JP2009255104A - アルミニウム合金成形品の製造方法およびその金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型の内部に成形された後，離型する前の鋳物の一部に，処理温度及び処理時間を正確に制御して熱処理を施すことができるアルミニウム合金の成形品の製造方法およびその金型を提供すること。
【解決手段】 金型１０の内部に，入子１０１及び入子１０２を収容する。ここで，入子１０１及び入子１０２は，上型１２と，下型１１とともに鋳物の形状を形成するような形状をしているものである。また，入子１０１と，入子１０２とはソルト流路１１１を形成している。まず，金型１０に溶湯を鋳込む。次に，ソルト流路１１１にソルトを流す。このソルトの温度は，溶湯の合金の溶体化処理温度と同じかわずかに高い温度とする。これにより，局所的熱処理対象箇所３０１の温度を溶体化処理温度に保持する。また，ソルトを流す時間を調節することにより，所望の溶体化処理時間を設定することができる。この熱処理の後，鋳物を金型から離型する。
【選択図】図９

Description

本発明は，アルミニウム合金の成形品を製造する方法およびその金型に関する。さらに詳細には，金型においてアルミニウム合金を鋳造しつつ，部分的に溶体化処理等の熱処理を施すことができるアルミニウム合金の成形品の製造方法およびその金型に関するものである。

アルミニウム合金成形品は，鋳造された後，強度などの機械的特性を向上させるために熱処理を施されることがある。このような熱処理として，例えば，溶体化処理後に人工時効処理を行うＴ６処理（ＪＩＳ）が挙げられる。しかし，鋳物が冷えた後に鋳物全体に再度熱処理を施す場合，エネルギー効率においても生産効率においても良好ではない。また，機械的強度においても，鋳物の全体にわたって確保する必要のない場合もある。このため，鋳造後の熱処理を，強度の必要な箇所のみに部分的に施すことがある。

例えば，特許文献１では，準備工程と，鋳込み工程と，分離工程と，焼入れ工程と，時効処理工程とを有する軽合金製鋳物の製造方法が開示されている。当該軽合金製鋳物の製造方法では，鋳込み後に鋳物を金型から分離し，分離された鋳物の表面に冷却媒体を接触させることにより，焼入れを行うこととしている。これにより，部分的に熱処理を施した鋳物を製造することができるとしている。

特開２００５−１６９４９８

このような熱処理は，その対象箇所の温度制御をより厳密に行うことが望ましい。製品毎に温度のバラツキが生じると，製造される鋳物の品質が安定しないためである。また，一製品内においても，熱処理の箇所内での温度ムラが生じると，必要とされる機械的性質が得られないおそれがあるためである。一方，熱処理温度が高いほど溶質原子の拡散速度が速く，主成分である金属に溶け込みやすい。このため，固相線温度直下の温度を一定時間保持することが好ましい。合金元素の濃度分布のより均一な合金を製造することができるためである。さらに，短い時間で熱処理を行うことができるためである。

しかし，特許文献１に記載の方法では，熱処理対象箇所の温度を目標温度に一定時間保持することは困難である。水を吹き付けることにより熱処理対象箇所の温度を操作しているためである。そして，水の温度と熱処理の目標温度とが大きくかけ離れているためである。さらに，熱処理対象箇所の形状によっては，水がかかりやすいところと，かかりにくいところとができるため，温度ムラを生じやすい。加えて，金型を分離した後，砂型を残したまま熱処理を施すため，熱処理を行いうる箇所が限定される（特許文献１の図６を参照）。また，当該方法は，処理箇所の温度を冷媒である水を吹き付ける時間で制御しているため，温度の制御性に不確実性を有する。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，金型の内部に成形された後，離型する前の鋳物の一部に，処理温度及び処理時間を正確に制御して熱処理を施すことができるアルミニウム合金の成形品の製造方法およびその金型を提供することである。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の金型によりアルミニウム合金の成形品を製造する方法は，前記金型として，成形品の一部に接触して熱処理を施す局所熱処理部と，成形品の前記一部以外の残部に接触する非熱処理部とを有するものを用い，成形後，前記金型から成形品を取り出す前に，前記局所熱処理部により，成形品の前記一部をその合金の溶体化温度に保持して局所的に溶体化処理を施す局所溶体化工程を有することを特徴とするものである。かかるアルミニウム合金の成形品の製造方法は，金型の内部においてアルミニウム合金の成形品の一部に溶体化処理を施すことができる。

上記に記載のアルミニウム合金の成形品の製造方法において，前記金型として，前記局所熱処理部が，前記非熱処理部を構成する金型本体とは別体であるとともに金型本体の内部に配置される入子であるものを用いることとしてもよい。かかるアルミニウム合金の成形品の製造方法においても，金型の内部においてアルミニウム合金の成形品の一部に溶体化処理を施すことができる。

上記に記載のアルミニウム合金の成形品の製造方法において，前記入子と金型本体との間に隙間があるものを用いることとするとなおよい。入子と金型本体との隙間により，入子から金型本体への放熱が抑制されるためである。これにより，溶体化処理を施す箇所の保温性が向上する。

上記に記載のアルミニウム合金の成形品の製造方法において，前記金型として，前記局所熱処理部に流体の流路が形成されているものを用いることとするとなおよい。金型の流路に熱流体を流すことができるためである。溶体化処理温度に保持された熱流体を流路に流すことにより，局所熱処理部及び溶体化処理を施す箇所の温度を一定時間保持することができるためである。

上記に記載のアルミニウム合金の成形品の製造方法において，前記局所溶体化工程の後で成形品を前記金型から取り出した成形品を水で冷却する水冷工程と，前記水冷工程後の成形品に人工時効処理を施す人工時効工程とを有することとするとさらによい。アルミニウム合金の成形品の機械的性質が向上するためである。

本発明の成形品を成形する金型は，成形品の一部に接触して熱処理を施す局所熱処理部と，成形品の前記一部以外の残部に接触する非熱処理部とを有し，前記局所熱処理部には，成形後，前記金型から取り出す前の成形品の前記一部を加熱する熱源が設けられていることを特徴とするものである。かかる金型により，成形品を成形するとともに金型の内部の合金の一部に熱処理を施すことができる。

上記に記載の金型において，前記局所熱処理部が，前記非熱処理部を構成する金型本体とは別体であるとともに金型本体の内部に配置される入子であることとしてもよい。成形品を成形するとともに金型の内部の合金の一部に熱処理を施すことができることに変わりはないからである。

上記に記載の金型において，前記入子と金型本体との間に隙間があることとするとなおよい。入子から金型本体への放熱が抑制されるためである。

上記に記載の金型において，前記局所熱処理部に，熱流体を流す流路が形成されていることとするとさらによい。金型の流路に熱流体を流すことができるためである。溶体化処理温度に保持された熱流体を流路に流すことにより，局所熱処理部及び溶体化処理を施す箇所の温度を一定時間保持することができるためである。

本発明によれば，金型の内部に成形された後，離型する前の鋳物の一部に，処理温度及び処理時間を正確に制御して熱処理を施すことができるアルミニウム合金の成形品の製造方法およびその金型が提供されている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，アルミニウム合金成形品の製造方法およびその金型について，本発明を具体化したものである。

［金型］
本形態の金型１０について，図１〜図４により説明する。図１は，本形態の金型１０の断面図である。本形態の金型１０は，金型本体として下型１１と上型１２とを有している。図２は，金型１０の下型１１の製品部分を示した平面図である。図３は，金型１０の上型１２の製品部分を示した平面図である。図１は，図２の下型１１及び図３の上型１２を一体とした場合のＸＸ断面に相当するものである。なお，簡単のために図１では金型１０の細部の形状を簡略化している。なお，下型１１及び上型１２の材質は，例えばＳＫＤ６１（ＪＩＳ）である。

また，本形態の金型１０は，下型１１及び上型１２の他に入子１０１と，入子１０２とを有している。入子１０１と，入子１０２とは，下型１１の内部に収まるようになっているものである。図４に，図１の下型１１に入子１０１と，入子１０２とを収めた様子を示す。キャビティ２００は，下型１１と，上型１２と，入子１０１と，入子１０２とで仕切られた閉空間である。このキャビティ２００の形状が，溶湯が鋳込まれて鋳造される鋳物の形状を決めるものである。

キャビティ２００の一部として，局所的熱処理対象箇所２０１がある。これは，鋳造の際に製品リブ等の鋳物の一部となるべき空間である。また，局所的熱処理対象箇所２０１は，入子１０１及び入子１０２により大部分を囲まれた領域であり，鋳物の製造工程において溶体化処理が施される箇所である。

このように，本形態の金型１０は，鋳物製品を製造するとともに，鋳物の一部に対して局所的に熱処理を施すためのものである。ここで，入子１０１と入子１０２とで仕切られた空間としてソルト流路１１１が形成されている。ソルト流路１１１は，溶湯とは別の流体を流すためのものである。このため，ソルト流路１１１には金型１０の外部からソルトを供給できるように流体の注入口及び排出口が設けられている。このソルト流路１１１には，後述するように熱容量の大きな流体（ソルト）を流すためのものである。ソルトとして，ＫＮＯ_３とＮａＮＯ_２とを５０％ずつの比で混合したものが挙げられる。なお，ソルトとして，熱容量が高い流体であれば別のもので代用しても構わない。ソルトの温度はアルミニウム合金の溶体化処理温度と同じかわずかに高い温度とする。このソルトにより，局所的熱処理対象箇所２０１の温度を一定の温度に保つことができる。これにより，局所的熱処理対象箇所２０１が，局所的に熱処理を施されるようにするものである。このように，入子１０１と，入子１０２とは，局所的熱処理対象箇所２０１に熱処理を施すための局所熱処理部である。また，金型１０における上記局所熱処理部以外の残部，すなわち下型１１及び上型１２は，非熱処理部である。なお，入子１０１及び入子１０２の材質は，下型１１及び上型１２と同じである。

また，下型１１と入子１０２との間には，空気層１０３が形成されている。これにより，入子１０２から下型１１への放熱が抑制されている。このように，局所的熱処理対象箇所２０１は保温性に優れている。このため，局所的に熱処理を施す際に局所的熱処理対象箇所２０１の温度をほぼ一定に保つことができる。

以上，説明したように，本実施の形態に係る金型は，入子からなる局所熱処理部を設けたものである。この局所熱処理部には，溶湯とは別の流体を流す流路が形成されている。このため，鋳物の一部の温度を高い精度で保持することができる。これにより，鋳物の一部に正確な熱処理を施すことができるのである。

なお，入子は，上型１２に収容するようにしても構わない。また，下型１１と，上型１２と，入子１０１と，入子１０２の材質は，ＳＫＤ６１以外のものであってもよい。ただし，熱膨張率の関係上，これらは同一の材質であることが好ましい。また，ソルト流路１１１の表面積は大きいほうが好ましい。入子１０１及び入子１０２の隅々までソルトの熱が行き渡るからである。また，下型１１または上型１２と，入子１０１または入子１０２との間に，断熱材を入れても構わない。

［製造方法］
ここで，アルミニウム合金成形品の製造方法について図５〜図９により説明する。本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法により製造されるアルミニウム合金成形品は，鋳物の一部にリブ形状のような応力の集中しやすい箇所を有するものである。また，応力の集中しやすい箇所を強化するために，当該箇所に局所的な熱処理を施したものである。

図５は，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法を説明するフローチャートである。本形態のアルミニウム合金の成形品の製造方法は，鋳込み後金型から取り出す前に，鋳物の一部に溶体化処理を施すものである。図６は，局所的に溶体化処理を施す局所的熱処理対象箇所３０１（図８参照）の温度の時間変化を示すグラフである。図７は，局所的熱処理対象箇所３０１以外の鋳物の箇所である局所的熱処理非対象箇所３００（図８参照）の温度の時間変化を示すグラフである。このため，図６のｔ１〜ｔ７と図７のｔ１〜ｔ７とはそれぞれ同じ時刻を示すものである。また，図６及び図７のＳ１〜Ｓ５は，図５の工程Ｓ１〜Ｓ５に対応するものである。

（時刻ｔ１〜時刻ｔ２：鋳込み工程Ｓ１）
本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法では，まず金型１０のキャビティ２００に７００〜７４０℃（図６及び図７の温度Ａ）の溶湯を湯口より流し込む（Ｓ１：鋳込み工程）。このため，キャビティ２００は，溶湯によりほぼ満たされる。また，溶体化処理を施される局所的熱処理対象箇所３０１も溶湯で満たされる。また，溶湯で満たされたうちの溶体化処理を施されない箇所を局所的熱処理非対象箇所３００とする。７００〜７４０℃程度あった溶湯の温度（図６及び図７の温度Ａ）は，鋳込み後，金型に接して温度が低下する（図６及び図７参照）。

そして，溶湯温度が合金の液相線温度を下回ると溶湯が固化し始め，さらに固相線温度を下回ると，溶湯が凝固し終える。ここで，凝固した鋳物の温度が，図６の溶体化処理温度（図６中の温度Ｂ）となった時刻をｔ２とする。本形態において設定する溶体化処理温度は，固相線温度の直下であり，なおかつ酸化を伴った溶融（バーニング）を起こすほど高くはない温度である。

（時刻ｔ２〜時刻ｔ３：局所的溶体化処理工程Ｓ２）
時刻ｔ２の後，ソルト流路１１１にソルトを流す。これにより，局所的熱処理対象箇所３０１の温度を溶体化処理温度（図６の温度Ｂ）に保持する。局所的熱処理対象箇所３０１の温度を一定時間にわたり溶体化温度に保持することにより，溶体化処理を施す（局所的溶体化処理工程：Ｓ２）のである。このときの様子を図９に示す。なお，この溶体化処理温度及び溶体化処理時間は合金等の種類により異なるため詳細は後述するが，おおよそ固相線温度の直下にて数十分程度である。また，時刻ｔ２の前に予めソルト流路１１１にソルトを流しておいてもよい。

ここで，ソルトの温度は，溶体化処理温度と同じか又はそれよりわずかに高いものとしている。ソルトがソルト流路１１１を通過することにより，ソルトの熱はソルト流路１１１を形成する入子１０１及び入子１０２へと伝達される。これにより，入子１０１及び入子１０２の温度はソルトの温度とほぼ等しくなる。入子１０１及び入子１０２の熱は，局所的熱処理対象箇所３０１に伝達される。このため，局所的熱処理対象箇所３０１の温度は，設定した溶体化処理温度とほぼ等しくなる。ここで，局所的熱処理対象箇所３０１は，入子１０１と入子１０２とでほとんど覆われている。このため，局所的熱処理対象箇所３０１から局所的熱処理非対象箇所３００へ熱が逃げにくくなっている。また，入子１０２と下型１１との間には空気層１０３があるため，入子１０２から下型１１への放熱も抑制されている。

このように，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法は，金型内部の鋳物の一部に溶体化処理を施すために，溶体化処理温度にほぼ等しいかわずかに高い温度のソルトを，入子１０１及び入子１０２により形成されるソルト流路１１１に流すものである。このため，ソルト流路１１１にソルトを流している間，局所的熱処理対象箇所３０１は溶体化処理温度に保持される（図６参照）。局所的熱処理対象箇所３０１内での位置による温度ムラは，あったとしても±２℃（図６の二点鎖線間の領域α）の範囲内にすぎない。ソルト流路１１１が入子の隅々まで熱が伝わるように形成されているためである。なお，従来の鋳物全体に溶体化処理を施す場合，鋳物内での温度ムラは±１０℃程度にもなる。また，特許文献１に記載の鋳物の製造方法では，熱処理箇所の温度が一定時間にわたり保持されることはない。熱処理対象箇所の温度と，当該箇所に吹き付ける水の温度とが大きく異なっているためである。

なお，時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間，局所的熱処理対象箇所３０１は，その温度が保持される一方，溶体化処理を施さない局所的熱処理非対象箇所３００は自然放冷状態である。このため，その部分の温度は下がり続ける（図７参照）。

本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法は，ソルトの温度を調節することにより，局所的熱処理対象箇所３０１の熱処理温度を正確に制御することができる。また，ソルトを流す時間を調節することにより，局所的熱処理対象箇所３０１の熱処理時間を厳密に管理することができる。このため，必要な時間にわたり熱処理を施した後（時刻ｔ３），ソルトの供給を停止する。これにより，局所的熱処理対象箇所３０１の溶体化処理が終了した。

（時刻ｔ３〜時刻ｔ４：離型工程Ｓ３）
時刻ｔ３の後，金型から鋳物を分離する（Ｓ３）。このとき，局所的熱処理対象箇所３０１の温度は，図６に示すように未だ高いままである。局所的熱処理非対象箇所３００の温度は，図７に示すように充分下がっている。ここで，鋳物を金型から離型し終えた時刻をｔ４とする。時刻ｔ４において，局所的熱処理対象箇所３０１の温度は，時刻ｔ３に比べて厳密にいえばわずかに下がっている。しかし，常温に比べれば高いままである。

（時刻ｔ４〜時刻ｔ５：水没焼入工程Ｓ４）
離型の後，鋳物全体を水没させる（Ｓ４）。これにより，鋳物全体に焼入が施される。鋳物を水中から取り出した時刻をｔ５とする。

（時刻ｔ６〜時刻ｔ７：人工時効処理工程Ｓ５）
そして，水没焼入（Ｓ４）を施した後，鋳物に人工時効処理を施す（Ｓ５）。この場合の処理温度（図６及び図７の温度Ｃ）及び処理時間は合金により異なるため後述する。以上により，鋳物の一部に熱処理を施したアルミニウム合金成形品が製造された。ここで，局所的熱処理対象箇所３０１は，溶体化処理（Ｓ２）を施された後，人工時効処理（Ｓ５）を施されている。このため，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法により製造されたアルミニウム合金成形品は，その一部である局所的熱処理対象箇所３０１にＴ６処理（ＪＩＳ）を施したものとなっている。

本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法は，金型とともに入子を用いることにより鋳物の一部に溶体化処理を施すものである。また，入子の形成するソルト流路にソルトを流して保温するようにしたので，熱処理の間，入子に囲まれた鋳物の一部をほぼ一定の温度に保つことができる。鋳物全体に溶体化処理を施した場合と比べて，溶体化処理を施した箇所内での異なる位置における温度ムラが小さい。このため，合金の種類に応じた熱処理温度および熱処理時間を設定し，局所的な熱処理を施すことができるようになった。つまり，熱処理の対象箇所を，時間的にも，空間的にも一定に保つことができるようになった。これにより，金型において，鋳造工程と，局所的溶体化処理工程とが一体となったアルミニウム合金成形品の製造方法が実現されている。

また，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法により製造されたアルミニウム合金成形品は，その一部に熱処理が施されたものである。その鋳物における熱処理箇所は，溶質原子を過飽和に，なおかつ均一に固溶しているものである。このため，熱処理箇所内での溶質原子の固溶量のムラが小さい。また，製品毎の機械的性質のバラツキも小さい。なお，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法は，金型の内部で溶体化処理を施すため，溶体化処理のための加熱炉を必要としない。また，溶湯温度の熱を利用して熱処理を施すため，エネルギーを無駄に消費しない。さらに，鋳造工程と熱処理工程とが一体となっているため，サイクルタイムも短縮することができる。

［熱処理の実施例１］
本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法は，鋳物の一部に局所的に熱処理を施すものである。そして，対象とする製品，用いる合金等に応じて種々の熱処理温度及び熱処理時間を設定することが可能である。以下にその行った試験を例示する。

本試験は，鋳物全体に熱処理を施した比較例と，鋳物の一部に熱処理を施したその熱処理箇所とについて，機械的性質を比較したものである。比較項目はＪＩＳにならい，
１． 引張強度，
２． ０．２％耐力，
３． 伸び
の３項目とした。

まず，実施例１では，合金１として，ＪＩＳ−ＡＣ４ＣＨを用いた。合金１の主成分はアルミニウムであり，その他の元素の成分比は，表１のとおりであった。なお，合金１の固相線温度は５６４℃である。

合金１に熱処理を行った合金の機械的性質を図１０のグラフに示す。ここで，比較例は，鋳物全体を温度５３０℃（±１０℃）で３時間かけて溶体化処理した後，水冷したものである。その後，温度１７０℃（±５℃）で３時間かけて人工時効処理を施した。この温度が，図６及び図７の温度Ｃに該当するものである。

また，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法及びそれを用いた金型により製造されたアルミニウム合金成形品の局所的熱処理対象箇所３０１の機械的性質について，図１０の比較例の右側に結果を示す。温度５４５℃（±２℃）でそれぞれ１０分，２０分，３０分の局所的溶体化処理を行った後，水冷し，温度１７０℃（±５℃）で３時間かけて人工時効処理を施したものの結果を，図１０の左側から順に示す。さらに，温度５５５℃（±２℃）でそれぞれ１０分，２０分，３０分の局所的溶体化処理を行った後，水冷し，温度１７０℃（±５℃）で３時間かけて人工時効処理を施したものの結果をその右側に示す。

本実施例１のアルミニウム合金成形品の局所的熱処理対象箇所は，引張強度及び０．２％耐力に関して，鋳物全体に熱処理を施した比較例に比べて若干高い数値を示した。一方，伸びについては，少々バラツキがあるものの適当な熱処理温度及び熱処理時間（５４５℃，３０分または５５５℃，２０分）を選べば，比較例と遜色のない数値を示した。なお，局所的熱処理の時間は全体を溶体化処理する場合に比べて短い。

［熱処理の実施例２］
次に，合金２について行った試験結果を実施例２として説明する。合金２として，ＪＩＳ−ＡＣ２Ｂを用いた。合金２の主成分もまたアルミニウムであり，その他の元素の成分比は，表２のとおりであった。なお，合金２の固相線温度は５２０℃である。

合金２に熱処理を行った合金の機械的性質を図１１のグラフに示す。合金２について，以下に示す異なる熱処理を行った後，引張強度と，０．２％耐力と，伸びについて測定した。ここで，比較例は，鋳物全体を温度５００℃（±１０℃）で２時間かけて溶体化処理した後，水冷したものである。その後，温度２２０℃（±５℃）で２時間かけて人工時効処理を施した。

また，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法及びそれを用いた金型により製造されたアルミニウム合金成形品の局所的熱処理対象箇所３０１の機械的性質について，図１１の比較例の右側に結果を示す。温度５１５℃（±２℃）でそれぞれ０分，１０分，２０分の局所的溶体化処理を行った後，水冷し，温度２１０℃（±１０℃）で２時間かけて人工時効処理を施したものの結果を，図１１の左側から順に示す。さらに，温度５２５℃（±２℃）でそれぞれ０分，１０分，２０分の局所的溶体化処理を行った後，水冷し，温度２１０℃（±１０℃）で２時間かけて人工時効処理を施したものの結果をその右側に示す。なお，０分の局所的溶体化処理とは，局所的熱処理対象箇所３０１の温度を一旦溶体化温度にした後，その溶体化温度を保持しないことである。

本実施例２のアルミニウム合金成形品の局所的熱処理箇所は，引張強度及び０．２％耐力に関して，鋳物全体に熱処理を施した比較例に比べてほぼ同程度の数値を示した。局所的熱処理対象箇所を，温度５２５℃で１０分熱処理を施すことにより，比較例と遜色のない機械的性質が得られた。なお，実施例１と同様，局所的熱処理の時間は全体を溶体化処理する場合に比べて短い。

［熱処理の実施例３］
次に，合金３について行った試験結果を実施例３として説明する。合金３として，ＪＩＳ−ＡＣ４ＣＨにＣｕを０．８重量パーセント添加したものを用いた。なお，Ｍｇは０．３重量パーセントとした。合金３の主成分もまたアルミニウムであり，その他の元素の成分比は，表３のとおりであった。なお，合金３の固相線温度は５５６℃である。

合金３に熱処理を行った合金の機械的性質を図１２のグラフに示す。合金３について，以下に示す異なる熱処理を行った後，ビッカース硬さＨｖを測定した。（５ｋｇ荷重を使用）ここで，比較例は，鋳物全体を温度５１０℃（±１０℃）で３時間かけて溶体化処理した後，水冷したものである。その後，温度１７０℃（±５℃）で３時間かけて人工時効処理を施した。

また，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法及びそれを用いた金型により製造されたアルミニウム合金成形品の局所的熱処理対象箇所３０１の機械的性質について，図１２に結果を示す。横軸は，溶体化処理に要した時間であり，縦軸は，硬さを示したものである。溶体化温度５１０℃の線が示すのは，温度５１０℃（±２℃）でそれぞれ５分，１０分，２０分，３０分の局所的溶体化処理を行った後，水冷し，温度１７０℃（±５℃）で３時間かけて人工時効処理を施したもののビッカース硬さＨｖである。溶体化温度５３０℃の線が示すのは，温度５３０℃（±２℃）でそれぞれ５分，１０分，２０分，３０分の局所的溶体化処理を行った後，水冷し，温度１７０℃（±５℃）で３時間かけて人工時効処理を施したもののビッカース硬さＨｖである。溶体化温度５４５℃の線が示すのは，温度５４５℃（±２℃）でそれぞれ５分，１０分，２０分，３０分の局所的溶体化処理を行った後，水冷し，温度１７０℃（±５℃）で３時間かけて人工時効処理を施したもののビッカース硬さＨｖである。

本実施例３のアルミニウム合金成形品は，溶体化処理温度を５３０℃若しくは５４５℃で溶体化処理を行ったものについて，鋳物全体に熱処理を施した比較例と変わらないビッカース硬さＨｖの値を示した。また，合金３の固相線温度に近い温度で溶体化処理（５３０℃，５４５℃）を設定すれば，５分程度でも充分固溶することが分かった。これは，３時間にわたって全体を溶体化処理した比較例と比べて，非常に短い時間である。一方，溶体化温度５１０℃では，固溶が充分進んでいない。

以上より，処理温度と合金の機械的性質との間の関連性を読みとることができる。つまり，アルミニウム合金の成形品において所望の機械的性質を得るためには，高い精度で熱処理対象箇所の温度を保持する必要がある。それには，温度ムラの生じにくい金型もしくは製造方法が不可欠である。そうでなければ，固相線温度に近い溶体化温度を設定することが困難であるからである。また，温度のコントロールを高い精度で行うことにより，熱処理時間を大幅に短縮できることが明らかとなった。また，温度制御が不充分であり，局所的に温度が上昇しない箇所が生じたとする。すると，その箇所の強度が不充分であり，製品として使用されるときに当該箇所に応力が集中するおそれがある。これにより，当該箇所が破損する可能性もある。

本形態では，局所熱処理部は，入子１０１と，入子１０２とを有することとしたが，入子１０１と，入子１０２とが一体となっているものであっても構わない。また，入子は３個以上であってもよい。入子が鋳物の一部の形状を形成するように構成されており，当該箇所を保温するためのソルト流路が当該箇所の近くに形成されていればよい。

また，局所熱処理部が，下型１１または上型１２と一体となったものであっても構わない。その場合，下型１１または上型１２の内側には，ソルト流路が形成されている。

なお，本形態の金型は，アルミニウム合金の成形品を製造するために用いた。しかし，それ以外の金属を鋳造するとともに，局所的熱処理を施すものを製造するために用いても構わない。また，鍛造用の金型にも適用できる。

以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係るアルミニウム合金成形品の製造方法は，溶湯を鋳型に鋳込んだ後，離型する前に，鋳物の一部に熱処理を施すものである。また，離型した後，水没焼入を施し，その後人工時効処理を施すものである。また，鋳物の一部に施す熱処理は，鋳物の当該箇所の温度を，時間的に及び空間的に一定なものとすることができるものである。これにより，部分的に強度を上げたアルミニウム合金成形品が製造される。また，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法は，鋳造工程と溶体化処理工程とを一体として行うものである。このため，熱処理炉を別途用意する必要がない。さらに，再度の熱処理を必要としないため，エネルギーを無駄に消費することがない。加えて，アルミニウム合金成形品の製造に要する時間も短縮される。

また，本形態のアルミニウム合金成形品の製造方法により製造されたアルミニウム合金成形品は，リブ形状などの応力の集中しやすい箇所に熱処理が施されたものである。その鋳物における熱処理箇所は，溶質原子を過飽和に，なおかつ均一に固溶しているものである。このため，熱処理箇所内での溶質原子の固溶量のムラが小さい。また，製品毎の機械的性質のバラツキも小さい。

また，本形態の金型は，鋳物を鋳造するとともに，鋳物の一部に熱処理を施すことができるものである。入子が形成するソルト流路に流すソルトの温度と，流す時間とを調整することにより，合金の種類に応じた熱処理の処理温度及び処理時間を設定することができる。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，下型１１，上型１２，入子１０１，入子１０２の材質はＳＫＤ６１に限らない。金型として用いることのできる材質であれば構わない。ただし，材質により膨張率が異なるため，下型１１，上型１２，入子１０１，入子１０２で共通の材質を用いることが好ましい。

また，本形態では局所熱処理部として熱流体を用いたが，電気ヒータ，過熱水蒸気，誘導加熱等の他の加熱手段を用いても構わない。熱処理を施すべき箇所を局所的に加熱する，或いは保温する等の手段があれば，同様の効果を奏するからである。

本発明の金型の下型と上型を説明するための断面図である。 鋳物に局所的溶体化処理を施すための本発明の金型の下型を示す図である。 鋳物に局所的溶体化処理を施すための本発明の金型の上型を示す図である。 本発明の金型を説明する断面図である。 局所的熱処理を行うアルミニウム合金成形品の製造方法を説明するためのフローチャートである。 局所的熱処理を行う部分の製造工程に伴う温度変化を説明するグラフである。 局所的熱処理を行わない部分の製造工程に伴う温度変化を説明するグラフである。 本発明のアルミニウム合金成形品の製造方法を説明するための図（その１）である。 本発明のアルミニウム合金成形品の製造方法を説明するための図（その２）である。 本発明のアルミニウム合金成形品の製造方法により製造した鋳物の局所的熱処理を施した箇所の機械的性質を説明するためのグラフ（その１）である。 本発明のアルミニウム合金成形品の製造方法により製造した鋳物の局所的熱処理を施した箇所の機械的性質を説明するためのグラフ（その２）である。 本発明のアルミニウム合金成形品の製造方法により製造した鋳物の局所的熱処理を施した箇所の機械的性質を説明するためのグラフ（その３）である。

符号の説明

１０…金型
１１…下型
１２…上型
１０１，１０２…入子
１０３…空気層
１１１…ソルト流路
２００…キャビティ
３００…局所的熱処理非対象箇所
２０１，３０１…局所的熱処理対象箇所

Claims (9)

1. 金型によりアルミニウム合金の成形品を製造する方法であって，
   前記金型として，
   成形品の一部に接触して熱処理を施す局所熱処理部と，
   成形品の前記一部以外の残部に接触する非熱処理部とを有するものを用い，
   成形後，前記金型から成形品を取り出す前に，前記局所熱処理部により，成形品の前記一部をその合金の溶体化温度に保持して局所的に溶体化処理を施す局所溶体化工程を有することを特徴とするアルミニウム合金の成形品の製造方法。
2. 請求項１に記載のアルミニウム合金の成形品の製造方法であって，
   前記金型として，前記局所熱処理部が，前記非熱処理部を構成する金型本体とは別体であるとともに金型本体の内部に配置される入子であるものを用いることを特徴とするアルミニウム合金の成形品の製造方法。
3. 請求項２に記載のアルミニウム合金の成形品の製造方法であって，
   前記入子と金型本体との間に隙間があるものを用いることを特徴とするアルミニウム合金の成形品の製造方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載のアルミニウム合金の成形品の製造方法であって，
   前記金型として，前記局所熱処理部に流体の流路が形成されているものを用いることを特徴とするアルミニウム合金の成形品の製造方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載のアルミニウム合金の成形品の製造方法であって，
   前記局所溶体化工程の後で成形品を前記金型から取り出した成形品を水で冷却する水冷工程と，
   前記水冷工程後の成形品に人工時効処理を施す人工時効工程とを有することを特徴とするアルミニウム合金の成形品の製造方法。
6. 成形品を成形する金型であって，
   成形品の一部に接触して熱処理を施す局所熱処理部と，
   成形品の前記一部以外の残部に接触する非熱処理部とを有し，
   前記局所熱処理部には，成形後，前記金型から取り出す前の成形品の前記一部を加熱する熱源が設けられていることを特徴とする金型。
7. 請求項６に記載の金型であって，
   前記局所熱処理部が，前記非熱処理部を構成する金型本体とは別体であるとともに金型本体の内部に配置される入子であることを特徴とする金型。
8. 請求項７に記載の金型であって，
   前記入子と金型本体との間に隙間があることを特徴とする金型。
9. 請求項６から請求項８までのいずれか１つに記載の金型であって，
   前記局所熱処理部に，熱流体を流す流路が形成されていることを特徴とする金型。

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