ：０．８〜１．３重量％、Ｚｎ：０．１５重量％以下、Ｆｅ：０．４〜０．６重量％、Ｍｎ：０．３〜０．５重量％、Ｓｎ：０．０５重量％以下、Ｃｒ：０．１０重量％以下、Ｐｂ：０．０５重量％以下、Ｐ：０．００３〜０．００５重量％、及び残部のＡｌ。
すなわち、本発明で用いられるアルミニウム合金は、Ｃｕ：０．８〜１．３重量％、Ｓｉ：１１．０〜１３．０重量％、Ｎｉ：０．８〜１．５重量％、Ｍｇ：０．８〜１．３重量％、Ｆｅ：０．４〜０．６重量％、及びＭｎ：０．３〜０．５重量％を含み、残部を不可避の微量元素及びＡｌとしてなるアルミニウム合金である。
【００１４】
本発明で用いられるアルミニウム合金の成分の意義は、以下の通りである。
【００１５】
Ｃｕ：  α−Ａｌ相に固溶して固溶強化するだけでなく、Ｔ６熱処理を実施することでＡｌ−Ｃｕ析出物を生成することによって高温強度が増加するため、耐熱Ａｌ合金として重要な元素である。多いと軽量性を失うほか、Ｓｎめっき性を著しく低下させる。
【００１６】
Ｓｉ：  Ｓｉは微細な初晶、共晶Ｓｉを析出させることによる高温強度向上、耐摩耗性のほか、湯流れ性を改善する合金元素として使用される。添加量が多いと材料物性（特に伸び）に悪影響を与える他、Ｓｉ析出物の増加によって加工性が低下する。
【００１７】
Ｎｉ：  Ｎｉは、Ａｌと金属間化合物を生成することによって高温強度を向上させる。多すぎると鋳造性を損ない、不良率の増大を招く。
【００１８】
Ｍｇ：  Ｍｇは、Ａｌのα相に固溶することで、固溶強化によって材料物性を向上させる。多すぎるとＮｉ同様、鋳造性を悪化させる。
【００１９】
Ｆｅ：  Ｆｅは金型との焼きつきを防止し、ダイカスト鋳造を可能とするのに必要な元素である。多いとＦｅ−Ａｌの針状金属間化合物を生成し、部品強度を低下させる。
【００２０】
Ｍｎ：  Ｍｎは、Ｆｅ−Ａｌの針状金属間化合物の発達を阻害し、球状の化合物にする効果を持つ。多いと加工性が悪化し、コストアップの要因となる。
【００２１】
Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｐｂ、及びＰは不純物として混入する元素である。
【００２２】
Ｔ６熱処理では、溶体化温度を４９０〜５２０℃として溶体化処理を行う。
４９０℃未満では、強度の向上が低い。一方、５２０℃を超えると、強度上の問題はないものの、溶体化時にブリスタ不良が頻発するためである。
【００２３】
Ｔ６熱処理では、溶体化時間を０．５〜４時間として溶体化処理を行う。
０．５時間未満では、強度の向上が低い。一方、４時間を超えると、強度上の問題はないものの、溶体化時にブリスタ不良が頻発するためである。
【００２４】
Ｔ６熱処理では、時効温度を１５０〜１８０℃として時効処理を行う。
１５０℃未満では、強度の向上が低い。一方、１８０℃を超えると、却って強度が低下するためである。
【００２５】
Ｔ６熱処理では、時効時間を４時間以上の範囲として溶体化処理を行う。
４時間未満では、強度の向上が低いためである。実用的には８時間までの時間である。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明に係るダイカスト・ピストンの製造方法に関して行った実施例を示す。
Ｃｕ：１．０重量％、Ｓｉ：１２．０重量％、Ｎｉ：１．５重量％、Ｍｇ：１．００重量％、Ｆｅ：０．５重量％、及びＭｎ：０．４重量％を含み、残部を不可避の微量元素及びＡｌとしてなるアルミニウム合金を用い、アルミニウム合金溶湯を調製した。このアルミニウム合金は、アルミニウム合金ＡＣ８ＡのＡｌの一部を、Ｆｅ：０．５重量％、及びＭｎ：０．４重量％となるように置き換えた組成に相当している。
【００２７】
このアルミニウム合金溶湯を、７００℃で溶解、保持した。
そして、アルミニウム合金溶湯をダイカスト機ＴＰ型に鋳込んだ。ＴＰ型は、平行部直径１０ｍｍ、長さ７０ｍｍを持つ硬さ試験片が採取できるものを用いた。なお、冷却速度は、鋳型温度をそれぞれ１５０℃に加熱することによって調整し、５０℃／秒に設定した。
【００２８】
得られた必要数の試験片に、溶体化処理を施し、６０℃の温水に焼き入れた後、時効処理を施し、空冷することによりＴ６熱処理を行った。
以下のように、Ｔ６熱処理の条件の一部を変え、他の条件を一定とし、硬さ（ＨＲＢ）を調べた。
【００２９】
１．溶体化温度に関する試験
以下の条件で、Ｔ６熱処理を行った。
溶体化温度：  ４６０℃〜５４０℃
溶体化時間：  ４時間
時効温度：  １７０℃
時効時間：  ６時間
【００３０】
試験の結果を図１に示す。
試験結果から了解されるように、４９０℃未満では、強度の向上が低い。一方、５２０℃を超えると、強度上の問題はないものの、溶体化時にブリスタ不良が頻発した。
【００３１】
２．溶体化時間に関する試験
以下の条件で、Ｔ６熱処理を行った。
溶体化温度：  ４９０℃
溶体化時間：  ０〜４時間
時効温度：  １７０℃
時効時間：  ６時間
【００３２】
試験の結果を図２に示す。
試験結果から了解されるように、０．５時間未満では、強度の向上が低い。一方、４時間を超えると、強度上の問題はないものの、溶体化時にブリスタ不良が頻発した。
【００３３】
３．時効温度に関する試験
以下の条件で、Ｔ６熱処理を行った。
溶体化温度：  ４９０℃
溶体化時間：  ４時間
時効温度：  １２０〜２２０℃
時効時間：  ６時間
【００３４】
試験の結果を図３に示す。
試験結果から了解されるように、１５０℃未満では、強度の向上が低い。一方、１８０℃を超えると、却って強度が低下した。
【００３５】
４．時効時間に関する試験
以下の条件で、Ｔ６熱処理を行った。
溶体化温度：  ４９０℃
溶体化時間：  ４時間
時効温度：  １７０℃
時効時間：  １〜８時間
【００３６】
試験の結果を図４に示す。
試験結果から了解されるように、４時間未満では、強度の向上が低い。
【００３７】
５．Ｓｎめっき性に関する試験
Ｃｕ：  １．００重量％又は４．００重量％、Ｓｉ：１２．０重量％、Ｎｉ：１．５重量％、Ｍｇ：１．００重量％、Ｆｅ：０．５重量％、及びＭｎ：０．４重量％を含み、残部を不可避の微量元素及びＡｌとしてなるアルミニウム合金を用い、アルミニウム合金溶湯を調製した。
【００３８】
このアルミニウム合金溶湯を、７００℃で溶解、保持した。
そして、アルミニウム合金溶湯をダイカスト機ＴＰ型に鋳込んだ。ＴＰ型は、平行部直径１０ｍｍ、長さ７０ｍｍを持つ硬さ試験片が採取できるものを用いた。なお、冷却速度は、鋳型温度をそれぞれ１５０℃に加熱することによって調整し、５０℃／秒に設定した。
【００３９】
得られた試験片に、溶体化処理を施し、６０℃の温水に焼き入れた後、時効処理を施し、空冷することにより、Ｔ６熱処理を行った。
Ｔ６熱処理の条件は、以下の通りであった。
溶体化温度：  ４９０℃
溶体化時間：  ４時間
時効温度：  １７０℃
時効時間：  ６時間
【００４０】
Ｃｕの含有量が１重量％の場合、Ｓｎめっき時間は３分であり、Ｃｕの含有量が４重量％の場合、Ｓｎめっき時間は１５分であった。
この結果は、Ｃｕの添加量が多いと、めっき性が著しく低下することが了解される。アルミニウム合金ＡＣ８ＡのＣｕ：０．８〜１．３重量％の範囲であれば、Ｓｎめっき性が良好に保たれる。
【００４１】
以上の１〜５の試験結果より、アルミニウムＡＣ８ＡのＡｌの一部をＦｅとＭｎで置き換えたアルミニウム合金をダイカスト鋳造し、しかる後に、溶体化温度を４９０〜５２０℃、溶体化時間を０．５〜４時間の範囲として溶体化処理を行い、次いで時効温度を１５０〜１８０℃、時効時間を４時間以上の範囲として時効処理を行うことによってＴ６熱処理を実行することにより、必要な強度を備え、良好にダイカスト・ピストンを製造できることが了解される。また、アルミニウムＡＣ８ＡのＡｌの一部をＦｅとＭｎで置き換えたアルミニウム合金では、Ｃｕの含有量が低く、重量増やＳｎめっき性の低下を招くことがなく、Ｆｅによりダイカスト性も良好に保つことができる。加えて、Ｍｎを添加したことにより、強度に対するＦｅの影響もないことが了解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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