特開 2023-160114 アルミニウム合金鋳物の製造方法、焼入処理用冷却水の水質管理方法および焼入処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023160114

(43)【公開日】2023-11-02

(54)【発明の名称】アルミニウム合金鋳物の製造方法、焼入処理用冷却水の水質管理方法および焼入処理装置

(51)【国際特許分類】

   C22F 1/04 20060101AFI20231026BHJP

   C21D 1/60 20060101ALI20231026BHJP

   C21D 1/63 20060101ALI20231026BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20231026BHJP

【ＦＩ】

C22F1/04 A

C21D1/60 A

C22F1/04 M

C21D1/63

C22F1/00 611

C22F1/00 692Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022070219

(22)【出願日】2022-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】521431099

【氏名又は名称】カワサキモータース株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100117662

【弁理士】

【氏名又は名称】竹下 明男

(74)【代理人】

【識別番号】100156177

【弁理士】

【氏名又は名称】池見 智治

(72)【発明者】

【氏名】竹中 一平

(72)【発明者】

【氏名】野々村 和政

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 良輔

(72)【発明者】

【氏名】山田 武

(57)【要約】

【課題】アルミニウム合金鋳物における白さびの発生を抑制することを目的とする。
【解決手段】アルミニウム合金鋳物の製造方法は、アルミニウム合金鋳物粗材を焼入処理してアルミニウム合金鋳物を製造する方法であって、前記焼入処理に用いられる水槽内の冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、前記測定値に基づいて、前記アルミニウム合金鋳物粗材を前記水槽内の前記冷却水に浸して、前記焼入処理を実施する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム合金鋳物粗材を焼入処理してアルミニウム合金鋳物を製造する方法であって、
前記焼入処理に用いられる水槽内の冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、
前記測定値に基づいて、前記アルミニウム合金鋳物粗材を前記水槽内の前記冷却水に浸して、前記焼入処理を実施する、アルミニウム合金鋳物の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、
前記測定値として、塩化物イオン濃度に応じた指標値の第１測定値と、水酸化物イオン濃度に応じた指標値の第２測定値との少なくとも一方を得る、アルミニウム合金鋳物の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、
前記測定値が、予め定める閾値以下に保たれた状態で、前記焼入処理を実施する、アルミニウム合金鋳物の製造方法。

【請求項4】

請求項３に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、
前記測定値が前記閾値を超える場合には、前記陰イオン濃度に応じた指標値を低下させる調整処理を実施してから、前記焼入処理を実施する、アルミニウム合金鋳物の製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、
前記測定値として、塩化物イオン濃度の指標値の第１測定値及び水酸化物イオン濃度の指標値の第２測定値の両方を得て、
前記第１測定値及び前記第２測定値のいずれか一方でも前記閾値を超えた場合に、前記調整処理を実施する、アルミニウム合金鋳物の製造方法。

【請求項6】

請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、
前記測定値は、電気伝導率及びｐＨの少なくとも一方である、アルミニウム合金鋳物の製造方法。

【請求項7】

請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、
１回の焼入処理サイクル中に、間隔をあけて２回以上の前記測定値を得る、アルミニウム合金鋳物の製造方法。

【請求項8】

アルミニウム合金鋳物粗材の焼入処理に用いられる水槽内の冷却水を管理する方法であって、
前記冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、
前記測定値に基づいて、前記冷却水を管理する、焼入処理用冷却水の水質管理方法。

【請求項9】

アルミニウム合金鋳物粗材の焼入処理に用いられる冷却水を貯める水槽と、
前記水槽に貯まった前記冷却水に浸かる位置に配置された測定部を有し、前記冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得るセンサ群と、
前記測定値に基づく表示を行う表示装置と、
を備える、焼入処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この開示は、アルミニウム合金鋳物の製造方法、焼入処理用冷却水の水質管理方法および焼入処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、アルミニウム合金鍛造材の焼き入れ処理方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２４８２８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アルミニウム合金鋳物粗材の焼入処理を行う際、いわゆる白さびがまれに発生することがある。白さびが発生すると、補修や廃棄が必要となる場合があり、鋳造製品の歩留まりが低下してしまう。

【0005】

そこで本開示は、アルミニウム合金鋳物における白さびの発生を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、アルミニウム合金鋳物の製造方法は、アルミニウム合金鋳物粗材を焼入処理してアルミニウム合金鋳物を製造する方法であって、前記焼入処理に用いられる水槽内の冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、前記測定値に基づいて、前記アルミニウム合金鋳物粗材を前記水槽内の前記冷却水に浸して、前記焼入処理を実施する。

【0007】

また、焼入処理用冷却水の水質管理方法は、アルミニウム合金鋳物粗材の焼入処理に用いられる水槽内の冷却水を管理する方法であって、前記冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、前記測定値に基づいて、前記冷却水を管理する。

【0008】

また、焼入処理装置は、アルミニウム合金鋳物粗材の焼入処理に用いられる冷却水を貯める水槽と、前記水槽に貯まった前記冷却水に浸かる位置に配置された測定部を有し、前記冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得るセンサ群と、前記測定値に基づく表示を行う表示装置と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

アルミニウム合金鋳物における白さびの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】焼入処理前の冷却水と焼入処理後の冷却水とについての水質調査の結果を示す図である。

【図2】焼入処理装置を示す部分断面図である。

【図3】焼入処理装置を示す機能ブロック図である。

【図4】焼入処理のサイクルと測定との関係を示すタイムチャートである。

【図5】冷却水に係る焼入処理のサイクルを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法、焼入処理用冷却水の水質管理方法及び焼入処理装置について説明する。

【0012】

本開示のアルミニウム合金鋳物の製造方法は、アルミニウム合金鋳物粗材（以下、鋳物粗材ということがある）を焼入処理用冷却水（以下、冷却水ということがある）に浸して焼入処理してアルミニウム合金鋳物を製造する方法である。

【0013】

アルミニウム合金としては、特に限定されるものではなく、例えば、合金記号がＡＣ４Ｂ（含銅シルミンとも呼ばれる）のアルミニウム合金などであってもよい。また、鋳造方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、高圧鋳造、低圧鋳造、及び重力鋳造などであってもよい。

【0014】

アルミニウム合金製品には、一般的に、アルミニウム合金粗材に加えられた加工及び熱処理などの処理（調質と呼ばれる）の内容を示した質別記号が付されることがある。ここでは、鋳物粗材の調質として、焼入処理を伴う熱処理が想定される。かかる調質の質別記号はＴ４、Ｔ６又はＴ７である。質別記号Ｔ４、Ｔ６及びＴ７の熱処理は、いずれも溶体化処理及び焼入処理を含む。質別記号Ｔ６及びＴ７の熱処理は、時効処理をさらに含む。質別記号Ｔ６及びＴ７の熱処理は、時効処理の仕方が異なる。Ｔ６の時効処理は、最大強度が得られるように加熱条件が定められる。一方、Ｔ７の時効処理は、Ｔ６よりも加熱時間を長くしたり、加熱温度を高くしたりしてＴ６の時効処理よりも過熱する。Ｔ６の熱処理が実施されたアルミニウム合金鋳物は、Ｔ７の熱処理が実施されたアルミニウム合金鋳物と比べて、強度の面で優れた特性を有する。Ｔ７の熱処理が実施されたアルミニウム合金鋳物は、Ｔ６の熱処理が実施されたアルミニウム合金鋳物と比べて、強度以外のある面、例えば寸法安定性などの面で優れた特性を有する。

【0015】

冷却水としては、一般的な水が想定されている。当該水は、純水である必要は無く、化学物質としての水（Ｈ_２Ｏ）以外の化学物質であって、自然界に存在する水に含まれる化学物質と同様の化学物質が含まれていてもよい。また、当該水は、中性である。ここでは中性とは、水素イオン指数（ｐＨ）が７である場合に限られず、例えば、ｐＨが６から８の間など、一般に中性とみなせる範囲の値を示す場合も含む。

【0016】

アルミニウム合金の表面には、通常、アルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）の不動態被膜が形成されている。アルミニウム合金は、表面に当該不動態被膜があることによって、さびなどに対して高い耐性を有する。

【0017】

本願出願人は、焼入処理を行ったアルミニウム合金鋳物の表面に白い筋状の模様が発生することを確認した。本願出願人は、かかる白い筋状の模様が、ベーマイト、バイヤライト及びギブサイトなどのアルミニウム酸化物の水和物、いわゆる白さびであることを見出した。また、本願出願人は、アルミニウム合金の表面の不動態被膜の損傷が、当該白さび発生の一因であることを見出した。具体的には、アルミニウム合金の表面の不動態被膜よりも内部には、酸化物となっていないアルミニウム合金が存在する。そして、アルミニウム合金の表面の不動態被膜が損傷すると、アルミニウム合金の内部の非酸化物が露出して外部環境にさらされることによって、当該部分がアルミニウム酸化物の水和物である白さびとなると考えられる。

【0018】

さらに、本願出願人は、同じ冷却水を用いて焼入処理が繰り返されることによって冷却水の水質が変化することを見出した。具体的には、本願出願人は、焼入処理前の冷却水と繰り返し焼入処理が行われた後の冷却水とについて水質調査を行った。図１は、当該水質調査の結果を示す。図１に示されるように、焼入処理後の冷却水において、ｐＨ、電気伝導率、塩化物イオン濃度及び全アニオン濃度のいずれも、焼入処理前の冷却水よりも数値が上昇している。なお、図１におけるｐＨ及び電気伝導率の値は、摂氏２５度での値又は摂氏２５度での値に相当するように補正した値である。

【0019】

そして、本願出願人は、当該数値の上昇が白さびの発生と関連があることを見出した。特に、塩化物イオン濃度、及び、ｐＨの上昇が白さびの発生と関連が大きいことを見出した。すなわち、塩化物イオン濃度が高くなると、その分、塩化物イオンが多くなり、アルミニウム合金の表面の不動態被膜が損傷しやすいことを見出した。また、ｐＨが高くなると、その分、水酸化物イオンが多くなり、アルミニウム合金の表面の不動態被膜が損傷しやすいことを見出した。

【0020】

本開示のアルミニウム合金鋳物の製造方法、焼入処理用冷却水の水質管理方法及び焼入処理装置は、これらの知見に基づきなされたものである。

【0021】

＜焼入処理装置＞
便宜上、焼入処理装置から先に説明する。図２は、焼入処理装置１０を示す部分断面図である。図２では、焼入処理装置１０が設置される床ＦＬと、焼入処理装置１０における水槽１２のみが断面図とされる。図３は、焼入処理装置１０を示す機能ブロック図である。

【0022】

焼入処理装置１０は、鋳物粗材１００を冷却水１４に浸して焼入処理を行うための装置である。焼入処理装置１０は、水槽１２と粗材移動装置２０と冷却水管理装置４０と制御装置６０とを備える。

【0023】

水槽１２には冷却水１４が貯まる。水槽１２は、鋳物粗材１００を冷却水１４に対して出し入れするための開口１３を有する。ここでは、水槽１２の開口１３は、水槽１２の上部に鉛直上向きに形成される。水槽１２は、鋳物粗材１００が完全に冷却水１４に浸かることができる深さを有する。水槽１２は、床ＦＬに空いた穴に配置されてもよい。水槽１２上部が床ＦＬと同じかそれよりも高い位置にあってもよい。水槽１２内に所定量貯まった冷却水１４の水面が、床ＦＬと同じかそれよりも高い位置にあってもよい。

【0024】

粗材移動装置２０は、鋳物粗材１００を水槽１２に対して移動させる。ここでは粗材移動装置２０は、昇降装置２１と搬出入装置３０とを備える。

【0025】

昇降装置２１は、水槽１２の開口１３を通じて、水槽１２に貯まる冷却水１４に対して鋳物粗材１００を出し入れする。昇降装置２１は、かご２２と昇降駆動部２３と支持フレーム２６とを含む。

【0026】

かご２２内に鋳物粗材１００が配置される。かご２２は、水槽１２に対して昇降する。かご２２は、水槽１２の開口１３を通じて、水槽１２に対して出し入れされる。かご２２が昇降方向における上方に位置するとき、かご２２に対して鋳物粗材１００が出し入れされる。かご２２が昇降方向における下方に位置するとき、かご２２及びかご２２内の鋳物粗材１００が冷却水１４に浸される。ここでは複数の鋳物粗材１００を収容するコンテナ１０２がかご２２内に載置される。

【0027】

昇降駆動部２３は、かご２２を昇降駆動する。ここでは昇降駆動部２３が昇降モータ２４とロープ２５とを有するロープ式の昇降駆動部２３である例で説明される。昇降駆動部２３は、油圧式の昇降駆動部などであってもよい。ロープ２５の一端がかご２２に接続される。ロープ２５の他端にはおもりが設けられる。ロープの中間部は滑車に支持される。昇降モータ２４によってロープが巻き上げられることによってかご２２が昇降する。図２では、上昇位置にあるかご２２が実線で示され、下降位置にあるかご２２が二点鎖線で示されている。

【0028】

支持フレーム２６は、かご２２及び昇降駆動部２３を支持する。例えば、支持フレーム２６は、ガイドレール２７、上部フレーム２８及び脚フレーム２９を含む。ガイドレール２７は、かご２２の昇降方向に沿って延びる。ガイドレール２７は、水槽１２の開口１３を通じて、水槽１２の内外に延びる。ガイドレール２７の下端は水槽１２内に位置し、ガイドレール２７の上端は水槽１２よりも上方に位置する。ガイドレール２７は、かご２２の昇降移動をガイドする。上部フレーム２８は、ガイドレール２７の上部を支持する。また、上部フレーム２８にかご２２及び昇降駆動部２３が支持される。例えば、昇降モータ２４及び滑車が上部フレーム２８に支持され、滑車に支持されるロープ２５を介してかご２２及びおもりが吊り下げ支持される。脚フレーム２９は、ガイドレール２７から側方に延び、床ＦＬに支持される。

【0029】

搬出入装置３０は、かご２２に対して鋳物粗材１００を出し入れする。ここでは搬出入装置３０は、かご２２に設置される例で説明される。従って、搬出入装置３０は、かご２２と共に昇降移動する。図２では、下降位置にあるかご２２に対して搬出入装置３０の記載が省略されている。搬出入装置３０は、かご２２に設置されずに、かご２２の外側からかご２２に対して鋳物粗材１００を出し入れするように構成されてもよい。搬出入装置３０は、複数のローラ３１とローラ駆動部３２とを含むローラコンベヤである例で説明される。

【0030】

複数のローラ３１はかご２２内に配置される。複数のローラ３１はそれぞれ回転可能に支持されている。複数のローラ３１の回転軸が互いに平行となるように、複数のローラ３１が配置される。かご２２内において、複数のローラ３１上に鋳物粗材１００が載置される。複数のローラ３１が回転することによって、鋳物粗材１００を積載したコンテナ１０２が複数のローラ３１上を移動する。

【0031】

ローラ駆動部３２は、複数のローラ３１のうち少なくとも１つを回転駆動する。ローラ駆動部３２は、例えば、搬出入モータ３３と環状ベルト３４とを有する。搬出入モータ３３はかご２２の上部に設置されている。環状ベルト３４は、例えば、搬出入モータ３３の回転軸に設けられたスプロケット及びローラ３１の回転軸に設けられたスプロケットに巻きかけられて、搬出入モータ３３の回転力をローラ３１に伝える。

【0032】

冷却水管理装置４０は、水槽１２内の冷却水１４を焼入処理に適した状態に管理するための装置である。冷却水管理装置４０は、水量管理装置４２と水温管理装置４６と水質管理装置５０とを備える。

【0033】

水量管理装置４２は、水槽１２内の冷却水１４の水量を焼入処理に適した状態に管理するための装置である。水量管理装置４２は、給水装置４３と排水装置４４とを備える。

【0034】

給水装置４３は、水槽１２に冷却水１４を供給する。給水装置４３は、水槽１２に備え付けであってもよい。給水装置４３は、水槽１２とは別に設けられて、給水が必要な時に水槽１２に設置され、給水が不要な時に水槽１２から取り外されるように構成されてもよい。給水装置４３は、給水管及び給水バルブなどによって構成されてもよい。

【0035】

排水装置４４は、水槽１２内の冷却水１４を排水する。排水装置４４は、水槽１２に備え付けであってもよい。排水装置４４は、水槽１２とは別に設けられて、排水が必要な時に水槽１２に設置され、排水が不要な時に水槽１２から取り外されるように構成されてもよい。排水装置４４は、排水管及び排水バルブなどによって構成されてもよい。排水装置４４は、バキューム装置などによって構成されてもよい。

【0036】

例えば、上記質別記号Ｔ６及びＴ７における焼入処理では、溶体化処理において摂氏５００度ほどの温度に加熱された鋳物粗材１００が、水槽１２内に入れられる。このため、焼入処理時に冷却水１４が沸騰、蒸発して、冷却水１４の水量が減少し得る。焼入処理開始時に冷却水１４が所定量となるように給水装置４３によって給水されて、冷却水１４の水量が管理される。また、焼入処理を繰り返すことによって上述のように水質が変化する。排水装置４４によって冷却水１４が排水されることによって、冷却水１４の交換が可能となる。水量管理装置４２における給水及び排水の制御は、制御装置６０によって行われてもよいし、作業者によって行われてもよい。

【0037】

水温管理装置４６は、水槽１２内の冷却水１４の水温を焼入処理に適した状態に管理するための装置である。水温管理装置４６は温度センサ４７とヒータ４８とを備える。温度センサ４７は水槽１２内の冷却水１４の温度を測定する。ヒータ４８は水槽１２内の冷却水１４を温める。ヒータ４８は水槽１２の外に設けられて水槽１２を温めるように構成されてもよい。ヒータ４８は水槽１２の中に設けられて冷却水１４を直接温めるように構成されてもよい。

【0038】

例えば、冷却水１４は、給水装置４３によって給水されたときの温度よりも高い温度で、焼入処理が行われる。上述のように、焼入処理時に冷却水１４の水量が減った場合、減った分の冷却水１４が給水装置４３によって給水される。これにより、水槽１２内の冷却水１４の温度が下がる。当該温度低下に応じた分、ヒータ４８によって水槽１２内の冷却水１４が温められる。水温管理装置４６の制御は、制御装置６０によって行われてもよいし、作業者によって行われてもよい。なお、水温管理装置４６は省略されてもよい。

【0039】

水質管理装置５０は、水槽１２内の冷却水１４の水質を焼入処理に適した状態に管理するための装置である。水質管理装置５０は、センサ群５１と表示装置５４とを備える。

【0040】

センサ群５１は、少なくとも１種類のセンサを含む。当該センサは、水槽１２内の冷却水１４の陰イオン濃度に応じた指標値を測定する。ここではセンサ群５１は、電気伝導率センサ５２と、ｐＨセンサ５３とを含む。

【0041】

電気伝導率センサ５２は、冷却水１４の電気伝導率を測定する。例えば、電気伝導率センサ５２は、電極式の電気伝導率センサである。この場合、電気伝導率センサ５２は、電極などが設けられた測定部５２ａを含む。当該測定部５２ａを冷却水１４に浸した状態で、測定部５２ａに電流を流すことによって、冷却水１４の電気伝導率が測定される。電気伝導率センサ５２は、電磁誘導式の電気伝導率センサなどであってもよい。

【0042】

ｐＨセンサ５３は、冷却水１４のｐＨを測定する。例えば、ｐＨセンサ５３は、電極式のｐＨセンサである。この場合、ｐＨセンサ５３は、電極などが設けられた測定部５３ａを含む。当該測定部５３ａを冷却水１４に浸した状態で、測定部５３ａに電流を流すことによって、冷却水１４のｐＨが測定される。ｐＨセンサ５３は、半導体センサ式のｐＨセンサなどであってもよい。

【0043】

ここで監視したい陰イオン濃度としては、全アニオン濃度、塩化物イオン濃度、水酸化物イオン濃度などが想定される。陰イオン濃度に応じた指標値としては、陰イオン濃度そのものであってもよいし、陰イオン濃度と相関関係のある値であってもよい。

【0044】

例えば、全アニオン濃度又は塩化物イオン濃度を監視する場合、上記調査結果に示すように、全アニオン濃度又は塩化物イオン濃度を直接的に測定してもよい。しかしながら、全アニオン濃度又は塩化物イオン濃度の直接的な測定には沈殿などが伴う場合が多く、連続的な測定が容易ではない。

【0045】

そこで、本実施形態では、全アニオン濃度又は塩化物イオン濃度に応じた指標値として、電気伝導率が採用されている。ここで、溶液の濃度が低い場合、イオン濃度が高くなると、電気伝導率が高くなることが知られている。ここでは焼入処理開始前の冷却水１４が上水であるため、溶液の濃度が低い場合に相当することから、電気伝導率は全アニオン濃度と相関関係にあり、全アニオン濃度の指標値として用いることができる。また、ここでは、全アニオン濃度の変化は、主に焼入処理時の冷却水１４の蒸発に伴う濃縮によって生じるものと考えられることから、陰イオン濃度は塩化物イオン濃度と相関関係にあると言える。このため、電気伝導率は塩化物イオン濃度と相関関係にあり、塩化物イオン濃度の指標値として用いることができる。また、電気伝導率の測定は、冷却水１４に浸された測定部５２ａに電流を流すことによって行われるため、連続的な測定が容易である。また、一定周期での自動測定も可能な電気伝導率センサ５２であれば、全アニオン濃度又は塩化物イオン濃度を監視しやすい。

【0046】

また例えば、水酸化物イオンの場合、水酸化物イオン濃度に応じた指標値として、ｐＨが採用されてもよい。ｐＨは、水素イオン濃度指数とも呼ばれ、水素イオン濃度と相関関係のある値である。また、水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度とは相関関係のある値としてよく知られている。このため、ｐＨは、水酸化物イオン濃度と相関関係のある値と言える。そして、ｐＨの測定は、冷却水１４に浸されたｐＨセンサ５３の測定部５３ａに電流を流すことによって行われるため、連続的な測定が容易である。また、一定周期での自動測定も可能なｐＨセンサ５３であれば、水酸化物イオン濃度を監視しやすい。

【0047】

表示装置５４は、センサ群５１の測定値に基づく表示を行う。表示装置５４は、液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro-luminescence）表示装置等であってもよい。表示装置５４として、スマートフォン、タブレット端末等に設けられた表示装置等が用いられてもよい。センサ群５１の測定値に基づく表示として、図２では、センサ群５１の測定値そのままの表示がされている。

【0048】

センサ群５１の測定値に基づく表示としては、センサ群５１の測定値そのままの表示である必要は無く、例えば、センサ群５１の測定値が予め定められた閾値を超えたことを示す表示であってもよい。閾値は、一段階のみ設定されていてもよいし、複数段階設定されていてもよい。ここでは閾値として、電気伝導率に対応する閾値と、ｐＨに対応する閾値とがそれぞれ設定される。閾値は、鋳物粗材１００の表面の不動態被膜が損傷して、非酸化層が露出する程度の値である。閾値は、経験的、実験的に求められる。例えば、電気伝導率に対応する閾値は、１０００ｍＳ／ｍから１４００ｍＳ／ｍの間から選択されてもよい。また、ｐＨに対応する閾値は、８から１０の間から選択されてもよい。

【0049】

制御装置６０は、センサ群５１の測定値を取得する。また制御装置６０は、当該測定値に基づく表示を行うよう表示装置５４を制御している。なお、制御装置６０とセンサ群５１とは有線接続されてもよいし、無線接続されてもよい。制御装置６０と表示装置５４とについても同様である。制御装置６０は、測定値と閾値とを比較し、測定値が閾値超えか判断してもよい。

【0050】

制御装置６０は、ＣＰＵ等のプロセッサ６１、記憶装置６２等を含むコンピュータによって構成されている。プロセッサ６１は、演算回路を含む。プロセッサ６１は、測定値を取得し、当該測定値を表示装置５４に表示させる処理を行う。プロセッサ６１は、測定値が閾値を超えたかどうかを判定する処理を行ってもよい。記憶装置６２は、ＨＤＤ（hard disk drive）、ＳＳＤ（Solid-state drive）等の不揮発性記憶装置によって構成されている。記憶装置６２には、プログラム６３、取得データ６４が記憶される。

【0051】

プログラム６３には、プロセッサ６１が処理部としての機能を実現するための処理が記述されている。よって、プロセッサ６１が記憶装置６２等に保存されたプログラム６３に記述された処理を実行することによって、処理部としての処理が実行される。プロセッサ６１は、１つであってもよいし、複数であってもよい。複数のプロセッサ６１は、１つのコンピュータに組込まれていてもよい。複数のプロセッサ６１が、複数のコンピュータに組込まれており、複数のコンピュータが処理部としての処理を分散して行ってもよい。

【0052】

取得データ６４は、測定値及び閾値などである。測定値は、ロットに対応する管理番号と共に記憶装置６２に記憶され、トレーサビリティに利用されてもよい。これにより、仮に鋳物製品に白さびが生じた場合、当該鋳物製品の管理番号から当該鋳物製品の焼入処理に用いた冷却水１４にかかる測定値を調べることができる。当該冷却水１４の水質に基づいて閾値の見直しを検討することによって、白さびの発生をより抑制できる可能性が高まる。

【0053】

制御装置６０は、制御装置６０に対する利用者からの諸指示を受付ける入力装置を備えていてもよい。入力装置は、複数のスイッチを含むキーボード、マウス、タッチパネル等であってもよい。制御装置６０は、外部のサーバなどと通信を行う通信装置を備えていてもよい。測定値は、通信装置を介して外部のサーバに送られ、外部のサーバにおいて、他の焼入処理装置における測定値と共に記憶されていてもよい。

【0054】

焼入処理装置１０の全部の制御が、制御装置６０によってなされてもよいし、一部の制御が制御装置６０によってなされ、他の一部の制御が作業者によってなされてもよい。

【0055】

制御装置６０において、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

【0056】

＜焼入処理のサイクルについて＞
上記焼入処理装置１０を用いた焼入処理のサイクルについて説明する。図４は、焼入処理のサイクルと測定との関係を示すタイムチャートである。

【0057】

鋳物粗材１００について着目すると、焼入処理装置１０において、鋳物粗材１００が搬入され、搬入された鋳物粗材１００に焼入処理を実施し、焼入処理された鋳物粗材１００を搬出するまでが１サイクルである。搬入は、上記搬出入装置３０によってかご２２内に鋳物粗材１００が入れられる動作である。また、焼入処理は、上記昇降装置２１によって、かご２２を降ろして鋳物粗材１００を冷却水１４に入れた後、所定時間経過後にかご２２を上げて鋳物粗材１００を冷却水１４から出す動作である。搬出は、上記搬出入装置３０によってかご２２から鋳物粗材１００が出される動作である。焼入処理が完了した鋳物粗材１００の搬出と、これから焼入処理を行う鋳物粗材１００の搬入とをまとめて、鋳物粗材１００の入替とすると、焼入処理及び入替が１サイクルとみなすことができる。図４の下段には、当該焼入処理及び入替のサイクルが記載されている。

【0058】

当該鋳物粗材１００の入替の最中に冷却水１４の調整が行われる。従って、冷却水１４について着目すると、焼入処理及び調整が１サイクルである。図４の上段には、当該焼入処理及び調整のサイクルが記載されている。当該調整として、水質調整及び水量調整、水温調整などが想定される。

【0059】

また、図４に示すように、焼入処理のサイクル中に、センサ群５１による測定が行われる。ここでは、電気伝導率センサ５２及びｐＨセンサ５３による測定が行われる。ここでは、焼入処理の１サイクルにかかる標準的な時間の間に、２回以上測定が行われる。測定は、例えば、一定周期で、自動で行われてもよい。この場合、測定の周期は、焼入処理の１サイクルにかかる標準的な時間の半分と同じかそれよりも短い。制御装置６０は、繰り返し取得される測定値のうち直近の測定値に基づく表示を行うように表示装置５４を制御してもよい。

【0060】

＜アルミニウム合金鋳物の製造方法＞
アルミニウム合金鋳物の製造方法について説明する。図５は、冷却水１４に係る焼入処理のサイクルを示すフローチャートである。

【0061】

図５のステップＳ１において、焼入処理に用いられる水槽１２内の冷却水１４の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得る。ここでは測定値として、塩化物イオン濃度に応じた指標値の第１測定値と、水酸化物イオン濃度に応じた指標値の第２測定値との少なくとも一方を得る。電気伝導率は、塩化物イオン濃度に応じた指標値とみなすことができ、電気伝導率の測定値を第１測定値とみなすことができる。また、ｐＨは、水酸化物イオン濃度に応じた指標値とみなすことができ、ｐＨの測定値を第２測定値とみなすことができる。

【0062】

ここでは測定値として、第１測定値としての電気伝導率の測定値と、第２測定値としてのｐＨの測定値との両方を得る。なお、測定値を得るとは、直接測定する場合のほか、相関関係のある測定値から計算して求める場合を含む。例えば、電気伝導率の場合、電気伝導率を直接測定する場合のほか、電気抵抗率を測定し、その逆数を電気伝導率の測定値としてもよい。

【0063】

ここでは、電気伝導率センサ５２及びｐＨセンサ５３が、焼入処理のサイクル中に電気伝導率及びｐＨを自動測定する。またここでは、電気伝導率センサ５２及びｐＨセンサ５３が、１回の焼入処理サイクル中に、間隔をあけて２回以上測定する。従ってここでは、１回の焼入処理サイクル中に、２回以上の第１測定値及び２回以上の第２測定値が自動で得られる。

【0064】

ステップＳ１で取得された測定値に基づいて、アルミニウム合金鋳物粗材１００を水槽１２内の冷却水１４に浸して、焼入処理を実施する。

【0065】

具体的には、ステップＳ２において、測定値が閾値を超えているか判定する。測定値が閾値を超えていると判定した場合、ステップＳ３に進み、超えていないと判定した場合、ステップＳ４に進む。ここでは、当該判定は、作業者によって行われる。具体的には、図１に示すように、ステップＳ１で取得された第１測定値及び第２測定値のうち直近の値が、上記表示装置５４に表示される。作業者は、当該表示を確認して、測定値が閾値を越えているか判定する。もっとも当該判定は、制御装置６０がしてもよい。

【0066】

また、ここでは、第１測定値及び第２測定値のいずれか一方でも閾値を超えた場合に、測定値が閾値を超えていると判定してステップＳ３に進む。また、第１測定値及び第２測定値の両方が閾値を超えていない場合に、測定値が閾値を超えていないと判定してステップＳ４に進む。なお、第１測定値及び第２測定値の両方が対応する閾値を超えていた場合に測定値が閾値を超えていると判定してステップＳ３に進み、第１測定値及び第２測定値のいずれか一方でも対応する閾値を超えていない場合は、測定値が閾値を超えていないと判定してステップＳ４に進んでもよい。

【0067】

ステップＳ３において、水質調整を行う。水質調整は、陰イオン濃度に応じた指標値を調整するための処理である。ここでは、水質調整として、冷却水１４の交換を行う。まず、排水装置４４によって冷却水１４が排水される。そして、給水装置４３によって新しい冷却水１４として、図１の焼入処理前の水質と同様の水質を有する冷却水が給水される。これにより、比較的電気伝導率及びｐＨの高い冷却水１４が排水されて、比較的電気伝導率及びｐＨの低い冷却水１４が給水されることによって、電気伝導率及びｐＨの両方を下げることができる。

【0068】

冷却水１４の交換は、全量交換であってもよいし、一部交換であってもよい。また、全量交換と一部交換とを組み合わせてもよい。例えば、全量交換を手配しても、排水タンクなどの関係で、すぐに全量交換できない場合があり得る。この場合、全量交換が可能となるまでのつなぎとして、一部の冷却水１４が交換されてもよい。一部交換する場合の交換量は、例えば、１割から３割であってもよい。

【0069】

全量交換と一部交換とを組み合わせる場合、第１段階の閾値と、第１段階の閾値よりも高い第２段階の閾値とを設けて、以下のように処理してもよい。すなわち、ステップＳ２の閾値として、まず第１段階の閾値で判定され、第１段階の閾値を超えたときに全量交換を手配しつつ、ステップＳ２における閾値として第２段階の閾値を用いて焼入処理サイクルを繰り返す。そして、全量交換可能となるまでの間、ステップＳ２において第２段階の閾値を超えたときに、一部の冷却水１４が交換され、焼入処理サイクルが続けられてもよい。

【0070】

水質調整として、水交換以外の処理が行われてもよい。例えば、ｐＨを調整するための処理として、冷却水１４に中和剤の投入が行われてもよい。本実施形態では、中和対象の冷却水１４が塩基性であるため、投入される中和剤として、酸が想定される。係る酸として、食品添加物にも使用可能なクエン酸などの酸が好ましい。塩化物イオン濃度に応じた指標値を調整するための処理として、ろ過などで陰イオンなどの不純物を除くことも考えられる。

【0071】

水質調整が完了したら、ステップＳ４に進む。

【0072】

ステップＳ４において、水量調整及び水温調整を行う。水量調整は、給水装置４３を用いて、蒸発等で減った分の冷却水１４を補充する処理などである。ステップＳ３において、冷却水１４の交換がされた場合、水量調整は省略されてもよい。水温調整は、冷却水１４の交換、水量調整などで下がった水温をヒータ４８によって上げる処理などである。水量調整及び水温調整が完了したら、ステップＳ５に進む。この際、冷却水１４の状態は、焼入処理に適した状態となっている。

【0073】

ステップＳ５において、焼入処理が実施される。このとき、焼入処理に適した状態の冷却水１４を用いて焼入処理が行われる。

【0074】

ここでは、ステップＳ２を経ているため、測定値が予め定める閾値以下に保たれた状態で、ステップＳ５の焼入処理が実施される。

【0075】

またここでは、ステップＳ２においてセンサ群５１の測定値が閾値を超える場合に移行するステップＳ３において、陰イオン濃度に応じた指標値を低下させる調整処理としての水質調整が実施されてから、ステップＳ５の焼入処理が実施される。

【0076】

ステップＳ１からステップＳ４は、焼入処理用冷却水１４の水質管理方法と認識されてもよい。焼入処理用冷却水１４の水質管理方法は、アルミニウム合金鋳物粗材１００の焼入処理に用いられる水槽１２内の冷却水１４を管理する方法である。当該水質管理方法において、冷却水１４の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、測定値に基づいて、冷却水１４を管理する。

【0077】

本実施形態によると、冷却水１４の陰イオン濃度に応じた指標値と、焼入処理後の白さびの発生とに相関関係があることを見出し、陰イオン濃度に応じた指標値の測定値に異常が認められた場合に、陰イオン濃度に応じた指標値を調整するための処理を施すことによって、アルミニウム合金鋳物における白さびの発生を抑制できる。

【0078】

かかるアルミニウム合金鋳物製品としては、特に限定されるものではないが、例えば、自動二輪車などの鞍乗り型乗物の部品であってもよい。鞍乗り型乗物の場合、特に表面の美観が重要である。鞍乗り型乗物のアルミニウム合金鋳物製品において、白さびの発生を抑制できることによって、鞍乗り型乗物の表面の美観が損なわれることを抑制できる。

【0079】

また、塩化物イオン濃度に応じた指標値又は水素イオン指数の測定値に異常が認められない場合は冷却水１４をそのまま使用できるため、塩化物イオン濃度に応じた指標値又は水素イオン指数を測定せずに定期的に冷却水１４の交換などを行う場合と比べて、水交換頻度を少なくでき得る。

【0080】

また、陰イオンの中でも、特に、塩化物イオン濃度に応じた指標値及び水酸化物イオン濃度に応じた指標値が、焼入処理後の白さびの発生と相関関係があることを見出し、塩化物イオン濃度に応じた指標値又は水酸化物イオン濃度に応じた指標値の測定値に異常が認められた場合に、塩化物イオン濃度に応じた指標値又は水酸化物イオン濃度に応じた指標値を調整するための処理を施すことによって、白さびの発生を抑制できる。

【0081】

また、センサ群５１の測定値が、予め定める閾値以下に保たれた状態で、焼入処理を実施する。この場合、冷却水１４の陰イオン濃度に応じた指標値が高い状態で焼入処理が行われることが抑制されるため、白さびの発生を抑制できる。

【0082】

また、センサ群５１の測定値が閾値を超える場合には、陰イオン濃度に応じた指標値を低下させる調整処理を実施してから、焼入処理を実施する。この場合、陰イオン濃度に応じた指標値を閾値以下に保つことができる。

【0083】

また、センサ群５１の測定値として、塩化物イオン濃度の指標値の第１測定値及び水酸化物イオン濃度の指標値の第２測定値の両方を得て、第１測定値及び第２測定値のいずれか一方でも閾値を超えた場合に、調整処理を実施する。この場合、冷却水１４を厳しい基準で管理することで、白さびの発生抑制効果が高まる。

【0084】

測定値は、電気伝導率及びｐＨの少なくとも一方である。この場合、比較的簡便に陰イオン濃度に応じた指標値を測定することができる。

【0085】

また、１回の焼入処理サイクル中に、間隔をあけて２回以上のセンサ群５１の測定値を得る。２回以上の測定値のうちの少なくとも１回の測定値は、焼入処理直前以外に得られるため、焼入直前以外に水質調整を行う機会が得られ、焼入直前に水質調整する場合に比べて、焼き入れ完了までの時間の延長が長くなることを防ぐことができる。

【0086】

＜変形例＞
これまで、陰イオン濃度に応じた指標値の測定値として、電気伝導率及びｐＨを測定するものとして説明されたが、このことは必須の構成ではない。当該測定値として、例えば、透過光濁度などの濁度が測定されてもよい。すなわち、本願出願人は、図１に示す水質調査時に、濁度についても調査したところ、処理前の冷却水で１度・カオリン未満だった濁度が、処理後の冷却水において、１２０度・カオリンと上昇したことを見出した。そして、濁度の変化は、陰イオン濃度の変化と相関関係にあるものと考えられる。

【0087】

またこれまで、電気伝導率センサ５２及びｐＨセンサ５３が、電気伝導率及びｐＨを自動測定するものとして説明されたが、このことは必須の構成ではない。電気伝導率及びｐＨの少なくとも一方について、作業者が、逐一測定してもよい。

【0088】

またこれまで、閾値を超えたかどうかの判定が、焼入処理の各サイクルにおいてされるものとして説明されたが、このことは必須の構成ではない。閾値を超えたかどうかの判定が、複数のサイクルに１回行われてもよい。陰イオン濃度に応じた指標値の測定値の変化が少ない場合などに好適である。

【0089】

なお、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

【0090】

本明細書及び図面は、下記の各態様を開示する。

【0091】

第１の態様に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法は、アルミニウム合金鋳物粗材を焼入処理してアルミニウム合金鋳物を製造する方法であって、前記焼入処理に用いられる水槽内の冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、前記測定値に基づいて、前記アルミニウム合金鋳物粗材を前記水槽内の前記冷却水に浸して、前記焼入処理を実施する、アルミニウム合金鋳物の製造方法である。

【0092】

第１の態様によると、冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値と、焼入処理後の白さびの発生とに相関関係があることを見出し、陰イオン濃度に応じた指標値の測定値に異常が認められた場合に、陰イオン濃度に応じた指標値を調整するための処理を施すことによって、白さびの発生を抑制できる。

【0093】

第２の態様は、第１の態様に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、前記測定値として、塩化物イオン濃度に応じた指標値の第１測定値と、水酸化物イオン濃度に応じた指標値の第２測定値との少なくとも一方を得る。陰イオンの中でも、特に、塩化物イオン濃度に応じた指標値及び水酸化物イオン濃度に応じた指標値が、焼入処理後の白さびの発生と相関関係があることを見出し、塩化物イオン濃度に応じた指標値又は水酸化物イオン濃度に応じた指標値の測定値に異常が認められた場合に、塩化物イオン濃度に応じた指標値又は水酸化物イオン濃度に応じた指標値を調整するための処理を施すことによって、白さびの発生を抑制できる。

【0094】

第３の態様は、第１又は第２の態様に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、前記測定値が、予め定める閾値以下に保たれた状態で、前記焼入処理を実施する。この場合、冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値が高い状態で焼入処理が行われることが抑制されるため、白さびの発生を抑制できる。

【0095】

第４の態様は、第３の態様に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、前記測定値が前記閾値を超える場合には、前記陰イオン濃度に応じた指標値を低下させる調整処理を実施してから、前記焼入処理を実施する。この場合、陰イオン濃度に応じた指標値を閾値以下に保つことができる。

【0096】

第５の態様は、第４の態様に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、前記測定値として、塩化物イオン濃度の指標値の第１測定値及び水酸化物イオン濃度の指標値の第２測定値の両方を得て、前記第１測定値及び前記第２測定値のいずれか一方でも前記閾値を超えた場合に、前記調整処理を実施する。この場合、冷却水を厳しい基準で管理することで、白さびの発生抑制効果が高まる。

【0097】

第６の態様は、第１から第５のいずれか１つの態様に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、前記測定値は、電気伝導率及びｐＨの少なくとも一方である。この場合、比較的簡便に陰イオン濃度に応じた指標値を測定することができる。

【0098】

第７の態様は、第１から第６のいずれか１つの態様に係るアルミニウム合金鋳物の製造方法であって、１回の焼入処理サイクル中に、間隔をあけて２回以上の前記測定値を得る。この場合、２回以上の測定値のうちの少なくとも１回の測定値は、焼入直前以外に得られるため、焼入直前以外に水質調整を行う機会が得られ、焼入直前に水質調整する場合に比べて、焼き入れ完了までの時間が延長することを防ぐことができる。

【0099】

第８の態様は、アルミニウム合金鋳物粗材の焼入処理に用いられる水槽内の冷却水を管理する方法であって、前記冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、前記測定値に基づいて、前記冷却水を管理する、焼入処理用冷却水の水質管理方法である。

【0100】

第８の態様によると、冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値と、焼入処理後の白さびの発生とに相関関係があることを見出し、白さびの発生と相関関係のある冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得て、当該測定値に基づいて冷却水を管理することによって、白さびの発生を抑制できる。

【0101】

第９の態様は、アルミニウム合金鋳物粗材の焼入処理に用いられる冷却水を貯める水槽と、前記水槽に貯まった前記冷却水に浸かる位置に配置された測定部を有し、前記冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値の測定値を得るセンサ群と、前記測定値に基づく表示を行う表示装置と、を備える、焼入処理装置である。

【0102】

第９の態様によると、冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値と、焼入処理後の白さびの発生とに相関関係があることを見出し、白さびの発生と相関関係のある冷却水の陰イオン濃度に応じた指標値をセンサ群によって測定して表示装置によって表示することによって、作業者が陰イオン濃度に応じた指標値の現況を確認しやすくなり、当該測定値に応じて冷却水を管理することによって、白さびの発生を抑制できる。

【0103】

上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

【符号の説明】

【0104】

１０ 焼入処理装置
１２ 水槽
１４ 焼入処理用冷却水
２０ 粗材移動装置
２１ 昇降装置
３０ 搬出入装置
４０ 冷却水管理装置
４２ 水量管理装置
４３ 給水装置
４４ 排水装置
４６ 水温管理装置
４７ 温度センサ
４８ ヒータ
５０ 水質管理装置
５１ センサ群
５２ 電気伝導率センサ
５２ａ 測定部
５３ ｐＨセンサ
５３ａ 測定部
５４ 表示装置
６０ 制御装置
１００ アルミニウム合金鋳物粗材
１０２ コンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】