(57)【要約】      （修正有）【課題】歪量の小さいアルミホイールを製造できるアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法の提供。【解決手段】鋳造工程と、溶体化処理工程と、人工時効処理工程と、を備え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、アルミニウム合金は、質量比で、Ｓｉ９．０〜１１．８％、Ｍｇ０．２０〜０．４５％を含有し、溶体化処理工程は、加熱処理工程及び焼入れ工程を有し、加熱処理工程は、アルミニウム合金の共晶温度（℃）をＴ０としたときに５０５〜Ｔ０℃の範囲の温度Ｔ１に設定された第１の温度域を有する第１の加熱処理工程、及び５００〜（Ｔ１−５）℃の範囲の温度Ｔ２に設定された第２の温度域を有する第２の加熱処理工程を備え、加熱処理工程の時間は、０．１〜１０時間であり、第２の温度域の時間を１分〜３時間とするアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金の溶湯を金型内に充填し、冷却後、アルミニウム合金製ロードホイールの中間体を得る鋳造工程と、鋳造工程後の溶体化処理工程と、溶体化処理工程後の人工時効処理工程と、を備え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、
前記アルミニウム合金は、質量比で、Ｓｉ９．０〜１１．８％、Ｍｇ０．２０〜０．４５％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの総量を０．１〜１．５％、残部Ａｌならびに不可避不純物からなり、
前記溶体化処理工程は、加熱処理工程および該加熱処理工程後の焼入れ工程を有し、
前記加熱処理工程は、前記アルミニウム合金の共晶温度（℃）をＴ０としたときに５０５〜Ｔ０℃の範囲の温度Ｔ１に設定された第１の温度域で前記鋳造工程後の前記中間体を加熱処理する第１の加熱処理工程、および該第１の加熱処理工程後、５００〜（Ｔ１−５）℃の範囲の温度Ｔ２に設定された第２の温度域で前記中間体を加熱処理する第２の加熱処理工程を有し、
前記溶体化処理工程の加熱時間は、前記第１の温度域および前記第２の温度域を合計して０．１〜１０時間とし、前記第２の温度域の時間を１分〜３時間とすることを特徴とす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】
前記焼入れ工程における冷却速度が５〜１００℃／秒である請求項１又は２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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の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ことがある）の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用ホイールは近年軽量化、意匠（デザイン）性などの要求に応えるためにアルミニウム合金などの軽合金鋳物で作製されることが多くなっている。またクロスメンバーや足回り部品も、軽量化を目的にアルミニウム合金で作製されることが多くなっている。強度部品用として現状最も良好な性能を持つアルミ鋳物用合金はＪＩＳに定められているＡＣ４Ｃ，ＡＣ４ＣＨ材が中心であるが、この材料は機械的性質と鋳造性とのバランスのとれたアルミ合金鋳物材であり、熱処理（Ｔ６処理）を施すことにより高強度、高靭性が得られ、自動車の軽合金ホイールとして用いられている。この熱処理は溶体化処理、焼入れ、時効処理の工程からなり、機械的強度の向上もさることながらサイクルタイムを短縮して製造原価を下げることも重要である。
【０００３】
また、軽合金ホイールは自動車の駆動部に使用され高速で回転する部材である。よって僅かな重量のアンバランスが、振動を発生させ走行安定性を阻害する。同じ規格であってもホイール径が大きくなるほどバランスを取る事は難しい。そして、アンバランスを発生させる最も大きい要因として、上記した熱処理、特に急冷焼入れを伴う溶体化処理により生じるアルミホイール素材の歪が挙げられる。
【０００４】
例えば特許文献１にはアルミホイールの溶体化処理設備が記載され、回転可能なローラ上にアルミホイールを配置し、溶体化処理設備内を搬送させるＴ６処理（溶体化処理＋時効処理）の技術が記載されている。この技術の利点として、トレイにアルミホイールを保持して搬送する従来の製造方法と異なり、トレイ自体を加熱・冷却する必要がないために熱損失が少なく、燃料費を軽減できることが記載されている。また、溶体化処理の焼入れを行うにあたってトレイごと水没させて焼入れする必要がなく、アルミホイール単体で焼入れするためにアルミホイールの各部で冷却ムラが生じず、焼入れ歪バラツキが軽減できることなどが記載されている。
【０００５】
特許文献１に記載されるように、焼入れ時に発生する熱処理歪の防止方法としては、アルミホイールの各部分での冷却ムラを無くすことが考えられ、被処理物を単体で焼入れすることが挙げられる。また、アルミホイールの各部を均一な温度で熱処理するためには、沸点の高い液体（油、歪み防止材添加の水等）を使用することが上げられる。しかし量産において特殊な冷却媒体を使用することはコスト的にも環境的にも好ましくない。さらに別の手段としては、特許文献２に記載されるように、炉内雰囲気の気体を高速化することで被熱処理体の各部を均一に昇温することが上げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２２１６１６号公報（第３頁（００２５））
【特許文献２】特開２００２−１７３７０８号公報（第４頁（００２９）〜（００３１））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱処理はその処理時間が軽合金ホイール全体の製造工程の中で比較的長い。この処理時間を短縮することで、製造ラインの仕掛品を停滞させることなく連続稼動させやすくなる。しかし、ある程度の昇温時間や保持時間を確保しないと軽合金ホイールの機械的特性を十分に得ることができない。昇温時間を短縮させようとすると、保持温度に到達した際に昇温が継続され、溶体化処理の保持温度よりも高い温度まで軽合金ホイールが熱せられて材料特性が一時的に軟化したり、かつ局部的に昇温されることで歪みが発生しやすくなったりする。また、保持時間を短くすると溶体化が十分に行われなかったり、かつ時効処理での析出が不十分になったりして機械的強度が不足する。また、焼入れの条件（水温、水の循環量、水の対流速度など）によりホイールが歪んでしまう。これらの様々な製造要因が複雑に影響しあうため、最適な熱処理条件についてはまだ検討の余地がある。
【０００８】
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、熱処理後において、従来より歪量の小さいアルミホイールを製造することのできるアルミニウム合金製ロードホイール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】
【０００９】
本発明は、アルミニウム合金の溶湯を金型内に充填し、冷却後、アルミニウム合金製ロードホイールの中間体を得る鋳造工程と、鋳造工程後の溶体化処理工程と、溶体化処理工程後の人工時効処理工程と、を備え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、
前記アルミニウム合金は、質量比で、Ｓｉ９．０〜１１．８％、Ｍｇ０．２０〜０．４５％、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＺｎおよびＴｉの総量を０．１〜１．５％、残部Ａｌならびに不可避不純物からなり、
前記溶体化処理工程は、加熱処理工程および該加熱処理工程後の焼入れ工程を有し、
前記加熱処理工程は、前記アルミニウム合金の共晶温度（℃）をＴ０としたときに５０５〜Ｔ０℃の範囲の温度Ｔ１に設定された第１の温度域で前記鋳造工程後の前記中間体を加熱処理する第１の加熱処理工程、および該第１の加熱処理工程後、５００〜（Ｔ１−５）℃の範囲の温度Ｔ２に設定された第２の温度域で前記中間体を加熱処理する第２の加熱処理工程を有し、
前記溶体化処理工程の加熱時間は、前記第１の温度域および前記第２の温度域を合計して０．１〜１０時間とし、前記第２の温度域の時間を１分以上、３時間以下と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。
【００１０】
本発明において、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とすることが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記焼入れ工程における冷却速度を５〜１００℃／秒とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアルミニウム合金製ロードホイールの製造方法を実施することにより、従来より歪量の小さいアルミホイールを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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１のアルミホイールの製造工程のフロー図である。
【図４】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５】図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図３の鋳造工程における溶湯の充填状況を説明する図である。
【図７】図４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８】本発明の溶体化処理工程から時効処理工程における温度プロファイルを示す線図である。
【図９】図８とは異なる本発明の溶体化処理工程から時効処理工程における温度プロファイルを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、鋳造により歪量の小さいアルミホイールを形成するためには、溶体化処理工程において生じる歪を抑制することが有効であることを知見した。そして、溶体化処理工程での歪の抑制には、その温度プロファイルの改善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１〜９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。
【００１５】
［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１〜２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。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。
【００１６】
［アルミホイールの製造方法］
本発明に係るアルミホイールの製造方法は、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）、鋳造工程（Ｓ３）、溶体化処理工程（Ｓ４）、時効処理工程（Ｓ５）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（Ｓ６）を含んでいる。以下、各工程について、上記の順に説明する。
【００１７】
＜溶解工程＞
図３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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
＜清浄工程＞
上記溶解工程で形成された溶湯をそのまま鋳造工程（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）を鋳造工程（Ｓ３）の前に行うことが好ましい。
【００２２】
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。
【００２３】
＜鋳造工程＞
鋳造工程は注湯工程と冷却工程とからなる。上記溶解工程（Ｓ１）、好ましくは清浄工程（Ｓ２）の後、図３に示すように、金型のキャビティに溶湯を充填する鋳造工程（Ｓ３）を行う。鋳造工程では、図６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４〜６を参照して説明する。
【００２４】
図４および５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。
【００２５】
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。
【００２６】
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６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５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４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。
【００２７】
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６（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６（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。
【００２８】
上記注湯工程に引き続き、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を行う。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６〜７を参照して説明する。
【００２９】
ここで、図６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６（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６（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。
【００３０】
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７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たアルミホイールを得ることができる。
【００３１】
＜溶体化処理工程＞
図３に示すように、上記鋳造工程に引き続き、鋳造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（Ｓ４）を行う。本発明に係る製造方法は、以下の溶体化処理を行うことを必須とするものである。即ち、前記アルミニウム合金の共晶温度（℃）をＴ０としたときに５０５〜Ｔ０℃の範囲の温度Ｔ１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、５００〜（Ｔ１−５）℃の範囲の温度Ｔ２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溶体化処理である。溶体化処理工程の加熱時間は、第１の温度域および第２の温度域を合計して０．１〜１０時間とし、第２の温度域の時間を１分以上、３時間以下とする。
【００３２】
以下、溶体化処理工程および後述の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８および９を参照しつつ詳細に説明する。
【００３３】
本発明に係る溶体化処理工程は、図８に示すように、アルミニウム合金の共晶温度（℃）をＴ０としたとき５０５℃を下限としＴ０℃を上限とする範囲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８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。
【００３４】
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Ｔ１としたとき５００℃を下限とし（Ｔ１−５）℃を上限とする範囲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T1とすればよい。溶体化処理工程の加熱時間は、第１の温度域および第２の温度域を合計して０．１〜１０時間とし、第２の温度域の時間を１分以上、３時間以下とする。合計加熱時間が０．１時間未満では溶体化不十分となり、１０時間を超えると機械的性質が低下する場合がある。第２の温度域の時間が１分未満では中間体に温度不均一が生じ、３時間を超えると機械的性質の低下が生じる。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る。また、特に従来、歪量が大きくなりがちであった１６インチ以上の大口径を有するロードホイールにおいて、本発明に係る溶体化処理工程は、歪の抑制に顕著な効果を発揮する。溶体化処理工程の出口温度を下げると、焼き入れ時（冷却域）の水温との温度差が縮まり、水冷時の熱歪を小さくすることができる。焼き入れ時の水温を上げても熱歪は小さくなるが、溶体化処理の第２温度域の出口温度（冷却域直前の温度）を下げた方が、機械的性質の低下が小さく、歪を抑えられることが分かった。
【００３５】
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T1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８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、アルミホイールが備える特性として望ましい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８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。溶体化処理の第２温度域の出口温度で、焼き入れ時の歪量は決まるが、溶体化温度の低い時間が短いほどＭｇを母相に十分溶かし込んだ過飽和固溶体をつくり易いため機械的性質は良好となるので、階段状の温度プロファイルより漸減した温度プロファイルが好ましい。なお、図８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９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。
【００３６】
上記第２の温度域の後に引き続き、図８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の母相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。冷却速度が５℃／秒未満ではＭｇの母相への固溶が不十分となることがあり、１００℃／秒を超えると歪量が大きくなることがあるからである。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。
【００３７】
＜人工時効処理工程＞
上記溶体化処理工程に引き続き、人工時効処理工程（Ｓ５）を行う。本発明において実施する人工時効処理は、形成されたアルミホイールの伸び特性を改善する効果が得られるものであれば特に制限されない。一例として、図８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の温度域とを有する人工時効処理を挙げることができる。なお、図８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９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。
【００３８】
＜後工程＞
上記人工時効処理工程の後、図３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処理工程（Ｓ６）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。
【００３９】
［実験例］
以下、本発明について、その具体的な実施例および比較例（以下、合わせて実験例ということがある）に基づき説明する。なお、本発明は、以下で述べる実施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、下記する製造したアルミホイールの機械的特性などを求めた。
【００４０】
＜組成＞
各実験例におけるアルミニウム合金の元素構成を表１に示す。以下の各実験例における組成Ａ，Ｂの元素割合は、下記のとおりである（いずれも質量％）。
［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：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
【００４１】
【表１】
2016132787.tif 000003
【００４２】
＜実施例１〜９＞
本実施例では、表２に示すように、上記組成Ａ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。
【００４３】
上記清浄工程を経て得られた溶湯を、図４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１〜２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４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。
【００４４】
上記注湯工程に引き続き、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よう冷却工程を行った。本実施例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凝固は、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。
【００４５】
上記冷却工程の完了後、製造装置１０から取出したロードホイール中間体を溶体化処理した。本実施例の溶体化処理は、図８に示す第１の温度域、第２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る。実施例１の溶体化処理は、第１の温度域を５５５℃で０．６時間、第２の温度域を５５０℃で０．３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１０℃／秒の冷却速度で冷却した。第２の温度域の温度プロファイルは、図８において破線で示す階段状とした。実施例２の溶体化処理は、第２の温度域を５１５℃、とした点以外は実施例１と同一条件とした。実施例３の溶体化処理は、第１の温度域を５０５℃で０．６時間、第２の温度域を５００℃で０．３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１０℃／秒の冷却速度で冷却した。第２の温度域の温度プロファイルは、図８において破線で示す階段状とした。実施例４の溶体化処理は、第１の温度域を５４０℃とした点以外は実施例３と同一条件とした。実施例５の溶体化処理は、図８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内において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施例２と同一条件とした。実施例６の溶体化処理は、第１の温度域を０．０６時間、第２の温度域を０．０４時間とした点以外は実施例２と同一条件とした。実施例７の溶体化処理は、第１の温度域を８時間、第２の温度域を２時間とした点以外は実施例２と同一条件とした。実施例８の溶体化処理は、第１の温度域を５５５℃で０．６時間、第２の温度域を５００℃で０．０１７時間（１分）、階段状温度プロファイル、冷却速度１０℃／秒とした。
実施例９の溶体化処理は、第２の温度域を５５０℃で３時間、とした点以外は実施例８と同一条件とした。
【００４６】
＜比較例１〜７＞
比較例１の溶体化処理は、第１の温度域を４９０℃、第２の温度域を４７０℃、とした点以外は実施例２と同一条件とした。比較例２の溶体化処理は、第２の温度域を５５３℃とした点以外は実施例２と同一条件とした。比較例３の溶体化処理は、第２の温度域を４９０℃とした点以外は実施例２と同一条件とした。比較例４の溶体化処理は、第１の温度域を０．０６時間、第２の温度域を０．０２時間、とした点以外は実施例２と同一条件とした。比較例５の溶体化処理は、第１の温度域を１０時間、第２の温度域を２時間、とした点以外は実施例２と同一条件とした。比較例６の溶体化処理は、第２の温度域を０．０１時間（０．６分）、とした点以外は実施例２と同一条件とした。比較例７の溶体化処理は、第２の温度域を３．５時間、とした点以外は実施例２と同一条件とした。
【００４７】
＜実施例１０〜１８，比較例８〜１４＞
本実施例および本比較例では、表２に示すように、上記組成Ｂとなるよう調整された原料を使用した点以外は実施例１０〜１８は実施例１〜９とそれぞれ同一条件とし、比較例８〜１４は比較例１〜７とそれぞれ同一条件とした。
【００４８】
全ての実験例において上記溶体化処理後、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２に示す。
【００４９】
全ての実験例において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。実施した人工時効処理の条件は、全ての実験例において共通とし、図８に示す第１の温度域および第２の温度域でロードホイール中間体を時効処理するものであり、具体的には第１の温度域を１５０℃で１時間とし、第２の温度域を１４０℃で０．５時間とし、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。
【００５０】
＜０．２％耐力および伸びの評価方法＞
上記アルミホイールのデザイン部の０．２％耐力および伸びは、ＪＩＳ−Ｚ２２４１に準じ、デザイン部から採取した複数の試験片を試験に供し平均値を確認した。
【００５１】
【表２】
2016132787.tif 000004
【００５２】
＜実験例の考察＞
実施例１〜１８によれば、比較例１〜１４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Ｔ０としたときに５０５〜Ｔ０℃の範囲の温度Ｔ１に設定された温度で処理する第１の温度域と、５００〜（Ｔ１−５）℃の範囲の温度Ｔ２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し、溶体化処理工程の加熱時間は、第１の温度域および第２の温度域を合計して０．１〜１０時間とし、第２の温度域の時間を１分以上、３時間以下とすることにより、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０．９ｍｍ以下となることが判った。さらに、実施例５，１４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（漸減）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。
【００５３】
実施例１〜１８によれば、耐変形性の指標である０．２％耐力は、デザイン部において１７０ＭＰａ以上となった。デザイン部の変形能の指標である伸びはいずれも７％以上であった。アルミホイール全体としての耐変形性および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。
【００５４】
比較例１，８では、第１の温度域の温度Ｔ１が低すぎたため０．２％耐力、伸びが低くなった。比較例２，９では、第２の温度域の温度Ｔ２が高すぎたため歪が大きくなった。比較例３，１０では、Ｔ２が低すぎたため０．２％耐力、伸びが低くなった。比較例４，１１では、第１の温度域および第２の温度域の合計加熱時間が短すぎたため０．２％耐力、伸びが低くなった。比較例５，１２では、第１の温度域および第２の温度域の合計加熱時間が長すぎたため０．２％耐力、伸びが低くなった。比較例６，１３では、第２の温度域の加熱時間が短すぎたため温度が均一にならず、歪が大きくなった。比較例７，１４では、第２の温度域の加熱時間が長すぎたため０．２％耐力、伸びが低くなった。
【符号の説明】
【００５５】
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
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
Ｅ 矢印
Ｆ 矢印
Ｇ 矢印
Ｈ 矢印
Ｉ 中心線
Ｍ 溶湯
Ｓ１ 溶解工程
Ｓ２ 清浄工程
Ｓ３ 鋳造工程
Ｓ４ 溶体化処理工程
Ｓ５ 時効処理工程
Ｓ６ 後処理工程
Ｔ０ 共晶温度
Ｔ１ 第１の温度域の温度
Ｔ２ 第２の温度域の温度
Ｕ１ 肉厚
Ｕ２ 肉厚
【図１】
2016132787.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016132787.tif 000009
【図６】
2016132787.tif 000010
【図７】
2016132787.tif 000011
【図８】
2016132787.tif 000012
【図９】
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