特許 5655953 Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物及び初晶Ｓｉを微細化させたアルミニウム合金の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5655953

(24)【登録日】2014年12月5日

(45)【発行日】2015年1月21日

(54)【発明の名称】Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物及び初晶Ｓｉを微細化させたアルミニウム合金の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 1/02 20060101AFI20141225BHJP

   C22C 21/02 20060101ALI20141225BHJP

   B22D 27/20 20060101ALI20141225BHJP

   B22D 21/04 20060101ALI20141225BHJP

【ＦＩ】

   C22C1/02 503J

   C22C1/02 501Z

   C22C21/02

   B22D27/20 B

   B22D21/04 A

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-538510(P2013-538510)

(86)(22)【出願日】2012年10月3日

(86)【国際出願番号】JP2012075692

(87)【国際公開番号】WO2013054716

(87)【国際公開日】20130418

【審査請求日】2014年1月10日

(31)【優先権主張番号】特願2011-223694(P2011-223694)

(32)【優先日】2011年10月11日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004743

【氏名又は名称】日本軽金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100077517

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100087413

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 哲次

(74)【代理人】

【識別番号】100113918

【弁理士】

【氏名又は名称】亀松 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100140121

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 朝幸

(74)【代理人】

【識別番号】100111903

【弁理士】

【氏名又は名称】永坂 友康

(72)【発明者】

【氏名】織田 和宏

(72)【発明者】

【氏名】磯部 智洋

(72)【発明者】

【氏名】岡田 浩

【審査官】 河口 展明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０９６１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０９４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０９６３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２２１３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１７７９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５３５４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２２７０５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ １／０２

Ｂ２２Ｄ ２１／０４

Ｂ２２Ｄ ２７／２０

Ｃ２２Ｃ ２１／０２

Ｃ２２Ｆ １／００，１／０４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｓｉ：１０〜２０質量％，Ｆｅ：０．５〜４質量％，Ｐ：０．００３〜０．０２質量％を含み、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を準備し、Ａｌ‐Ｆe‐Ｓi系化合物より高融点である微細な金属珪化物を含む物質を、珪化物として０．０１〜１質量％の量で上記準備した溶湯に添加することを特徴とするＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物及び初晶Ｓｉを微細化させたアルミニウム合金の製造方法。

【請求項2】

Ｓｉ：１０〜２０質量％，Ｆｅ：０．５〜４質量％，Ｍｎ：０．６×Ｆｅ質量％以下，Ｐ：０．００３〜０．０２質量％を含み、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を準備し、Ａｌ‐Ｆe‐Ｓi系化合物より高融点である微細な金属珪化物を含む物質を、珪化物として０．０１〜１質量％の量で上記準備した溶湯に添加することを特徴とするＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物及び初晶Ｓｉを微細化させたアルミニウム合金の製造方法。

【請求項3】

前記アルミニウム合金溶湯が、さらにＮｉ：０．５〜６質量％，Ｃｕ：０．５〜８質量％のいずれか１種以上を含むものである請求項１又は２に記載のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物及び初晶Ｓｉを微細化させたアルミニウム合金の製造方法。

【請求項4】

前記アルミニウム合金溶湯が、さらにＭｇ：０．０５〜１．５質量％，Ｔｉ：０．０１〜１．０質量％，Ｃｒ：０．０１〜１．０質量％，Ｚｒ：０．０１〜１．０質量％，Ｖ：０．０１〜１．０質量％のいずれか１種以上を含むものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物及び初晶Ｓｉを微細化させたアルミニウム合金の製造方法。

【請求項5】

アルミニウム合金溶湯に添加する微細な金属珪化物を含む物質が、金属珪化物の粉末そのものまたは母合金である請求項１〜４のいずれか１項に記載のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物及び初晶Ｓｉを微細化させたアルミニウム合金の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム合金の製造方法に関するもので、特にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物と初晶Ｓｉを微細に晶出させることができるアルミニウム合金の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

耐摩耗性に優れたアルミニウム合金として多量のＳｉを含有するアルミニウム合金が広く用いられている。さらに、多量のＳｉを含むアルミニウム合金の剛性を改善するためにＦｅを含有させることもよく知られている。

【0003】

しかし、多量のＳｉとＦｅを含むアルミニウム合金を製造するに際し、溶湯を冷却凝固する過程で晶出する初晶Ｓｉ、Ａｌ‐Ｆｅ‐Ｓｉ系化合物が粗大化してしまい、これにより強度、伸び、疲労などの機械特性が低下し、加工性が低下してしまうという問題があった。特に、Ａｌ‐Ｆｅ‐Ｓｉ系化合物は硬度が高く針状に晶出するため、押し出し成形や圧延成形などの二次加工の障害となっていた。

【0004】

この多量のＳｉとＦｅを含むアルミニウム合金を製造する際の初晶ＳｉやＡｌ‐Ｆｅ‐Ｓｉ系化合物の粗大化を防ぐために、各種の提案がなされている。

【0005】

例えば特許文献１では、「ＦｅとＮｉ」及び「ＦｅとＭｎ」の量的関係を調整して、粗大な晶出物を晶出させずに晶出物を均一微細に分散させる方法を提案している。具体的には、含有Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎ量をＦｅ≦−０．２５Ｎｉ＋１．７５、さらにはＭｎ≦０．６Ｆｅの関係になるように調整すると、粗大化しやすいＡｌ_３（Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ）の晶出を抑えている。

【0006】

また特許文献２では、Ｓｉ含有量を１．７×Ｆｅ含有量＋１３〜１３．７質量％、Ｔｉ含有量を０．０５〜０．０７×Ｆｅ含有量＋０．１質量％、Ｃｒ含有量を０．１×Ｆｅ含有量＋０．０５〜０．１５質量％、Ｍｎ含有量を０．４〜０．６×Ｆｅ含有量に調整し、液相線温度以上で超音波照射をしている。

【0007】

アルミニウム合金溶湯に液相線温度以上で超音波振動を照射することにより、アルミニウム溶湯から晶出する晶出物の結晶核の芽であるエンブリオの数を増大させて、多数の微細な結晶核を生成し、微細な晶出物を晶出させている。また、アルミニウム合金溶湯の成分、組成範囲を上記のとおりに調整したことにより、各種晶出物を短時間の間に、しかもＡｌ‐Ｔｉ系晶出物、Ａｌ‐Ｃｒ系晶出物、Ａｌ‐Ｆｅ系晶出物、単体Ｓｉの順となるように晶出させて、Ａｌ‐Ｆｅ系晶出物がＡｌ‐Ｔｉ系晶出物及びＡｌ‐Ｃｒ系晶出物を核として晶出させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００４−０２７３１６号公報

【特許文献2】特開２０１０−０９０４２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１の方法では、晶出物を増やすためにＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉなどの添加量を増加させているが、Ｆｅの添加量が多い場合には、Ｍｎ、Ｎｉの量を調整するだけでは、微細なＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物は得られない。

【0010】

また、特許文献２の方法では、Ｃｒ系、Ｔｉ系化合物がまず微細化しこれを異質核とすることでＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を微細にしている。しかしながら、超音波照射を行うので、超音波照射設備の増設に伴うコスト上昇ばかりでなく、ホーンサイズによっては処理量に限界がある、といった問題点がある。

【0011】

本発明は、このような課題を解決するために案出されたものであり、簡便な手段の採用により、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物と初晶Ｓｉを微細に晶出させることが可能な廉価なアルミニウム合金を製造する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】

【0012】

本発明のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物及び初晶Ｓｉを微細化させたアルミニウム合金の製造方法は、その目的を達成するため、Ｓｉ：１０〜２０質量％，Ｆｅ：０．５〜４質量％，Ｐ：０．００３〜０．０２質量％を含み、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯に、Ａｌ‐Ｆe‐Ｓi系化合物晶出の際に溶湯中に固相として存在する微細な金属珪化物を含む物質を、珪化物として０．０１〜１質量％添加することを特徴とする。

【0013】

アルミニウム合金溶湯としては、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒのいずれか一種以上を含むものであってもよし、さらにＭｇ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖのいずれか一種以上を含むものであってもよい。

【0014】

アルミニウム合金溶湯に添加する微細な金属珪化物を含む物質としては、金属珪化物そのものの粉末または母合金が好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明のアルミニウム合金の製造方法によれば、Ｓｉ及びＦｅを含有するアルミニウム合金溶湯に、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物の晶出の際に溶湯中に固相として存在し、かつＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系晶出物の凝固核となる微細な金属珪化物を添加しておくことにより、超音波照射と同等の微細化効果が得られる。

【0016】

また、超音波照射をする際のような超音波設備は必要ないためサイクルサイムを短縮することができ、ホーンサイズに起因する処理量の制約も少なく、ホーンからの汚染もないアルミ二ウム合金を得ることができる。さらに、超音波照射と異なり確実にできている異質核を添加している点で超音波照射した際よりも信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1A】本発明の実施例１〜４により微細化した組織を示す図。

【図1B】本発明の実施例５〜６および９により微細化した組織を示す図。

【図2A】比較例１〜４での、超音波照射の有無で微細化組織の違いを示す図。

【図2B】比較例５〜６での、超音波照射無しで微細化しない組織を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明者等は、多量のＳｉとＦｅを含むアルミニウム合金を製造する際に、溶湯の冷却・凝固の過程で晶出する晶出物、特にＡｌ‐Ｆｅ‐Ｓｉ系晶出物の粗大化を防止し、微細に晶出させる方法について、鋭意検討を重ねてきた。

【0019】

特許文献２で提案した方法においてＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系晶出物、初晶Ｓｉの微細化効果が得られたため、超音波照射によって微細化したＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ中の異質核を調査したところ、Ｃｒ系化合物としてＣｒＳｉ_２、Ｔｉ系化合物としてＴｉＳｉ_２が異質核になっていることがわかった。

【0020】

なお、本明細書中では、初晶Ｓｉと記載した場合、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉなど他の化合物が初晶として晶出する場合でも共晶Ｓｉと区別するために初晶Ｓｉと記載する。

【0021】

そこで、多量のＳｉとＦｅを含むアルミニウム合金溶湯に対し、Ａｌ‐Ｆｅ‐Ｓｉ系化合物晶出の際に溶湯中に固相として存在する微細な金属珪化物を含有させておけば、これがＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系晶出物、初晶Ｓｉの異質核として機能して、晶出物の微細化効果が得られると推測し、本発明に到達したものである。

【0022】

なお，Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物晶出の際に溶湯中に固相として存在する微細な金属珪化物とはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物より高融点である珪化物という意味で、ＣｒＳｉ_２，ＴｉＳｉ_２，ＷＳｉ_２，ＭｏＳｉ_２，ＺｒＳｉ_２，ＴａＳｉ_２，ＮｂＳｉ_２等が想定できる。上記金属珪化物の融点は１５００〜２０００℃である。融点が１５００〜２０００℃であっても、溶湯中に保持しておくといつかは溶解してしまうが、高融点であればしばらくは固相として存在することができ、凝固核になることができる。逆に一度溶解してしまうと、金属珪化物として晶出するとは限らないので、核が無くなってしまう。例えば，Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系合金ではＣｒＳｉ_２が溶解すると，ＣｒはＣｒＳｉ_２としては晶出せずに，Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物中のＦｅの一部を置換したＡｌ−（Ｆｅ，Ｃｒ）−Ｓｉの形で晶出する。

【0023】

以下に本発明を詳しく説明する。
まず、処理前のアルミニウム合金溶湯の成分、組成範囲について説明する。

【0024】

Ｓｉ：１０〜２０質量％
Ｓｉは、アルミニウム合金の剛性，耐摩耗性を向上させ，熱膨張を低減させるために必須の元素であり、１０〜２０質量％の範囲で含有させる。Ｓｉ含有量が、１０質量％に満たないと充分な剛性，耐摩耗性，低熱膨張が得られず、２０質量％を超えるほどに多いと液相線が著しく高くなり，溶解，鋳造が困難になる。

【0025】

Ｆｅ：０．５〜４質量％
Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物として晶出し、アルミニウム合金において剛性を向上させて熱膨張を低下させる。Ｆｅ含有量が、０．５質量％より少ないと剛性を高めるために必要な量のＡｌ―Ｆｅ−Ｓｉ系晶出物が得られず、４質量％より多いと晶出粒子が粗大化してしまうため、加工性が低下する。さらに、４質量%を超えると異質核となるＴｉＳｉ_２等の増加も必要となる。このとき液相線が高くなり、鋳造温度を高くする必要がある。これにより溶湯中のガス量が増加し、鋳造欠陥が発生する。また、鋳造温度の上昇は耐火材寿命の低下を招くことにもなる。

【0026】

Ｍｎ：０．６×Ｆｅ質量％以下
ＭｎはＦｅを含むアルミニウム合金溶湯を冷却・凝固させる際、針状粗大なＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系晶出物を塊状に変える作用があるので必要に応じて含有させる。しかし、０．６×Ｆｅより多いとＦｅとともに粗大な化合物が生成してしまう。Ｍｎ添加が少量のときはＷＳｉ_２やＭｏＳｉ_２の添加が特に有効である。これはＭｎ添加が少ないときに晶出するＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系τ_４相とＷＳｉ_２とＭｏＳｉ_２が同じ結晶系(正方晶)のためである。他の結晶系ではやや微細化効果が低下する。一方、Ｍｎ添加が十分行われている場合にはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系τ_５相（六方晶）が晶出する。τ_５相は異質核が存在していれば微細化しやすく、斜方晶のＴｉＳｉ_２，ＺｒＳｉ_２，六方晶のＣｒＳｉ_２，ＴａＳｉ_２，ＮｂＳｉ_２，正方晶のＷＳｉ_２，ＭｏＳｉ_２で微細化する。

【0027】

Ｃｕ：０．５〜８質量％
Ｃｕは機械的強度を向上させる作用があるため、必要により添加する。またＡｌ−Ｎｉ‐Ｃｕ系化合物として剛性も向上させて，熱膨張を低減させる。また高温強度も向上させる。この作用は０．５質量％以上の添加で顕著となるが、８質量％を超えると化合物の粗大化が進み機械的強度が低下してしさらに耐食性も低下してしまう。そこでＣｕの添加量は０．５〜８％にすることが好ましい。

【0028】

Ｎｉ：０．５〜６質量％
ＮｉはＣｕが存在する状態ではＡｌ−Ｎｉ‐Ｃｕ系化合物として晶出し、剛性を向上させ熱膨張を低減させる作用があるため、必要により添加する。また高温強度も向上させる。この作用は０．５質量％以上で特に効果を発揮し、６．０質量％を超えると液相線温度が高くなるため，鋳造性が悪くなる。そこでＮｉの添加量は０．５〜６．０質量％の範囲にすることが好ましい。

【0029】

Ｍｇ：０．０５〜１．５質量％
Ｍｇはアルミニウム合金の強度を上昇させるために有用な合金元素であるため、必要により添加する。Ｍｇを０．０５質量％以上添加することで上記の効果が得られるが、１．５質量％を超えるとマトリックスが硬くなって、靭性が低下するので好ましくない。そこでＭｇの添加量は０．０５％〜１．５質量％にすることが好ましい。

【0030】

Ｔｉ：０．０１〜１．０質量％、Ｃｒ：０．０１〜１．０質量％
Ｔｉは結晶粒を微細化する作用を有し、高温強度の向上に寄与する。また、Ｔｉ，Ｃｒは包晶系添加元素であり、Ａｌ中の拡散係数が小さく、高温で安定な固溶体を形成させ、高温強度の向上に寄与する。またＣｒはＭｎと同様に針状粗大なＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系晶出物を塊状に変える作用がある。したがって、所望の特性に応じて、上記元素を所要量添加することもできる。Ｔｉ量及びＣｒが０．０１質量％より少ないと上記のような効果を生じ難く、１．０質量％を超える程に多いと粗大な化合物が形成され、機械的強度の低下を招く。また、液相線が高くなり、鋳造温度を高くする必要がある。これにより溶湯中のガス量が増加し、鋳造欠陥が発生する。また、耐火材寿命の低下を招くこととなる。そこで、Ｔｉ及びＣｒの添加量はそれぞれ０．０１〜１．０質量％であることが好ましい。

【0031】

Ｚｒ：０．０１〜１．０質量％、Ｖ：０．０１〜１．０質量％
Ｚｒ，Ｖは、結晶粒を微細化させ、強度及び伸びを向上させる作用があり、各々単独添加でも効果を呈するため、必要により添加する。また、Ｚｒ、Ｖともに溶湯の酸化を抑制する働きがあり、Ｖは高温強度を高める効果がある。Ｚｒ：０．０１質量％未満，Ｖ：０．０１％質量％未満では十分な効果が得られない。逆にＺｒ：１．０質量％、Ｖ:１．０質量％より多いと、粗大な金属間化合物が晶出し、強度や伸びが低下する。また、液相線が高くなり、鋳造温度を高くする必要がある。

【0032】

Ｐ：０．００３〜０．０２質量％
Ｐは初晶Ｓｉの微細化剤として働く。その作用を有効に発現させるためには０．００３質量％の含有が必要である。しかしながら、Ｐを０．０２質量％を超えるほどにいれてしまうと湯流れ性が悪くなり、湯まわり不良等の鋳造欠陥が発生しやすくなる。そこで、Ｐ含有量の上限は０．０２質量％とする。

【0033】

次に、アルミニウム合金溶湯に添加し、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物、初晶Ｓｉの晶出の際に凝固核として作用する物質の形態、添加量等について説明する。

【0034】

各元素の組成範囲を上記のとおりに調整したアルミニウム合金溶湯に、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物晶出の際に溶湯中に固相として存在する微細な金属珪化物の１種類以上を、珪化物として０．０１〜１．０質量％添加する。

【0035】

Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物晶出の際に溶湯中に固相として存在する微細な金属珪化物は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物の異質核となり、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を微細に晶出させることができる。０．０１質量％以下ではこの効果が得られず、１．０質量％を超える程に多いと溶湯の粘性が高くなって，流動性が悪化する。

【0036】

金属珪化物の具体名としては、前記したようなＣｒＳｉ_２，ＴｉＳｉ_２，ＷＳｉ_２，ＭｏＳｉ_２，ＺｒＳｉ_２，ＴａＳｉ_２,ＮｂＳｉ_２等が挙げられる。また、これらの金属珪化物は組み合わせて添加してもよい。

【0037】

金属珪化物の粉末として添加した場合、粉末そのものが異質核として作用するため効果的である。これらの金属珪化物は、アルミニウム合金溶湯に添加する際に微細な形態を維持していればよい。例えばＣｒＳｉ_２の場合、Ａｌ-１５質量％Ｓｉ-４質量％Ｃｒ合金の急冷凝固材でＣｒＳｉ_２を微細に晶出させたものや、Ａｌ-１５質量％Ｓｉ-４質量％Ｃｒ合金の鋳造材を塑性加工した後に微細に砕いたものなど、金属珪化物そのものの粉末に限らず母合金の形態での添加でもよい。

【0038】

母合金として添加する場合、通常の鋳造法ではＣｒＳｉ_２等は粗大化し，Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物より粗大になることがあるが、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物より十分小さくないと異質核として作用しないため，微細化させるために急冷にする、或いは粗大化したものを加工で細かくするなどの方法がある。また、母合金として添加する場合、金属珪化物の粉末そのものとして添加する場合より、分散性が向上し歩留まりがよくなる傾向にある。なお、ＣｒＳｉ_２等を微細にできれば他の製法でもよい。

【0039】

なお、アルミニウム合金溶湯への微細な金属珪化物の添加時期としては、溶湯の合金組成を調整した後、鋳造までの間であれば、何時でも良い。ただし、微細な金属珪化物を凝固核として効果的に作用させるためには、当該金属珪化物が溶湯全体に行き渡るように、添加後の時間を十分に確保することが好ましい。

【0040】

また、本発明者の知見によれば、一般的な鋳造保持温度より高い７７０℃で数時間保持しても微細化効果が得られたが、１０００℃以上の高温で長時間溶湯保持すると金属珪化物が溶解する恐れがある。

【0041】

その後の鋳造方法、冷却条件等には何の制約もない。

【実施例】

【0042】

Ａｌ−２５質量％Ｓｉ合金，Ａｌ−５質量％Ｆｅ合金，Ａｌ−１０質量％Ｍｎ合金，Ａｌ−５質量％Ｃｒ合金，Ａｌ−１０質量％Ｔｉ合金、Ａｌ−１９質量％Ｃｕ−1．４質量％Ｐ合金、Ａｌ−２０質量％Ｎｉ合金、Ａｌ−３０質量％Ｃｕ合金、Ａｌ−５質量％Ｚｒ合金、Ａｌ−5質量％Ｖ合金、純Ｓｉ，純Ｆｅ、純Ｃｕ、純Ｍｇを使用し、表１に記載の成分組成のアルミニウム合金溶湯を調製した。なお比較例６は市販のＪＩＳ-ＡＤＣ１２合金である。

【0043】

これらのアルミニウム合金の表２に示す温度の溶湯に、日本新金属（株）製の平均粒径２〜５μｍのＣｒＳｉ_２粉末（品番CrSi₂-F）、ＴｉＳｉ_２粉末（品番TiSi₂-F）、又はＭｏＳｉ_２粉末（品番MoSi₂-F）を表２に示す量で添加した。なお、比較例２，４では７６０℃で３０秒間の超音波を照射している。Ａｌ-Ｃｒ-Ｓｉ合金の組成はＡｌ-３．５質量％Ｃｒ-１５．０質量％Ｓｉであり，Ａｌ−２５質量％Ｓｉ合金，Ａｌ−５質量％Ｃｒ合金，純Ｓｉを使用して作製した。これを１０５０℃で溶解，鋳造した。鋳型はＪＩＳ４号舟型(３０×５０×２００)とし，型温は１００℃とした。Ａｌ-Ｃｒ-Ｓｉ合金鋳物にはＣｒＳｉ_２が晶出しており，これをＣｒＳｉ_２粉末と同様にＡｌ-Ｓｉ-Ｆｅ系化合物の凝固核として作用させる。作製した鋳物を小片に切断して，微細化剤として使用した。

【0044】

その後、同じく表２に示す条件で鋳造した。鋳型サイズは、直径１３ｍｍ、長さ１００ｍｍの丸棒とし、型温度１４０℃で鋳造した。鋳込み後、１００℃／秒で冷却し、冷却された鋳物について、熱処理することなく組織観察し、晶出物の分布状況を調べた。
その結果を、併せて表２に示す。

【0045】

また、各試料の組織写真を図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂに示す。
実施例１、２、３と比較例１、２は、同等の成分組成を有する合金を試料とし、金属珪化物添加の効果をみている。超音波照射を行わなくても実施例１、２、３は、比較例１よりＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物が微細になっており、超音波照射を行った比較例２と同等の組織が得られている。

【0046】

また、実施例４、５と比較例３、４、５は、同等の成分組成を有する合金を試料とし、金属珪化物添加の効果をみている。超音波照射を行わなくても実施例４，５は、比較例３，５よりＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物が微細になっており、超音波照射を行った比較例４と同等の組織が得られている。

【0047】

さらに、実施例６と比較例６が同等の成分組成を有する合金を試料としている。実施例６は超音波照射を行っていない比較例６よりＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物が微細になっている。

【0048】

実施例９は実施例４と同等の成分組成を有する合金を試料としている。実施例４ではＣｒＳｉ_２粉末を添加しているのに対して、実施例９ではＡｌ-Ｃｒ-Ｓｉ合金を添加しており，同等に微細なＡｌ-Ｆｅ-Ｓｉ系化合物を得ている。そして実施例９では超音波照射を行っていないが、超音波照射を行った比較例４と同等の微細組織である。また実施例９は比較例５と同等の成分組成を有する合金を試料としている。比較例５は超音波照射なし，Ａｌ-Ｃｒ-Ｓｉ合金添加なしのため、Ａｌ-Ｆｅ-Ｓｉ系化合物が粗大である。これに対して実施例９ではＡｌ-Ｃｒ-Ｓｉ合金添加の効果でＡｌ-Ｆｅ-Ｓｉ系化合物が微細化している。

【0049】

以上の結果から、アルミニウム合金溶湯に微細な金属珪化物を添加することにより、微細化した組織が得られることがわかる。

【0050】

【表1】

【0051】

【表2】

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明によれば、簡便な手段の採用により、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物と初晶Ｓｉを微細に晶出させることが可能な廉価なアルミニウム合金の製造方法が提供される。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】