(57)【要約】【課題】マグネシウムを固溶させることにより固溶強化を図ると共に、熱伝導性を向上させることができるアルミニウム合金鋳物及びその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも、マグネシウムが固溶しており、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含むアルミニウム合金鋳物であって、該アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムが０．７重量％以上であり、前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物が面積率で３．２％以下である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともマグネシウムが固溶しており、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含むアルミニウム合金鋳物を、該アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムが０．７重量％以上となるように溶体化処理する工程と、
該溶体化した状態を維持しつつ、アルミニウム合金鋳物の表面が、純アルミニウムの溶湯に浸漬される浸漬表面と、前記溶湯に浸漬されない非浸漬表面とからなるように、前記アルミニウム合金鋳物を前記溶湯に浸漬する工程と、
前記非浸漬表面の少なくとも一部に面した空間内に負圧を発生させて、前記非浸漬表面の少なくとも一部から前記溶体化した状態のアルミニウム合金鋳物内の前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物が面積率で３．２％以下となるまで、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を前記空間に吸い出すと共に前記浸漬表面から前記溶湯を前記アルミニウム合金鋳物内に吸い込むことにより、前記アルミニウム合金鋳物内の前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を前記純アルミニウムに置換する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とするアルミニウム合金鋳物の製造方法。
【請求項２】
少なくとも、マグネシウムが固溶しており、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含むアルミニウム合金鋳物であって、
該アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムが０．７重量％以上であり、
前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物が面積率で３．２％以下であることを特徴とするアルミニウム合金鋳物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金鋳物及びその製造方法に係り、特に、マグネシウムを少なくとも含むアルミニウム合金鋳物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固定金型と可動金型によって形成されるキャビティに、溶融されたアルミニウム合金等の金属溶湯を射出し、冷却して鋳物製品を製作する鋳造方法は一般的に知られている。鋳造されるアルミニウム合金の溶湯には、例えば溶湯の流動性、鋳型充填性、熱間割れ性等の向上を図るべくシリコンを含有させたり、固溶強化等を図るべく銅、マグネシウム等の元素を含有させたりしている。
【０００３】
このようにアルミニウムに添加元素を含んだ状態で溶解した溶湯により鋳造されたアルミニウム合金鋳物には、組織内に、第一相であるアルミニウム基地以外の第二相の晶出物（例えば共晶シリコン等）が生成される。該晶出物は、基地となるアルミニウム（母相）に比べて延性に乏しく、例えば共晶シリコンが粗大である場合には、該晶出物がアルミニウム合金鋳物の亀裂進展の起点となり、アルミニウム合金鋳物が破壊に至ることもあった。
【０００４】
このような点を鑑みて、アルミニウムに含有させる元素とその量、鋳造時及び鋳造後における熱処理条件等を適宜調整することにより、アルミニウム合金鋳物の延性等の金属特性を向上させることが一般的である。
【０００５】
例えば、その一例として、重量比で、Ｓｉ：１．６５〜４．０％、Ｍｇ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２％以下、残部をアルミニウム及び不可避不純物の組成を含有する鋳造後のアルミニウム合金鋳物を、共晶温度近傍の高温に到達した後急冷する溶体化処理を行い、しかる後に時効処理を行なうアルミニウム合金鋳物の製造方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。該製造方法によれば、アルミニウム合金鋳物に含有させる元素及びその量、及び、鋳造後の熱処理条件を設定することにより、共晶Ｓｉの面積率を１５％以下として、伸びが１５％以上、衝撃値が３０〜４０×１０４Ｊ／ｍ２以上の特性を有したアルミニウム合金鋳物を得ることができる。
【特許文献１】特開平９−２７２９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、アルミニウム合金鋳物中の晶出物は、含有させる元素の種類とその含有量、鋳造時又は溶体化処理時の熱処理条件等により、アルミニウム合金鋳物の金属特性に大きく影響を及ぼす。例えば、特許文献１に記載のアルミニウム合金鋳物の場合には、シリコンの他にも、マグネシウムを含有しており、該マグネシウムをアルミニウム合金鋳物に固溶させることによりアルミニウム合金鋳物は固溶強化され、アルミニウム合金鋳物の引張強さを向上させることができる。
【０００７】
しかし、マグネシウムをアルミニウム合金鋳物に含有させた場合、マグネシウムは固溶するばかりでなくマグネシウムを含む晶出物も晶出することになり、該晶出物によりアルミニウム合金鋳物の熱伝導性を大きく低下させることがある。
【０００８】
このように、アルミニウム合金鋳物にマグネシウムを含有させた場合には、アルミニウム合金鋳物の引張強さを高めることと、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性を高めることとを、同時に両立させることは、難しいものであった。
【０００９】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マグネシウムを固溶させることにより固溶強化を図ると共に、熱伝導性を向上させることができるアルミニウム合金鋳物及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決すべく、発明者は、鋭意検討および実験を重ねた結果、アルミニウム合金鋳物にマグネシウムを含有させた場合に、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性の低下は、アルミニウム基地を第一相（母相）としたときに、アルミニウム合金鋳物中の第二相を構成する晶出物のうちＡｌ３Ｍｇ２の晶出物に起因したものであり、アルミニウム合金鋳物に含まれるＡｌ３Ｍｇ２の晶出物の量を制限することにより、画期的にアルミニウム合金鋳物の熱伝導性を向上させることができるとの新たな知見を得た。
【００１１】
そして、発明者は、アルミニウム合金鋳物内の第二相の晶出物であるＡｌ３Ｍｇ２の晶出物は、アルミニウム基地に比べて凝固が遅い点に着眼し、該アルミニウム合金鋳物内の晶出物を該鋳物の表面から吸引して吸い出すことにより、晶出物の割合を所定の割合以下に低減することにより、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性の金属特性を画期的に向上させることができるとの新たな知見も得た。
【００１２】
本発明は、発明者の前記新たな知見に基づくものであり、前記課題を解決すべく、本発明に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法は、少なくともマグネシウムが固溶しており、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含むアルミニウム合金鋳物を、該アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムが０．７重量％以上となるように溶体化処理する工程と、該溶体化した状態を維持しつつ、アルミニウム合金鋳物の表面が、純アルミニウムの溶湯に浸漬される浸漬表面と、前記溶湯に浸漬されない非浸漬表面とからなるように、前記アルミニウム合金鋳物を前記溶湯に浸漬する工程と、前記非浸漬表面の少なくとも一部に面した空間内に負圧を発生させて、前記非浸漬表面の少なくとも一部から前記溶体化した状態のアルミニウム合金鋳物内の前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物が面積率で３．２％以下となるまで、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を前記空間に吸い出すと共に前記浸漬表面から前記溶湯を前記アルミニウム合金鋳物内に吸い込むことにより、前記アルミニウム合金鋳物内の前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を前記純アルミニウムに置換する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法は、まず、アルミニウム合金鋳物に対して、溶体化処理を行う。本発明にいう「溶体化処理」とは、アルミニウム合金鋳物の固相において、合金元素の溶解限以上の温度に、アルミニウム合金鋳物を加熱し、種々の合金元素をアルミニウムに固溶させる処理である。本発明において、マグネシウムの固溶とは、マグネシウム原子が合金化等の化合物を精製じない状態で、アルミニウム合金鋳物中に存在することをいう。
【００１４】
本発明では、溶体化処理工程において、アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムが０．７重量％以上となるように溶体化処理を行うので、アルミニウム合金鋳物の引張強さを向上させることができる。また、アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムは、マグネシウムの固溶限界となる量まで固溶させてもよいが、後述する発明者の実験により、引張強さの上限値を考慮した場合、１．４重量％以下であることがより好ましい。
【００１５】
本発明にいう「晶出物」とは、鋳造時（具体的には冷却時）に晶出するものであり、第一相である母相をアルミニウム基地としたときの該基地以外の第二相を構成するものであり、アルミニウム合金鋳物を溶体化処理したときに及び後述する純アルミニウムの溶湯に浸漬したときに溶融状態又は半溶融状態となり、流動可能なものをいう。
【００１６】
前記晶出物は、アルミニウム合金に含有する元素及びその量によって異なるが、例えば、共晶Ｓｉ、β−ＡｌＦｅＳｉ晶出物、Ａｌ２Ｃｕ晶出物、またはＭｇ２Ｓｉ晶出物、などを挙げることができ、本発明に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法では、少なくとも晶出物には、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含んでいる。
【００１７】
なお、溶体化処理前において準備するアルミニウム合金鋳物は、アルミニウムに所定の合金成分となる含有元素が所定量含有した溶湯を、鋳型内に流し込むことにより鋳造される合金鋳物であり、その製造方法として、例えば、ダイキャスティング法などを挙げることができる。また、別の態様としては、アルミニウム合金鋳物は、例えばアルミニウムビレットを半溶融状態にして鋳造するチクソキャスティング法、又はレオキャスティング法により得られた鋳物であってもよい。
【００１８】
また、前記アルミニウム合金鋳物の合金としては、例えば、Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｎｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系アルミニウム合金などのマグネシウム元素を含むアルミニウム合金鋳物を挙げることができ、該合金に、さらにＦｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，及びＺｉ等のうち少なくとも一種の元素がさらに含有されていてもよい。
【００１９】
次に、溶体化した状態を維持したアルミニウム合金鋳物、すなわち、晶出物が流動可能な状態となったアルミニウム合金鋳物を、純アルミニウムの溶湯に浸漬させる。このとき、アルミニウム合金鋳物の一部の面を非浸漬面として残し、残りの面を純アルミニウムの溶湯内に浸漬させる。なお、本発明にいう、純アルミニウムとは、アルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウムをいい、少なくとも９８．５質量％以上アルミニウム元素を含んでいるものがより好ましい。
【００２０】
そして、浸漬工程における純アルミニウムの溶湯に一部浸漬させたアルミニウム合金鋳物の姿勢を維持して、非浸漬表面の少なくとも一部に面した空間に負圧を発生させて、該非浸漬表面の一部から、少なくとも、アルミニウム合金鋳物内の前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物が、面積率で３．２％以下となるまで、Ａｌ３Ｍｇ２晶出物を吸い出す。詳述すると、アルミニウム合金鋳物内の晶出物は、アルミニウム合金鋳物内で分散して網目状となるように繋がったネットワーク状の骨格を形成している（晶出物のネットワーク組織を形成している）ので、晶出物のネットワーク組織の形成空間を晶出物の吸出し流路として、アルミニウム合金鋳物内の晶出物は吸い出される。
【００２１】
これと同時に、前記負圧により、晶出物が吸い出されたネットワーク組織の形成空間を純アルミニウムの溶湯の吸い込み流路として、浸漬表面から純アルミニウムの溶湯が吸い込まれ、前記形成空間に純アルミニウムが充填される。
【００２２】
なお、本発明による「非浸漬表面の少なくとも一部に面した空間内に負圧を発生させる」とは、非浸漬表面の少なくとも一部から鋳物の内の晶出物を吸出し、鋳物内に純アルミニウムを吸い込むための吸引圧力を空間内に発生させることであり、非浸漬表面の前記少なくとも一部の表面に対していわゆる真空吸引を行なうことをいう。
【００２３】
このようにして、アルミニウム合金鋳物内の晶出物は、純アルミニウムに置換される。この結果、熱伝導性を阻害要因となるＡｌ３Ｍｇ２の晶出物を所定量まで減らし、該晶出物が存在した空間に、該晶出物に比べて熱伝導性が高く、成形性が良く、さらには耐腐食性に優れている純アルミニウムを配置することになるので、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性、成形性（例えば延性）、耐腐食性は、溶体化処理前のアルミニウム合金鋳物に比べて向上する。特に、アルミニウム合金鋳物内の前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を面積率で３．２％以下となるまで前記空間に吸い出すので、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性を向上させることができる。よって、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率が３．２％を超えた場合には、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物はアルミニウム（アルミニウム基地）に対して熱伝導性が低いので、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性が阻害されるおそれがある。
【００２４】
一方、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物は、全て吸い出されることが望ましいが、完全に晶出物全てを吸い出すのは難しいため、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率の下限値は、０％よりも大きいことがより好ましい。
【００２５】
また、本発明にいう、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率とは、置換工程前のアルミニウム合金鋳物の任意の断面を観察した場合における、金属断面の全体面積に対するＡｌ３Ｍｇ２の晶出物となる第二相の占める面積の割合をいう。
【００２６】
さらに、この置換工程後のアルミニウム合金鋳物に対して、焼入れ及び時効処理等を行なうことにより、アルミニウム合金鋳物の第一相である初晶部は、時効析出により強化される。
【００２７】
本発明に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法の前記置換工程において、前記非浸漬表面の少なくとも一部に面した空間の負圧による圧力を、７５ｋＰａ以下にすることがより好ましい。本発明によれば、前記非浸漬表面の少なくとも一部に面した空間内のエアを脱気することにより減圧して７５ｋＰａ以下の圧力にするので、アルミニウム合金鋳物の表面から、好適に前記晶出物を吸引することができると共に、吸引された晶出物が存在したアルミニウム合金鋳物内の前記形成空間に、純アルミニウムの溶湯を好適に流入させ充填することができる。また、空間は完全真空となることがより好ましく、下限値は、０ｋＰａよりも大きい圧力である。
【００２８】
また、本発明に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法は、前記置換工程において、前記純アルミニウムの前記溶湯の動粘度が、０．１８×１０−２ｃｍ２／ｓ以下となるように前記溶湯の温度を調整することがより好ましい。
【００２９】
本発明によれば、溶湯を加熱して、前記純アルミニウムの溶湯の動粘度を、０．１８×１０−２ｃｍ２／ｓ以下とすることにより、吸引された晶出物が存在したアルミニウム合金鋳物内の空間に、溶融した純アルミニウムを好適に充填することができる。また、前記動粘度を得るためには、少なくとも純アルミニウムを４５０℃以上に加熱することが好ましい。
【００３０】
すなわち、溶湯の動粘度が０．１８×１０−２ｃｍ２／ｓよりも低い場合には、純アルミニウムの溶湯の流動性が低下し、溶湯をアルミニウム合金鋳物に吸い込むことが阻害され易くなる。また、前記溶湯の動粘度の下限値は、０．１５×１０−２ｃｍ２／ｓ以上であることがより好ましい。該動粘度よりも小さくした場合であっても、それ以上の効果を期待することができず、アルミニウム合金鋳物を浸漬する際に、該アルミニウム合金鋳物の一部が溶融してしまう可能性がある。
【００３１】
本発明として、前記アルミニウム合金鋳物の製造方法により製造されたアルミニウム合金鋳物をも、以下に開示する。本発明に係るアルミニウム合金鋳物は、少なくとも、マグネシウムが固溶しており、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含むアルミニウム合金鋳物であって、該アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムが０．７重量％以上であり、前記Ａｌ３Ｍｇ２からな晶出物が面積率で３．２％以下であることを特徴とするものである。
【００３２】
本発明によれば、アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムを０．７重量％以上とすることにより、マグネシウムにより固溶強化されて、アルミニウム合金鋳物の引張強さを向上させることができる。すなわち、０．７重量％未満の場合には、マグネシウムによる固溶強化の効果を充分に得ることができず、引張強さの向上を充分に図ることができない。
【００３３】
一方、アルミニウム合金鋳物の固溶するマグネシウムは、いわゆる固溶限界まで固溶させてもよいが、より好ましくは、１．４重量％以下であることがより好ましい。１．４重量％を超えた場合であっても、これ以上の引張強さの向上を期待することができないからである。
【００３４】
また、アルミニウム合金鋳物に含まれる、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率を３．２％以下にすることにより、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性を向上させることができる。すなわち、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率が３．２％を超えた場合には、上述したように、熱伝導性は低下してしまう。一方、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物は、アルミニウム合金鋳物にマグネシウムを固溶させていることから、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を全く晶出させないこと、または、完全に排除することは難しいので、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率の下限値は、０％よりも大きいことがより好ましい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、アルミニウム合金鋳物は、マグネシウムを固溶させることにより固溶強化を図ることができると共に、熱伝導性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、図面を参照して、本発明に係るアルミニウム合金鋳物の好適な製造方法、及び該方法を行うに好適な製造装置を以下の実施形態に基づいて説明する。
【００３７】
図１は、本実施形態に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法を好適に行うための装置全体構成図を示している。
【００３８】
図１に示すように、本実施形態に係るアルミニウム合金鋳物の製造装置１０は、アルミニウム合金から鋳造装置により製造されたアルミニウム合金鋳物の金属組織を改質するための装置である。製造装置１０は、溶融した純アルミニウムの溶湯を収容する溶湯収容部２０と、該溶湯収容部２０の溶湯に被処理材であるアルミニウム合金鋳物Ｗを浸漬させる溶湯浸漬部３０と、アルミニウム合金鋳物を保持してアルミニウム合金の表面を真空吸引する吸引部４０と、を少なくとも備えている。
【００３９】
溶湯収容部２０は、少なくとも、溶融した純アルミニウムの溶湯を収容する収容槽２１と、該収容槽２１内に収容された純アルミニウムを加熱するヒータ（加熱器）２２と、収容槽２１内に収容された純アルミニウムの溶湯温度を測定する溶湯温度測定器２３と、からなる。
【００４０】
収容槽２１は、純アルミニウムの溶湯温度よりも高い耐熱性温度を有した材料からなり、上方から被処理材であるアルミニウム合金鋳物Ｗが挿入可能な大きさの開口が形成されている。
【００４１】
ヒータ２２は、収容された純アルミニウムの溶湯Ｌを所望の動粘度にすべく、該動粘度に対応する温度に溶湯Ｌを加熱する機器である。ヒータ２２は、溶湯温度測定器２３が測定したアルミニウムの溶湯温度に基づいて、純アルミニウムの溶湯Ｌの温度を調整可能なように構成されている。
【００４２】
なお、溶湯収容部２０は、前記温度調整を行う場合に、溶湯温度測定器２３の測定温度の表示温度を確認しながら作業者がヒータ２２を用いて溶湯の温度を調整可能なように構成されていてもよい。別の態様として、溶湯収容部２０は、予め溶湯の目標温度を設定し、溶湯温度測定器２３が測定した測定温度が、前記目標温度以上となるように、ヒータ２２の発熱量を調整するように構成されていてもよい。
【００４３】
溶湯浸漬部３０は、アルミニウム合金鋳物Ｗの表面が溶湯収容部内の純アルミニウムの溶湯に浸漬される浸漬表面ｆｄと、前記溶湯に浸漬されない非浸漬表面ｆｎとからなるように、アルミニウム合金鋳物Ｗを保持すると共に溶湯収容部２０内の溶湯に浸漬することが可能なように構成されている。
【００４４】
本実施形態では、溶湯浸漬部３０は、後述する吸引部４０の吸引保持具４１に接続され該吸引保持具４１を保持することにより、間接的にアルミニウム合金鋳物Ｗを保持するように構成されているが、該鋳物を直接的に把持可能な把持機構を別途設けてもよい。また、溶湯浸漬部３０は、保持した状態のアルミニウム合金鋳物Ｗが前述した浸漬状態の姿勢を確保できるように、吸引保持具４１を昇降させるような昇降機構を含んでいる。
【００４５】
吸引部４０は、非浸漬表面ｆｎの少なくとも一部（上面）に面した空間Ｓ内に負圧を発生させ、前記非浸漬表面の上面から溶体化したアルミニウム合金鋳物Ｗ内の晶出物を空間Ｓに吸い出すと共に浸漬表面ｆｄから溶湯Ｌをアルミニウム合金鋳物Ｗ内に吸い込むための装置であり、吸引部４０は、吸引保持具４１と、圧力測定器４２と、吸引ポンプ４４とを少なくとも備えている。
【００４６】
吸引保持具４１は、内部に空間Ｓを有し、アルミニウム合金鋳物Ｗの非浸漬面ｆｎの一部である上面を覆う開口部４１ａと、開口部４１ａに対峙する位置に空間Ｓのエアを脱気するための脱気ポート４１ｂを形成している。さらに、開口部４１ａの周縁には、空間Ｓを密封可能にするためのシール材４１ｃが配設されている。
【００４７】
吸引ポンプ４４は、吸引保持具４１の空間Ｓのエアを脱気して該空間Ｓ内に負圧を発生させるように、脱気ポート４１ｂに接続されており、圧力測定器４２は、吸引保持具４１の空間Ｓの圧力を測定可能なように、吸引保持具４１に配設されている。
【００４８】
上記装置１０を用いて、本実施形態に係るアルミニウム合金鋳物の製造を行う。図２は、本実施形態に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法の各工程を説明するためのフロー図であり、図３は、鋳造工程において鋳造されたアルミニウム合金鋳物の組織断面図を示した図である。
【００４９】
まず、本実施形態のアルミニウム合金鋳物を製造する前段階の工程（鋳造工程Ｓ１１）として、少なくともマグネシウムを後述する溶体化処理において０．７重量％以上含有するように、所定量のマグネシウムを添加したアルミニウム合金から、アルミニウム合金鋳物に鋳造する。鋳造方法としては、ダイキャスト鋳造装置、半溶融鋳造装置等を用いた公知の鋳造方法により鋳造を行う。
【００５０】
該鋳造により、アルミニウム合金鋳物の組織は、図３に示すように、アルミニウム基地となる第一相（母相）と、Ａｌ３Ｍｇ２晶出物等の晶出物の組織からなる第二相とが、形成されることになる。この第二相の晶出物は、一般的にアルミニウム合金鋳物内で三次元的なネットワーク状（網目状）の骨格を形成している（晶出物のネットワーク組織を形成している）。
【００５１】
そして、該鋳造工程Ｓ１１により準備されたアルミニウム合金鋳物に対して、該鋳物の金属組織を改質するために、少なくとも以下の一連の工程Ｓ１２〜Ｓ１４を、本実施形態に係る製造方法として実施する。
【００５２】
まず、準備されたアルミニウム合金鋳物に対して、図２に示す溶体化処理工程Ｓ１２を行う。溶体化処理工程は、鋳造されたアルミニウム合金鋳物を加熱炉（図示ぜず）に投入することにより行われる。該処理により、アルミニウム合金鋳物の固相において、合金元素の溶解限以上の温度に、アルミニウム合金鋳物を加熱し、少なくともマグネシウム０．７重量％以上をアルミニウムに固溶させる。一方、アルミニウム合金鋳物の第二相を構成するＡｌ３Ｍｇ２の晶出物は、溶融または半溶融状態となり、流動性を有する形態に変化する。
【００５３】
溶体化処理工程Ｓ１２により少なくともＡｌ３Ｍｇ２の晶出物が流動可能な状態を維持（溶体化の状態を維持）し、以下の浸漬工程Ｓ１３及び置換工程Ｓ１４を行う。浸漬工程Ｓ１３と置換工程Ｓ１４は、前述した図１に示す製造装置１０を用いて行う。
【００５４】
まず、浸漬工程Ｓ１３において、図１に示すように、溶体化処理したアルミニウム合金鋳物Ｗの表面が、収容槽２１内に溶融した純アルミニウムの溶湯Ｌに浸漬される浸漬表面ｆｄと、溶湯に浸漬されない非浸漬表面ｆｎとからなるように、溶湯浸漬部３０によりアルミニウム合金鋳物Ｗを溶湯Ｌに浸漬する。具体的には、アルミニウム合金鋳物Ｗの一方の面（下面）を収容槽２１内の溶湯Ｌに浸漬させて、これと反対側に位置する他方の面（上面）を浸漬しないようにする。
【００５５】
なお、この浸漬工程Ｓ１３の際には、予めアルミニウム合金鋳物Ｗの上面に、該上面を開口部４１ａが覆うようにシール材４１ｃを介して吸引保持具４１を配置し、脱気ポート４１ｂを介して吸引ポンプ４４によりこの上面が面した吸引保持具４１内の空間Ｓに負圧を発生させる。これにより、アルミニウム合金鋳物Ｗを吸引保持具４１に吸着させ、鋳物Ｗが吸着した吸引保持具４１を溶湯浸漬部３０により移動させて、前記浸漬を行うことができる。但し、浸漬方法は、この方法に限定されるわけではなく、例えば、溶湯浸漬部３０にアルミニウム合金鋳物Ｗを把持する機構を設け、該把持機構により把持された鋳物Ｗを下方向に移動させて、鋳物Ｗを溶湯Ｌに浸漬させてもよい。
【００５６】
そして、浸漬工程Ｓ１３後、置換工程Ｓ１４を行う。具体的には、浸漬工程Ｓ１３において、アルミニウム合金鋳物Ｗを浸漬させた姿勢を維持し、吸引保持具４１に吸着した鋳物Ｗの上面（非浸漬表面ｆｎの一部）に面した空間Ｓに、吸引ポンプ４４によりさらに負圧を発生させる。すなわち、該空間Ｓは、吸引保持具４１の開口部４１ａに配置したシール材４１ｃにより密閉空間となるため、吸引保持具４１の脱気ポート４１ｂから空間Ｓ内のエアは吸引ポンプ４４により脱気され、空間Ｓにさらなる負圧が発生することになる。このとき、圧力測定器４２の測定した空間Ｓ内の負圧による圧力は、７５ＫＰａ以下であることがより好ましい。
【００５７】
そして、該負圧により、アルミニウム合金鋳物Ｗ内の少なくともＡｌ３Ｍｇ２等の晶出物は、ネットワーク組織を形成しているので、晶出物のネットワーク組織の形成空間は晶出物の吸出し流路として作用し、アルミニウム合金鋳物Ｗ内の晶出物は吸い出される。このとき、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物が、面積率で３．２％以下となるまで、晶出物を吸い出す。なお、吸引ポンプ４４の吸引時の圧力（前記負圧による圧力）の大きさ、及び、吸引ポンプ４４の吸い出しの時間（吸引時間）を予め実験等により設定することにより、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を面積率で３．２％以下にすることができる。
【００５８】
さらに、アルミニウム合金鋳物Ｗを溶湯Ｌに浸漬させているので、晶出物が吸い出されたネットワーク組織の形成空間は純アルミニウムの溶湯Ｌの吸い込み流路として作用し、浸漬表面ｆｄから純アルミニウムの溶湯Ｌが吸い込まれる。この結果、吸い出されたアルミニウム合金鋳物Ｗ内に晶出物が存在した空間に純アルミニウムが置換されることになる。
【００５９】
なお、溶湯温度測定器２３が測定した測定温度に基づいて、ヒータ２２により溶湯を所望の温度まで加熱することにより、純アルミニウムの溶湯Ｌの動粘度は、０．１８×１０−２ｃｍ２／ｓ以下となるように、前記溶湯の温度を調整することが望ましい。
【００６０】
その後、焼入れ及び時効処理工程Ｓ１５を行う。この結果、アルミニウム合金鋳物を、時効析出により強化することができる。
【００６１】
このようにして、少なくとも、マグネシウムが固溶しており、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含むアルミニウム合金鋳物であって、アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムが０．７重量％以上であり、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物が面積率で３．２％以下であるアルミニウム合金鋳物を製造することができる。
【００６２】
このようにして得られたアルミニウム合金鋳物は、マグネシウムを固溶させることにより固溶強化を図ることができると共に、熱伝導性を向上させることができる。
【００６３】
すなわち、本実施形態に係るアルミニウム合金鋳物は、該鋳物に固溶するマグネシウムを０．７重量％以上とすることにより、マグネシウムにより固溶強化されて、アルミニウム合金鋳物の引張強さを向上させることができる。一方、アルミニウム合金鋳物に含まれる、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率を３．２％以下にすることにより、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性を向上させることができる。
【実施例】
【００６４】
以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
＜試験片＞
まず鋳造工程として、Ａｌ−０．６Ｍｇ（不純物としてＦｅを０．５％含む）の組成のアルミニウム合金を、溶解温度７４０℃±５℃の温度条件で加熱して溶融して溶湯にし、該溶湯中に標準状態で２Ｌ／ｍｉｎ×０．４ｋｇｆ／ｃｍ２×５ｍｉｎでアルゴンガスを流し、除滓用フラックスを溶湯に対して０．３（重量％）添加し、溶湯を２分間攪拌後、１５分静置した。そして、除滓後の溶湯を７４０℃±５℃で再加熱して、ダイキャスト鋳造装置を用いて、ゲート速度１．０ｍ／ｓｅｃ、圧力７００ｋｇｆ／ｃｍ２、冷却速度１２℃／ｓｅｃとして、厚さ１０ｍｍのプレート状のアルミニウム合金鋳物を製作した。
【００６５】
次に、溶体化処理工程として、鋳造したアルミニウム合金鋳物を５００℃で１０時間の加熱条件で加熱炉内に投入し、少なくともマグネシウムを０．７重量％固溶させた。このとき、アルミニウム合金鋳物中には、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含んでいる。尚、実施例１において、マグネシウムが異なる固溶量となっているものは、鋳造時のマグネシウムの量及び溶体化処理時の熱処理条件を変えたものである。
【００６６】
さらに、該溶体化処理した状態にアルミニウム合金鋳物を保持し、前述した図１に示す装置を用いて、まず、浸漬工程としてプレート状のアルミニウム合金鋳物の一方の面を、７００℃に加熱した純アルミニウム（純度９９．７重量％）の溶湯に浸漬した。次に、この溶体化した状態のアルミニウム合金鋳物内のＡｌ３Ｍｇ２の晶出物を面積率で３．２％以下となるまで、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を吸い出すと共に浸漬表面から溶湯をアルミニウム合金鋳物内に吸い込むことにより、アルミニウム合金鋳物内のＡｌ３Ｍｇ２の晶出物を純アルミニウムに置換した。なお、置換工程において、反対側にある他方の面から、該面を含む空間の圧力（真空度）が６５ｋＰａとなるように負圧を発生させた。
【００６７】
その後、熱処理工程として、ＪＩＳ規格に規定のＴ６処理を行った。具体的には、置換工程後のアルミニウム合金鋳物に対して７０℃の水焼入れを行い、さらに、１６０℃で５時間の加熱条件で、時効処理を行ない、本実施例に係るアルミニウム合金鋳物を製作した。
【００６８】
なお、アルミニウム合金鋳物内のＡｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率は、アルミニウム合金鋳物の一部を切断し、該鋳物の全体断面積に対するＡｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積であり、図４に示す前記範囲内の面積率となっていることを顕微鏡を用いて画像解析により確認した。
【００６９】
＜評価方法１＞
製作したアルミニウム合金鋳物の肉厚中央部分から平行部分が直径６ｍｍ、長さ２５ｍｍとなるように引張試験片を製作し、引張試験により、引張強度を測定した。この結果、得られた伸び率を図４に示す。
【００７０】
＜評価方法２＞
製作したアルミニウム合金鋳物の肉片中央部分から、試験片を切り出し、ＪＩＳ  Ｒ  １６１１によるレーザーフラッシュ法により、熱伝導度を測定した。この結果を、図５に示す。
【００７１】
（比較例１）
実施例１と同じようにして、アルミニウム合金鋳物を製造した。実施例１と相違する点は、アルミニウム合金鋳物中のマグネシウムの含有量と、溶体化処理の熱処理条件を変更することにより、マグネシウムの固溶量を、０．７重量％未満にした点である。
【００７２】
尚、これらの比較例１のアルミニウム合金鋳物は、すべて、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を面積率で３．２％以下となるまで、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を吸い出すと共に浸漬表面から溶湯をアルミニウム合金鋳物内に吸い込むことにより、アルミニウム合金鋳物内のＡｌ３Ｍｇ２の晶出物を純アルミニウムに置換したものである。そして、実施例１と同様に、上記評価方法１に従って、引張試験により引張強さを測定した。この結果を図４に示す。
【００７３】
（比較例２）
実施例１と同じようにして、アルミニウム合金鋳物を製造した。実施例１と相違する点は、置換工程において、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を面積率で３．２％以下のならない（面積率が３．２％を超える）ように、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を吸い出すと共に浸漬表面から溶湯をアルミニウム合金鋳物内に吸い込むことにより、アルミニウム合金鋳物内のＡｌ３Ｍｇ２の晶出物を純アルミニウムに置換したものである。
【００７４】
尚、これらの比較例２のアルミニウム合金鋳物は、すべて、マグネシウムの固溶量が、０．７重量％となっている。そして、実施例１と同様に、上記評価方法２に従って、熱伝導度を測定した。この結果を図５に示す。
【００７５】
［結果１］
図４に示すように、実施例１のアルミニウム合金鋳物の試験片の引張強さは２００ＭＰａ以上であり、比較例１のアルミニウム合金鋳物の試験片の引張強さは１８０ＭＰａ未満であり、実施例１のものの方が、比較例１のものに比べて引強さは大きかった。
【００７６】
［結果２］
図５に示すように、実施例１のアルミニウム合金鋳物の試験片の熱伝導度は、２２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、比較例２のアルミニウム合金鋳物の試験片の熱伝導度は、１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であった。実施例１のものの方が、比較例２のものに比べて、熱伝導度は高かった。
【００７７】
［考察１］
結果１から、図４に示すように、実施例１のアルミニウム合金鋳物は、該アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムを０．７重量％以上とすることにより、マグネシウムにより固溶強化されて、アルミニウム合金鋳物の引張強さを向上させることができたと考えられる。すなわち、比較例１のアルミニウム合金鋳物のように、アルミニウム合金鋳物に固溶するアルミニウムが０．７重量％未満の場合には、マグネシウムによる固溶強化の効果を充分に得ることができず、引張強さの向上を図ることができないと考えられる。
【００７８】
さらに、図４に示すように、実施例１のアルミニウム合金鋳物のマグネシウムの固溶量に対する引張強さ変化を考慮しても、アルミニウム合金鋳物の固溶するマグネシウムは、いわゆる固溶限界まで固溶させてもよいが、より好ましくは、１．４重量％以下であることがより好ましい。１．４重量％を超えた場合であっても、これ以上の引張強さの向上を期待することができないと考えられる。
【００７９】
［考察２］
結果２から、図５に示すように、実施例１のアルミニウム合金鋳物は、該アルミニウム合金鋳物に含まれる、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率を３．２％以下にすることにより、アルミニウム合金鋳物の熱伝導性を向上させることができたと考えられる。すなわち、比較例２のアルミニウム合金鋳物のように、アルミニウム合金鋳物のＡｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率が３．２％を超えた場合には、上述したように、熱伝導性は低下してしまうと考えられる。
【００８０】
さらに、図５に示すように、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物は、アルミニウム合金鋳物にマグネシウムを固溶させていることから、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を全く晶出させないこと、または、完全に排除することは難しいので、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物の面積率の下限値は、０％よりも大きいことがより好ましいと考えられる。
【００８１】
以上より、少なくともグネシウムが固溶しており、Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物を含む実施例１に係るアルミニウム合金鋳物は、該アルミニウム合金鋳物に固溶するマグネシウムが０．７重量％以上であり、前記Ａｌ３Ｍｇ２の晶出物が面積率で３．２％以下であることにより、マグネシウムを固溶させ固溶強化を図ることができ、熱伝導性を向上させることができたと考えられる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００８３】
たとえば、本実施形態では、鋳造工程、溶体化処理工程、浸漬工程、置換工程、熱処理工程までの一連工程を説明したが、溶体化処理工程前に上述した範囲のアルミニウム合金鋳物を準備することができるのであれば、鋳造工程を省略してもよく、また、使用用途に応じた金属特性を得ることができるのであれば、熱処理工程を省略してもよい。
【００８４】
本発明に係る製造方法は、アルミニウム合金鋳物ばかりでなく、例えばマグネシウム合金鋳物等の基地に対して第二相となる晶出物が晶出する鋳物に対して、前記晶出物による金属特性の低下を抑制することを目的とする場合も特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施形態に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法を好適に行うための装置全体構成図。
【図２】鋳造後溶体化処理前のアルミニウム合金鋳物の組織断面図。
【図３】本実施形態に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法の各工程を説明するためのフロー図。
【図４】実施例１と比較例１に係るアルミニウム合金鋳物の引張試験の結果を示した図。
【図５】実施例１と比較例２に係るアルミニウム合金鋳物の熱伝導試験の結果を示した図。
【符号の説明】
【００８６】
１０：アルミニウム合金鋳物の製造装置、２０：溶湯収容部、２１：収容槽、２２：ヒータ（加熱器）、２３：溶湯温度測定器、３０：溶湯浸漬部、４０：吸引部、４１：吸引保持具、４１ｃ：シール材、４２：圧力測定器、４４：吸引ポンプ、Ｓ：空間、Ｓ１１：鋳造工程、Ｓ１２：溶体化処理工程、Ｓ１３：浸漬工程、Ｓ１４：置換工程、Ｓ１５：熱処理工程、Ｗ：アルミニウム合金鋳物、ｆｄ：浸漬表面、ｆｎ：非浸漬表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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