JPS6178552A - ボルト締結部を有するアルミ部品の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野ン 本発明は、アルミホイール等のボルト締結部を有するア
ルミ部品の製造法に関するものである。

（従来技術） 一般に、ボルト・ナツトによって強い締付力をもって締
結されるアルミ部品、例えば自ｖＩＩＮのタイヤを保持
するアルミホイール等においては、上記ボルト締結部の
強度不足の問題がある。すなわら、アルミ部品をそのボ
ルト締結部に鋼製のボルト・ナツトを適用して強い締付
力で締結した場合に、アルミ素材の方が強度が低いこと
から、ボルト締結部が変形してアルミホイールを損傷す
るか、締付力が不足することになり、このボルト締結部
の強度を向上することが要求されている。

また、上記ボルト締結部の変形を保護することから、強
度の低い専用のボルト・ナツトを使用して締結すること
も実施されているが、大きな締付力を得ることができな
いものである。

上記アルミ部品の表面硬化方法の１つに、異種金属を鋳
くるむ技術があり、重力鋳造、ダイカスト鋳造によって
鋳ぐるみが１１われでいる。しかるに、１カ鋳造の場合
、鋳ぐるみ体が連続気孔を有する金属多孔体や金属繊維
成形体による時には、Ａ９ＪもしくはＡ９Ｊ合金の溶湯
をこの金属多孔体の内部気孔にまで充填することはでき
ず、鋳ぐるみ体表面とアルミ母材との密着が不充分であ
り、両者の接合強度が不足し、締付力が作用したときな
どにクラック、剥離等が発生する恐れがある。一方、ダ
イカスト鋳造の場合は、密着性、充填性は向上するが、
製品へのエアーの巻き込みが避けられず、その鋳ぐるみ
品は加熱時にエアーが膨張することによるブリスター発
生のため、熱処理が困難であり、アルミ部品の強度向上
、金属間化合物（固相拡散層）の生成による結合力の向
上を図ることはできない。

また、待１７ｉＪ昭５３〜３１０１４号公報に示される
ように、Ｎｉ−Ｃｒ系焼結材料などの耐熱性多孔体を高
圧凝固鋳造法でアルミ母材に鋳ぐるみ、多孔体の気孔内
にまでＡｉもしくはＡｉ２．合金を充填するようにした
ものがある。しかし、このものでは、アルミ母材と多孔
体との接合強度はまだ不十分であり、しかも金属間化合
物が殆ど生成されていないことから、焼結材料だけでは
硬度が低く、耐血圧強度、耐摩耗性、耐ヘタリ性の向上
効果は小さいものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、アルミ部品のボルト締結部の
強度を向上し、高い締付力でのボルト締結を可能とした
ボルト締結部を有するアルミ部品の製造法を提供せんと
するものである。

（発明の構成） 本発明のアルミ部品の製造法は、ＡｌもしくはＡ９Ｊ合
金によるアルミ母材に対して、ＮｉもしくはＮｉ合金に
よる金属多孔体で成形した補強部材を高圧凝固鋳造法で
鋳くるんでボルト締結部を形成し、次に、４５０〜５５
０″Ｃの温度に加熱保持する熱処理を施し、ボルト締結
部における補強部材の金属多孔体とＡ９Ｊ母材との境界
にＡ９ＪとＮｉの化合物層を生成することを特徴とする
ものである。

上記補強部材を構成する金属多孔体は、Ｎｉ系金属によ
る発泡体または金属ＭＡＮ成形体によりなり、高圧凝１
ｉｉｌ鋳造法によってその気孔にアルミ母材すなわちＡ
免もしくはＡ９Ｊ合金を充填した状態で鋳ぐるんで、ア
ルミ部品のボルト締結部を形成する。

高圧凝固鋳造法は、金属多孔体による補強部材を装入保
持した金型内にＡＱＪもしくはＡ９Ｊ合金の溶湯を注入
し、これを好ましくは加圧力が４００ｋｑｒ／Ｃｌ１１
２以上（例えば６００　ｋａｆ／　ｃｍ’または１００
０　ｋｇｒ／ｃｍ２＞で加圧した状態で凝固させるもの
である。この加圧力は、４００　　ｋｇｒ／　ｃｍｚ未
満ではアルミ部品のアルミ母材自体の凝固組織およびぼ
械的性質に及ぼず加圧の効果が小さくてその品質が保証
され難く、また、ボルト締結部における補強部材とアル
ミ母材との密着性が充分でなく、／ｌとＮｉの化合物の
生成熱処理において、金属多孔体とアルミ母材との境界
に良好な化合物層を生成することが困難となる場合があ
る。

また、上記高圧凝固鋳造法にｄ５いて、アルミ溶湯の充
填性を向上するため、補強部材すなわち金属多孔体を予
喝加熱してから注瀾加圧を行うようにしてもよい。

上記補強部材は、形状、金属多孔体の体積率等は任意で
あるが、体積率Ｖ「が１０％以上のもの、づなわら気孔
率が９０％以下のものが好適である。

この金兄多孔体の体積率Ｖ「は化合ｌｌ１ｌＪ層の生成
に伴って減少するものであり、１０％未満では表層およ
び内部に形成される金属間化合物層の密度が低下して補
強効果が低く、好ましくないものである。また、金属多
孔体の気孔の孔（半は０．０５〜１１が好ましく、この
孔径がｏ、ｏｓ　ｍｍ未満では気孔にアルミ母材が充填
し難く、１１ＩＩＩ１１を越えて大さくなると補強部材
の接合強度が低下し好ましくない。

一方、上記アルミ母材に補強部材を鋳くるんだ鋳物素材
に熱処理を施して得た化合物層は、アルミ母材のＡ９Ｊ
と補強部材の金属多孔体のＮｉとの金属間化合物が生成
されたものであり、金属多孔体のＮｉがアルミ母材に拡
散して得られる。

この金属間化合物生成のための熱処理は、４５０〜５５
０℃の温度で、１〜１０時間程度加熱保持するものであ
る。上記加熱温度は、４５０℃未満では拡散が遅く化合
物の生成に長時間を要し経済的ではなく、５５０°Ｃを
越えるとアルミ母材自体の強度が低下する。また、加熱
時間は、１時間未満では充分な化合物を形成することは
できず、１０時間を越えると化合物の生成が略飽和し経
済的でなく、上記範囲に設定するのが好ましい。

この熱処理には、化合物の生成と共に、アルミＩｄＭの
溶体化処理８兼ねるために、上記加熱の後１、：　ｔ％
焼入れを（ｊい、さらに、焼きもどし処理（Ｔ６　逃Ｉ
Ｉ！等）をＩ：ｒうようにしてもよい。

［記ボルト締結部における金属多孔体による補強部材の
鋳ぐるみによる化合物層の体！ａ率Ｖ「は１〜８０％と
するのがガ′ましい。この体積率Ｖｒか１′旭未満の場
合には耐面圧強度、耐摩耗性、耐へタリ性等の向−Ｌに
対して充分な効果が得られず、まｌこ、８０％を越える
とＡ２．もしくは△免合金のｎ６Ｍが少ないため、締付
力等が作用したときのアルミ母材との密着強度（接合強
度）が低下すると共に、硬さが増加するため灘械加工を
行うときの加工性が劣る。

（発明の効・果） 本発明によれば、アルミ母材に対してＮｉもしくはＮｉ
合金の金属多孔体による補強部材を、高圧凝固鋳造法に
よりこの金属多孔体の気孔にアルミ母材を充填して鋳ぐ
るみ、補強部材とアルミ母材とを充分に密着させ、かつ
熱処理により金属多孔体とアルミ母材との境界にＡ９Ｊ
とＮｉとの化合物層を生成してなるボルト締結部を有す
るアルミ部品を製造すること←二より、補強部材とアル
ミ母材との接合強度が高く、しかも金属多孔体の内部に
おいてもＮｉと気孔内に充填されたＡ２との境界に硬度
の高い化合物層を形成しており、ボルトの締付けに対す
る耐面圧強度、耐摩耗性、耐ヘタリ性のいずれも充分に
得ることができ、大きな締付力によるボルト締めを行っ
てもボルト締結部の変形を伴うことなく、耐久性を向上
するとともに、専用のボルト・ナツト等を不要とするこ
とができるっ （実施例） 次に、本発明によるアルミ部品の製造としてアルミホイ
ールの製造についての実施例を説明する。

第１図は本光明法によるアルミホイール１を示し、外周
のリム部２の内側にディスク部３が設Ｇｌられ、このデ
ィスク８ＩＩζ３のポルｉ−締結部４が車軸（１小ぜず
）に対してボルト・ナツトで締結されるしのである。上
記ボルト締結部４は、補強部材すか＋１１ｉ人されて設
けられ、このボルト締結ＦＡ４以タトのリム部２、ディ
スク８１５３はＡ９Ｊ合金によって１１゛４成されてい
る。

上記アルミホイール１の製造は、まず、Ｎｉ発泡体また
はＮＩ繊組成形体による連続気孔を有する金属多孔体（
゛、筒状の補強部材５を形成りる。

この場合、ボルト締結部４のボルト挿入孔４ａは、補強
部＋Ａ５の内孔によって構成されるが、１ｐ加工で形成
するようにしてもよい。

次に、上記？ｉ［＋張部材５をｖＪ造装胃の金型内に装
入塚持し、この金型内のキトごティに注湯口からアルミ
母材を構成するＡ９Ｊ合金溶湯を注入し、この溶湯に４
００　ｋｏｒ／　ＣｌＯ２以上の加圧力を加えて、溶湯
が凝固するまで８い加圧力を保持して高圧凝固鋳造法を
行う。

これにより、ディスク部３の一部に金属多孔体による補
強部材５を鋳くるんでなるボルト締結部４を有するアル
ミホイール１の鋳物１を成形づる。この補強部材５は、
その金属多孔体の気孔内にＡｉ金合金充填されている。

次に、このアルミホイール１のｖ！ｖＩＪ素材を加熱炉
に装入し、熱処理による金属間化合物生成処理を行って
、ボルト締結部４における補強部材５の金属多孔体とア
ルミ母材との境界にＮＩとＡｉの金属間化合物層を生成
するとともに、アルミ母材の溶体化処理を施してアルミ
ホイール１を形成してなる。

具体的に示せば、アルミ母材のｌ、合金としてＡＣ８Ａ
　（Ｊ　Ｉ　Ｓ規格）を使用し、補強部材５の金属多孔
体としては所定の金属体積＄Ｖｆを′４４するＮｉ発泡
体を使用した場合に、高圧凝固鋳造法（よ加斤ツノを１
０００　　ｋｇｌ’ｃｍ２に設定して１１つだ。

そして、熱処理は、まず、５００℃の温度ｒ４時間加熱
して化合物を生成した後、水焼入れを施し、さらに、１
８０℃の温度で６時間焼もどしを行ったものである。こ
れにより、金属多孔体とアルミ母材との境界に、体積率
ｖｒが２０％程度のＮｉ−Ａ９Ｊ化合物層を得ることが
できた。

上記ボルト締結部４に鋳ぐるむ補強部材５の金属多孔体
にＪ５ける合成体積率■「を１０％、３０９６．５０％
と変更して、上記条件によって高圧凝固鋳造および熱処
理を施してなるボルト締結部４の硬度（ブリネル硬度）
を、アルミ母材の硬度とともに以下に示す。

Ｎｉ体積率　　　硬度Ｈｂ アルミ母材　　　　０％　　　　　６５本発明　１　　
　１０％　　　　１５０２　　　３０％　　　　１９０ ３　　５０％　　　　２３０ １記のように処理されたボルト締結部４の金馬組梅を、
第２図の拡大模写断面図に示す。Ｎｌ金属多孔体８が、
その気孔にＡｌ合金９が充填された状態ｒＡＩ２．合金
９（アルミ母材）に鋳物くるまれ、金属多孔体８とＡＱ
、合金９との境界に、ｌ。

とＮｉとの化合物層１０が形成されている。

上記事項から明らかなように、本発明によるアルミホイ
ール（アルミ部品）は、そのボルト締結部にＮｉ金属多
孔体による補強部材を高圧凝固鋳造法により鋳ぐるむと
ともに、熱処理により、快度の高い化合物層をアルミ母
材との境界に高密度に形成する結果、強度の大きい化合
物およびＮｉがその骨格を形成しているため、ボルト締
付Ｇノに対する耐面圧強度、耐摩耗性、耐へタリ性は硬
度が向上したことにより改善されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製ｊ々法により製造したアルミ部品であ
るアルミホイールの断面図、 第２図はボルト締結部の組織を拡大模写した断面図であ
る。 １・・・・・・アルミホイール（アルミ部品）４・・・
・・・ボルト締結部　　　５・・・・・・補強部材８・
・・・・Ｎｉ金属多孔体 ９・・・・・・ＡＬ金合金　　　１０・・・・・・化合
物層第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＡｌもしくはＡｌ合金製のアルミホィール等のボ
   ルト締結部を有するアルミ部品の製造法であつて、Ａｌ
   もしくはＡｌ合金によるアルミ母材に対し、Ｎｉもしく
   はＮｉ合金による金属多孔体で成形した補強部材を高圧
   凝固鋳造法で鋳ぐるんでボルト締結部を形成し、次に、
   ４５０〜５５０℃の温度に加熱保持する熱処理を施し、
   ボルト締結部における補強部材の金属多孔体とＡｌ母材
   との境界にＡｌとＮｉの化合物層を生成することを特徴
   とするボルト締結部を有するアルミ部品の製造法。