(57)【要約】 【課題】  製造工程を大幅に省略することが可能な塑性加工部材の製造方法を提供する。【解決手段】  時効硬化型アルミニウム合金からなる塑性加工部材を製造する方法であり、時効硬化型アルミニウム合金からなる合金塊を鋳造した後、合金塊を４００℃以上融点未満に加熱してから、−１００〜１００℃の温度範囲に保持された工具によって塑性加工し、その後に時効硬化処理を行う。本発明の塑性加工部材の製造方法によれば、塑性加工部材の金属組織に平均粒径１０μｍ以下の微細結晶粒を析出させることができ、靭性に優れた塑性加工部材を製造することができる。また、塑性加工と溶体化処理を同時に行うので、従来の方法と比べて製造工程を省略することができ、塑性加工部材の生産性を向上することができる。【選択図】図１
2005213529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時効硬化型アルミニウム合金からなる合金塊を鋳造した後、前記合金塊を予め４００℃以上融点未満に加熱してから、−１００〜１００℃に保持された工具によって前記合金塊を塑性加工することにより成型材を得る工程と、
前記成型材に対して時効硬化処理を行う工程と、
を備えたことを特徴とする塑性加工部材の製造方法。
【請求項２】
前記工具が−１０〜１０℃に保持されたことを特徴とする請求項１に記載の塑性加工部材の製造方法。
【請求項３】
前記塑性加工終了後に所定時間工具にて前記成型材を保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の塑性加工部材の製造方法。
【請求項４】
前記塑性加工終了後に前記成型材を水中に投入して急冷処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塑性加工部材の製造方法。
【請求項５】
前記塑性加工終了後に前記成型材を前記工具にて実質的に保持することなく、前記成型材を水中に投入して急冷処理することを特徴とする請求項４に記載の塑性加工部材の製造方法。
【請求項６】
時効硬化型アルミニウム合金から構成され、平均結晶粒径が１０μｍ以下であることを特徴とするアルミニウム合金塑性加工部材。
【請求項７】
平均結晶粒径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のアルミニウム合金塑性加工部材。
【請求項８】
前記時効硬化型アルミニウム合金が、時効析出元素としてＣｕを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載のアルミニウム合金塑性加工部材。
【請求項９】
前記時効硬化型アルミニウム合金が、ＪＩＳ  ６０００系アルミニウム合金又はＪＩＳ  ７０００系アルミニウム合金であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のアルミニウム合金塑性加工部材。
【請求項１０】
円盤状のフランジと、前記フランジから立設する渦巻き状のフィンと、を備え、
前記フランジ及び前記フィンが、平均結晶粒径が１０μｍ以下の時効硬化型アルミニウム合金から構成されることを特徴とするコンプレッサ用のスクロール部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は時効硬化型のアルミニウム合金からなる塑性加工部材及びその製造方法に関するものであり、特に、コンプレッサ用のスクロール部材に用いられる塑性加工部材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンプレッサ等に用いられるスクロール部材は、アルミニウム合金を原料として鍛造で製造されている。ここで用いられるアルミニウム合金としては、例えば、Ｃｕの析出硬化で最終的な強度を持たせたＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系の時効硬化型合金等を例示できる。
【０００３】
図１３にスクロール部材の斜視図を示し、図１４にスクロール部材を製造する際に使用する金型の斜視図を示す。図１３に示すように、スクロール部材（塑性加工部材）１は、円盤状のフランジ２と、このフランジ２の一面２ａ上に立設された渦巻き状のフィン３とから構成されている。また図１４に示すように、スクロール部材１の製造に使用する金型（工具）４は、スクロール部材１のフィン３を成型するための下型５と、下型５にアルミニウム合金からなるビレット（合金塊）６を押し込んで鍛造する上パンチ７とから構成されている。
【０００４】
また、図１５にスクロール部材１の従来の製造工程を示す。従来のスクロール部材１の製造工程は、鍛造工程と、溶体化処理工程と、時効硬化処理（Ｔ６）工程とから構成されている。
鍛造工程では、まず連続鋳造で鋳造棒を製造し、この鋳造棒を輪切りにしてビレット６とする。次にこのビレット６を図１４に示した金型４で鍛造する。鍛造の際には、金型４を予め２００〜３５０℃に予熱しておき、次いでビレット６を４００℃程度まで加熱してから、ビレット６を下型５に入れて上パンチ７を上から押し込んで鍛造し、この鍛造材を金型４から取り出して空冷する。
次に、溶体化処理工程では、鍛造材を例えば５１０℃で５時間の条件で加熱することによりＣｕを完全に固溶させ、続いて水焼き入れにより急冷して固溶体とする。そのあと、時効硬化処理工程として、１７０℃、６時間の条件でＴ６処理を行うことによりＡｌ２Ｃｕ化合物を析出させる。その後、最終的な仕上げ加工を行って、図１３に示すようなスクロール部材１が得られる。
【０００５】
上述したように、従来の製造方法では、所定の形状に加工する塑性加工（鍛造）と溶体化処理とを別々に行っていたが、最近では工程を省力化すべく、塑性加工と溶体化処理とを連続して行うことが試みられている。下記特許文献１〜３には、塑性加工と溶体化処理とを連続して行う方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２１２７０８号公報
【特許文献２】特開２０００−２３９８１０号公報
【特許文献３】特開平１１−１２７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１及び２に記載の方法では、塑性加工後の製品の温度が５４０〜５６０℃と高温であり、また後段の冷却漕に達するまでの間、製品温度を５２０℃以上に維持するため、冷却されるまでに長時間を要する。この間に、塑性加工による歪みが解放されて再結晶および粒成長が生じて粗大結晶粒組織となり、十分な靱性が得られないという課題があった。
また、特許文献３に記載の方法においても、熱間鍛造後のアルミニウム合金が４２０℃未満になる前に焼き入れ処理を行うため、焼き入れまでの間に塑性加工による歪みが解放されてしまい、これにより再結晶粒が粗大化し、十分な靱性が得られないという課題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、結晶粒径が小さく靱性に優れた時効硬化型アルミニウム合金からなる塑性加工部材及びスクロール部材を提供することを目的とする。また本発明は、製造工程を大幅に省略することが可能な塑性加工部材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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、時効硬化型アルミニウム合金からなる合金塊を鋳造した後、合金塊を予め４００℃以上融点未満に加熱してから、−１００〜１００℃に保持された工具によって合金塊を塑性加工することにより成型材を得る工程と、成型材に対して時効硬化処理を行う工程と、を備えたことを特徴とする塑性加工部材の製造方法を提供する。なお、時効硬化処理は、合金組成に対応させてＴ５処理、Ｔ６処理などを選択できる。
【００１０】
本発明によれば、所定温度に加熱した合金塊を、−１００〜１００℃に保持された工具によって所定の形状に成型すると同時に、温度の低い工具によって合金塊が急冷されることにより、過飽和かつ過冷却状態の固溶体（成型材）が得られる。この成型材にはＣｕ等の時効析出元素が固溶している。またこの成型材には、合金塊が高温で塑性変形を受けたことにより蓄積された高密度の転位がそのまま維持（本願明細書では組織凍結という）できている。このような特殊な状態の成型材に対して時効硬化処理を行うと、Ｃｕ等の時効析出元素の析出と、(高密度)転位部を起点とする再結晶とが同時に起こり、析出したＡｌ２Ｃｕ化合物によって再結晶粒界がピン止めされて再結晶粒の粗大化が抑制される。その結果、平均結晶粒径が１０μｍ以下というきわめて微細結晶組織が得られると同時にＡｌ２Ｃｕ化合物の時効析出による強化も可能である。このように本発明によれば、成型材の時効析出強化と微細結晶粒組織を同時に達成することができ、高強度且つ靭性に優れた塑性加工部材を提供することができる。
【００１１】
また本発明によれば、−１００〜１００℃に保持された工具を用いるため、塑性加工と溶体化処理が同時に行われることになるため、塑性加工後に溶体化処理を行っていた従来よりも工程を短縮することができる。なお、塑性加工と同時になされる合金塊の冷却は、塑性加工直後の合金塊温度を１７０℃以下にすることが本発明の効果を享受する上で望ましい。
【００１２】
また、本発明においては、前記工具を−１０〜１０℃の範囲に保持することが望ましい。そうすることにより、成型材の組織中に凍結される転位が過剰になることがなく、時効析出元素の析出と再結晶粒の析出とをバランスよく起こすことができ、平均粒径が５μｍ以下のより微細な微細結晶組織を得ることができる。
【００１３】
また、本発明においては、工具により合金塊を塑性加工してから成型材を水中に投入して急冷処理（以下、水中急冷）することもできる。この構成により、工具の温度が比較的高い場合でも合金塊を十分に急冷することができ、過飽和かつ過冷却状態の固溶体を容易に得ることができる。なお、水中急冷する場合には、塑性加工終了後に成型材を工具にて実質的に保持する必要がない場合もある。
【００１４】
さらに本発明では、塑性加工終了後、数秒から数分の間保持して成型材が十分に冷却された後に成型材を工具から取り出しても良い。また、塑性加工としては、鍛造、押し出し等の手法を用いることができる。更に、工具としては、鍛造用の金型や、押し出し成型用の金型を例示することができる。  
また、本発明において合金塊を加熱する温度は、Ｃｕ等の添加元素の固溶温度より低めの温度でも良いが、固溶温度より高温であってもよく、例えば、４００℃以上、さらには５００℃以上にしてもよい。さらに、結晶粒を十分に微細化するために、時効処理の条件として保持温度が１６０〜１８０の範囲で、所定時間保持する条件とすることが望ましい。
【００１５】
また、本発明に適用可能な時効硬化型アルミニウム合金としては、塑性加工できる程度の強度と伸びを有するものであればよい。特に、時効析出元素としてＣｕ等を含有するものが望ましい。具体的には、２０００系、６０００系アルミニウム合金または７０００系アルミニウム合金を用いることが望ましい。また、ＪＩＳで規定される鋳物用アルミニウム合金、例えばＡＣ８Ｃ等を用いることもできる。
【００１６】
次に、本発明の塑性加工部材は、時効硬化型アルミニウム合金から構成され、平均結晶粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする。このような微細な組織とすることにより、塑性加工部材の靭性を高めることができる。本発明において、平均結晶粒径は５μｍ以下であることが望ましい。
【００１７】
また本発明においては、時効硬化型アルミニウム合金が、時効析出元素としてＣｕを含むか、あるいは６０００系アルミニウム合金または７０００系アルミニウム合金であることが望ましい。また、ＪＩＳで規定される鋳物用アルミニウム合金を用いることもできる。
【００１８】
本発明の塑性加工部材をコンプレッサ用のスクロール部材に用いることができる。このスクロール部材は、円盤状のフランジと、フランジから立設する渦巻き状のフィンと、を備え、フランジ及びフィンが、平均結晶粒径が１０μｍ以下の時効硬化型アルミニウム合金から構成されることを特徴としている。上述したように、上記の塑性加工部材は微細結晶組織を備えていることから靭性に優れており、これにより本発明のスクロール部材は高い疲労強度を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の塑性加工部材の製造方法によれば、塑性加工部材の金属組織に平均粒径１０μｍ以下の微細結晶粒を析出させることができ、靭性に優れた塑性加工部材を製造することができる。また、塑性加工と溶体化処理を同時に行うので、従来の方法と比べて製造工程を省略することができ、塑性加工部材の生産性を向上することができる。
また、本発明の塑性加工部材によれば、平均結晶粒径１０μｍ以下の微細結晶組織を有しており、靭性を向上することができる。
更に本発明のスクロール部材によれば、靭性及び疲労強度が高く、高性能なスクロール部材とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の塑性加工部材の製造方法を、コンプレッサ用のスクロール部材に適用した例について説明する。この製造方法は、図１に示すように、合金塊を鍛造・溶体化処理して成型材を得る工程と、成型材を時効硬化処理してスクロール部材を得る工程とから構成されている。以下、各工程について図１を参照しつつ説明する。
【００２１】
まず、合金塊を鍛造・溶体化処理する工程では、時効硬化型アルミニウム合金からなる合金塊を鋳造し、この合金塊を予め４００℃〜融点の温度範囲に加熱してから、−１００〜１００℃に保持した金型によって鍛造（塑性加工）する。金型を−１００〜１００℃の範囲に保持しているため、合金塊は鍛造開始と同時に急冷される。この急冷は、例えば時効硬化処理の保持温度である１７０℃以下まで行う。この工程により、Ｃｕ等の時効析出元素が固溶されるとともに、高密度の転位がそのまま組織凍結されてなる過飽和かつ過冷却状態の固溶体（成型材）が得られる。
【００２２】
素材としての時効硬化型アルミニウム合金には、少なくとも添加元素としてＣｕを有するものを用いることができる。また、鍛造等の塑性加工が可能な程度に強度や伸びを有するものが好ましい。このような合金の具体例として例えば、ＪＩＳ  ２０００系、ＪＩＳ  ６０００系の合金（例えば、Ａ６０６１、Ａ６０６３）やＪＩＳ  ７０００系（例えば、Ａ７０７５）の合金を例示することができる。また、Ｃｕを含有する鋳物用アルミニウム合金を用いることもできる。
【００２３】
合金塊は予め、４００℃以上、好ましくは４５０℃以上、より好ましくは５００℃以上に加熱しておく。合金塊を加熱しておくことで、鍛造前において合金塊に含まれる添加元素を固溶させることができる。なお、合金塊をアルミニウムの融点温度以上にすると、合金塊の鍛造が困難になるので好ましくない。
【００２４】
次に、鍛造に用いる工具として、図１４に示す金型４を用いることができる。この金型４は、予め−１００〜１００℃の範囲に維持しておくことが望ましく、−１０〜１０℃の範囲にしておくのがより望ましい。金型４の温度を低くするには、例えば、液体窒素中に金型４を浸積させればよい。このようにして金型４を予め−１００〜１００℃の範囲にしておくことで、鍛造するのと同時に合金塊を急冷させることができる。これにより、Ｃｕ等の時効析出元素をアルミニウムに固溶させたままにしておくことができる。また、合金塊が高温で塑性変形を受けたことにより蓄積される高密度の転位を組織凍結させることができる。こうすることで、後述する時効硬化処理を行ったときに、スクロール部材の組織中に微細結晶粒組織を発現させることができる。
金型４の温度が１００℃を超えると、合金塊を十分に冷却できず、Ｃｕ等の添加元素が析出してしまい、完全な固溶体が得られないので好ましくない。また金型４の温度が−１００℃より低くなると、組織中に過剰な転位が形成され、却って結晶粒が粗大化してしまうので好ましくない。
【００２５】
また、鍛造後の成型材が高温状態であると、鍛造により生じた転位が解放されるとともに、Ｃｕが析出してしまう虞がある。従って鍛造と同時に成型材を１７０℃以下、より好ましくは１００℃以下まで急冷することが望ましい。通常、金型４の温度を５０℃以下に冷やしておけば、成型材を１７０℃以下に容易に冷却できるが、万一、成型材が１７０℃以下まで冷却されない場合には、金型４から成型材を取り出してすぐに水中急冷することが望ましい。
【００２６】
成型材が１７０℃以下、好ましくは１００℃以下に冷却されていれば、直ちに時効硬化処理に移すことが望ましい。こうすることで、成型材が室温まで冷却された場合と比べて、時効硬化処理時の昇温時間が短くなり、製造コストを低減することができる。
また、鍛造後の成型材が１７０℃以下に冷却されると見込める場合でも、水中急冷を更に行うことにより、成型材を室温まで冷却させ、これにより成型材のハンドリングを容易にして生産性を高めることもできる。
【００２７】
また、成型材を十分に冷却するには、鍛造してから６０秒程度の間、成型材を金型４内に保持しておいても良い。成型材を金型４に接触させておくことで、成型材の熱を金型４に放熱させて成型材を冷却するのである。ただし、６０秒に限るものではなく、６０秒を超えても同等の効果が得られるし、６０秒未満でも効果が得られる場合がある。
【００２８】
また、鍛造の際には、上パンチ７の押出速度を２０ｍｍ／秒以上とすることが好ましい。押出速度が低すぎると、鍛造途中で冷却が進むことにより変形抵抗が高くなり、成形中割れが生じて上手く成形できなくなる恐れ等があるためである。
【００２９】
次に、鍛造後の成型材に対して時効硬化処理を行う。この工程により、成型材の組織中に平均結晶粒径が１０μｍ以下の微細結晶組織が形成される。と同時に析出強化できる。
【００３０】
時効硬化処理は、合金組成に対応させてＴ５処理、Ｔ６処理を選択できる。時効硬化処理としてＴ６処理を行う場合は、１６０℃以上１８０℃以下の保持温度で、２時間以上の範囲で保持することが望ましい。保持温度及び保持時間が不十分だと、Ａｌ２Ｃｕの時効析出と再結晶が不十分であるので好ましくなく、保持温度及び保持時間が過剰になると、結晶粒が粗大化するおそれがあるので好ましくない。
【００３１】
鍛造・溶体化処理された成型材に対して時効硬化処理を行うと、Ｃｕ等の時効析出元素の析出と、組織凍結された転位を起点とする再結晶化とが同時に起こり、析出したＡｌ２Ｃｕによって再結晶粒界がピン止めされて再結晶粒の粗大化が抑制される。このようにして、平均結晶粒径が１０μｍ以下の微細結晶組織を有するスクロール部材１が得られる。得られたスクロール部材１は、靭性が高く、疲労強度に優れたものとなる。
【００３２】
得られたスクロール部材１は、平均結晶粒径が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下の微細結晶組織を備えた時効硬化型の鍛造品である。従来から、時効硬化型アルミニウム合金で、時効効果処理後に於いてこれほど微細な結晶粒組織を有する鍛造品は他に例がない。塑性加工を繰り返すことによって結晶粒を微細化させた塑性加工品は従来からあるが、このような従来の塑性加工品は熱処理工程を経ていないため、加熱されると結晶粒が容易に粗大化して靭性が大幅に低下してしまう。本発明に係るスクロール部材１は、析出したＡｌ２Ｃｕ化合物によって再結晶粒界がピン止めされているので、熱処理しても結晶粒の粗大化が起こりにくい。従って、本発明に係る塑性加工部材と従来品とを区別するには、熱処理してから結晶組織を観察すればよい。
【実施例１】
【００３３】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
鋳物用のアルミニウム合金（ＪＩＳ  ＡＣ８Ｃ−Ｔ６相当品（Ａｌ−９Ｓｉ−２Ｃｕ−０．４Ｍｇ）を鋳造して鋳造棒とし、この鋳造棒にピーリング、輪切り加工を施すことにより、直径７９ｍｍ、厚さ２８ｍｍの円板状の合金塊を製造した。次に、図１４に示す金型４を室温（２５℃）程度に保持しておき、金型４の上パンチ７と下型５の間に５００℃に加熱した合金塊を配置し、２０ｍｍ／秒の押出速度で上パンチ７を下型５に向けて約１秒間押し込んで鍛造を終了した後に、そのままの状態で３０秒間保持することにより成型材を得た。３０秒保持後の成型材の温度は１１０℃であり、金型４から成型材を取り出してすぐに成型材を水中急冷した。
次に、得られた成型材に対して、保持温度１７０℃、保持時間６時間の条件でＴ６熱処理を行った。このようにして実験例１（実施例）のスクロール部材を製造した。
【００３４】
次に、実験例２（比較例）のスクロール部材を以下の工程により製造した。
まず、図１４に示す金型４を２５０℃に加熱しておき、金型４の上パンチ７と下型５の間に、５００℃に加熱した先程と同じ合金塊を配置し、２０ｍｍ／秒の押出速度で上パンチ７を下型５に向けて  約１秒間押し込んで鍛造を終了した後に成形体を直ちに取り出した。取り出し直後の成型材の温度は３６０℃であり、金型４から成型材を取り出してから空冷した。次に、空冷後の成型材に対して、保持温度５１０℃、保持時間５時間、保持後に水焼き入れする条件で溶体化処理を行った。更に溶体化処理後の成型材に対して、実験例１と同様にＴ６熱処理を行った。このようにして実験例２（比較例）のスクロール部材を製造した。
【００３５】
実験例１及び２のスクロール部材について、光学顕微鏡により金属組織観察を行った。図２に実験例１の顕微鏡写真を示し、図３に実験例２の顕微鏡写真を示す。また、実験例１及び２のスクロール部材について、Ｔ６熱処理時の時効硬化曲線を測定した。図４には、実験例１及び２について、ビッカース硬度（Ｈｖ）と熱処理時間との関係をグラフで示す。
【００３６】
図２に示すように、実験例１（実施例）では、平均粒径が２〜３μｍ程度の微細結晶組織が形成されていることが分かる。一方、図３に示すように、実験例２（比較例）では、平均粒径が１００μｍ以上の粗大な結晶粒が形成されていることが分かる。実験例２（比較例）で結晶粒が粗大化したのは、鍛造後の空冷によってＡｌ２Ｃｕ化合物相が形成され、このＡｌ２Ｃｕ化合物相が溶体化処理によっても溶体化せずにそのまま残存し、完全な固溶体が得られなかったためと解される。
また、図４に示すように、実験例１（実施例）ではＴ６熱処理の開始とともに硬度が直ちに上昇し、Ｈｖ１５０以上の硬度が得られているが、実験例２（比較例）では硬度の上昇が緩慢で、硬度もＨｖ１４０程度と実験例１（実施例）よりも低くなっている。これは、結晶粒の大きさの違いによるものと考えられる。
【実施例２】
【００３７】
鍛造終了後の金型内での保持時間を０秒としたこと以外は上記実験例１と同様にして実験例３（実施例）のスクロール部材を製造した。
また、鍛造終了後の金型内での保持時間を１５秒としたこと以外は上記実験例１と同様にして実験例４（実施例）のスクロール部材を製造した。
さらに上記実験例１と同様にして、鍛造終了後の金型内での保持時間が３０秒である実験例５（実施例）のスクロール部材を製造した。
さらにまた、鍛造終了後の金型内での保持時間を６０秒としたこと以外は上記実験例１と同様にして実験例６（実施例）のスクロール部材を製造した。
【００３８】
実験例３（実施例）のスクロール部材について、光学顕微鏡により金属組織観察を行った。図５及び図６に実験例３の顕微鏡写真を示す。また、実験例２（比較例）及び実験例３〜６（実施例）のスクロール部材について、Ｔ６熱処理時の時効硬化曲線の測定結果を図７に示す。
【００３９】
図５及び図６に示すように、実験例３（実施例）では、平均粒径が２〜３μｍ程度の微細結晶組織が形成されており、図３の実験例２（比較例）よりも微細な結晶粒組織を有していることが分かる。
また、図７に示すように、実験例３〜６（実施例）ではＴ６熱処理の開始とともに硬度が直ちに上昇し、Ｈｖ１４５以上の硬度が得られているが、実験例２（比較例）では硬度の上昇が緩慢で、硬度もＨｖ１４０程度と実験例３〜６（実施例）よりも低くなっている。これは、結晶粒の大きさの違いによるものと考えられる。また、実験例３〜６（実施例）の間では、鍛造時の保持時間の違いの影響は特に見られない。
【実施例３】
【００４０】
合金塊の温度を４２０℃とし、金型を液体窒素で冷却して−５０℃とし、鍛造終了後の金型内での保持時間を０秒としたこと以外は実験例１と同様にして成型材を得た。鍛造終了直後の成型材を金型から取り出してすぐに水中急冷した。
次に、水中急冷後の成型材に対して、保持温度１７０℃、保持時間６時間の条件でＴ６熱処理を行った。このようにして実験例７（実施例）のスクロール部材を製造した。
【００４１】
実験例７（実施例)のスクロール部材について、光学顕微鏡により金属組織の顕微鏡観察を行った。結果を図８及び図９に示す。また、実験例７（実施例）及び上記の実験例２（比較例）のスクロール部材について、Ｔ６熱処理時の時効硬化曲線を測定した。結果を図１０に示す。
【００４２】
図８及び図９に示すように、実験例７（実施例）では、平均粒径が３〜４μｍ程度の微細結晶組織が形成されており、図３の実験例２（比較例）よりも微細な結晶粒組織を有していることが分かる。
また、図１０に示すように、実験例７（実施例）では熱処理時間が５時間を超えると硬度が低下していることが分かる。従って、実験例７の製造条件ではＴ６熱処理を５時間程度にするのが良いことがわかる。
【００４３】
また、実験例７の製造条件では、金型を−５０℃にしているため、成型材を十分に急冷することができる。このため、成型材の金型内保持を省略することができ、工程の所要時間を大幅に低減することができる。
更に、実験例７の製造条件では、合金塊の温度を、Ｃｕの固溶温度より低い４２０℃にしているにもかかわらず、微細結晶粒を析出させることが可能になっている。これにより本発明では、合金塊の温度を比較的低温にすることが可能であり、製造コストを大幅に低減できる。また、合金塊を加熱する際の加熱炉等の設備の長寿命化も図れる。
【実施例４】
【００４４】
合金塊の温度を５００℃とし、金型を液体窒素で冷却して−１０〜１０℃程度とし、金型内での保持時間を３０秒とする条件で実験例１と同様にして成型材を得た。３０秒保持後の成型材の温度は５０℃であり、この成型材を金型から取り出してすぐに水で焼き入れした。
次に、焼き入れ後の成型材に対して、保持温度１７０℃、保持時間６時間の条件でＴ６熱処理を行った。このようにして実験例８（実施例）のスクロール部材を製造した。
【００４５】
実験例８（実施例)のスクロール部材について、光学顕微鏡により金属組織観察を行った。結果を図１１に示す。また、実験例８（実施例）及び上記の実験例２（比較例）のスクロール部材について、Ｔ６熱処理時の時効硬化曲線を測定した。結果を図１２に示す。
【００４６】
図１１に示すように、実験例８（実施例）では、平均粒径が１μｍ程度の微細結晶組織が形成されており、図３の実験例２（比較例）よりも微細な結晶粒組織を有していることが分かる。
また、図１２に示すように、実験例８（実施例）では熱処理時間が３時間の時にＨｖ１５０を超える硬度を示していることが分かる。更に加熱を続けると硬度は若干低下するが、それでもＨｖ１５０以上の硬度を示すことが分かる。他の実験例と比較しても、実験例８のスクロール部材は優れた硬度を示していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態であるスクロール部材の製造方法を説明する工程図である。
【図２】実験例１（実施例）の金属組織の光学顕微鏡写真である。
【図３】実験例２（比較例）の金属組織の光学顕微鏡写真である。
【図４】実験例１（実施例）及び実験例２（比較例）の硬度と熱処理時間との関係を示すグラフである。
【図５】実験例３（実施例）の金属組織の光学顕微鏡写真である。
【図６】図５の拡大写真である。
【図７】実験例２（比較例）及び実験例３〜６（比較例）の硬度と熱処理時間との関係を示すグラフである。
【図８】実験例７（実施例）の金属組織の光学顕微鏡写真である。
【図９】図８の拡大写真である。
【図１０】実験例７（実施例）及び実験例２（比較例）の硬度と熱処理時間との関係を示すグラフである。
【図１１】実験例８（実施例）の金属組織の光学顕微鏡写真である。
【図１２】実験例８（実施例）及び実験例２（比較例）の硬度と熱処理時間との関係を示すグラフである。
【図１３】スクロール部材を示す斜視図である。
【図１４】スクロール部材の鍛造に用いる金型を示す斜視図である。
【図１５】従来のスクロール部材の製造方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…スクロール部材（塑性加工部材）、２…フランジ、３…フィン、４…金型（工具）、５…下型、６…ビレット（合金塊）、７…上パンチ
【図１】
2005213529.tif 000003
【図２】
2005213529.tif 000004
【図３】
2005213529.tif 000005
【図４】
2005213529.tif 000006
【図５】
2005213529.tif 000007
【図６】
2005213529.tif 000008
【図７】
2005213529.tif 000009
【図８】
2005213529.tif 000010
【図９】
2005213529.tif 000011
【図１０】
2005213529.tif 000012
【図１１】
2005213529.tif 000013
【図１２】
2005213529.tif 000014
【図１３】
2005213529.tif 000015
【図１４】
2005213529.tif 000016
【図１５】
2005213529.tif 000017