(57)【要約】【課題】凝固速度の如何に関わらず、圧漏れにつながる鋳巣の発生が回避され、且つ鋳造組織が十分に微細化されたＡｌ合金鋳造品及びその製造方法を提供する。【解決手段】Ｓｉを４．０〜１０．０質量％、Ｆｅを０．１５〜０．５０質量％、Ｃａを７〜１５ｐｐｍ、Ｐを３〜８ｐｐｍ含有するＡｌ合金の溶湯を凝固させることで、１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物１０の面積率が全部位で１０％未満であるＡｌ合金鋳造品を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ、Ｃａ、Ｐ、Ｆｅを含むＡｌ合金鋳造品であって、
Ｓｉを４．０〜１０．０質量％、Ｆｅを０．１５〜０．５０質量％、Ｃａを７〜１５ｐｐｍ、Ｐを３〜８ｐｐｍ含有するＡｌ合金の溶湯から得られ、
１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物の面積率が全部位で１０％未満であることを特徴とするＡｌ合金鋳造品。
【請求項２】
請求項１記載のＡｌ合金鋳造品において、前記面積内に晶出している全ての晶出相の面積率が全部位で２０％未満であることを特徴とするＡｌ合金鋳造品。
【請求項３】
Ｓｉ、Ｃａ、Ｐ、Ｆｅを含むＡｌ合金鋳造品の製造方法であって、
Ｓｉを４．０〜１０．０質量％、Ｆｅを０．１５〜０．５０質量％、Ｃａを７〜１５ｐｐｍ、Ｐを３〜８ｐｐｍ含有するＡｌ合金の溶湯を鋳造金型装置のキャビティに供給する工程と、
前記キャビティ内で、前記溶湯を凝固させ、１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出しているＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物の面積率が全部位で１０％未満であるＡｌ合金鋳造品を得ることを特徴とするＡｌ合金鋳造品の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のＡｌ合金鋳造品の製造方法において、
前記鋳造金型装置は、前記溶湯を指向性凝固させるものであり、
前記溶湯の最小冷却速度を０．１〜０．７℃／秒とすることを特徴とするＡｌ合金鋳造品の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のＡｌ合金鋳造品の製造方法において、
前記面積内に晶出している全ての晶出相の面積率を全部位で２０％未満とすることを特徴とするＡｌ合金鋳造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉ、Ｃａ、Ｐ、Ｆｅを含むＡｌ合金の溶湯を凝固させて得られるＡｌ合金鋳造品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ａｌ合金鋳造品では、鋳造時に、金型に充填された溶湯の凝固速度が最も遅い部分を中心として、凝固収縮に伴う内部空隙（鋳巣）が発生することが知られている。例えば、内燃機関のシリンダヘッド等のように圧縮圧力が加えられる部材をＡｌ合金鋳造品で構成する場合、上記の鋳巣が集中し互いに連なっているときに、圧漏れが生じ易くなる。従って、製品としての歩留まりを向上させるためには、圧漏れにつながる規模の鋳巣が発生することを抑制する必要がある。
【０００３】
また、Ａｌ合金鋳造品では、鋳造組織が微細で均一であるほど、優れた機械的性質（例えば、強度や靱性等）を示すことが知られている。従って、良好な機械的性質を示すＡｌ合金鋳造品を得るべく、鋳造組織を可及的に微細化することが求められている。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１では、圧漏れにつながるような鋳巣の発生が抑制され、且つ鋳造組織が微細化されたＡｌ合金鋳造品を得るための技術が提案されている。具体的には、Ａｌ合金鋳造品を製造する過程で不純物として混入するＣａを、フッ化アルミニウムカリウムの脱Ｃａ能を利用して、溶湯中から除去している。これによって、Ｃａが鋳巣を分散及び連続させて、圧漏れにつながる鋳巣を生じさせること、及びＣａがＡｌ合金中に添加したＰと反応して、Ｐによる初晶Ｓｉの微細化作用を阻害することを防止するとのことである。つまり、特許文献１では、Ａｌ合金鋳造品を得る際に、Ａｌ合金の溶湯に添加したフッ化アルミニウムカリウムをＣａと反応させて、溶湯中のＣａを可及的少量とすることが提案されている。
【０００５】
また、特許文献２では、鋳造組織が微細化されたＡｌ合金鋳造品を得るための技術が提案されている。すなわち、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金に関して、Ｐによる初晶Ｓｉの微細化作用をＣａが阻害し、Ｃａによる共晶組織の微細化作用をＰが阻害するため、これらの改善を図るべくＣａとＰの成分バランス等を調整している。具体的には、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金の鋳造組織について、Ｓｉ：１３〜２１質量％、Ｃａ：６〜７０ｐｐｍ、Ｐ：４０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ未満とし、且つＰ／Ｃａを質量比で０．６〜６の範囲としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−５１６１６号公報
【特許文献２】特許第２７３０４２３号公報
【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記載の技術では、Ａｌ合金の溶湯中からＣａを除去することのみに着目しており、Ｃａによる共晶組織の微細化作用を得ることについては一切考慮されていない。すなわち、特許文献１の記載に従って作業を行う際、過度にＣａを除去してしまうと、Ａｌ合金鋳造品の鋳造組織を十分に微細化することが困難になる懸念がある。
【０００８】
また、特許文献２記載の技術では、溶湯を指向性凝固させる場合のように、金型内における溶湯の凝固速度が部位毎に異なるとき、初期凝固部位から最終凝固部位までの全ての部位で、上記のＣａとＰの成分バランスを維持することは困難である。溶湯の最終凝固部位及びその近傍では、他の部位で晶出しなかったＣａやＰ等が濃縮されるためである。従って、指向性凝固を行う際に、特許文献２の技術を用いても、最終凝固部位におけるＣａやＰの量は過剰となってしまう。このため、Ａｌ合金鋳造品に圧漏れにつながる鋳巣が生じ易くなり、且つ鋳造組織を十分に微細化することが困難になる懸念がある。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、凝固速度の如何に関わらず、圧漏れにつながる鋳巣の発生が回避され、且つ鋳造組織が十分に微細化されたＡｌ合金鋳造品及びその製造方法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】
【００１０】
本発明者らの鋭意検討によれば、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｐを含むＡｌ合金鋳造品では、これらの元素の金属間化合物、すなわち、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物が鋳造組織中に晶出しているとの知見が得られた。また、上記の通りＣａ、Ｐ、Ｆｅ等が濃縮される最終凝固部位及びその近傍において、特に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物の晶出量が増大し、該晶出量が多い部位ほど、圧漏れにつながる鋳巣の発生率が高いとの知見も得られた。
【００１１】
このＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物は、樹脂状に広がって粗大化し易く、その晶出量が増大すると、溶湯の湯流れを阻害する要因になる可能性がある。つまり、最終凝固部位及びその近傍のようにＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物の晶出量が増大し易い部位では、該化合物に湯道が遮られて溶湯の流動が阻害されることにより、圧漏れにつながる鋳巣が発生し易くなると推察される。
【００１２】
以上の観点から、本発明者らは、上記の特許文献１、２記載の技術では一切考慮されていない、溶湯のＣａ、Ｐ、Ｆｅ等の含有量と、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物の晶出量との関係に着目しつつ、さらなる鋭意検討を行って本発明をするに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、Ｓｉ、Ｃａ、Ｐ、Ｆｅを含むＡｌ合金鋳造品であって、Ｓｉを４．０〜１０．０質量％、Ｆｅを０．１５〜０．５０質量％、Ｃａを７〜１５ｐｐｍ、Ｐを３〜８ｐｐｍ含有するＡｌ合金の溶湯から得られ、１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物の面積率が全部位で１０％未満であることを特徴とする。
【００１４】
Ｓｉ、Ｃａ、Ｐ、Ｆｅを含むＡｌ合金鋳造品について、鋳造組織中に晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物（以下、単に化合物ともいう）の上記面積率が１０％未満であるとき、キャビティ内での溶湯の湯回りを良好に維持することができる。その結果、Ａｌ合金鋳造品に圧漏れにつながる鋳巣が発生することを効果的に抑制できる。
【００１５】
本発明に係るＡｌ合金鋳造品では、溶湯のＳｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｐの割合が上記の通り調整され、特にＣａの含有量が１５ｐｐｍ以下となっている。このような溶湯を凝固させて得られるＡｌ合金鋳造品では、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｐの成分が金属間化合物を形成することを抑制でき、凝固速度の如何に関わらず、全部位における化合物の上記面積率を１０％未満にすることができる。
【００１６】
つまり、例えば、指向性凝固を行う場合に、他部位に比して溶湯の冷却速度（凝固速度）が小さく、且つＣａ、Ｐ、Ｆｅが濃縮された最終凝固部位であっても、化合物の晶出を十分に抑制することができる。従って、圧漏れにつながる鋳巣の発生が全部位で回避されたＡｌ合金鋳造品を得ることができる。この場合、例えば、最終凝固部位等を除去することなくＡｌ合金鋳造品を得ることが可能になり、省資源化及び低コスト化を図ることができる。
【００１７】
また、上記の溶湯では、Ｃａによる共晶組織の微細化作用が十分に得られるように、Ｃａの含有量が７ｐｐｍ以上となっている。さらに、最終凝固部位で成分が濃縮された状態であっても、Ｃａの共晶組織の微細化作用を阻害することなく、初晶Ｓｉの微細化作用が十分に得られる成分バランスが維持できるようにＰの含有量を調整するとよい。すなわち、上記の通り調整されたＣａの含有量に合わせて、Ｃａ／Ｐが質量比で略１．９４となるようにＰの含有量を調整することが好ましい。これによって、上記の通り圧漏れにつながる鋳巣が抑制できることに加えて、凝固速度の如何に関わらず、全部位で、初晶Ｓｉ、共晶Ｓｉ、化合物等の鋳造組織が良好に微細化されたＡｌ合金鋳造品を得ることが容易となるからである。
【００１８】
以上から、例えば、高圧鋳造（ＨＰＤＣ）に比して凝固速度が小さい低圧鋳造（ＬＰＤＣ）及び重力鋳造（ＧＤＣ）を採用した場合であっても、全部位において圧漏れにつながる鋳巣の発生を抑制し、且つ鋳造組織を良好に微細化することができる。さらに、この場合、ガスの巻き込み等を低減することができるため、緻密なＡｌ合金鋳造品を得ることが可能になる。
【００１９】
１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出している全ての晶出相の面積率が全部位で２０％未満であることが好ましい。上記の通り、Ａｌ合金鋳造品の鋳造組織中に晶出している化合物の上記面積率が１０％未満であるとき、該化合物や共晶Ｓｉ等を含む全ての晶出相の面積率が２０％未満となることがほとんどである。この場合、圧漏れにつながる鋳巣の抑制及び鋳造組織の微細化を一層良好に図ることができる。
【００２０】
また、本発明は、Ｓｉ、Ｃａ、Ｐ、Ｆｅを含むＡｌ合金鋳造品の製造方法であって、Ｓｉを４．０〜１０．０質量％、Ｆｅを０．１５〜０．５０質量％、Ｃａを７〜１５ｐｐｍ、Ｐを３〜８ｐｐｍ含有するＡｌ合金の溶湯を鋳造金型装置のキャビティに供給する工程と、前記キャビティ内で、前記溶湯を凝固させ、１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出しているＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物の面積率が全部位で１０％未満であるＡｌ合金鋳造品を得ることを特徴とする。
【００２１】
このような過程を経ることにより、上記の通り、凝固速度の如何に関わらず、圧漏れにつながる鋳巣の発生が回避され、且つ鋳造組織が十分に微細化されたＡｌ合金鋳造品を容易に得ることができる。このように、Ａｌ合金鋳造品の圧漏れ不良率を低減できることで、歩留まりを向上させることができる。また、例えば、最終凝固部位等を除去する必要がない分、Ａｌ合金鋳造品を省資源且つ簡略な工程で低コストに得ることが可能になる。
【００２２】
前記鋳造金型装置は、前記溶湯を指向性凝固させるものであり、前記溶湯の最小冷却速度を０．１〜０．７℃／秒とすることが好ましい。溶湯を指向性凝固する際の最小冷却速度を上記の通り設定して、緻密な鋳造組織を得るべくＬＰＤＣ又はＧＤＣ等を行っても、全部位において圧漏れにつながる鋳巣の発生が抑制され、且つ鋳造組織が良好に微細化されたＡｌ合金鋳造品を得ることができる。
【００２３】
Ａｌ合金鋳造品を得る際、１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出している全ての晶出相の面積率を全部位で２０％未満とすることが好ましい。この場合、圧漏れにつながる鋳巣の抑制及び鋳造組織の微細化を良好に図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｐの含有量を各々調整したＡｌ合金の溶湯からＡｌ合金鋳造品を得る。これによって、凝固速度の如何に関わらず、Ａｌ合金鋳造品の全部位について、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物の晶出量を一定値未満に制限し、且つ鋳造組織を十分に微細化することができる。その結果、圧漏れにつながる鋳巣の発生が回避され、強度や靱性等の機械的性質にも優れたＡｌ合金鋳造品を歩留まり良く得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係るＡｌ合金鋳造品ａと、比較例に係るＡｌ合金鋳造品ｂ、ｃ１、ｃ２、ｄの鋳造組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図２】図１に示すＡｌ合金鋳造品ａ〜ｄについて、１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積に対する化合物、晶出相、鋳巣のそれぞれの面積率を示すグラフである。
【図３】溶湯のＣａ含有量と、圧漏れが生じるＡｌ合金鋳造品を不良品とした際の不良率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係るＡｌ合金鋳造品及びその製造方法につき好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
本実施形態に係るＡｌ合金鋳造品は、任意の用途に適用可能であるが、例えば、内燃機関のシリンダヘッド等として好適に用いられるものであり、Ｓｉ、Ｃａ、Ｐ、Ｆｅを含むＡｌ合金の溶湯から得られる。
【００２８】
具体的には、Ａｌ合金の溶湯は、Ｓｉを４．０〜１０．０質量％、Ｆｅを０．１５〜０．５０質量％、Ｃａを７〜１５ｐｐｍ、Ｐを３〜８ｐｐｍ含有する。また、残部は、Ａｌと、不可避的不純物であってもよいが、その他の金属元素を含んでいてもよい。なお、残部の組成については、特に限定されるものではないが、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）に規定される、ＡＣ２Ａ、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ４Ｂ、ＡＣ４Ｄ等と同様とすることができる。
【００２９】
なお、これらのＡｌ合金にも、ＳｉやＣａ、Ｆｅは含有されているが、ＪＩＳにおいて、各々の組成比は所定値以下であることが規定されているのみであり、下限値及び上限値が設定された範囲としては規定されていない。
【００３０】
上記の溶湯を、後述する通り、鋳造金型装置を用いて凝固させることで、Ａｌ合金鋳造品を得ることができる。このように、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｐを含むＡｌ合金鋳造品では、これらの元素の金属間化合物、すなわち、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物が、共晶Ｓｉ等と共に鋳造組織中に晶出している。
【００３１】
この化合物は、上記したように樹脂状に広がって粗大化し易く、その晶出量が増大すると、溶湯の湯流れ等を阻害する要因になる。この化合物の晶出量は、最終凝固部位及びその近傍のように、Ｆｅ、Ｃａ、Ｐが濃縮された部位で多くなり易い。つまり、最終凝固部位及びその近傍では、化合物によって溶湯の湯道が遮られて、溶湯の供給が阻害されることにより、圧漏れにつながる鋳巣が発生し易くなる。
【００３２】
そこで、本実施形態に係るＡｌ合金鋳造品では、例えば、最終凝固部位等を含む全部位での化合物の晶出量について、溶湯の良好な湯回りを維持できる範囲、すなわち、圧漏れにつながる鋳巣を抑制できる範囲に制限している。具体的には、Ａｌ合金鋳造品の全部位において、１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出している化合物の面積率が１０％未満となっている。また、このとき、上記の面積内に晶出している全ての晶出相の面積率が２０％未満となっている。
【００３３】
以下、Ａｌ合金鋳造品の製造方法について、低圧鋳造（ＬＰＤＣ）又は重力鋳造（ＧＤＣ）を行う鋳造金型装置によって、上記の溶湯を指向性凝固させる場合を例に挙げて説明する。なお、本発明に係るＡｌ合金鋳造品は、特にＬＰＤＣ及びＧＤＣに限られず、例えば、高圧鋳造（ＨＰＤＣ）等の周知の鋳造方法を用いて製造することが可能である。また、凝固速度についても特に限定されるものではなく、如何なる速度で凝固させてもよい。
【００３４】
この製造方法では、先ず、上記のようにＳｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｐ等の成分を調整した溶湯を鋳造金型装置のキャビティに供給する。キャビティに充填された溶湯は、温度が所定値以下となった部分から凝固していく。このため、例えば、金型の湯口から遠い部分を冷やし金等によって冷却することで、冷却部分から湯口側に向かって徐々に凝固を進行させる指向性凝固を行うことができる。この場合、上記の冷却部分の近傍が初期凝固部位となり、湯口側の近傍が最終凝固部位となる。また、初期凝固部位から最終凝固部位に向かうにつれて、溶湯の冷却速度（凝固速度）が小さくなる。
【００３５】
好適な冷却速度の一例としては、初期凝固部位で３〜１０℃／秒であり、最終凝固部位で０．１〜０．７℃／秒である。このように冷却速度を設定することで、ガスの巻き込み等を低減し、緻密なＡｌ合金鋳造品を得ることができる。一般的にＡｌ合金の溶湯を鋳造する場合、冷却速度が小さい程、圧漏れにつながる鋳巣が発生し易くなる。しかしながら、上記の通り溶湯の成分を調整した本実施形態では、上記のように小さな冷却速度であっても、圧漏れにつながる鋳巣の発生を抑制し、且つ鋳造組織を良好に微細化できる。
【００３６】
なお、最終凝固部位は、Ａｌ合金鋳造品の用途や形状等に応じて適宜の部位に設定することができる。また、この最終凝固部位は、Ａｌ合金鋳造品の形状等から溶湯流動解析、凝固解析等の方法を用いて解析することが可能である。
【００３７】
このように溶湯を順次凝固させることで、Ａｌ合金鋳造品を得ることができる。この際、上記の通り、最終凝固部位及びその近傍では、他の部位で晶出しなかったＣａ、Ｐ、Ｆｅ等が濃縮されるため、化合物を含む全ての晶出相の晶出量が増大し易い。化合物の晶出量が所定の量を超えて増大する部位では、圧漏れにつながる鋳巣が生じ易くなる。
【００３８】
具体的には、Ａｌ合金鋳造品の１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出している化合物の面積率が１０％以上、及び晶出相の面積率が２０％以上になると、圧漏れ不良によるＡｌ合金鋳造品の不良率が増大する。
【００３９】
本実施形態に係るＡｌ合金鋳造品では、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｐの割合が上記のように調整され、特にＣａの含有量が１５ｐｐｍ以下である溶湯を凝固させて得られる。このため、たとえ、最終凝固部位において上記の成分が濃縮されても、Ｃａが、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｐと金属間化合物を形成することを抑制できる。これによって、最終凝固部位を含む全部位において、化合物の上記の面積率を１０％未満とすることができる。すなわち、Ａｌ合金鋳造品において、凝固速度の大きい初期凝固部位は勿論、凝固速度の小さい最終凝固部位についても、化合物の晶出量を圧漏れにつながる鋳巣の発生を抑制できる範囲に制限できる。従って、凝固速度の如何に関わらず、全部位で圧漏れにつながる鋳巣の発生が回避されたＡｌ合金鋳造品を得ることができる。
【００４０】
また、上記の溶湯では、Ｃａによる共晶組織の微細化作用が十分に得られるように、Ｃａの含有量が７ｐｐｍ以上となっている。さらに、最終凝固部位で成分が濃縮された状態であっても、Ｃａの共晶組織の微細化作用及びＰの初晶Ｓｉの微細化作用の各々が良好に得られるように、Ｃａ及びＰの含有量が調整されている。すなわち、Ｃａの含有量に合わせて、Ｃａ／Ｐが質量比で略１．９４となるようにＰの含有量が調整されている。これによって、凝固速度の如何に関わらず、全部位で、初晶Ｓｉ、共晶Ｓｉ、化合物等の鋳造組織が良好に微細化されているＡｌ合金鋳造品を得ることができる。
【００４１】
以上から、圧漏れにつながる鋳巣の発生が回避され、強度や靱性等の機械的性質にも優れたＡｌ合金鋳造品を得ることができる。また、Ａｌ合金鋳造品の圧漏れ不良率を低減できることで、歩留まりを向上させることができる。さらに、最終凝固部位等を除去する必要がない分、Ａｌ合金鋳造品を省資源且つ簡略な工程で低コストに得ることが可能になる。
【００４２】
なお、本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは勿論である。
【実施例】
【００４３】
上記の通り成分を調整した溶湯からＡｌ合金鋳造品の実施例ａを作製し、比較用に成分を調整した複数の溶湯からそれぞれＡｌ合金鋳造品の比較例ｂ、ｃ、ｄを作製した。そして、実施例ａ及び比較例ｂ〜ｄのＡｌ合金鋳造品のそれぞれについて、鋳造組織の観察を行った。
【００４４】
具体的には、Ｓｉを７．０質量％、Ｆｅを０．５０質量％、Ｃａを１０．７ｐｐｍ、Ｐを５．５ｐｐｍ含有し、残余の成分がＪＩＳ合金  ＡＣ２Ｂ系と同様である溶湯を指向性凝固させて実施例ａのＡｌ合金鋳造品を作製した。
【００４５】
また、実施例ａの溶湯の成分中、Ｃａを６．７ｐｐｍ、Ｐを３．５ｐｐｍとした比較例ｂ、Ｃａを２８．０ｐｐｍ、Ｐを１４．４ｐｐｍとした比較例ｃ、Ｃａを３４．６ｐｐｍ、Ｐを１７．８ｐｐｍとした比較例ｄのＡｌ合金鋳造品をそれぞれ作製した。なお、実施例ａ、比較例ｂ〜ｄのＡｌ合金鋳造品について、溶湯の成分以外の作製条件は同様である。
【００４６】
次に、実施例ａ及び比較例ｂ〜ｄのＡｌ合金鋳造品の鋳造組織を光学顕微鏡によって観察した。その結果を図１に示す。図１において、実施例ａ及び比較例ｂ、ｄのＡｌ合金鋳造品の光学顕微鏡写真は、最終凝固部位近傍を撮影したものである。また、比較例ｃのＡｌ合金鋳造品の光学顕微鏡写真は、ｃ１が初期凝固部位近傍、ｃ２が最終凝固部位近傍を撮影したものである。なお、図１では、化合物に１０、共晶Ｓｉに１２、化合物１０及び共晶Ｓｉ１２を含む全ての晶出相に１４、鋳巣に１６の参照符号をそれぞれ付している。
【００４７】
次に、実施例ａ及び比較例ｂ〜ｄのＡｌ合金鋳造品の最終凝固部位近傍と、比較例ｃのＡｌ合金鋳造品の初期凝固部位近傍とについて、１．５ｍｍ×１．８ｍｍの面積内に晶出している化合物１０、晶出相１４、鋳巣１６の面積率をそれぞれ算出した。その結果を図２に示す。なお、図２では、化合物１０の面積率を■、晶出相１４の面積率を◆、鋳巣１６の面積率を▲で示している。また、この面積率は、Ａｌ合金鋳造品の最終凝固部位及び初期凝固部位の各々について、複数箇所で光学顕微鏡写真を撮影し、画像処理を行って得られた面積率を平均した値である。
【００４８】
図１及び図２から諒解されるように、実施例ａのＡｌ合金鋳造品では、最終凝固部位近傍であっても、化合物１０の面積率が６．５％、晶出相１４の面積率が１３．３％であり、鋳巣１６の面積率が０．２％であった。すなわち、化合物１０の面積率を１０％未満とし、晶出相１４の面積率を２０％未満とすることができ、このとき、圧漏れにつながる鋳巣の発生が回避されていることが確認された。また、鋳造組織の微細化が十分に図られていることが確認された。
【００４９】
なお、実施例ａのＡｌ合金鋳造品では、上記の通り、最終凝固部位で、圧漏れにつながる鋳巣の回避及び鋳造組織の良好な微細化が可能であったことからも当然に、初期凝固部位においても、圧漏れを回避し且つ鋳造組織を良好に微細化することができた。
【００５０】
比較例ｂのＡｌ合金鋳造品では、最終凝固部位近傍での化合物１０、晶出相１４、鋳巣１６のそれぞれの面積率が４．６％、９．５％、０．１％であった。このとき、化合物１０の面積率が１０％未満であり、且つ晶出相１４の面積率が２０％未満であるため、圧漏れにつながる鋳巣の発生は回避されていた。しかしながら、鋳造組織は十分に微細化されていないことが確認された。これは、溶湯のＣａの含有量が７ｐｐｍ未満であり、Ｃａの微細化作用を得るのに十分な量に満たなかったためと考えられる。
【００５１】
比較例ｃのＡｌ合金鋳造品では、溶湯を指向性凝固させた結果、Ｃａの含有量が、初期凝固部位近傍ｃ１では１７．９ｐｐｍであるのに対し、最終凝固部位近傍ｃ２では１１１ｐｐｍまで濃縮されていることが確認された。この場合、化合物１０、晶出相１４、鋳巣１６のそれぞれの面積率が、初期凝固部位近傍ｃ１では、５．９％、１６．２％、０．６％であり、最終凝固部位近傍ｃ２では、１０．７％、２６．８％、４．８％であった。つまり、最終凝固部位近傍においては、化合物１０の面積率が１０％を超え、且つ晶出相１４の面積率が２０％を超えてしまい、圧漏れにつながる鋳巣が発生した。
【００５２】
比較例ｄのＡｌ合金鋳造品では、最終凝固部位近傍での化合物１０、晶出相１４、鋳巣１６のそれぞれの面積率が１３．８％、２８．１％、７．７％であった。すなわち、化合物１０の面積率が１０％を超え、且つ晶出相１４の面積率が２０％を超えており、圧漏れにつながる鋳巣が発生した。
【００５３】
以上から、溶湯のＣａ含有量を１５ｐｐｍ以下とすることで、化合物１０の面積率を１０％未満、晶出相１４の面積率を２０％未満とし、化合物１０の最大長を２０μｍ程度とすることができる。この場合、Ａｌ合金鋳造品に圧漏れにつながる鋳巣が発生することを回避することができることが分かった。このことは、溶湯のＣａ含有量と圧漏れ不良率との関係を示すグラフである図３において、溶湯Ｃａ含有量が１５ｐｐｍを超えたときに、圧漏れ不良率が大きく上昇していることからも明らかである。
【００５４】
また、溶湯のＣａ含有量を７ｐｐｍ以上とすることで、化合物１０及び共晶Ｓｉ１２の各々や、これらを含む晶出相１４からなる鋳造組織を良好に微細化できることが分かった。
【００５５】
従って、Ｓｉを４．０〜１０．０質量％、Ｆｅを０．１５〜０．５０質量％、Ｃａを７〜１５ｐｐｍ、Ｐを３〜８ｐｐｍ含有するＡｌ合金の溶湯から得られたＡｌ合金鋳造品では、凝固速度の如何に関わらず、全部位について、化合物１０の面積率を１０％未満、晶出相１４の面積率を２０％未満に制限し、且つ鋳造組織を十分に微細化することができる。その結果、圧漏れにつながる鋳巣の発生が回避され、強度や靱性等の機械的性質にも優れたＡｌ合金鋳造品を歩留まり良く得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃａ−Ｐ化合物    １２…共晶Ｓｉ
１４…晶出相                              １６…鋳巣
【図１】
2015124403.tif 000003
【図２】
2015124403.tif 000004
【図３】
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