(57)【要約】  ロードホイール全体が所定の剛性を有するとともに、衝撃的な負荷に対して十分な変形能を有するデザイン部を備えるロードホイールおよびその製造方法を提供する。  アルミニウム合金溶湯が、Ｓｉを９．０〜１１．８質量％、Ｍｇを０．２０〜０．４５質量％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの総量を０．１〜１．５質量％、残部Ａｌならびに不可避不純物を含み、デザイン部を形成するキャビティに充填されたアルミニウム合金溶湯の冷却速度が２℃／秒以上であり、かつ、当該冷却速度は、リム本体部を形成するキャビティに開口した開口部近傍のアルミニウム合金溶湯の冷却速度の１．５倍以上である冷却工程を備え、前記冷却速度は、前記冷却工程における溶湯の温度と時間との相関を示す線図において、５８０℃における接線の傾きであるアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
2015016320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ部および前記ハブ部の外周面から放射状に形成されたデザイン部を備えたディスク部と、前記ディスク部が一方端に内設された略円環形状のリム本体部と前記リム本体部の一方端に配置された第１のフランジ部と他方端に配置された第２のフランジ部とを備えたリム部とを有するアルミニウム合金製ロードホイールを、前記ディスク部が底面となる金型を用いて低圧鋳造法により一体的に形成するアルミニウム合金製ロードホイールの製造
方法であって、
前記金型によって形成される前記ディスク部を形成するキャビティのうち、前記ハブ部を形成するキャビティに開口した第１の開口部、および前記金型によって形成される前記リム部を形成するキャビティのうち、前記リム本体部を形成するキャビティに開口するとともに前記第１の開口部よりも上方に複数個配置された第２の開口部を通じ、前記ディスク部および前記リム部を形成するキャビティにアルミニウム合金溶湯を充填する注湯工程と、
前記ディスク部を形成するキャビティのうち、前記デザイン部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却速度が２℃／秒以上であり、かつ、当該冷却速度は、前記第２の開口部近傍の前記アルミニウム合金溶湯の冷却速度の１．５倍以上となるように、充填された前記アルミニウム合金溶湯を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程後に配置された、溶体化処理工程および人工時効処理工程を備え、
前記アルミニウム合金溶湯は、Ｓｉを９．０〜１１．８質量％、Ｍｇを０．２０〜０．４５質量％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの総量を０．１〜１．５質量％、残部Ａｌならびに不可避不純物を含み、
前記冷却速度は、前記冷却工程における溶湯の温度と時間との相関を示す線図において、５８０℃における接線の傾きであるアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項２】
前記冷却工程において、前記デザイン部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の前記冷却速度が、２〜３０℃／秒である請求項１に記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項３】
前記溶体化処理工程は、前記アルミニウム合金の共晶温度をＴ１としたときに（Ｔ１−２）〜（Ｔ１−３７）℃の範囲に設定された第１の温度域で前記冷却工程後のロードホイール中間体を加熱処理する第１の加熱処理工程と、前記第１の加熱処理工程後、前記第１の温度域の温度をＴ２としたときに、（Ｔ２−５）〜（Ｔ２−４０）℃の範囲に設定された第２の温度域で前記ロードホイール中間体を加熱処理する第２の加熱処理工程と、前記第２の加熱処理工程後、前記ロードホイール中間体を急冷して焼入れする焼入れ工程を有する請求項１又は２のいずれかに記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項４】
前記第２の温度域の温度は、前記第１の温度域の設定温度から当該第２の温度域の設定温度へ漸減した温度である請求項３に記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項５】
前記焼入れ工程の冷却速度が５〜１００℃／秒である請求項３または４に記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項６】
前記人工時効処理工程は、１００〜２００℃の温度域で０．５〜１０時間加熱処理する第１の時効処理工程と、第１の時効処理工程後、当該第１の時効処理工程の前記温度域より低い温度域で加熱処理する第２の時効処理工程を有する請求項１乃至５のいずれかに記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項７】
前記第２の時効処理工程の温度域の温度は９５〜１８０℃であり、加熱処理時間は０．３〜６時間である請求項６に記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項８】
前記金型は、冷却水が流通してアルミニウム合金溶湯を冷却する冷却手段を備え、
前記冷却工程は、前記冷却水を前記冷却手段に流通することにより、アルミニウム合金溶湯の冷却を制御して凝固する工程である請求項１乃至７のいずれかに記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項９】
前記冷却手段は、前記デザイン部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却を制御する第１管路と、前記ディスク部および前記リム部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却を制御する冷却用空間と、前記冷却用空間に冷却水を流通する第２管路とを備え、
前記冷却工程は、冷却水を前記第１管路に流通することにより、前記デザイン部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却を制御するとともに、冷却水を前記第２管路を介して前記冷却用空間に流通することにより、前記ディスク部および前記リム部の少なくともいずれかを形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却を制御して凝固する工程である請求項８に記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項１０】
前記デザイン部を形成するキャビティは、半径方向において前記ハブ部を形成するキャビティと前記リム本体部を形成するキャビティとの間に配置された中間部を有し、前記冷却工程は、前記デザイン部を形成するキャビティにおいて当該キャビティの中間部から前記リム本体部を形成するキャビティ前までに充填された前記アルミニウム合金溶湯を、前記中間部から前記リム本体部を形成するキャビティへ半径方向に指向性凝固する工程を含み、かつ、その指向性凝固する工程における冷却速度が、３〜３０℃／秒である請求項９に記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項１１】
前記注湯工程の前に、前記アルミニウム合金溶湯を清浄化する清浄工程を有し、前記清浄工程を経た後のアルミニウム合金溶湯に含まれる水素量がアルミニウム合金溶湯１００ｇ当たり０．２ｃｃ以下であり、前記冷却工程後に得られたロードホイール中間体の破断面に存在する介在物が０．００５個／ｍｍ２以下である請求項１乃至１０のいずれかに記載のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。
【請求項１２】
ハブ部および前記ハブ部の外周面から放射状に形成されたデザイン部を備えたディスク部と、前記ディスク部が一方端に内設された略円環形状のリム本体部と前記リム本体部の一方端に配置された第１のフランジ部と他方端に配置された第２のフランジ部とを備えたリム部とを有するアルミニウム合金製ロードホイールであって、
Ｓｉを９．０〜１１．８質量％、Ｍｇを０．２０〜０．４５質量％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの総量を０．１〜１．５質量％、残部Ａｌならびに不可避不純物を含み、
前記デザイン部のα‐Ａｌの２次枝法で測定したデンドライト２次アームスペーシングは、前記ロードホイールの回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部において、１０μｍ〜３０μｍであるアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項１３】
前記デザイン部のデンドライト２次アームスペーシングの平均値が、前記リム本体部の回転軸方向と平行な断面の肉厚中心部におけるα‐Ａｌのデンドライト２次アームスペーシングの平均値よりも、１０％以上小さい請求項１２に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項１４】
長軸長が５００μｍ以上である針状α‐Ａｌの個数が、前記デザイン部の断面において、５個／ｍｍ２以下である請求項１２または１３に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項１５】
長軸長が２５０μｍ以上であり、かつ５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの個数が、前記デザイン部の断面において、１〜１５個／ｍｍ２である請求項１４に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項１６】
前記デザイン部における長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数が、前記リム本体部の回転軸方向と平行な断面の肉厚中心部における、長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数の、９０％以下である請求項１５に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項１７】
前記デザイン部の断面における長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌは、前記ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％であり、かつ前記ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％である、請求項１４乃至１６のいずれかに記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項１８】
前記ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合と、前記ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合との差の絶対値が２０％以下である、請求項１７に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項１９】
前記デザイン部の前記肉厚中心部の密度の平均値をＤ１、前記リム本体部の前記肉厚中心部の密度の平均値をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２が０．９９９０以上である請求項１２乃至１８に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項２０】
前記Ｄ１／Ｄ２の上限値が１．００１１である請求項１９に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項２１】
前記デザイン部の前記肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が２．００〜２．５５μｍであり、前記リム本体部の前記肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が前記デザイン部の共晶Ｓｉの平均円相当径よりも大きくかつ２．１０〜２．６５μｍである請求項２０に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項２２】
前記デザイン部の共晶Ｓｉの平均円形度が０．７９〜０．８６であり、前記リム本体部の共晶Ｓｉの平均円形度が０．７９〜０．８７である請求項２１に記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項２３】
前記リム本体部を支持する前記デザイン部の複数の支持部の円周方向に平行な断面の肉厚中心部におけるα‐Ａｌの前記デンドライト２次アームスペーシングの各々の最大値の差が、１３μｍ以下である請求項１２乃至２２のいずれかに記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【請求項２４】
前記デザイン部の耐力が１６０ＭＰａ以上であり、かつ、前記デザイン部の伸びが５％以上である請求項１２乃至２３のいずれかに記載のアルミニウム合金製ロードホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金製ロードホイール、およびその製造方法に係る発明である。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野に係る発明を、本願出願人は下記特許文献１で提案している。特許文献１に記載された発明は、「リム部並びにハブ部及びデザイン部を含むディスク部とを有する車両用ホイールに対応する形状を有する金型内で低圧鋳造する」アルミニウム合金製ロードホイールの製造方法であり、「ディスク部を形成するキャビティの中心部に第１の湯口を設けそこから溶湯を注入して当該キャビティに充填すると共に、リム部を形成するキャビティの両端部の間であって下端部寄りにかつ平面からみて対称位置に第２及び第３の湯口を設け、各湯口から溶湯を注入して当該キャビティに充填すること」を特徴としている。この発明は、ディスク部およびリム部を形成するキャビティに各々開口した複数の湯口（ゲート）からアルミニウム合金溶湯（以下、溶湯という場合がある。）を当該キャビティに充填する、いわゆるマルチゲート方式を適用した低圧鋳造法であり、「高強度でかつ軽量化された」アルミニウム合金製ロードホイールを得ることができる。【０００３】
ここで、アルミニウム合金製ロードホイール（以下、アルミホイールと言う場合がある。）を構成するＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金としては、例えばＪＩＳ−Ｈ−５２０２に定められたＡＣ４ＣＨ（ケイ素含有量：６．５〜７．５質量％）が従来から広く使用されており、上記特許文献１でもＡＣ４ＣＨによる実施例が開示されている。一方で、軽量化による燃費改善、運動応答性および乗り心地向上のため、上記従来合金よりも共晶組成に近い領域までケイ素（Ｓｉ）の含有量を高めた合金で、より高い剛性を有するアルミホイールを構成することが検討されており、これに関連する発明が下記特許文献２に開示されている。【０００４】
すなわち、特許文献２に開示された発明は、「全体を１００質量％（以下単に「％」という場合がある。）としたときに、下記の元素および不可避的不純物」を含み、「α‐Ａｌを主とする基地相と、該基地相をネットワーク状に囲繞すべく晶出した骨格相と、粒径３０〜３００ｎｍの第１析出相および粒径１〜２０ｎｍの第２析出相が該基地相中に析出した複相析出物を有する金属組織で構成され、実用疲労特性に優れることを特徴とするアルミニウム合金鋳物」、である。
ケイ素（Ｓｉ）        ：４．０〜１２．０％、
銅（Ｃｕ）            ：１．０〜３．０％、
マグネシウム（Ｍｇ）  ：０．２〜０．６％、
ニッケル（Ｎｉ）      ：０．２〜３．０％、
鉄（Ｆｅ）            ：０．１〜０．７％、
チタン（Ｔｉ）        ：０．１〜０．３％、
ジルコニウム（Ｚｒ）  ：０．０３〜０．５％
アルミニウム（Ａｌ）  ：残部【０００５】
かかる特許文献２に開示された発明によれば、「強度や疲労強度のみならず耐熱疲労強度にも優れる鋳物が得られ」、「特にディーゼルエンジンのシリンダヘッド等のように、複雑で大型なアルミニウム合金鋳物であっても、溶体化熱処理および時効熱処理によって安定した耐熱疲労強度等が得られる」と記載されている。しかしながら、本願発明者らが検討した結果、共晶組成に近い領域までケイ素の含有量を高めたＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金でアルミホイールを形成した場合には剛性が向上して軽量化を図ることができるものの、上記特許文献１のマルチゲート方式の低圧鋳造法で形成した場合であっても、車両の足回り部品として求められる伸び及び０．２％耐力、すなわち製品の強度を充分に満足することが出来ない場合があるという問題があることを知見した。その問題について、図１および２を参照して説明する。なお、図１は、共晶組成に近い領域までケイ素（Ｓｉ）の含有量を高めた合金組成で形成されたアルミホイール９の回転軸となる中心線Ｉの方向（以下、回転軸方向という場合がある。また、中心線Ｉに直交する方向を「半径方向」、中心線Ｉの周りの方向を「円周方向」と言う場合がある。）に沿う断面図、図２は、図１のアルミホイール９の底面図である。【０００６】
図１に示すように、アルミホイール９は、ハブ部９ｆおよびハブ部９ｆの外周面から放射状に形成されたデザイン部９ｇを備えたディスク部９ｅと、ディスク部９ｅの外周部が内周面に接合された略円環形状のリム本体部９ｂとリム本体部９ｂの下方（一方）端に配置された第１のフランジ部９ｃと上方（他方）端に配置された第２のフランジ部９ｄとを備えたリム部９ａとで構成されている。このアルミホイール９には、第１のフランジ部９ｃと第２のフランジ部９ｄとの間に挟まれるようにリム本体部９ｂにタイヤが取り付けられた後、ディスク部９ｅが外側に向いた姿勢で車軸に装着され、使用に供される。そして、アルミホイールには、走行安定性や乗り心地の快適性のため使用時の定常的な変形量が所定の大きさ以下となるに足る剛性と、強度確保のため、例えば道路の縁石への接触など日常的な使用において発生する可能性のある程度の衝撃的（非定常的）な負荷が作用した際に、容易に変形し難い耐変形性（０．２％耐力）と、たとえ変形したとしても、この負荷に対し追従して変形し、即座に破損し難いという変形能（伸び特性）が求められる。【０００７】
ここで、共晶組成に近い領域までケイ素（Ｓｉ）の含有量を高めた合金組成で形成されたアルミホイール９は剛性が高いのでアルミホイール９の軽量化が可能であり、各部の形状を適切に設計することにより前者の要請を満たすことができる。一方で、このアルミホイール９は伸び特性が低く変形能が小さいため、特に外側に向いた姿勢で取り付けられ外部環境に対し露出しているディスク部９ｅ、さらに意匠性のために窓部１ｍなどの空間が形成されるデザイン部９ｇは、上記説明した衝撃的な負荷が作用した際に変形して破損しやすく、強度の面で問題がある。このため、デザイン部９ｇの設計時に、衝撃的な負荷による変形を抑制し破損を防止する観点から充分な肉厚を確保する必要性があり、アルミホイール９の軽量化を阻害する要因となることが判った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２５４７６６号公報
【特許文献２】特開２００８−２７４４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題を本発明者らが鋭意検討してなされたものであり、アルミホイール全体が所定の剛性を有するとともに、日常的に発生する可能性のある衝撃的な負荷に対して十分な耐変形性（０．２％耐力）と変形能（伸び）をデザイン部が有するアルミホイール、およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の一態様は、ハブ部および前記ハブ部の外周面から放射状に形成されたデザイン部を備えたディスク部と、前記ディスク部が一方端に内設された略円環形状のリム本体部と前記リム本体部の一方端に配置された第１のフランジ部と他方端に配置された第２のフランジ部とを備えたリム部とを有するアルミニウム合金製ロードホイールを、前記ディスク部が底面となる金型を用いて低圧鋳造法により一体的に形成するアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法である。このアルミニウム合金製ロードホイールの製造に用いるアルミニウム合金溶湯は、Ｓｉを９．０〜１１．８質量％、Ｍｇを０．２０〜０．４５質量％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの総量を０．１〜１．５質量％、残部Ａｌならびに不可避不純物を含んでいる。この製造方法は、前記金型によって形成される前記ディスク部を形成するキャビティのうち、前記ハブ部を形成するキャビティに開口した第１の開口部、および前記金型によって形成される前記リム部を形成するキャビティのうち、前記リム本体部を形成するキャビティに開口するとともに前記第１の開口部よりも上方に複数個配置された第２の開口部を通じ、前記ディスク部および前記リム部を形成するキャビティにアルミニウム合金溶湯を充填する注湯工程と、前記ディスク部を形成するキャビティのうち、前記デザイン部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却速度が２℃／秒以上であり、かつ、当該冷却速度は、前記第２の開口部近傍の前記アルミニウム合金溶湯の冷却速度の１．５倍以上となるように、充填された前記アルミニウム合金溶湯を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後に配置された、溶体化処理工程および人工時効処理工程を備える。なお、上記冷却速度とは、前記冷却工程における溶湯の温度と時間との相関を示す線図において、５８０℃における接線の傾きのことと定義する。【００１１】
なお、前記冷却工程において、前記デザイン部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の前記冷却速度が、２〜３０℃／秒であることが好ましい。【００１２】
さらに加えて、前記溶体化処理工程は、前記アルミニウム合金の共晶温度をＴ１としたときに（Ｔ１−２）〜（Ｔ１−３７）℃の範囲に設定された第１の温度域で前記冷却工程後のロードホイール中間体を加熱処理する第１の加熱処理工程と、前記第１の加熱処理工程後、前記第１の温度域の温度をＴ２としたときに、（Ｔ２−５）〜（Ｔ２−４０）℃の範囲に設定された第２の温度域で前記ロードホイール中間体を加熱処理する第２の加熱処理工程と、前記第２の加熱処理工程後、前記ロードホイール中間体を急冷して焼入れする焼入れ工程を有することが望ましい。加えて、前記第２の温度域の温度は、前記第１の温度域の設定温度から当該第２の温度域の設定温度へ漸減した温度であることが好ましく、加えて、前記焼入れ工程の冷却速度が５〜１００℃／秒であることが望ましい。【００１３】
さらに加えて、前記人工時効処理工程は、１００〜２００℃の温度域で０．５〜１０時間加熱処理する第１の時効処理工程と、第１の時効処理工程後、当該第１の時効処理工程の前記温度域より低い温度域で加熱処理する第２の時効処理工程を有することが望ましく、加えて、前記第２の時効処理工程の温度域の温度は９５〜１８０℃であり、加熱処理時間は０．３〜６時間であることが好ましい。【００１４】
さらに加えて、前記金型は、冷却水が流通してアルミニウム合金溶湯を冷却する冷却手段を備え、前記冷却工程は、前記冷却水を前記冷却手段に流通することにより、アルミニウム合金溶湯の冷却を制御する工程であることが望ましい。また、前記冷却手段は、前記デザイン部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却を制御する第１管路と、前記ディスク部および前記リム部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却を制御する冷却用空間と、前記冷却用空間に冷却水を流通する第２管路とを備え、前記冷却工程は、冷却水を前記第１管路に流通することにより、前記デザイン部を形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却を制御するとともに、冷却水を前記第２管路を介して前記冷却用空間に流通することにより、前記ディスク部および前記リム部の少なくともいずれかを形成するキャビティに充填された前記アルミニウム合金溶湯の冷却を制御する工程であることが好ましい。【００１５】
前記デザイン部を形成するキャビティは、半径方向において前記ハブ部を形成するキャビティと前記リム本体部を形成するキャビティとの間に配置された中間部を有することができる。この場合、前記冷却工程は、前記デザイン部を形成するキャビティにおいて当該キャビティの中間部から前記リム本体部を形成するキャビティ前までに充填された前記アルミニウム合金溶湯を、前記中間部から前記リム本体部を形成するキャビティへ半径方向に指向性凝固する工程を含み、かつ、その指向性凝固する工程における冷却速度を、３〜３０℃／秒とすることができる。【００１６】
さらにさらに加えて、前記注湯工程の前に、前記アルミニウム合金溶湯を清浄化する清浄工程を有し、前記清浄工程を経た後のアルミニウム合金溶湯に含まれる水素量がアルミニウム合金溶湯１００ｇ当たり０．２ｃｃ以下であり、前記冷却工程後に得られたロードホイール中間体の破断面に存在する介在物が０．００５個／ｍｍ２以下であれば好適である。【００１７】
上記とは異なる本発明の一態様は、ハブ部および前記ハブ部の外周面から放射状に形成されたデザイン部を備えたディスク部と、前記ディスク部が一方端に内設された略円環形状のリム本体部と前記リム本体部の一方端に配置された第１のフランジ部と他方端に配置された第２のフランジ部とを備えたリム部とを有するアルミニウム合金製ロードホイールであって、Ｓｉを９．０〜１１．８質量％、Ｍｇを０．２０〜０．４５質量％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの総量を０．１〜１．５質量％、残部Ａｌならびに不可避不純物を含み、前記デザイン部のα‐Ａｌの２次枝法で測定したデンドライト２次アームスペーシングは、前記ロードホイールの回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部において、１０μｍ〜３０μｍであるアルミニウム合金製ロードホイール、である。【００１８】
前記デザイン部のデンドライト２次アームスペーシングの平均値が、前記リム本体部の回転軸方向と平行な断面の肉厚中心部におけるα‐Ａｌのデンドライト２次アームスペーシングの平均値よりも、１０％以上小さいことが好ましい。【００１９】
長軸長が５００μｍ以上の針状α‐Ａｌの個数が、前記デザイン部の断面において、５個／ｍｍ２以下であることが好ましい。【００２０】
長軸長が２５０μｍ以上であり、かつ５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの個数が、前記デザイン部の断面において、１〜１５個／ｍｍ２であることが好ましい。【００２１】
前記デザイン部における長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数が、前記リム本体部の回転軸方向と平行な断面の肉厚中心部における、長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数の、９０％以下であることが好ましい。【００２２】
前記デザイン部の断面における長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌは、前記ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％であり、かつ前記ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％であることが好ましい。【００２３】
前記ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合と、前記ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合との差の絶対値が２０％以下であることが好ましい。【００２４】
前記デザイン部の前記肉厚中心部の密度の平均値をＤ１、前記リム本体部の前記肉厚中心部の密度の平均値をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２が０．９９９０以上であることが好ましい。【００２５】
前記Ｄ１／Ｄ２の上限値が、１．００１１であることが好ましい。【００２６】
前記デザイン部の前記肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が２．００〜２．５５μｍであり、前記リム本体部の前記肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が前記デザイン部の共晶Ｓｉの平均円相当径よりも大きくかつ２．１０〜２．６５μｍであることが好ましい。【００２７】
前記デザイン部の共晶Ｓｉの平均円形度が０．７９〜０．８６であり、前記リム本体部の共晶Ｓｉの平均円形度が０．７９〜０．８７であることが好ましい。【００２８】
前記リム本体部を支持する前記デザイン部の複数の支持部の円周方向に平行な断面の肉厚中心部におけるα‐Ａｌの前記デンドライト２次アームスペーシングの各々の最大値の差が、１３μｍ以下であることが好ましい。【００２９】
前記デザイン部の耐力が１６０ＭＰａ以上であり、かつ、前記デザイン部の伸びが５％以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、上記のように構成されているので、アルミホイール全体が所定の剛性を有するとともに、日常的に発生する可能性のある衝撃的な負荷に対して十分な変形能（伸び特性）をデザイン部が有するアルミホイール、およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る製造方法で形成されたアルミホイールの一例の回転軸方向に沿う断面図である。
【図２】図１のアルミホイールを下方から眺めた底面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のアルミホイールの製造工程のフロー図である。
【図５】図１のアルミホイールの製造装置の概略構成図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図４の注湯工程における溶湯の充填状況を説明する図である。
【図８】図５の金型のキャビティに充填された溶湯の凝固状態を説明する図である。
【図９】図４の注湯工程〜冷却工程における各キャビティに充填された溶湯の温度と時間との相関を示す線図である。
【図１０】図４の溶体化処理工程〜時効処理工程における温度と時間との相関を示す線図である。
【図１１】図１０とは異なる溶体化処理工程〜時効処理工程における温度と時間との相関を示す線図である。
【図１２】キャビティおよび開口部に充填されたアルミニウム合金溶湯の形状を示す斜視断面図である。
【図１３】図１２とは異なるアルミニウム合金溶湯の形状を示す斜視断面図である。
【図１４】デザイン部を形成するキャビティに充填された溶湯の指向性凝固を説明する線図である。
【図１５】図１４とは異なる指向性凝固を説明する線図である。
【図１６】針状α‐Ａｌの長軸と当該長軸と交わる直線との挟角について説明する図である。
【図１７】デザイン部の断面の光学顕微鏡写真である。
【図１８】デザイン部の断面の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明者らは、共晶組成に近い領域までケイ素（Ｓｉ）の含有量を高めた合金組成、具体的にはＳｉを９．０〜１１．８質量％、Ｍｇを０．２０〜０．４５質量％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉをこれらの総量が０．１〜１．５質量％、残部Ａｌならびに不可避不純物を含む合金組成により、アルミホイール全体としての剛性とデザイン部における変形能が両立したアルミホイールを形成するためには、アルミホイールの各部を低圧鋳造法で一体的に形成するにあたり、リム本体部とデザイン部との組織、例えばデンドライト状組織である初晶α‐Ａｌ、共晶Ａｌ‐Ｓｉ、微小鋳巣その他両部を構成する組織要素の形態・分布状態などを造り分けることが有効であることを知見した。そして、そのような組織の造り分けのためには、マルチゲート方式の低圧鋳造法によりリム本体部およびデザイン部を形成する各々のキャビティに流入時期・流量などを制御しつつ溶湯を充填するとともに、両キャビティに充填された溶湯の冷却速度を相違せしめることが効果的であることを知見し、本発明を想到したものである。以下、本発明について、その実施形態に基づき図１〜１８を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、以下説明する実施形態および実施例に限定されず、また、発明の作用効果を奏する限り、同一性の範囲内において適宜変形して実施することができる。
【００３３】
［アルミホイールの構造］
まず、本発明に係るアルミホイールの構造の一例について図１〜３を参照し説明する。図１はアルミホイールの回転軸方向に沿う断面図、図２は図１のアルミホイールを下方から眺めた底面図、図３は図２のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ断面図であり、中心線Ｉよりも左側はデザイン部１ｇを含まない断面、右側はデザイン部１ｇを含む断面となっている。
【００３４】
本発明に係るアルミニウム合金製ロードホイールは、Ｓｉを９．０〜１１．８質量％、Ｍｇを０．２０〜０．４５質量％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの各元素を総量で０．１〜１．５質量％、残部Ａｌならびに不可避不純物を含む。アルミホイール１は、図１および２に示すように、ハブ部１ｆおよびハブ部１ｆの外周面から放射状に形成されたデザイン部１ｇを備えたディスク部１ｅを有しており、また、ディスク部１ｅが下方（一方）端に内設された略円環形状のリム本体部１ｂと、リム本体部１ｂの下方端に配置された第１のフランジ部（いわゆるアウターフランジ）１ｃと、上方（他方）端に配置された第２のフランジ部（いわゆるインナーフランジ）１ｄを備えたリム部１ａを有している。各部は、つなぎ目なく一体的に形成されている。なお、リム本体部１ｂと、ディスク部１ｅとの連結部、つまりリム本体部１ｂの下方（一方）部の領域を、以下「連結部」１ｎと言う場合がある。また、ハブ部１ｆの中央に形成された回転軸方向の貫通孔１ｈは車軸が挿入される貫通孔であり、半径方向においてハブ部１ｆの外周部に等ピッチで複数個形成された孔部１ｉは車軸にアルミホイール１を固定するためボルト等が挿通される孔部である。
【００３５】
図１および２に示すアルミホイール１は、窓部１ｍを介して円周方向に複数本配置されたスポークがハブ部１ｆより延設されてリム部１ａと結合する、スポークを主体として意匠されたスポーク型のデザイン部１ｇを有するアルミホイールであるが、デザイン部の意匠としては、これに限定されない。スポーク型以外に、例えばスポーク型よりもハブ部がかなり広い範囲で緩やかな面が形成され、リム部とは短めのスポークで連結されているデザイン部中心が略円盤形状のディッシュ型、スポーク型に属するがスポーク数が比較的多くかつ細い点が特徴であるフィン型、スポーク数が多くかつ細く伸びているが、スポークがハブ部とリム部の間で網目のようにメッシュ状となるメッシュ型など、各種意匠のデザイン部が存在する。なお、図２のデザイン部１ｇを構成するスポークの回転軸方向と平行な断面の形状は、図３に示すように、下方底部が凹状に鋳抜かれた鋳抜部が形成され、天井部１ｊと両側部１ｋおよび１Ｌを有する略コの字形状をなしているが、断面形状はこれに限定されず、円周方向および半径方向で部位により肉厚の異なる略Ｖ字形状、略Ｕ字形状であってもよく、また鋳抜部のない形状であってもよい。
【００３６】
上記構造のアルミホイール１には、その第１のフランジ部１ｃと第２のフランジ部１ｄの各々の内面に接しつつこれらの間に挟まれるようにリム本体部１ｂにタイヤが取り付けられ、ディスク部１ｅが外側に向いた姿勢で車軸に装着される。つまり、リム本体部１は弾性のあるタイヤを介しているので外部から衝撃が負荷された場合でも変形や破損がし難く、定常時の変形量を支配する剛性を主体として設計することが可能である。一方で、外側に向いた姿勢で取り付けられ外部環境に対して露出しているディスク部１ｅ、特に意匠性のために窓部１ｍなどの空間が形成されるデザイン部１ｇは、外部から衝撃が負荷された際に破損しやすい。このため、本発明に係るアルミホイール１は、以下説明する製造方法により製造し、リム本体部１ｂとデザイン部１ｇとの組織を造り分け、特にデザイン部１ｇの変形能（伸び特性）を高めている。
【００３７】
［アルミホイールの製造方法］
以下、上記アルミホイール１を製造する本発明に係る製造方法の具体的態様について、図４〜１２を参照しつつ説明する。ここで、図４は図１のアルミホイールの製造工程のフロー図、図５は図１のアルミホイールの製造装置の一部を示す概略構成図、図６は図５のＣ−Ｃ断面図であり、図５は図６のＤ−Ｄ断面図となっている。また、図７は図４の注湯工程における溶湯の充填状況を説明する図、図８は図５の金型のキャビティに充填された溶湯の凝固状態を説明する図、図９は図４の注湯工程〜冷却工程における各キャビティに充填された溶湯の温度と時間との相関示す線図、図１０は図４の溶体化処理工程〜時効処理工程における温度と時間との相関を示す線図、図１１は図１０とは異なる溶体化処理工程〜時効処理工程における温度と時間との相関を示す線図である。図１２は、キャビティおよび開口部に充填されたアルミニウム合金溶湯の形状を示す斜視断面図である。なお、図７および８では、理解のため第２の開口部１９ａを仮想的に破線で示している。
【００３８】
本発明に係るアルミホイールの製造方法は、図４に示すように、注湯工程の前段で行われる溶解工程（Ｓ１）、溶解工程（Ｓ１）の後に好ましくは行われる清浄工程（Ｓ２）、注湯工程（Ｓ３）、冷却工程（Ｓ４）、溶体化処理工程（Ｓ５）、時効処理工程（Ｓ６）および時効処理工程の後段で任意に行われる加工、塗装、検査などの後処理工程（Ｓ７）を含んでいる。以下、各工程について、上記の順に説明する。
【００３９】
＜溶解工程＞
図４に示すように、まず、Ａｌ、ＳｉおよびＭｇその他各種元素が所望の組成となるよう調整された原料を、好ましくは非酸化雰囲気中において概ね７２０〜１１００℃の温度範囲となるよう調整した溶解炉で溶解して溶湯を形成する溶解工程（Ｓ１）を行う。なお、本発明では上記各元素の組成を特定しているが、その理由は下記のとおりである。
【００４０】
本発明のアルミホイール中のＳｉの組成は、９．０〜１１．８質量％（以下、組成の項で記載する％は、いずれも質量％のことを指す。）である。この範囲であれば、他の組成物との相乗効果により、剛性と強度の両立をはかることができる。Ｓｉが９．０％未満であると、所望の剛性を有するアルミホイールを得ることができない。一方で、Ｓｉが１１．８％を超えると、アルミホイールの強度が低下し、所望の伸び特性を得ることができないおそれがある。剛性の観点からＳｉの下限は１０．５％であると好ましく、伸びの観点から上限は１１．５％であると好ましい。
【００４１】
Ｍｇの組成は、０．２０〜０．４５％である。Ｍｇは析出強化元素であり、アルミニウム合金組織の強度を確保する上で、適量のＭｇを含有することが重要である。この範囲であれば、他の組成物との相乗効果により、耐変形性（０．２％耐力）と変形能（伸び）の両立をはかることができる。Ｍｇが０．２０％未満であると、アルミホイールを構成する基地相が軟らか過ぎて十分な耐変形性（０．２％耐力）が得られない。Ｍｇが０．４５％を超えると、アルミホイールを構成する基地相が固くなり過ぎ、所望の変形能（伸び）を得ることができないおそれがある。耐変形性（０．２％耐力）の観点からＭｇの下限は０．２５％であると好ましく、変形能（伸び）の観点から上限は０．３５％であると好ましい。
【００４２】
上記ＳｉおよびＭｇ以外の主要な元素であるＦｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの組成は、これらの総量が０．１〜１．５％である。総量がこの範囲であれば、他の組成物との相乗効果を期待することができ、剛性と強度の両立をはかることができる。この総量が０．１％未満とするためには非常に高純度な原料を使用する必要があり、得られるアルミホイールが工業生産上高コストとなる。一方で、１．５％を超えると、所望の剛性およびデザイン部の変形能を有するアルミホイールを得ることができない。なお、使用中における錆の発生を抑制する点からＣｕは０．０３％以下であることが好ましい。また、Ｔｉは、０．０５〜０．１５％であると好ましい。Ｔｉは、アルミホイールを構成する結晶粒を微細化させるからである。
【００４３】
＜清浄工程＞
上記溶解工程で形成された溶湯をそのまま注湯工程（Ｓ３）に使用してもよいが、一端保持炉に移し、溶湯中に含まれる水素ガスおよび酸化物（いわゆるノロ、スラグ）などアルミホイールの欠陥の原因となる不純物を除去し清浄化する清浄工程（Ｓ２）を注湯工程（Ｓ３）の前に行うことが好ましい。
【００４４】
この溶湯中の不純物を除去する清浄化は、例えば、カーボンまたはセラミックスなど溶湯との反応性の低い材料で構成されたガス吹込み用回転体を用い、窒素やアルゴンガスなどの不活性ガスを溶湯中でバブリングさせることにより行われる。具体的には、下端にガス分断用のロータを有するガス吹込み用回転体を溶湯に浸漬して回転させつつ不活性ガスを供給すると、ロータの回転により不活性ガスが分断され気泡化し、ロータの周囲から細かい気泡が溶湯中に分散した状態で噴出する。そして、溶湯中に供給された気泡は、溶湯の表面に達するまでに溶湯中における水素ガスや酸化物などの不純物を捕捉し除去する。なお、酸化物を効率的に除去するためには、フラックスを溶湯に添加してもよい。そして、この清浄工程を経た後の溶湯に含まれる水素ガスの量が溶湯１００ｇ当たり０．２ｃｃ以下であり、下記する冷却工程後の成形体であるロードホイール中間体の破断面に存在する介在物が０．００５個／ｍｍ２以下であることが望ましい。冷却工程後のロードホイール中間体の破断面に存在する介在物の個数は、ロードホイール中間体から試験片を採取し、試験片の任意の破断面に存在する単位面積当たりの介在物の数を数えることにより算出する。介在物の測定方法の詳細は、実験例の項で詳細に説明する。
【００４５】
＜注湯工程＞
上記溶解工程（Ｓ１）、好ましくは清浄工程（Ｓ２）の後、図４に示すように、金型のキャビティに溶湯を充填する注湯工程（Ｓ３）を行う。注湯工程では、図７に示すように、ディスク部１ｅが底面となる金型を用い、金型においてハブ部１ｆを形成するキャビティ（以下、ハブ部用キャビティと言う場合がある。金型を構成する他のキャビティについても同様。）１０ｆに開口した第１の開口部（センターゲート）１３ａおよびリム部用キャビティ１０ａに開口するとともに第１の開口部１３ａよりも上方に複数個配置された第２の開口部（サイドゲート）１９ａを通じ、ディスク部１ｅおよびハブ部１ｆを形成するキャビティ１０ｅおよび１０ａに溶湯Ｍを充填する。その詳細を、図５〜７を参照して説明する。
【００４６】
図５および６に示すように、本発明に係る製造方法で使用される製造装置１０は、マルチゲート方式を適用した低圧鋳造法でアルミホイールを製造する設備である。具体的には、製造装置１０は、溶湯を収納した保持炉が配置された密閉容器（いずれも不図示）の上に、密閉容器を密閉するように固定された平板状の下型ベース１１と下型ベース１１の上面に配置された下型入子１３とを備えた下型、下型入子１３の上方に相対するように配置された上型入子１４と上型入子１４の上方に配置された平板上の上型ベース１２とを備えた上型、および半径方向において上型入子１４および下型入子１３を包囲するように配置された横型１９とを有している。ここで、上型は不図示の昇降装置に、横型１９は不図示の横行装置に、各々可動型として昇降または横行可能なように取り付けられており、図示する注湯時および不図示の製品取り出しの際に、固定型である下型に対して所望の位置に位置決め可能なように構成されている。この下型、上型、および横型１９は金型であり、上型入子１４の外周面、横型１９の内周面および下型入子１４の上面の形状は、製造すべきアルミホイール１の形状に応じた形状であり、図示する注湯時において位置決めされた３者の組合せにより溶湯が注湯される金型のキャビティ１０ａ、１０ｅが画成される。
【００４７】
下型ベース１１には、金型のキャビティ１０ａ、１０ｅへ溶湯を供給する供給管路１５、１６が形成されており、供給管路１５、１６の各々の下端部は、保持炉内に収納された溶湯に浸漬されている。ここで、保持炉が配置された密閉容器には管路を通じ加圧された非酸化性ガスなどの気体が供給されるよう構成されており、この加圧された気体により保持炉に収納された溶湯が押され、下端部が溶湯に浸漬された供給管路１５、１６の中を上昇する。
【００４８】
下型ベース１１の中央に配置された供給管路１６の上端は、下型入子１３に形成された第１の開口部（センターゲート）１３ａに連通している。この第１の開口部１３ａは、図７に示すように、ハブ部用キャビティ１０ｆに開口しており、もって上記加圧により供給管路１６を上昇する溶湯は第１の開口部１３ａに流入し、次いでハブ部用キャビティ１０ｆに充填される。一方で、供給管路１６を挟み下型ベース１１の両側に２本形成された供給管路１５の上端は、図６に示すように、半径方向において相対するよう横型１９に設けられた一対の第２の開口部（サイドゲート）１９ａに連通している。この第２の開口部１９ａは、図５に示すように、リム部用キャビティ１０ａに開口しており、もって上記加圧により供給管路１５を上昇する溶湯は第２の開口部１９ａに流入し、次いでリム部用キャビティ１０ａに充填される。
【００４９】
ここで、横型１９に形成された第２の開口部（サイドゲート）１９ａは、下型入子１３に形成された第１の開口部（センターゲート）１３ａよりも上方に形成されている。このため、加圧により保持炉から供給された溶湯Ｍは、図７（ａ）に示すように、まず第１の開口部１３ａを通じてハブ部用キャビティ１０ｆに流入し、その後、デザイン部用キャビティ１０ｇを満たしつつリム部用キャビティ１０ａの中を湯面が上昇する。そして、供給の継続により引き続き上昇する溶湯Ｍの湯面が第２の開口部１９ａの高さを超えると、図７（ｂ）に示すように、溶湯Ｍは、第２の開口部１９ａからリム部用キャビティ１０ａに流入し、当該キャビティ１０ａに充填される。
【００５０】
なお、図５および６において符号１４ａおよび１４ｂは、本発明に係る製造装置１０が好ましい構成要素として有している、上型入子１４の内部に配置された、リム本体部用キャビティ１０ｂに対応した領域に形成された冷却用空間である。当該冷却用空間１４ａおよび１４ｂには管路（第２の管路）１８を通じて冷却水が流通され、金型を介して冷却することにより、主としてリム本体部用キャビティ１０ｂおよびデザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍの冷却速度を制御する。また、ディスク部用キャビティ１０ｅおよびリム部用キャビティ１０ａに充填された溶湯Ｍの冷却速度を個別に制御することも可能である。ここで、図６に示すように、本態様の上型入子１４は、半径方向と平行な断面において冷却水が流通される冷却用空間１４ａおよび１４ｂを合計で４個（複数）有している。なお、図６では、各冷却用空間１４ａおよび１４ｂは等角度で配置されているが、必要な位置に設けておけば良い。そして、管路１８を通じ各々の冷却用空間１４ａおよび１４ｂに供給される冷却水の流速や流量は各々独立して制御可能なように構成されている。具体的には、第２の開口部１９ａに対向するように配置された２個の冷却用空間１４ａと他の２個の冷却用空間１４ｂとを流通する冷却水の流速や流量は異なる条件となるよう各々独立して制御可能に構成されている。
【００５１】
図５および６において符号１７も、製造装置１０が好ましい構成要素として有している、下型入子１３の内部に配置された冷却用の管路（第１の管路）である。この管路１７は、ディスク部用キャビティ１０ｅ、特にデザイン部用キャビティ１０ｇに対応した領域に形成されている。そして、この管路１７にも冷却水が流通され、主としてデザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍの冷却速度を制御する。なお、金型のキャビティに充填された溶湯の冷却速度を制御する構成は上記に限定されず、上型入子１４、横型１９または下型入子１３のいずれかに、例えばキャビティに沿い部分的に断熱部材を配置したり、断熱用の空間を形成したり、または加熱手段を配置してもよい。
【００５２】
＜冷却工程＞
上記注湯工程に引き続き、図４に示すように、金型のキャビティに充填された溶湯を冷却する冷却工程（Ｓ４）を行う。冷却工程では、各キャビティに充填された溶湯の温度変化を示す線図である図９に示すように、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度（実線）が、リム本体部用キャビティに充填された溶湯の第２の開口部近傍の冷却速度（２点鎖線）よりも１．５倍以上早くかつ２℃／秒以上となるよう、充填された溶湯を冷却することにより、両キャビティに充填された溶湯の冷却速度を制御する。ここで、上記溶湯の冷却速度とは、図９に示すように、冷却工程における溶湯の温度を縦軸ｙとし、冷却時間を横軸ｘとして、溶湯の温度と時間との相関を示す線図において、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の温度と時間との相関を示す線図（実線）、およびリム本体部用キャビティに充填された溶湯の第２の開口部近傍の時間との相関を示す線図（二点鎖線）の各々の、液相線と固相線（共晶温度）の間に挟まれた温度である５８０℃における接線（Ｌ１、Ｌ２）の傾き（℃／秒）のことを指す。接線Ｌ１は、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の温度変化を示す温度曲線を基に算出することができる。また、接線Ｌ２は、リム本体部用キャビティに充填された溶湯の温度変化を示す温度曲線を基に算出することができる。ここで、溶湯温度として５８０℃に着目したのは、この温度は、上記説明した合金組成における液相線と固相線（共晶温度）に挟まれた中間の温度であり、冷却速度が急変する過冷却域を含まないからである。また、冷却工程は、上記注湯工程による金型のキャビティへの溶湯の充填と同時またはその直後に行われる工程であり、冷却工程と注湯工程とは一体不可分の関係にある。以下、冷却工程について、図７〜９を参照して説明する。
【００５３】
図９は、図７に示すハブ部１ｆ、デザイン部１ｇおよびリム本体部１ｂを各々形成する金型のキャビティ１０ｆ、１０ｇおよび１０ｂに溶湯Ｍが注湯され、充填され、冷却工程を経たロードホイール中間体が取り出しされる温度である４００℃付近まで冷却されるまでの、溶湯Ｍの温度と時間との相関を示す線図である。ここで、図９において、破線がハブ部、実線がデザイン部、二点鎖線がリム本体部を形成する金型のキャビティに充填された溶湯の各々の温度変化を示す線図となっている。なお、上記各キャビティに充填された溶湯の温度変化は、具体的には、所望のキャビティに充填される溶湯に触れ直接測定できるように、または金型の中で配置され間接的に測定できるように、金型に設けられた熱電対により確認することができる。
【００５４】
ここで、図７を参照して説明したように、溶解炉から供給された溶湯Ｍは、まず第１の開口部（センターゲート）を通じてハブ部用キャビティ１０ｆに流入し、次いで半径方向においてハブ部用キャビティ１０ｆから外方に向かい流動してデザイン部１ｇ、連結部１ｎおよび第１のフランジ部（アウターフランジ）１ｃの各々を形成する金型のキャビティ１０ｇ、１０ｎおよび１０ｃへ流入していく（図７（ａ）参照）。その後に継続される溶湯Ｍの供給により上昇した湯面が第２の開口部（サイドゲート）１９ａに達すると、図７（ｂ）に示すように、リム本体部用キャビティ１０ｂの回転軸方向において中央に第２の開口部１９ａから溶湯Ｍが当該キャビティ１０ｂに流入する。ここで、上記したように連結部用キャビティ１０ｎには既に溶湯Ｍが供給されており、第２の開口部１９ａから供給された溶湯Ｍは連結部用キャビティ１０ｎ領域に存在する溶湯Ｍと合流する。そして、引続く溶湯Ｍの供給により更に湯面が上昇し、溶湯Ｍは、回転軸方向において上方（他方）端にある第２のフランジ部（インナーフランジ）用キャビティ１０ｄまで充填される。
【００５５】
上記のように、本発明に係る製造方法では、回転軸方向において異なる高さに配置した第１の開口部１３ａおよび第２の開口部１９ａを通じて溶湯Ｍを供給するので、アルミホイールの各部を形成する金型の各キャビティ１０ｆ、１０ｇ、１０ｂ等への溶湯Ｍの流入時期が相違する。このため、各キャビティに流入した溶湯の温度変化である図９において、ハブ部、デザイン部、リム本体部の各部に対応した線図が注湯温度まで立ち上がる時期で示されるように、ハブ部、デザイン部、リム本体部の順序で各キャビティへの溶湯の流入時期がずれることとなる。これにより、本発明に係る製造方法では、ディスク部用キャビティ１０ｅに充填された溶湯Ｍ、リム部用キャビティ１０ａに充填された溶湯Ｍの各々について、適確な方向性で凝固が進行する指向性凝固が達成される。
【００５６】
すなわち、第１の開口部１３ａを通じ、ディスク部用キャビティ１０ｅに充填された溶湯Ｍは、図８において矢印ＥおよびＦで示すように、半径方向において、デザイン部用キャビティ１０ｆから、第１の開口部１３ａが存在するハブ部用キャビティ１０ｆおよび第２の開口部１９ａが存在する連結部用キャビティ１０ｎへ向かう指向性を持ちながら凝固する。また、リム部用キャビティ１０ａに充填された溶湯Ｍは、矢印ＧおよびＨで示すように、回転軸方向において、第１のフランジ部用キャビティ１０ｃおよび第２のフランジ部用キャビティ１０ｄ各々から、第２の開口部１９ａが存在するリム本体部用キャビティ１０ｂの中央部へ向かう指向性を持ちながら凝固する。つまり、溶湯の流入時期および指向性凝固を考慮すると、溶湯の凝固は、デザイン部用キャビティに充填された溶湯が最初に凝固し、次いで第１または第２のフランジ部用キャビティ、次いでハブ部用キャビティ、またはリム本体部用キャビティ（連結部用キャビティ含む）という順序で進んでいく。そして、この凝固の態様により、引け巣や介在物などの欠陥を最終凝固部となる第１の開口部１３ａおよび第２の開口部１９ａに偏在せしめ、製品となる部分に存在する欠陥が抑制され高い機械的強度を有するアルミホイールを得ることができるとともに、下記で説明するように各キャビティに充填された溶湯の冷却速度を適切に制御することで全体が適切な剛性を有し、かつ特に衝撃的な負荷に対する変形能に優れたデザイン部を有するアルミホイールを形成することができる。
【００５７】
本発明に係る製造方法の一つの特徴は、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々に充填された溶湯の冷却速度を、好ましくは上記説明した各々冷却水を流通させる上型入子１４内に形成した冷却用空間１４ａまたは下型入子１３に形成した管路１７などで適切に制御することにより（図５参照）、図９に示すデザイン部用キャビティに充填された溶湯の上記定義した冷却速度Ｌ１が、リム本体部用キャビティに充填された溶湯の第２の開口部近傍の冷却速度Ｌ２よりも１．５倍以上早くかつ２℃／秒以上となるよう設定した点である。このように、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々に充填された溶湯の冷却速度Ｌ１およびＬ２の比（Ｌ１／Ｌ２）を制御することにより、上記のような順序で指向性凝固をしたアルミホイールは各部が所望の剛性（ヤング率）を有するとともに、衝撃的な負荷に対する変形能に優れた、伸びが５％以上のデザイン部を有するアルミホイールを得ることができる。なお、アルミホイールへ作用する負荷に対する変形能と併せ、負荷が作用した場合に塑性変形による永久歪が生じ難い耐変形性も走行安定性や快適性の面では重要である。このためには、リム本体部を含めアルミホイール全体として１５０ＭＰａ程度の０．２％耐力は必要であり、特に外部環境に露出したデザイン部の０．２％耐力は１６０ＭＰａ以上であることが好ましい。本発明に係る製造方法によれば、伸び（変形能）に優れるとともに所望の０．２％耐力を有し耐変形性も優れたアルミホイールを得ることができる。ここで、「０．２％耐力」とは、ＪＩＳ−Ｚ２２４１で定められたオフセット法により算出された、永久伸びが０．２％に相当する場合の耐力（α０．２）である。
【００５８】
デザイン部用キャビティとリム本体部用キャビティとの冷却速度の比Ｌ１／Ｌ２が１．５倍未満でかつデザイン部用キャビティに充填され溶湯の冷却速度Ｌ１が２℃／秒未満の場合には、所望の剛性を有し、衝撃的な負荷に対する変形能（伸び）および耐変形性（０．２％耐力）に優れたデザイン部を有するアルミホイールを得ることができない。その原因は明らかではないが、両部の冷却速度の比Ｌ１／Ｌ２が小さいと凝固するデザイン部へのリム本体部キャビティからの溶湯の補給が阻害され、デザイン部の冷却速度が低いとデザイン部の組織が粗大化するためと推定される。なお、両部の冷却速度の比Ｌ１／Ｌ２の上限は特に限定されないが、リム本体部においても１％程度の伸びと１５０ＭＰａ程度の０．２％耐力は必要であり、デザイン部キャビティに充填された溶湯の冷却速度が特に下限域にある場合には、その伸びおよび耐力の確保のために１５倍以下であることが好ましい。さらに、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度Ｌ１の上限も特に限定されないが、冷却速度Ｌ１が３０℃／秒を超えても、デザイン部の変形能（伸び特性）は改善されず、かえって不廻りなどの表面欠陥が発生する可能性もあり、さらに３０℃／秒を超える冷却速度の実現は製造装置を複雑化し、アルミホイールの高コスト化を招く。したがって、デザイン部用キャビティに充填され溶湯の冷却速度Ｌ１は３０℃／秒以下であることが望ましい。これら冷却工程における具体的な条件およびその効果については、下記する実験例で詳細に説明する。
【００５９】
図１２に示すように、上記冷却工程は、デザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍを、ハブ部用キャビティ１０ｆとリム本体部用キャビティ１０ｂとの間であって、デザイン部用キャビティ１０ｇの中間部から、リム部本体部用キャビティ１０ｂへ半径方向に指向性凝固する工程を含み、かつ、当該指向性凝固する工程における溶湯の冷却速度が、３〜３０℃／秒となる条件で冷却する工程であることが好ましい。その理由について、図１２を参照しつつ説明する。なお、冷却工程における溶湯の凝固過程を概念的に示す図１２は、図８においてキャビティ１０ａおよび１０ｅ並びに第１の開口部１３ａおよび第２の開口部１９ａに充填された溶湯Ｍの形状のみを示す斜視断面図であり、理解のために上型や下型などの製造装置の各構成要素の図示は省略している。また、図１２において符号Ｒ１〜Ｒ１１およびＱ１〜Ｑ７で示す２点鎖線は、溶湯Ｍが凝固する際の固相線の分布を等高線的に示している。具体的には、各線Ｒ１〜Ｒ１１およびＱ１〜Ｑ７は、キャビティ１０ａおよび１０ｅへの溶湯Ｍの充填完了後、冷却工程においてほぼ同一時期に溶湯Ｍが固相線に至った点を各々結んだ線となっている。
【００６０】
上記したように第１の開口部１３ａおよび第２の開口部１９ａを通じてリム部用キャビティ１０ａとディスク部用キャビティ１０ｅに各々充填された溶湯Ｍは、以下説明するような形態で凝固が進行する。まず、リム部用キャビティ１０ａに充填された溶湯Ｍの凝固形態について説明する。リム用キャビティ１０ａに充填された溶湯Ｍの凝固の指向性に主として影響するのは、当該キャビティ１０ａに連なる第２の開口部１９ａに充填された押湯としても機能する溶湯Ｍの存在である。つまり、リム用キャビティ１０ａに充填された溶湯Ｍの凝固は、この第２の開口部１９ａから離れた位置から開始する。本実施形態の場合には、円周方向においては一対の第２の開口部１９ａの中間部であって、回転軸方向においては上方に配置された第２のフランジ部用キャビティ１０ｄの点Ｑ、および下方に配置された第１のフランジ部用キャビティ１０ｃの点Ｒから溶湯Ｍの凝固は開始する。点Ｑは、例えば、前記キャビティ１０ｄの外端部であって、一対の第２の開口部１９ａのいずれからも等しい距離に位置することができる。また、点Ｒは、例えば、前記キャビティ１０ｃの外端部であって、一対の第２の開口部１９ａのいずれからも等しい距離に位置することができる。そして、上方の点Ｑから凝固が開始した溶湯Ｍは、矢印Ｐ１〜Ｐ３で示すように線Ｒ１から線Ｒ８に向かい、第２のフランジ部用キャビティ１０ｄから第２の開口部１９ａへと下方へ指向しつつ徐々に凝固する。また、下方の点Ｒから凝固が開始した溶湯Ｍは、矢印Ｐ４およびＰ５で示すように線Ｒ９から線Ｒ１１に向かい、第１のフランジ部用キャビティ１０ｃから第２の開口部１９ａへと上方へ指向しつつ徐々に凝固する。このような溶湯Ｍの凝固の部位ごとの時間差、つまり凝固の指向性により、リム部用キャビティ１０ａに充填された溶湯Ｍが凝固して形成されたリム部１ａの組織は、その部位により差を有することとなる。
【００６１】
ディスク部用キャビティ１ｅに充填された溶湯Ｍは、半径方向においてハブ部用キャビティ１０ｆとリム本体部用キャビティ１０ｂとの間、つまりデザイン部用キャビティ１０ｇの中間部から開始する。そして、デザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍのうち、リム本体部用キャビティ１０ｂの側の範囲１０ｏに充填された溶湯Ｍは、矢印Ｐ６で示すように線Ｑ１を起点として線Ｑ５から線Ｑ７に向かい、デザイン部用キャビティ１０ｇの中間部からリム本体部用キャビティ１０ｂへと半径方向において外方へ指向しつつ凝固する。一方で、デザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍのうち、ハブ部用キャビティ１０ｆの側の範囲１０ｐに充填された溶湯Ｍは、矢印Ｐ７で示すように線Ｑ１を起点として線Ｑ２から線Ｑ４に向かい、デザイン部用キャビティ１０ｇの中間部からハブ部用キャビティ１０ｆへと内方へ指向しつつ凝固する。このような矢印Ｐ６、Ｐ７で示す２つの指向性を有するデザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍの凝固のうち、後者の内方への指向性を有する凝固（矢印Ｐ７）は、その範囲１０ｐにおいて、中心線Ｉの周りに線Ｑ１〜Ｑ４がほぼ同心円状となり大略等方的である。もって、この凝固の指向性が内方となる範囲１０ｐに充填された溶湯Ｍが凝固して形成された、ハブ部１ｆを支持するデザイン部１ｇの支持部１ｐにおける組織の円周方向の位置による差異は小さい。
【００６２】
これに対し、デザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍのうち、リム本体部用キャビティ１０ｂの側の範囲１０ｏに充填された溶湯Ｍにおける外方への指向性を有する矢印Ｐ６で示す凝固は、リム部用キャビティ１０ａに充填された溶湯Ｍと同様に、第２の開口部１９ａに充填された溶湯Ｍの影響を受ける。すなわち、当該範囲１０ｏにおける線Ｑ５〜Ｑ７は、中心線Ｉの周りに同心円状とならず、円周方向において第２の開口部１９ａに近いデザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍに対して、第２の開口部１９ａから離れた位置のデザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍの凝固はより早く進み、溶湯の冷却速度が速くなる傾向となる。もって、この凝固の指向性が外方となる範囲１０ｏに充填された溶湯Ｍが凝固して形成された、リム本体部１ｂを支持するデザイン部１ｇの支持部１ｏにおける組織は、第２の開口部１９ａからの距離に応じて変化するため、その円周方向の位置による差異が大きくなる可能性がある。このように円周方向の位置により当該支持部１ｐの組織が異なる場合には、衝撃的な負荷が作用した場合に、耐変形性および変形能の低い部分からデザイン部が破損するおそれがある。
【００６３】
しかしながら、本実施形態の製造方法では、図５および６を参照して上記説明したように、管路１８を通じて冷却水が流通される冷却用空間１４ａおよび１４ｂを有し、金型を介して冷却することにより、主としてリム本体部用キャビティ１０ｂおよびデザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯Ｍの冷却速度を制御している。そして、図６に示すように、本態様の上型入子１４は、第２の開口部１９ａの近傍のデザイン部用キャビティ１０ｇを含むように対向するように配置された２個の冷却用空間１４ａと、第２の開口部１９ａから離れたデザイン部用キャビティ１０ｇを含むように配置された他の２個の冷却用空間１４ｂを有している。管路１８を通じ冷却用空間１４ａおよび１４ｂに供給される冷却水の流速や流量は、各デザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯が適宜な冷却速度で凝固するよう各々独立して制御される。このようにデザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯の冷却能を円周方向の位置に応じ相違せしめるよう制御することにより、デザイン部用キャビティ１０ｇに充填された溶湯を、ハブ部用キャビティ１０ｆとリム本体部用キャビティ１０ｂとの間であって、デザイン部用キャビティ１０ｇの中間部から、リム部本体部用キャビティ１０ｂへ半径方向に指向性凝固することが可能であり、溶湯の当該指向性凝固する工程における溶湯の冷却速度が、３〜３０℃／秒となる条件で冷却することができる。なお、冷却用空間１４ａおよび１４ｂの形状や配置は上記に限定されず、例えばデザイン部１ｇの形状および配置に応じ適宜な形状の冷却用空間を配置すればよい。
【００６４】
そして、上記のように溶湯Ｍの冷却速度を制御することにより、前記リム本体部１ｂを支持するデザイン部１ｇの複数の支持部１ｏの円周方向に平行な断面の肉厚中心部におけるα‐Ａｌの２次枝法で測定したデンドライト２次アームスペーシングの各々の最大値の差が１３μｍ以下であるホイールを得ることができる。肉厚は、図１および図３において符号Ｕ１〜Ｕ４で示す寸法のことを指す。具体的には、肉厚を求めたい部位の表面の点に引いた接線への垂線がアルミホイールと交わる長さのことである。そして、肉厚中心部は、この肉厚の中心を基準とし、肉厚の５０％（つまり両側に２５％づつ）の範囲のことを指す。
【００６５】
＜溶体化処理工程、人工時効処理工程＞
図４に示すように、上記冷却工程に引き続き、冷却工程で得られたロードホイール中間体の溶体化処理工程（Ｓ５）および人工時効処理工程（Ｓ６）を行う。本発明に係る製造方法は、両処理をいずれも行うこと、すなわちＴ６熱処理を必須とするものであるが、以下の（１）、（２）を好ましい特徴としている。
（１）前記アルミニウム合金の共晶温度をＴ１としたときに（Ｔ１−２）〜（Ｔ１−３７）℃の範囲に設定された第１の温度域で前記冷却工程後のロードホイール中間体を加熱処理する第１の加熱処理工程と、前記第１の加熱処理工程後、前記第１の温度域の温度をＴ２としたときに、（Ｔ２−５）〜（Ｔ２−４０）℃の範囲に設定された第２の温度域で前記ロードホイール中間体を加熱処理する第２の加熱処理工程と、前記第２の加熱処理工程後、前記ロードホイール中間体を急冷して焼入れする焼入れ工程を有する点。
（２）１００〜２００℃の温度域で０．５〜１０時間加熱処理する第１の時効処理工程と、第１の時効処理工程後、当該第１の時効処理工程の前記温度域より低い温度域で加熱処理する第２の時効処理工程を有する点。
【００６６】
以下、溶体化処理工程および人工時効処理工程について、各々の加熱炉における温度の制御プロファイル（以下、温度プロファイルと言う場合がある。）を纏めて表示した図１０および１１を参照しつつ詳細に説明する。
【００６７】
まず、溶体化処理工程について説明する。本発明に係る溶体化処理工程は、その冷却域（焼入処理）においてロードホイール中間体に生じる熱変形に起因した半径方向の歪を抑制する点に特に効果があり、図１０に示すように、アルミニウム合金の共晶温度をＴ１としたとき（Ｔ１−２）〜（Ｔ１−３７）℃の範囲ｔ１に設定された温度域で処理する第１の温度域を有している。なお、図１０では、第１の温度域の温度は一定の温度で所定の時間保持する温度プロファイルとなっているが、第１の温度域は、上記温度範囲ｔ１の範囲でロードホイール中間体を加熱処理すればよく、波形形状、階段形状または傾斜形状の温度プロファイルで加熱処理しても構わない。
【００６８】
上記第１の温度域の後に引き続き、第１の温度域の温度をＴ２としたとき（Ｔ２−５）〜（Ｔ２−４０）℃の範囲ｔ２に設定された温度域（第２の温度域）となるように加熱処理する。なお、上記したように温度プロファイルが波形形状、階段形状または傾斜形状であり、第１の温度域に入るように加熱した時のロードホイール中間体の温度が一定では無い場合には、第１の温度域における温度の平均値を第１の温度域の温度Ｔ２とすればよい。なお、溶体化処理工程の加熱時間は、上記第１の温度域および第２の温度域を合計して０．５〜１０時間が好ましい。
【００６９】
ここで、第２の温度域の温度プロファイルは、上記のように第１の温度域の温度Ｔ２よりも設定された値だけ低い温度が少なくとも第２の温度域の終盤、つまり冷却域の前におけるロードホイール中間体の温度が上記温度範囲ｔ２の範囲に入っていればよく、その温度プロファイルは特に限定されない。すなわち、図１０中において破線で示すように、第１の温度域から所定の温度ｔ２だけ階段状に温度を降下せしめ、そのまま一定の温度で所定の時間保持する温度パターンとしてもよい。しかしながら、デザイン部の伸びをより効果的に向上させる点からは、図１０において実線で示すように、第２の温度域の温度は、第１の温度域の設定温度から第２の温度域の設定温度へ徐々に低下するよう漸減する温度プロファイルであることが望ましい。なお、図１０の溶体化処理工程の変形例の温度プロファイルである図１１に示すように、第２の温度域の温度は、第１の温度域の設定温度から第２の温度域の設定温度へ徐々に低下し、設定温度に到達した後、その温度に一定に保持する温度プロファイルとしてもよい。また、このように漸減する温度プロファイルを第２の温度域に設定した場合には、０．１〜２．２℃／分程度の割合で温度を低下させることが好ましい。
【００７０】
上記第２の温度域の後に引き続き、図１０に示すように、第２の温度域で所定の温度に加熱処理されたロードホイール中間体を冷却媒体である例えば水などに浸漬して急冷し、焼入れする（冷却域）。なお、溶体化処理の目的であるＭｇ等の元素の非平衡状態での組織への固溶および冷却域における歪を抑制する点から、冷却域の冷却速度は５〜１００℃／秒であることが望ましい。ここで、冷却域における冷却速度とは、冷却域の直前における加熱されたロードホイール中間体の温度をＴ３、当該温度Ｔ３から冷却されてロードホイール中間体の温度が４００℃に至るまでの時間をＳとしたとき、（Ｔ３−４００）／Ｓの数式にて算出される値のことを指す。
【００７１】
次に、人工時効処理工程について説明する。本発明に係る人工時効処理は、形成されたアルミホイールの伸び特性を改善し、特にデザイン部の変形能をより高めることができる点に効果が有り、図１０に示すように、１００〜２００℃で０．５〜１０時間処理する第１の温度域と、第１の温度域の後に第１の温度域より低い温度で加熱処理する第２の温度域とを有している。なお、図１０の人工時効処理工程の変形例の温度プロファイルである図１１に示すように、第２の温度域の温度プロファイルは、その一部に第１の温度域の温度よりも高い温度で加熱処理する領域を含んでいてもよく、その一部が第１の温度域よりも低い温度で加熱処理されればよいが、得られるアルミホイールの伸び特性の改善という点からは第１の温度域よりも全体が低い温度で加熱処理することが望ましい。さらに、第２の温度域の温度は５０〜１８０℃、処理時間は０．３〜６時間であることが望ましい。
【００７２】
＜後工程＞
上記人工時効処理工程の後、図４に示すように、加工、メッキ、塗装、洗浄または検査など必要に応じた後工程を適宜行い、製品であるアルミホイールを得ることができる。
【００７３】
次に、本発明に係るアルミホイールの具体的態様について、説明する。アルミホイールは、ハブ部および前記ハブ部の外周面から放射状に形成されたデザイン部を備えたディスク部と、前記ディスク部が一方端に内設された略円環形状のリム本体部と前記リム本体部の一方端に配置された第１のフランジ部と他方端に配置された第２のフランジ部とを備えたリム部とを有する。その組成は、Ｓｉを９．０〜１１．８質量％、Ｍｇを０．２０〜０．４５質量％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの総量を０．１〜１．５質量％、残部Ａｌならびに不可避不純物を含むものである。
【００７４】
そして、デザイン部のα‐Ａｌの２次枝法で測定したデンドライト２次アームスペーシングは、ロードホイールの回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部において、１０μｍ〜３０μｍである。本発明では、アルミホイールの組織の微細さの目安として、デンドライト２次アームスペーシング（ＤＡＳＩＩ）を用いる。本発明の凝固形態によれば、肉厚中心部の組織が粗くなる傾向にあることから、肉厚中心部における組織の微細さを判断する。アルミホイールの密度、平均円相当径、および平均円形度についても、同様の理由により肉厚中心部を基準としている。デザイン部の肉厚中心部において、デンドライト２次アームスペーシングが１０μｍ〜３０μｍの範囲にある微細な組織であれば、衝撃的な負荷に対するデザイン部の変形能に優れることとなる。デンドライト２次アームスペーシングが１０μｍよりも小さい場合には、組織を微細化するため冷却速度を過剰に早くする必要があり、その結果、不廻りやキラワレなどの表面欠陥が発生しやすくなるという不具合が生じる。一方で、デンドライト２次アームスペーシングが３０μｍよりも大きい場合には、組織が粗いために十分な変形能を満足することができない。なお、上記α‐Ａｌの評価は、アルミホイールのリム本体部およびデザイン部から採取した試験片の組織観察を行い、リム本体部およびデザイン部のα‐Ａｌについて、複数個の２次アームの間隔を、その間隔中に含まれる２次アームの数で除するという２次枝法を用いて確認することができる。
【００７５】
本発明に係るアルミホイールにおいて、前記デザイン部のデンドライト２次アームスペーシングの平均値が、リム本体部の回転軸方向と平行な断面の肉厚中心部におけるα‐Ａｌのデンドライト２次アームスペーシングの平均値よりも、１０％以上小さいことが好ましい。デザイン部とリム本体部の組織の微細さを変え、デザイン部の組織がより微細であることにより、デザイン部における変形能を満足すると共に、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが出来るからである。デザイン部におけるデンドライト２次アームスペーシングの平均値は、肉厚中心部の任意の複数個所における測定値を平均した値であり、リム本体部の平均値も同様である。デザイン部の上記平均値がリム本体部の上記平均値よりも１０％以上小さいことにより、デザイン部における変形能を満足すると共に、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが出来る。デザイン部の上記平均値がリム本体部の上記平均値の１０％未満である場合には、デザイン部とリム本体部の組織の微細さが変わらないため、デザイン部の変形能を満足させることや、アルミホイール全体としての剛性を十分に確保することが困難となる。
【００７６】
本発明に係るアルミホイールにおいて、長軸長が５００μｍ以上である針状α‐Ａｌの個数が、前記デザイン部の断面において、５個／ｍｍ２以下であることが好ましい。針状α‐Ａｌは、デンドライト状組織である初晶α‐Ａｌのうち、主に１次アームがデンドライト主軸として長く成長して針状となったものである。また、２次アームが著しく長く成長して針状となったものも、針状α‐Ａｌに該当する。長軸は、針状α‐Ａｌの長く成長した１次アームおよび２次アームを指す。長軸長は、これらの１次アームおよび２次アームの長さである。デザイン部は車軸やタイヤから伝わる衝撃を緩和する役割を果たす部分であり、十分な変形能を満足することが好ましい。長軸長が５００μｍ以上である針状α‐Ａｌが多く存在すると、アルミホイールが衝撃を受けた際にデザイン部やリム本体部が破損するおそれがある。長軸長が５００μｍ以上である針状α‐Ａｌの個数が、デザイン部の断面において５個／ｍｍ２以下であれば、十分な変形能を満足することができる。
【００７７】
ここで、長軸長が２５０μｍ以上であり、かつ５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの個数が、前記デザイン部の断面において、１〜１５個／ｍｍ２であることが好ましい。このような針状α‐Ａｌが多く存在すると、アルミホイールが衝撃を受けた際にデザイン部やリム本体部が破損するおそれがあるからである。針状α‐Ａｌの上記個数は、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を上げることで減らすことができるところ、針状α‐Ａｌの個数が１個／ｍｍ２未満のアルミホイールを製造する冷却速度条件では、表面欠陥が生じやすくなるため、好ましくない。デザイン部の断面において、１〜１５個／ｍｍ２であれば、十分な変形能を満足することができる。
【００７８】
さらに、前記デザイン部における長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数が、前記リム本体部の回転軸方向と平行な断面の肉厚中心部における、長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数の、９０％以下であることが好ましい。リム本体部と比べてデザイン部の方が、このような針状α‐Ａｌが少ないことにより、車軸やタイヤから伝わる衝撃を緩和することのできる変形能を満足することができる。
【００７９】
また、前記デザイン部の断面における長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌは、前記ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％であり、かつ前記ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％であることが好ましい。この条件は、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌの長軸が、ランダムな方向にどの程度成長しているかを定義したものである。ここで、ロードホイールの回転軸と平行な直線は、例えば図１で説明すると、アルミホイール９の回転軸となる中心線Ｉと平行な直線である。このような直線のうち、針状α‐Ａｌの長軸と交わる直線は、当該長軸と挟角を形成する。また、ロードホイールの回転軸と直行する直線は、アルミホイール９の回転軸となる中心線Ｉと垂直に交わる直線である。このような直線のうち、針状α‐Ａｌの長軸と交わる直線は、当該長軸と挟角を形成する。これらの挟角が１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％である条件を満たすデザイン部であれば、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌの長軸方向が、配向性を持たずにランダムであることから、変形能を十分に満足することができる。
【００８０】
さらに、前記ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合と、前記ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合との差の絶対値が、２０％以下であることが好ましい。この条件は、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌの長軸が、配向性を持たずによりランダムな方向にどの程度成長しているかを定義したものである。α‐Ａｌの結晶の成長に配向性がなく、α‐Ａｌの長軸がランダムな方向に成長したアルミホイールであれば、デザイン部においてあらゆる方向から伝わる衝撃にも耐えることのできる変形能を満足することができる。特に、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌの長軸方向に配向性があると、耐衝撃性能に影響するため、このような針状α‐Ａｌの長軸方向が、上記絶対値が２０％以下であるように、ランダムであることが好ましい。
【００８１】
本発明に係るアルミニウム合金製ロードホイールにおいて、前記デザイン部の前記肉厚中心部の密度の平均値をＤ１、前記リム本体部の前記肉厚中心部の密度の平均値をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２が０．９９９０以上であることが好ましい。デザイン部の伸び特性を改善し、その変形能を高めることができるからである。Ｄ１／Ｄ２が０．９９９０未満の場合には、下記で詳述するようにマイクロシュリンケージ（微小引け巣）を多く含んでおりデザイン部の伸びや耐力が低下しているおそれがある。また、Ｄ１／Ｄ２の上限値が、１．００１１であることが好ましい。Ｄ１／Ｄ２の値が大きすぎる場合には、同様にマイクロシュリンケージを起因としてリム本体部の耐力が低下しているおそれがあり、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが困難となる場合がある。Ｄ１／Ｄ２の上限値が１．００１１であれば、デザイン部における変形能を満足すると共に、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが出来る。なお、デザイン部における密度の平均値は、肉厚中心部の任意の複数個所における測定値を平均した値であり、リム本体部の平均値も同様である。また、密度は、アルキメデス法で確認することができる。
【００８２】
本発明に係るアルミニウム合金製ロードホイールにおいて、前記デザイン部の前記肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が２．００〜２．５５μｍであり、前記リム本体部の前記肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が前記デザイン部の共晶Ｓｉの平均円相当径よりも大きくかつ２．１０〜２．６５μｍであることが好ましい。肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が２．００〜２．５５μｍであるデザイン部は、変形能を十分に満足することができる。また、リム本体部の肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が、デザイン部の共晶Ｓｉの平均円相当径よりも大きく、かつ２．１０〜２．６５μｍであることにより、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが出来る。これらの条件から外れてしまうと、デザイン部の変形能が不十分である場合や、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが困難となる場合がある。円相当径は、不規則形状の粒子の投影像を円に相当させて定義した粒子径であり、投影面積円相当径（ヘイウッド径）である。本発明では、複数の不規則形状の共晶Ｓｉ粒子の円相当径を測定し、その平均値を平均円相当径としている。
【００８３】
本発明に係るアルミニウム合金製ロードホイールにおいて、前記デザイン部の共晶Ｓｉの平均円形度が０．７９〜０．８６であり、前記リム本体部の共晶Ｓｉの平均円形度が０．７９〜０．８７であることが好ましい。デザイン部の変形能を満足し、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することができるからである。これらの条件から外れてしまうと、デザイン部の変形能が不十分である場合や、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが困難となる場合がある。円形度は、円形度＝（（４×π×（投影面積）／（粒子の周長）２によってあらわすことができる。本発明では、複数の共晶Ｓｉ粒子の円形度を測定し、その平均値を平均円形度としている。
【００８４】
本発明に係るアルミニウム合金製ロードホイールにおいて、前記リム本体部を支持する前記デザイン部の複数の支持部の円周方向に平行な断面の肉厚中心部におけるα‐Ａｌの前記デンドライト２次アームスペーシングの各々の最大値の差が、１３μｍ以下であることが好ましい。上記条件から外れてしまうと、鋳造時に蓄積された応力により熱処理後に大きな歪が発生する場合がある。
【００８５】
本発明に係るアルミニウム合金製ロードホイールにおいて、前記デザイン部の耐力が１６０ＭＰａ以上であり、かつ、前記デザイン部の伸びが５％以上であることが好ましい。これらの条件を満たすことにより、デザイン部における変形能を満足すると共に、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが出来る結果、アルミホイールを軽量化することができるからである。上記条件から外れてしまうと、デザイン部の変形能が不十分である場合や、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することが困難となる場合がある。
【００８６】
［実験例］
以下、本発明について、その具体的な実験例に基づき説明する。なお、本発明は、以下で述べる実験例のみに限定されない。また、各実験例ともに、同一の条件で複数個のアルミホイールを形成し、下記する溶湯の冷却速度、アルミホイール中間体の介在物数、製造したアルミホイールの機械的特性などを求めた。
【００８７】
＜組成＞
各実験例におけるＳｉ、Ｍｇその他元素の構成を、表１に示す。以下の各実験例における組成Ａ〜Ｇの元素割合は、下記のとおりである（いずれも質量％）。なお、組成ＦおよびＧは、本発明の範囲外の組成となる。また、共晶温度は、組成ＡからＧのいずれも５５７℃であった。
［組成Ａ］  Ｓｉ：９．１％、Ｍｇ：０．２２％、Ｆｅ：０．１２％、Ｃｕ：０．０２％、Ｍｎ：０．０２％、Ｚｎ：０．０３％、Ｔｉ：０．１３％（Ｆｅ〜Ｔｉ総量：０．３２％）、残部Ａｌおよび不可避不純物
［組成Ｂ］  Ｓｉ：９．２％、Ｍｇ：０．２３％、Ｆｅ：０．１２％、Ｃｕ：０．０４％、Ｍｎ：０．０３％、Ｚｎ：０．０２％、Ｔｉ：０．１３％（Ｆｅ〜Ｔｉ総量：０．３４％）、残部Ａｌおよび不可避不純物
［組成Ｃ］  Ｓｉ：１１．５％、Ｍｇ：０．４２％、Ｆｅ：０．１２％、Ｃｕ：０．０２％、Ｍｎ：０．０２％、Ｚｎ：０．０１％、Ｔｉ：０．１３％（Ｆｅ〜Ｔｉ総量：０．３％）、残部Ａｌおよび不可避不純物
［組成Ｄ］  Ｓｉ：１１．７％、Ｍｇ：０．４４％、Ｆｅ：０．１３％、Ｃｕ：０．０５％、Ｍｎ：０．０３％、Ｚｎ：０．０４％、Ｔｉ：０．１２％（Ｆｅ〜Ｔｉ総量：０．３７％）、残部Ａｌおよび不可避不純物
［組成Ｅ］  Ｓｉ：１１．３％、Ｍｇ：０．３８％、Ｆｅ：０．１１％、Ｃｕ：０．０３％、Ｍｎ：０．０５％、Ｚｎ：０．０２％、Ｔｉ：０．１３％（Ｆｅ〜Ｔｉ総量：．０３４％）、残部Ａｌおよび不可避不純物
［組成Ｆ］（ＪＩＳ−Ｈ５２０２のＡＣ４ＣＨ材に相当）  Ｓｉ：７．１％、Ｍｇ：０．３４％、Ｆｅ：０．１３％、Ｃｕ：０．０３％、Ｍｎ：０．０２％、Ｚｎ：０．０３％、Ｔｉ：０．１５％（Ｆｅ〜Ｔｉ総量：０．３６％）、残部Ａｌおよび不可避不純物
［組成Ｇ］  Ｓｉ：１３．０％、Ｍｇ：０．４２％、Ｆｅ：０．１１％、Ｃｕ：０．０２％、Ｍｎ：０．０３％、Ｚｎ：０．０２％、Ｔｉ：０．１０％（Ｆｅ〜Ｔｉ総量：０．２８％）、残部Ａｌおよび不可避不純物
［組成Ｈ］  Ｓｉ：１１．３％、Ｍｇ：０．１５％、Ｆｅ：０．１１％、Ｃｕ：０．０３％、Ｍｎ：０．０５％、Ｚｎ：０．０２％、Ｔｉ：０．１３％（Ｆｅ〜Ｔｉ総量：０．３４％）、残部Ａｌおよび不可避不純物
【００８８】
【表１】
2015016320.tif 000003
【００８９】
＜実験例１＞
実験例１では、表２に示すように、上記組成Ｅとなるよう調整された原料を溶解し、得られた溶湯を清浄化処理した。清浄工程後の溶湯中の水素量は溶湯１００ｇ当たり０．１６ｃｃであった。また、後述する冷却工程を経たロードホイール中間体で確認したその破断面における単位面積当たりの介在物の個数は、０．０００５３個／ｍｍ２であった。なお、溶湯中の水素量および冷却工程を経たロードホイール中間体の破断面における単位面積当たりの介在物の個数は、次のようにして求めた。
【００９０】
【表２】
2015016320.tif 000004
【００９１】
【表３】
2015016320.tif 000005
【００９２】
溶湯中の水素量は、イニシャルバブル方式で溶湯の水素含有量を測定するガス量分析装置（エイコーエンジニアリング株式会社製  型式：ＡＬＦＡＩＴＨ  Ｍ−ＤＰ  ＭＫＩＩ）を用い、求めた。この分析装置により、溶湯を１００ｇ坩堝に採取し、この坩堝を減圧室に配置し、減圧室を１００ｍｍＨｇまで序々に減圧し、最初に気泡が目視される時点を入力し、その時の溶湯の温度と圧力から、溶湯中の水素含有量を求めた。
【００９３】
本発明における冷却工程を経たロードホイール中間体の破断面における単位面積当たりの介在物の個数は、上記水素量と同様に溶湯の清浄度を評価する指標であり、具体的には、冷却工程を経て得られたロードホイール中間体の任意の部分から試験片を採取し、この試験片を破断し、その破断面を拡大鏡にて倍率５倍で観察し、当該破断面の単位面積当たりに含まれる介在物の個数、つまり介在物の密度を確認した。なお、破断面に含まれる介在物とは、酸化物（いわゆるノロ、スラグ）などのことを指し、当該破断面を観察したときに基地組織と色が異なるので分別することができる。また、ロードホイール中間体全体における組織のばらつきを考慮し、ディスク部およびリム部の任意の位置から試験片を採取し、合計で５０００ｍｍ２以上の破断面を観察し、その破断面に含まれる介在物の個数を計測し、この結果から単位面積当たりの介在物の個数を求めた。介在物は、耐力および伸びへの影響が大きい、当該介在物の最も大きな部分の寸法が２００μｍ以上の介在物を確認した。
【００９４】
上記清浄工程を経て得られた溶湯を、図５に示す製造装置１０の保持炉（不図示）に移し、その後、１００ｋＰａ以下の圧力で加圧することにより金型のキャビティに充填した（注湯工程）。なお、溶湯の注湯温度は、本実験例１および下記する他の実験例においても、６６０〜７１０℃の範囲とした。なお、金型のキャビティの形状は、図１〜３に示すアルミホイール１の形状に対応しており、このアルミホイール１の主要な寸法は、最大外径φ４９７ｍｍ、回転軸方向長さ２０５ｍｍ、リム本体部１ｂ最大肉厚４．５ｍｍ、ハブ部１ｆ最大肉厚３５ｍｍ、デザイン部１ｇ最大肉厚２６ｍｍである。また、図５に示すように、第２の開口部１９ａは、回転軸方向においてリム本体部用キャビティ１０ｂの中央部に、第１の開口部１３ａよりも上方に配置した。
【００９５】
上記注湯工程に引き続き、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度が２．２℃／秒であり、かつデザイン部用キャビティとリム本体部用キャビティの各々に充填された溶湯の冷却速度Ｌ１およびＬ２の比Ｌ１／Ｌ２が１．６となるよう冷却工程を行った。ここで、デザイン部用キャビティ１０ｇ、ハブ部用キャビティ１０ｆ、リム本体部用キャビティ１０ｂ、第１のフランジ部用キャビティ１０ｃおよび第２のフランジ部用キャビティ１０ｄに充填された溶湯の冷却工程における図９に示す温度変化は、図５において符号Ｊ、Ｋ、Ｎ、ＬおよびＯで示す位置、具体的には肉厚の中央部に相当する位置に熱電対を設置して確認し、その結果から表２に示す各キャビティにおける溶湯の冷却速度等を算出した。なお、実験例１および下記する他の実験例における各キャビティに充填された溶湯の冷却速度は、上型入子１４内に形成した冷却用空間１４ａまたは下型入子１３に形成した管路１７を流通させる冷却水の流量や流速を調整することにより制御した。また、冷却工程が完了し、金型のキャビティから取り出されたロードホイール中間体の一つは、それに含まれる介在物の密度を確認するために供試した。
【００９６】
上記冷却工程が完了したロードホイール中間体を溶体化処理した。実験例１の溶体化処理は、図１０に示す第２の温度域を設けず、第１の温度域および冷却域でロードホイール中間体を溶体化処理する例であり、５４０℃で４時間、ロードホイール中間体を加熱処理し、その後の冷却域において５０℃／秒の冷却速度で冷却した。なお、溶体化処理後、ロードホイール中間体に生じた歪量は、ディスク部を上方に向けた姿勢で定盤の上面にアルミホイールを置き、当該定盤の上面を基準とした場合の第１のフランジ部の上面の歪量をダイヤルゲージで測定することにより求めた。その歪量の確認結果を表４に示す。
【００９７】
上記溶体化処理工程後、ロードホイール中間体を人工時効処理した。実験例１の人工時効処理は、図１０に示す第２の温度域を設けず、第１の温度域でのみロードホイール中間体を時効処理する例であり、１６２℃で０．９２時間（５５分間）、ロードホイール中間体を加熱処理した。その後、ロードホイール中間体に加工などの後工程を適宜施し、所望のアルミホイールを得た。
【００９８】
＜ヤング率、０．２％耐力および伸びの評価方法＞
上記アルミホイールのリム本体部およびデザイン部の０．２％耐力および伸びは、ＪＩＳ−Ｚ２２４１に準じ、リム本体部およびデザイン部から採取した複数の試験片を試験に供し、各々の平均値を確認した。また、本実験例１および下記する他の実験例における剛性の指標であるヤング率は、ＪＩＳ−Ｚ２２８０で定められた自由共振法に準拠して測定した。
【００９９】
＜デンドライト２次アームスペーシングの測定方法＞
デンドライト２次アームスペーシング（以下、ＤＡＳＩＩと言う場合がある。）は、実験例１〜３０のアルミホイールのうち、デザイン部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部、およびリム本体部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部より採取した複数の試験片の組織観察を、光学顕微鏡を用いて行った。α‐Ａｌについて、複数個の２次アームの間隔を、その間隔中に含まれる２次アームの数で除するという２次枝法を用いて確認した。
【０１００】
＜密度の測定方法＞
密度は、実験例１〜３０のアルミホイールのうち、デザイン部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部、およびリム本体部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部より採取した複数の試験片を用いて、アルキメデス法により測定した。
【０１０１】
＜平均円相当径の算出方法＞
実験例１〜３０のアルミホイールのうち、デザイン部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部、およびリム本体部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部より複数の試験片を採取した。試験片に存在する共晶Ｓｉの投影面積円相当径を測定し、これらの平均値を算出して平均円相当径とした。共晶Ｓｉの平均円相当径は、伸びへの影響が大きい円相当径が１μｍ以上の共晶Ｓｉを対象とし、平均円相当径を算出した。
【０１０２】
＜平均円形度の算出方法＞
実験例１〜３０のアルミホイールのうち、デザイン部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部、およびリム本体部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部より複数の試験片を採取した。試験片に存在する共晶Ｓｉの円形度を、円形度＝（投影面積の等しい円の周長／粒子の周長）によって求め、これらの平均値を算出して平均円形度とした。共晶Ｓｉの平均円形度は、伸びへの影響が大きい円相当径が１μｍ以上の共晶Ｓｉを対象とし、平均円形度を算出した。
【０１０３】
＜デザイン部の表面欠陥の評価＞
実験例１〜３０のアルミホイールのデザイン部について、表面欠陥の有無を目視にて評価した。表面欠陥の認められないものを◎、表面欠陥がデザイン部の一部に発生しているものを○、表面欠陥がデザイン部の全面に発生しているものを△と評価した。
【０１０４】
＜針状α‐Ａｌの長軸長の評価＞
上記デンドライト２次アームスペーシングの測定方法と同様に、実験例１〜３０のアルミホイールのうち、デザイン部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部、およびリム本体部の回転軸方向と平行な断面における肉厚中心部より採取した複数の試験片の針状α‐Ａｌの組織観察を、光学顕微鏡を用いて行った。デザイン部の組織写真より、長軸長が５００μｍ以上の針状α‐Ａｌ、および長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満の針状α‐Ａｌについて、１ｍｍ２あたりに存在する数を求めた。同様に、リム本体部についても、長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満の針状α‐Ａｌについて、１ｍｍ２あたりに存在する数を求めた。そして、これらの結果より、デザイン部における長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数と、リム本体部における長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数との割合を算出した。
【０１０５】
また、デザイン部の組織写真より、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌのうち、前記ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合を算出した。同様に、デザイン部の組織写真より、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌのうち、前記ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合を算出した。これらのα‐Ａｌの割合から、ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合と、ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、前記長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合との差の絶対値を求めた。図１６は、実験例６のデザイン部の組織写真を基に長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌの長軸を抜き出して模式化した図であり、針状α‐Ａｌの長軸と当該長軸と交わる直線との挟角について説明する図である。直線Ｘは、ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、針状α‐Ａｌの長軸２０と交わる直線である。直線Ｙは、ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、針状α‐Ａｌの長軸２０と交わる直線である。挟角ａは直線Ｘと長軸２０との挟角であり、挟角ｂは直線Ｙと長軸２０との挟角である。実験例１〜３０について撮影したデザイン部の組織写真にて認められる、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌの全てを対象として、直線Ｘと直線Ｙを引き、長軸２０との挟角ａ、挟角ｂを求めて、挟角が１５°以内である針状α‐Ａｌの割合を算出した。
【０１０６】
実験例１〜３０のアルミホイールのヤング率、０．２％耐力、伸び、ＤＡＳＩＩ、密度、平均円相当径、平均円形度およびデザイン部の表面欠陥についての確認結果を、表４、
５に示す。また、針状α‐Ａｌの長軸長の評価結果を、表６に示す。
【０１０７】
【表４】
2015016320.tif 000006
【０１０８】
【表５】
2015016320.tif 000007
【０１０９】
【表６】
2015016320.tif 000008
【０１１０】
＜実験例２〜１１＞
実験例２〜１１では、表２に示す通り、上記実験例１に対し、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度Ｌ１、およびＬ１とリム本体用キャビティに充填されたアルミニウム合金溶湯の前記第２の開口部近傍の冷却速度Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２のいずれかの水準を変化させた。他の製造条件は、実験例１と同一とした。
【０１１１】
＜実験例１２〜１５＞
実験例１２〜１５では、表２に示す通り、上記実験例１に対し、アルミホイールの組成（表１参照）ならびに溶湯清浄化度の指標である溶湯の水素含有量および介在物の密度の水準を変化させた。他の製造条件は、実験例１と同一とした。
【０１１２】
＜実験例１６〜２１＞
実験例１６〜２１は、溶体化処理に図１０に示す第２の温度域を付加し、主にその水準を変化させた例である。具体的には、実験例１６は、実験例１に対し、溶体化処理の第１の温度域を５２５℃で３．５時間とし、第２の温度域を４９０℃で０．５時間とした点以外は、実験例１と同一条件とした（表３）。なお、実験例１６の第２の温度域の温度プロファイルは、図１０において破線で示す階段状とした。また、実験例１７は、上記実験例１６に対し、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を３．０℃／秒、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々充填された溶湯の冷却速度Ｌ１とＬ２との比Ｌ１／Ｌ２を２．０、溶体化処理の第１の温度域を５２５℃で２時間とし、第２の温度域を５００℃で０．５時間とした点以外は、実験例１６と同一条件とした（表２、表３）。実験例１８は、上記実験例１６に対し、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を２５．０℃／秒、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々充填された溶湯の冷却速度Ｌ１とＬ２との比Ｌ１／Ｌ２を１０．０、溶体化処理の第１の温度域を５２５℃で７．５時間とし、第２の温度域を５１０℃で０．５時間とした点以外は、実験例１６と同一条件とした（表２、表３）。実験例１９は、上記実験例１６に対し、溶体化処理の第１の温度域を５２５℃で３．６５時間とし、第２の温度域を５２０℃で０．３５時間とし、冷却域の冷却速度を５℃／秒とした点以外は、実験例１６と同一条件とした（表３）。実験例２０は、上記実験例１６に対し、溶体化処理の第１の温度域を５５５℃で０．７時間とし、第２の温度域を５５０℃で０．３時間とした点以外は、実験例１６と同一条件とした（表３）。実験例２１は、溶体化処理の第１の温度域を５２３℃とし、図１０において実線で示すように、第２の温度域における温度プロファイルを第２の温度域の加熱時間（０．５時間）内において５２３℃から４９０℃に向け徐々に低下する漸減した温度プロファイルとした点以外は、実験例１６と同一条件とした（表３）。
【０１１３】
＜実験例２２〜２５＞
実験例２２〜２５は、人工時効処理に図１０に示す第２の温度域を付加し、主にその水準を変化させた例である。具体的には、実験例２２は、上記実験例１６に対し、人工時効処理の第１の温度域を１２０℃で８時間とし、第２の温度域を９５℃で６時間とした点および溶体化処理の第２の温度域の温度プロファイルを漸減する温度プロファイルとした点以外は、実験例１６と同一条件とした（表３）。また、実験例２３は、上記実験例２２に対し、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を３．０℃／秒、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々充填された溶湯の冷却速度Ｌ１とＬ２との比Ｌ１／Ｌ２を２．０、溶体化処理の第２の温度域を５００℃で０．５時間とした点、および人工時効処理の第１の温度域を１８０℃で０．６時間とし、第２の温度域を１１０℃で１．２時間とした点以外は、実験例２２と同一条件とした（表２、表３）。実験例２４は、上記実験例２２に対し、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を２５．０℃／秒、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々充填された溶湯の冷却速度Ｌ１とＬ２との比Ｌ１／Ｌ２を１０．０、溶体化処理の第２の温度域を５１０℃で０．５時間とし、冷却域の冷却速度を１００℃／秒とした点、および人工時効処理の第１の温度域を１８０℃で０．９２時間とし、第２の温度域を１６０℃で１．２時間とした以外は、実験例２２と同一条件とした（表２、表３）。実験例２５は、上記実験例２２に対し、溶体化処理の第２の温度域を５１０℃で０．５時間とし、冷却域の冷却速度を１００℃／秒をとした点、および人工時効処理の第１の温度域を１８０℃で０．９２時間とし、第２の温度域を１８０℃で０．３時間とした以外は、実験例２２と同一条件とした（表３）。
【０１１４】
＜実験例２６＞
実験例２６では、上記実験例１に対し、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を１．０℃／秒、リム本体部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を０．６℃／秒とし、他の製造条件は、実験例１と同一とした（表２）。
【０１１５】
＜実験例２７＞
実験例２７では、上記実験例１に対し、リム本体部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を変えることにより、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々充填された溶湯の冷却速度Ｌ１とＬ２との比Ｌ１／Ｌ２を１．２とし、他の製造条件は、実験例１と同一とした（表２）。
【０１１６】
＜実験例２８＞
実験例２８では、上記実験例１に対し、アルミホイールの組成を表１に示す組成Ｆに調整してＳｉの含有量を７．１％とし、他の製造条件は、実験例１と同一とした。
【０１１７】
＜実験例２９＞
実験例２９では、上記実験例１に対し、アルミホイールの組成を表１に示す組成Ｇに調整してＳｉの含有量を１３．０％とし、他の製造条件は、実験例１と同一とした。
【０１１８】
＜実験例３０＞
実験例３０では、上記実験例１に対し、アルミホイールの組成を表１に示す組成Ｈに調整してＳｉの含有量を１１．３％とし、他の製造条件は、実験例１と同一とした。
【０１１９】
＜実験例に関する考察＞
以下、上記実験例１〜３０について考察する。本発明に係る製造方法、すなわちマルチゲート方式にて所定の組成のアルミホイールを一体的に低圧鋳造し、その後Ｔ６熱処理してアルミホイールを製造するにあたり、冷却工程において、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度Ｌ１が、リム本体部用キャビティに充填された溶湯の第２の開口部近傍の冷却速度Ｌ２よりも１．５倍以上早くかつ２℃／秒以上とする製造方法を実施した実験例１〜２５（特に実験例１〜１５）によれば、アルミホイールの剛性の指標であるヤング率はいずれも７５ＧＰａ以上であり、かつデザイン部の変形能の指標である伸びはいずれも５％以上であった（表４）。
【０１２０】
一方で、実験例２６は、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を１．０℃／秒と遅くしたため（表２）、組織が粗大化し、得られたアルミホイールのデザイン部の伸びが４．０％と低かった（表４）。また、実験例２７は、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々充填された溶湯の冷却速度Ｌ１とＬ２との比Ｌ１／Ｌ２を１．２と小さくしたため（表２）、凝固するデザイン部へのリム本体部キャビティからの溶湯補給が充分でなく、マイクロシュリンケージ（微小引け巣）が生じたものと推定され、得られたアルミホイールのデザイン部の伸びが３．０％と低かった（表４）。さらに、実験例２８は組成をＡＣ４ＣＨ材並みの低Ｓｉとしたため、ヤング率が７３．６ＧＰａと低く（表４）、実験例２９は組成を高Ｓｉとしたため、デザイン部の伸びが３．９％と低かった（表４）。また、実験例３０はＭｇが少ないことに起因して、リム本体部およびデザイン部のいずれにおいても耐力（０．２％）が低下する結果となった（表４）。
【０１２１】
実験例１〜２５によれば、加えて、耐変形性の指標である０．２％耐力は、リム本体部およびデザイン部いずれにおいても１５０ＭＰａ以上、特にデザイン部の０．２％耐力は１６０ＭＰａ以上となり（表４）、アルミホイール全体としての剛性および耐変形性ならびにデザイン部の変形能いずれにも優れたアルミホイールを得ることができた。実験例９によれば、リム本体部の０．２％耐力の面から、デザイン部用キャビティおよびリム本体部用キャビティの各々充填された溶湯の冷却速度Ｌ１とＬ２との比Ｌ１／Ｌ２の上限は１５が好ましいことが確認された（表２）。また、実験例５によれば、実験例４に対し、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度Ｌ１を速めてもデザイン部の伸びは改善されず、一方で製造装置が大型化、複雑化して工業生産上妥当なコストでアルミホイールを製造できないため、当該冷却速度Ｌ１の上限は３０℃／秒が好ましいことが確認された（表２）。
【０１２２】
さらに、実験例１６〜２１によれば、実験例１〜１５に対して、溶体化処理工程を、アルミニウム合金の共晶温度をＴ１としたときに（Ｔ１−２）〜（Ｔ１−３７）℃の範囲に設定された温度で処理する第１の温度域と、第１の温度域の温度をＴ２としたとき（Ｔ２−５）〜（Ｔ２−４０）℃の範囲に設定された温度で処理する第２の温度域と、前記第２の温度域の後段に配置された冷却域とで構成することにより、溶体化処理後のロードホイール中間体に生じる歪が効果的に抑制されることが判った（表４）。さらに、実験例２１によれば、第２の温度域の温度プロファイルを、第１の温度域の温度から第２の温度域の温度へ徐々に低下するよう設定することにより、デザイン部の伸びがより向上した（表４）。加えて、冷却域の冷却速度は、ロードホイール中間体に生じる歪とデザイン部の伸びとを両立させるためには、５〜１００℃／秒であることが好ましいことが確認された（表３、表４）。
【０１２３】
加えて、実験例２２〜２５によれば、実験例１６〜２１に対して、人工時効処理工程を、１００〜２００℃で０．５〜１０時間処理する第１の温度域と、第１の温度域の後に当該第１の温度域より低い温度で加熱処理する第２の温度域とで構成することにより、デザイン部の伸びがより向上して８％以上となることが確認された（表３、表４）。なお、ロードホイール中間体に生じる歪とデザイン部の伸びとを両立させるためには、第２の温度域の温度を９５〜１８０℃とし、処理時間を０．３〜６時間とすることが好ましいことが確認された（表３、表４）。
【０１２４】
デザイン部の表面欠陥を評価したところ、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度が２５℃／秒以上となると、キラワレや不廻り等の表面欠陥の発生がデザイン部の一部に認められた（表２、表４）。さらに、当該冷却速度が３０℃／以上を超えると、表面欠陥の発生がデザイン部の全面に認められた（表２、表４）。デザイン部の表面欠陥は、０．２％耐力の低下や伸びの不良といったアルミホイールの本質的な欠陥ではなく、副次的な欠陥であることから、鋳造工程後に当該表面欠陥を除去する手直しをすれば問題ない。ただし、このような手直し工程の付加による時間やコストを考慮すれば、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を３０℃／秒以下とすることが、好ましいことがわかった。
【０１２５】
［製造されたアルミホイールの組織および機械的特性など］
以下、上記本発明に係る製造方法で製造された各実験例のアルミホイールの組織等を分析し、知見されたその特徴について、図１〜３を参照しつつ以下説明する。本発明に係る製造方法で製造されたアルミホイール１は、そのデザイン部１ｇのα‐Ａｌの２次枝法で測定したデンドライト２次アームスペーシングが、回転軸方向と平行な各断面における肉厚の中心部において、いずれも１０〜３０μｍの範囲であることが好ましいことが知見された（表５）。更にデザイン部のデンドライト２次アームスペーシングの平均値が１５〜２８μｍであれば、アルミホイールの歪が０．８ｍｍ以下、リム本体部の０．２％耐力が１６５以上、デザイン部の０．２％耐力が１９８以上、リム本体部の伸びが１．５％以上、およびデザイン部の伸びが６．８％以上であり、さらにデザイン部の表面も欠陥がなく良好であることから、より好ましいことが知見された（表４、表５）。すなわち、デザイン部１ｇが極めて微細な組織となっており、故に衝撃的な負荷に対するデザイン部１ｇの変形能が高い点に特徴の一つがあることが判った。つまり、具体的には、デザイン部１ｇの回転軸方向と平行な各断面において肉厚中心部のα‐ＡｌのＤＡＳＩＩの平均値が、リム本体部１ｂの回転軸方向と平行な各断面において肉厚中心部のα‐ＡｌのＤＡＳＩＩの平均値よりも１０％以上小さいことが好ましいことが判った。
【０１２６】
さらに、デザイン部１ｇの回転軸方向と平行な各断面における肉厚の中心部の密度の平均値をＤ１、リム本体部１ｂの回転軸方向と平行な各断面における肉厚の中心部の密度の平均値をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２が０．９９９０以上である場合には、デザイン部１ｇの伸び特性を改善し、その変形能を高める点で有効なことが知見された（表５）。その理由を以下説明する。
【０１２７】
すなわち、本発明に係る製造方法で形成されたアルミホイールは、共晶組成に近い領域までケイ素（Ｓｉ）の含有量を高めた合金組成である。この合金組成の溶湯は、その凝固過程において、従来材であるＡＣ４ＣＨ材の溶湯が粥状（マッシー）凝固するのに対し、皮殻形成型凝固（スキンフォーメーション）を示す。このため、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度だけを単に速めた場合には、凝固が完了する前に一部の溶湯の補給経路が閉じてしまい、組織的レベルで溶湯が不補給となり粒界相にマイクロシュリンケージ（微細引け巣）が生じやすく、第２の開口部からの溶湯補給が充分なリム本体部よりもデザイン部の密度が低くなり、その伸びや耐力が低下する場合がある。しかしながら、本発明に係る製造方法によれば、デザイン部用キャビティに充填された溶湯の冷却速度を２℃／秒以上としたうえで、加えてデザイン部用キャビティおよびリム本体部キャビティに充填された溶湯の各々の冷却速度Ｌ１およびＬ２の比Ｌ１／Ｌ２を１．５以上と規定した。その結果、凝固するデザイン部へのリム本体部キャビティからの溶湯の補給（押湯効果）がより円滑となり、デザイン部におけるマイクロシュリンケージの生成が抑制され、上記のようにデザイン部の密度Ｄ１がリム本体部の密度Ｄ２以上（Ｄ１／Ｄ２≧０．９９９０）となる。一方で、デザイン部用キャビティおよびリム本体部キャビティに充填された溶湯の各々の冷却速度Ｌ１およびＬ２の比Ｌ１／Ｌ２が１．２と低い実験例２７のアルミホイールのデザイン部の密度Ｄ１は、リム本体部の密度Ｄ２より低く、Ｄ１／Ｄ２は０．９９７７であった。
【０１２８】
実験例１〜２５のアルミホイールでは、いずれもデザイン部の前記肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径が２．００〜２．５５μｍであり（表５）、表４よりデザイン部の０．２％耐力が１６０ＭＰａ以上、伸びが５％以上であることから、デザイン部の耐変形性および変形能ともに問題ないことがわかった。また、リム本体部の肉厚中心部の共晶Ｓｉの平均円相当径がデザイン部の共晶Ｓｉの平均円相当径よりも大きくかつ２．１０〜２．６５μｍであるアルミホイールは、表４よりリム本体部の０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、伸びが１％以上であることから、アルミホイール全体として十分な剛性を確保するとともにリム本体部として求められる耐変形性および変形能を実現することが可能である。
【０１２９】
実験例１〜２５のアルミホイールでは、いずれも前記デザイン部の共晶Ｓｉの平均円形度が０．７９〜０．８６であり、かつ前記リム本体部の共晶Ｓｉの平均円形度が０．７９〜０．８７である結果となった（表５）。表４よりデザイン部の０．２％耐力が１６０ＭＰａ以上、伸びが５％以上であることから、実験例１〜２５のアルミホイールは、いずれもデザイン部の耐変形性および変形能をいずれも満足し、アルミホイール全体として十分な剛性を確保することができることがわかった。
【０１３０】
［針状α‐Ａｌの長軸長の評価の結果］
実験例１〜２５のアルミホイールでは、デザイン部における長軸長が５００μｍ以上の針状α‐Ａｌは５個／ｍｍ２以下であり、長軸長が２５０μｍ以上であり、かつ５００μｍ未満である針状α‐Ａｌは１〜１５個／ｍｍ２以下であった（表６）。実験例３〜６、１１、１８、２４の結果から、注湯工程におけるデザイン部の冷却速度が大きくなると、デザイン部の伸びが大きくなると共に（表４）、デザイン部における長軸長が５００μｍ以上の針状α‐Ａｌの個数、および長軸長が２５０μｍ以上であり、かつ５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの個数が少なくなる傾向にあることがわかった（表６）。
【０１３１】
表６において、「デザイン部／リム部」の項目に示した結果は、デザイン部における長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数と、リム本体部における長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数との割合を算出したものである。実験例１〜２５のアルミホイールでは、実験例５を除いて、いずれも９０％以下であり、リム本体部よりもデザイン部の方が、長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの単位面積当たりの個数が少ない結果となった。
【０１３２】
表６において、「０°配向性」の項目に示した結果は、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌのうち、ロードホイールの回転軸と平行な直線であって、長軸と交わる直線と、長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合を算出したものである。実験例１〜２５のアルミホイールでは、実験例４〜６、１１、１８および２４を除いていずれも長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％であった。
【０１３３】
表６において「９０°配向性」の項目に示した結果は、長軸長が２５０μｍ以上である針状α‐Ａｌのうち、ロードホイールの回転軸と直行する直線であって、長軸と交わる直線と、長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合を算出したものである。実験例１〜２５のアルミホイールでは、いずれも長軸との挟角が、１５°以内である針状α‐Ａｌの割合が５〜３０％であった。
【０１３４】
表６において「|０°配向性−９０°配向性|」の項目に示した結果は、０°配向性と９０°配向性との差の絶対値を算出したものである。実験例１〜２５のアルミホイールでは、実験例４〜６、１１、１８および２４を除いていずれも絶対値が２０％以下であった。表６の「０°配向性」および「９０°配向性」の項目において、針状α‐Ａｌの割合がいずれも５〜３０％であり、かつ「|０°配向性−９０°配向性|」が２０％以下である実験例１〜３、７〜１０、１２〜１７、１９〜２３および２５のアルミホイールは、デザイン部における一定の伸びを確保するとともに、表面の欠陥がなく良好であることが知見された（表４）。
【０１３５】
図１７、図１８は、デザイン部の断面の光学顕微鏡写真であり、長軸長が５００μｍ以上の針状α‐Ａｌの長軸に実線を、長軸長が２５０μｍ以上５００μｍ未満である針状α‐Ａｌの長軸に破線を付している。図１７（ａ）は、実験例６のアルミホイールのデザイン部の断面の写真であり、図１７（ｂ）、図１８（ａ）、図１８（ｂ）は同様に実験例１２、実験例２６、実験例２８のアルミホイールの写真である。実験例２８の写真のみ、実験例６、１２、２６の写真とは倍率が異なる。
【０１３６】
表６に示す針状α‐Ａｌの長軸長の評価は、これらの写真を基に評価を行った。実験例１〜５、７〜１１、１３〜２５、２７、２９、３０についても同様である。
【０１３７】
＜指向性凝固が与えるアルミホイールの特性への影響＞
下記実験例では、デザイン部を形成するキャビティに充填されたアルミニウム合金溶湯の指向性凝固が与えるアルミホイールの製品特性への影響について検証した。
【０１３８】
＜実験例３１〜４１＞
冷却工程において、デザイン部用キャビティに充填された溶湯が指向性凝固するように冷却する点以外は、実験例１と同一条件により、アルミホイールを製造した。具体的方法について、図１３〜図１５を用いて説明する。デザイン部を形成するキャビティは、半径方向においてハブ部を形成するキャビティとリム本体部を形成するキャビティとの間に配置された中間部Ｖ１を有する（図１３）。冷却工程のうち、デザイン部を形成するキャビティの溶湯を冷却する工程は、当該キャビティの中間部Ｖ１からリム本体部を形成するキャビティ前Ｖ３までに充填された溶湯を、Ｖ１からＶ３へと中間部からリム本体部を形成するキャビティへ半径方向に指向性凝固する工程とした。指向性凝固する工程における溶湯の冷却速度は、中間部Ｖ１の冷却速度Ｗ１を最も早め、中間部Ｖ２から中間部Ｖ３へと徐々に冷却速度を遅くした（図１４）。Ｖ１〜Ｖ３の各中間部の冷却速度Ｗ１〜Ｗ３が、いずれも３〜３０℃／秒となるよう制御した。加えて、円周方向においてサイドゲートに最も近いデザイン部のリム本体部を形成するキャビティ前の中間部Ｖ３の冷却速度Ｗ３に対し、半径方向における位置が中間部Ｖ３と同位置であるとともに円周方向においてサイドゲートから最も遠いデザイン部のリム本体部を形成するキャビティ前の中間部Ｖ４の冷却速度Ｗ４を早める凝固とした（図１５）。中間部Ｖ３および中間部Ｖ４における冷却速度Ｗ３およびＷ４も、３〜３０℃／秒となるよう制御した。指向性凝固する工程における冷却速度は、図１３の中間部Ｖ１〜Ｖ４で示す位置の肉厚の中央部に相当する部分に設置した熱電対により確認可能な温度変化を基に算出した。例えば、図１３の中間部Ｖ２の肉厚の中央部に位置する熱電対は、図５において符号Ｏで示す位置の肉厚の中央部に相当する位置に設置した熱電対に相当する。また、図２においてサイドゲートに最も近いスポーク（デザイン部）を１ｏ−１、サイドゲートから最も遠いスポーク（デザイン部）を１ｏ−２、これらの間にあるスポーク（デザイン部）を１ｏ−３とした場合、スポーク１ｏ−１、および１ｏ−２に熱電対を設置して冷却速度を算出した。実験例３１〜４１におけるスポーク１ｏ−１、および１ｏ−２の冷却速度、およびこれらの冷却速度の差を表６に示す。
【０１３９】
＜耐衝撃性の評価＞
製造した実験例３１〜４１のアルミホイールについて、耐衝撃性の評価を行った。具体的には、国土交通省により告示された「道路運送車両の保安基準の細則を定める告示  ２００８．０７．０７  別添２（軽合金製ディスクホイールの技術基準）」の「２．３  衝撃試験」の記載内容に即した試験を行い、「３．３．衝撃試験」に記載された判定基準により評価した。５００ｋｇｆの荷重に耐えられたものを○（良好）、６００ｋｇｆの荷重に耐えられたものを◎（非常に良好）として評価した。
【０１４０】
その他、スポーク１ｏ−１〜１ｏ−３のＤＡＳＩＩ、時効処理の前後の歪量、デザイン部の表面欠陥について測定、評価を行った。結果を表７に示す。
【０１４１】
【表７】
2015016320.tif 000009
【０１４２】
＜実験例３１〜４１に関する考察＞
指向性凝固する工程における冷却速度を３〜３０℃／秒とすることにより、時効処理後の歪量が１．３ｍｍ以下となり、デザイン部の表面欠陥も○以上となった（実験例３３〜４１）。加えて、冷却速度差が２５℃／秒以下であることにより、時効処理後の歪量が１．０ｍｍ以下となる結果となった（実験例３３〜３９）。さらに、冷却速度が３〜２５℃／秒であることにより、デザイン部の表面欠陥が認められず、良好な結果となることを確認した（実験例３３、３６、３７、３９）。
【０１４３】
デザイン部のＤＡＳＩＩ測定結果より、ＤＡＳＩＩの最大値の差が１３μｍ以下であることにより、時効処理後の歪量が１．３ｍｍ以下となり、デザイン部の表面欠陥も○以上となった（実験例３３〜３９、４１）。加えて、ＤＡＳＩＩの最大値の差が１１μｍ以下であることにより、時効処理後の歪量が１．０ｍｍ以下となる結果となった（実験例３３〜３９、４１）。さらに、ＤＡＳＩＩの最大値の差が１０μｍ以下であることにより、デザイン部の表面欠陥が認められず、良好な結果となることを確認した（実験例３３、３５〜３９）。
【０１４４】
耐衝撃性の評価からは、実験例３１〜４１のいずれのアルミホイールにおいても、５００ｋｇｆに耐えうる結果となり、耐衝撃性に問題ないことを確認した。
【符号の説明】
【０１４５】
１        アルミホイール
１ａ      リム部
１ｂ      リム本体部
１ｃ      第１のフランジ部
１ｄ      第２のフランジ部
１ｅ      ディスク部
１ｆ      ハブ部
１ｇ      デザイン部
１ｈ      貫通孔
１ｉ      孔部
１ｊ      天井部
１ｋ      両側部
１ｌ      両側部
１ｍ      窓部
１ｎ      連結部
１ｏ      リム本体部を支持するデザイン部の支持部
１ｏ−１  スポーク
１ｏ−２  スポーク
１ｏ−３  スポーク
１ｐ      ハブ部を支持するデザイン部の支持部
９        アルミホイール
９ａ      リム部
９ｂ      リム本体部
９ｃ      第１のフランジ部
９ｄ      第２のフランジ部
９ｅ      ディスク部
９ｆ      ハブ部
９ｇ      デザイン部
１０      アルミホイール製造装置
１０ａ    リム部用キャビティ
１０ｂ    リム本体部用キャビティ
１０ｃ    第１のフランジ部用キャビティ
１０ｄ    第２のフランジ部用キャビティ
１０ｅ    ディスク部用キャビティ
１０ｆ    ハブ部用キャビティ
１０ｇ    デザイン部用キャビティ
１０ｎ    連結部用キャビティ
１０ｏ    リム本体部用キャビティ側の範囲
１０ｐ    ハブ部用キャビティ側の範囲
１１      下型ベース
１２      上型ベース
１３      下型入子
１３ａ    第１の開口部
１４      上型入子
１４ａ    冷却用空間
１４ｂ    冷却用空間
１５      供給管路
１６      供給管路
１７      管路
１８      管路
１９      横型
１９ａ    第２の開口部
２０      針状α‐Ａｌの長軸
ａ        挟角
ｂ        挟角
Ｅ        矢印
Ｆ        矢印
Ｇ        矢印
Ｈ        矢印
Ｉ        中心線
Ｊ        熱電対を設置した位置
Ｋ        熱電対を設置した位置
Ｌ        熱電対を設置した位置
Ｌ１      接線
Ｌ２      接線
Ｍ        溶湯
Ｎ        熱電対を設置した位置
Ｏ        熱電対を設置した位置
Ｐ１      矢印
Ｐ２      矢印
Ｐ３      矢印
Ｐ４      矢印
Ｐ５      矢印
Ｐ６      矢印
Ｐ７      矢印
Ｑ        点
Ｑ１      ２点鎖線
Ｑ２      ２点鎖線
Ｑ３      ２点鎖線
Ｑ４      ２点鎖線
Ｑ５      ２点鎖線
Ｑ６      ２点鎖線
Ｑ７      ２点鎖線
Ｒ        点
Ｒ１      ２点鎖線
Ｒ２      ２点鎖線
Ｒ３      ２点鎖線
Ｒ４      ２点鎖線
Ｒ５      ２点鎖線
Ｒ６      ２点鎖線
Ｒ７      ２点鎖線
Ｒ８      ２点鎖線
Ｒ９      ２点鎖線
Ｒ１０    ２点鎖線
Ｒ１１    ２点鎖線
Ｓ１      溶解工程
Ｓ２      清浄工程
Ｓ３      注湯工程
Ｓ４      冷却工程
Ｓ５      溶体化処理工程
Ｓ６      時効処理工程
Ｓ７      後処理工程
Ｔ１      共晶温度
ｔ１      温度範囲
Ｔ２      第１の温度域の温度
ｔ２      温度範囲
Ｕ１      肉厚
Ｕ２      肉厚
Ｕ３      肉厚
Ｕ４      肉厚
Ｖ１      中間部
Ｖ２      中間部
Ｖ３      中間部
Ｖ４      中間部
Ｗ１      冷却速度
Ｗ２      冷却速度
Ｗ３      冷却速度
Ｗ４      冷却速度
Ｘ        直線
Ｙ        直線
【図１】
2015016320.tif 000010
【図２】
2015016320.tif 000011
【図３】
2015016320.tif 000012
【図４】
2015016320.tif 000013
【図５】
2015016320.tif 000014
【図６】
2015016320.tif 000015
【図７】
2015016320.tif 000016
【図８】
2015016320.tif 000017
【図９】
2015016320.tif 000018
【図１０】
2015016320.tif 000019
【図１１】
2015016320.tif 000020
【図１２】
2015016320.tif 000021
【図１３】
2015016320.tif 000022
【図１４】
2015016320.tif 000023
【図１５】
2015016320.tif 000024
【図１６】
2015016320.tif 000025
【図１７】
2015016320.tif 000026
【図１８】
2015016320.tif 000027
【国際調査報告】
2015016320.tif 000028
2015016320.tif 000029
2015016320.tif 000030
2015016320.tif 000031