(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製品を溶融させて溶湯の一部をフィルターでろ過し、前記フィルター上で前記溶湯の残部を凝固させて被検体を作製し、
前記被検体の断面において、前記フィルターとの界面から前記被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた領域に存在する介在物およびガス孔、引巣の面積を画像解析により求める
ことを特徴とする金属製品の品質検査方法。
【請求項２】
予め、前記介在物およびガス孔、引巣の面積と、前記金属製品の機械的特性との関係を示す検量線を作成することを特徴とする請求項１に記載の金属製品の品質検査方法。
【請求項３】
前記金属製品はアルミニウム製品またはアルミニウム合金製品であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属製品の品質検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属製品の品質検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製品、たとえばアルミニウム製品またはアルミニウム合金製品の品質を検査するには、ＰｏＤＦＡ（porous disk filtration apparatus）法や、これに類似するＫモールド法が用いられている（特許文献１、２）。
【０００３】
これらの方法は、基本的に、金属製品を溶融させて溶湯の一部をフィルターでろ過し、フィルター上で前記溶湯の残部を凝固させて被検体を作製し、被検体の断面に存在する介在物や特定の不純物のうち一定以上のサイズを有するものの個数をカウントするものである。
【０００４】
しかし、これらの方法では、金属製品の機械的特性について、適切な評価を行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７５０２１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４２２０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、金属製品の機械的特性を適切に評価できる、金属製品の品質検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る金属製品の品質検査方法は、金属製品を溶融させて溶湯の一部をフィルターでろ過し、前記フィルター上で前記溶湯の残部を凝固させて被検体を作製し、前記被検体の断面において、前記フィルターとの界面から前記被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた領域に存在する介在物およびガス孔、引巣の面積を画像解析により求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の金属製品の品質検査方法によれば、金属製品の機械的特性を適切に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】表１のＮｏ．３の被検体の断面における介在物、ガス孔、引巣の状態を示す写真。
【図２】表１のＮｏ．５の被検体の断面における介在物、ガス孔、引巣の状態を示す写真。
【図３】表１のＮｏ．１０の被検体の断面における介在物、ガス孔、引巣の状態を示す写真。
【図４】表１のＮｏ．１１の被検体の断面における介在物、ガス孔、引巣の状態を示す写真。
【図５】表１のＮｏ．１３の被検体の断面における介在物、ガス孔、引巣の状態を示す写真。
【図６】表１における伸びと介在物面積との関係を示すプロットと、フィッティングにより得られた検量線とを示す図。
【図７】表１における引張強度と介在物面積との関係を示すプロットと、フィッティングにより得られた検量線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る金属製品の品質検査方法は、金属製品の溶湯をフィルターでろ過し、フィルター上で凝固させた被検体の断面を検査するＰｏＤＦＡ（porous disk filtration apparatus）法に基づく金属製品の品質検査方法であるが、被検体の断面において、フィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた領域に存在する介在物およびガス孔、引巣の面積を画像解析により求めることを特徴とする。
【００１１】
ここで、「介在物およびガス孔、引巣の面積」とは、被検体の断面において、フィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた領域に存在する、個々の介在物、ガス孔、引巣の面積を合計した全面積を意味する。
【００１２】
本発明方法の対象となる金属製品としては、アルミニウム製品またはアルミニウム合金製品が挙げられるが、特に限定されない。
【００１３】
本発明において、介在物とは、金属製品の構成元素の酸化物（たとえばＡｌ３Ｏ３、ＭｇＯ）や炭化物（たとえばＡｌ４Ｃ３）、ボライド（たとえばＡｌＢ２）など、本来の合金成分ではない異物をいう。
【００１４】
本発明において、ガス孔および引巣とは、金属の凝固の過程で空洞になっている部分をいう。こうした空洞は、以下のような機構によって生成すると考えられる。金属の溶湯中では介在物としての酸化物がガスを伴って浮遊する。溶湯の凝固が進むにつれて、ガスを随伴する酸化物の周辺に結晶が成長する。結晶中への固溶限に達すると、ガスを随伴する酸化物が粒界に放出され、酸化物が凝集するとともにガスによる空洞が生成する。
【００１５】
被検体の断面をＣＣＤカメラなどの撮像装置で撮影し、画像解析時にカラー濃淡処理を行うと、地金と介在物およびガス孔、引巣とを識別できる。このとき、介在物とガス孔、引巣とが区別される必要はなく、介在物およびガス孔、引巣が同レベルの濃淡で表示されていればよい。これは、介在物もガス孔、引巣も金属製品の機械特性に与える影響は同等であると考えられるためである。カラー濃淡処理した画像に対して適切な画像解析ソフトウェアを用いることにより、断面における個々の介在物およびガス孔、引巣の面積を合計した全面積を求めることができる。
【００１６】
従来、フィルターの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍまでの領域において、介在物およびガス孔、引巣の面積を求めることが行われてきた。しかし、フィルターの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍまでの領域は、溶湯の凝固時に初期に凝固して形成される金属製品の表層部に相当し、切削加工で消失することも多い。このため、この領域において介在物およびガス孔、引巣の面積を求めても、金属製品内部の機械的特性を反映しないことがわかってきた。
【００１７】
これに対して、フィルターの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた領域は、溶湯の凝固時に徐々に凝固して形成される金属製品の内部に相当すると考えられ、多くの介在物およびガス孔、引巣が観察されることがある。さらに、フィルターの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた領域に存在する介在物およびガス孔、引巣の面積と金属製品の機械的特性との間には相関関係があることがわかった。
【００１８】
本発明において、金属製品の機械的特性とは、たとえば伸び、引張強度などが挙げられるが、特に限定されない。
【００１９】
本発明において、予め、介在物およびガス孔、引巣の面積と、金属製品の機械的特性（伸び、引張強度など）との関係を示す検量線を作成しておけば、介在物およびガス孔、引巣の面積に基づいて、その金属製品が要求される機械的特性を満たすか否かを判断することができる。
【００２０】
なお、画像解析により介在物およびガス孔、引巣の面積を求める領域は、フィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた領域であればよいが、必ずしも被検体の厚み全域にわたって介在物およびガス孔、引巣の面積を求める必要はない。これは、フィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた被検体の厚み全域にわたって介在物およびガス孔、引巣の面積を求める場合、使用するコンピュータの能力（たとえばメモリ容量）によっては制限を受けて処理できないおそれがあるためである。本発明者の研究によれば、フィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上５ｍｍ以下離れた領域において、介在物およびガス孔、引巣の面積を求めれば、介在物およびガス孔、引巣の面積と金属製品の機械的特性との間に十分な相関関係が認められることがわかっている。勿論、コンピュータの能力による制限を受けない範囲で、フィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上離れた位置から５ｍｍを超えて離れた位置までの領域において、介在物およびガス孔、引巣の面積を求めてもよいが、介在物およびガス孔、引巣の面積と金属製品の機械的特性との相関関係の精度が著しく向上するというものでもないので、フィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上５ｍｍ以下離れた領域において、介在物およびガス孔、引巣の面積を求めれば十分である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００２２】
ＰｏＤＦＡ（porous disk filtration apparatus）法に基づき、様々な条件で製造された種々のアルミニウムインゴットについて、以下のようにして、被検体の断面における介在物およびガス孔、引巣の面積を求めた。
【００２３】
底部にフィルター（直径１４ｍｍ）を取り付けたるつぼ内に、アルミニウムインゴットから切り出したサンプルを入れ、電気炉に装入する。サンプルの重量は約３０００ｇである。るつぼ底部のフィルターの下方にアルミニウム溶湯を受ける容器および重量計を設置する。
【００２４】
電気炉に通電してるつぼ内のサンプルを溶融させ、空気で電気炉内を加圧して溶湯をろ過する。ろ過量が２０００ｇになったとき、加圧を中止し、空冷してフィルター上の溶湯を凝固させる。
【００２５】
フィルターとともに円盤状の凝固物を取り出し、その直径に沿って切断する。切断面をＣＣＤカメラで撮影し、カラー濃淡処理を施すと、介在物およびガス孔、引巣はたとえば青色に表示され、地金と明確に区別される。切断面を画像解析して、フィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上５ｍｍ以下離れた領域に存在する介在物およびガス孔、引巣の面積を求める。以下においては、サンプルの重量１ｋｇあたりの介在物およびガス孔、引巣の面積（ｍｍ２）として表示する。このとき、画像解析ソフトウェアとしては、たとえば、Media Cybernetics社製Image Proシリーズや三谷商事社製WinROOFを用いる。
【００２６】
たとえば自動車のアルミニウムホイルは、ある程度の伸びおよび引張強度を示すことが要求される。伸びが少なく引張強度が弱い場合には、破断することもありうる。そこで、各々のアルミニウム製品の伸びおよび引張強度と、各々の被検体のフィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ以上５ｍｍ以下離れた領域に存在する介在物およびガス孔、引巣の面積との関係を調べた。
【００２７】
表１に、介在物およびガス孔、引巣の面積と、伸びと、引張強度との関係を示す。また、図１〜図５に、表１の被検体Ｎｏ．３、５、１０、１１、１３の断面の写真をそれぞれ示す。図１にはフィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ離れた位置と５ｍｍ離れた位置とを表示している。図２〜図５には、これらの位置を表示していないが、図１〜図５は同じ倍率で撮影した写真なので、図２〜図５においてもフィルターとの界面から被検体の厚み方向に沿って１ｍｍ離れた位置と５ｍｍ離れた位置は、図１と同様である。
【００２８】
さらに、図６に、表１における伸びと介在物およびガス孔、引巣の面積との関係をプロットし、フィッティングにより得られた検量線を示す。同様に、図７に、表１における引張強度と介在物およびガス孔、引巣の面積との関係をプロットし、フィッティングにより得られた検量線を示す。なお、図６および図７においては、介在物およびガス孔、引巣の面積を総称して介在物面積と表示している。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
被検体の断面における介在物およびガス孔、引巣の面積を求めた後、図６および図７に示される検量線を参照することにより、被検体の対応するアルミニウムインゴットが要求される伸びおよび／または引張強度を満たすか否かを判断することができる。
【００３１】
以上のように、本発明の品質検査方法によれば、アルミニウム製品などの金属製品の機械的特性を適切に評価することができる。
【図１】
0006614944.tif 000003
【図２】
0006614944.tif 000004
【図３】
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【図４】
0006614944.tif 000006
【図５】
0006614944.tif 000007
【図６】
0006614944.tif 000008
【図７】
0006614944.tif 000009