JP5937223B2 - 過共晶アルミニウム−シリコン合金ダイカスト部材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は過共晶アルミニウム−シリコン合金ダイカスト部材およびその製造方法、とりわけシリコンを２０．０質量％〜３０．０質量％含有し、厚さが２．５ｍｍ以下の過共晶アルミニウム−シリコン合金ダイカスト部材およびその製造方法に関する。
アルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）合金の共晶点組成以上、すなわち１２．６質量％以上のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金は、線熱膨張係数が小さく、かつ耐摩耗性に優れている。これは、共晶点組成以上のシリコンを含有することにより、凝固時に初晶Ｓｉを形成できるからであり、シリコン含有量が共晶点組成未満（すなわち、１２．６質量％未満）で初晶Ａｌが形成する亜共晶アルミニウム−シリコン合金では得られない特性である。
特に、シリコン含有量が２０．０質量％〜３０．０質量％の範囲内にあると、十分な量の初晶Ｓｉを得られること等により、線熱膨張係数がより小さくなって銅と同程度となり、また耐摩耗性が大きく向上し、さらには高い熱伝導率を有する。
特に、シリコン含有量が２０．０質量％〜３０．０質量％の範囲内にあると、十分な量の初晶Ｓｉを得られること等により、線熱膨張係数がより小さくなって銅と同程度となり、また耐摩耗性が大きく向上し、さらには高い熱伝導率を有する。
このため、シリコン含有量が２０．０質量％〜３０．０質量％である過共晶アルミニウム−シリコン合金は、例えばその表面に銅等の金属の配線を有する半導体素子用基板、および各種ハウジング（筐体）等の多くの用途での利用が期待されている。
しかし、過共晶アルミニウム−シリコン合金は、鋳造後の加工性が低いため、所望の形状に二次加工するのが難しいという問題がある。
そこで、加工性が低い過共晶アルミニウム−シリコン合金を所望の形状に鋳造する方法としてダイカスト法が提案されている。
ダイカスト法は、最終形状または最終形状に近い形状を容易に得られる方法であり、得られたダイカスト部材に切削および研磨等の工程を行うことなく、または行ったとしても軽度な加工で済むという利点がある。
しかし、一般に、シリコン含有量が１７％よりも高くなると、溶湯の流動性が悪くなるとされており、シリコン含有量が２０．０質量％〜３０．０質量％である過共晶アルミニウム−シリコン合金は、相当に溶湯の流動性が悪いとされていたため、薄肉のものに限らず、通常の部材であっても通常のダイカスト装置ではダイカストを行うのは難しいとされ、ダイカストが実施されることはほとんどなかった。
すなわち、シリコンを２０．０質量％〜３０質量％含む過共晶アルミニウム−シリコン合金は、シリコン量がより低いアルミニウム−シリコン合金のダイカスト部材を得るための母合金（シリコン源）として用いられることはあっても、２０．０質量％〜３０質量％含む過共晶アルミニウム−シリコン合金のダイカスト部材は、実用材としては、ほとんど存在していなかった。
ダイカスト法は、最終形状または最終形状に近い形状を容易に得られる方法であり、得られたダイカスト部材に切削および研磨等の工程を行うことなく、または行ったとしても軽度な加工で済むという利点がある。
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すなわち、シリコンを２０．０質量％〜３０質量％含む過共晶アルミニウム−シリコン合金は、シリコン量がより低いアルミニウム−シリコン合金のダイカスト部材を得るための母合金（シリコン源）として用いられることはあっても、２０．０質量％〜３０質量％含む過共晶アルミニウム−シリコン合金のダイカスト部材は、実用材としては、ほとんど存在していなかった。
このことは、特許文献１に、シリコンを５〜１６％含む高熱伝導性の加圧鋳造（ダイカスト）用合金が開示されており、Ｓｉ量が１５％程度で流動性が最大になり、１６％以上になると鋳造性が低下すると記述されていることでわかる。
シリコン含有量が２０．０質量％より低い領域については、例えば、特許文献２に、シリコン含有量が１４〜１７重量％のアルミニウム−シリコン合金より成る耐摩耗性部材を得るため、溶湯をスリーブ内に注湯し、この溶湯を初晶Ｓｉの晶出温度と共晶温度との間の温度範囲で保持した後、射出成形してダイカスト部材を得る方法が開示されている。
また、シリコン含有量が２０．０質量％〜３０．０質量％に近い領域においては、例えば、特許文献３には、大きな初晶Ｓｉを晶出させて防振性を付与するために、シリコンを２０〜３３％含むアルミニウム−シリコン合金の溶湯を当該合金の液相線温度よりも低い温度に、例えば、１時間と比較的長い時間保持して、溶湯が多量の晶出したシリコンを含む状態でダイカストを行う方法が開示されている。
さらに、シリコン含有量が３０％より高い領域については、特許文献４に、シリコンを３７％、残部がアルミニウムの割合で配合し、Ａｒ雰囲気中で高周波溶解にて溶融した９８０℃のアルミニウム−シリコン合金の溶湯を、ダイカスト金型中に注入し、９２０℃×３秒、１５ＭＰａで圧縮成形するダイカスト法による放熱部材の製造方法が開示されている。
シリコン含有量が２０．０質量％〜３０．０質量％の範囲内の過共晶アルミニウム−シリコン合金は上述のように優れた特性を有するために、ＣＰＵ等の半導体素子のヒートスプレッダ、ＩＧＢＴ等の半導体素子を配置する電子基板のベースプレートおよびＬＥＤ等の発光素子用のヒートシンクおよびランプハウスを含む諸々の用途で用いることができる。
そして、これらの用途の多くが、その厚さが２．５ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下）という薄い部材での使用となる。
しかし、過共晶アルミウム−シリコン合金の中でもシリコン含有量が２０．０質量％〜３０．０質量％と多くなると、初晶Ｓｉが容易に粗大化することから、シリコン含有量がより低い過共晶アルミニウム−シリコン合金と比べてよりダイカスト成形が困難となり厚さが２ｍｍ以下のダイカスト部材を得ることが極めて困難となる。実際には、厚さ２ｍｍ以下はもちろん、厚さ２．５ｍｍ以下のダイガスト部材を得ることも極めて困難であった。
そして、これらの用途の多くが、その厚さが２．５ｍｍ以下（好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下）という薄い部材での使用となる。
しかし、過共晶アルミウム−シリコン合金の中でもシリコン含有量が２０．０質量％〜３０．０質量％と多くなると、初晶Ｓｉが容易に粗大化することから、シリコン含有量がより低い過共晶アルミニウム−シリコン合金と比べてよりダイカスト成形が困難となり厚さが２ｍｍ以下のダイカスト部材を得ることが極めて困難となる。実際には、厚さ２ｍｍ以下はもちろん、厚さ２．５ｍｍ以下のダイガスト部材を得ることも極めて困難であった。
特許文献１にも示されるようにシリコン量が１６質量％を超えると成形性が低下すると考えられており、特許文献２のようにシリコン量がせいぜい１７％のものしかできていない。特許文献２の方法では、シリコン量が１７％のものであっても、得られるダイカスト部材の実用性が低下するという問題がある。すなわち、喩えダイカスト部材を得られても割れまたは湯皺のような表面欠陥が高い比率で発生し工業的に使用できない場合が多い。
また、特許文献３に記載の方法は、もともと防振性に優れたダイカスト部材を得ることを目的としており、このために初晶Ｓｉを例えば長さ２００μｍ〜１０００μｍ程度あるいはそれ以上と粗大化させることを目的としている。そして、この粗大化した初晶Ｓｉは、鋳造性（ダイカスト成形性）を低下させることから、厚さが２ｍｍ以下はもちろん、厚さ２．５ｍｍ以下のダイカスト部材を得ることは、極めて困難である。
さらに、特許文献４に記載の方法は、高温（９８０℃）のアルミニウム−シリコン合金溶湯を必要とするために高周波溶解を用いており、高温下での酸化を防止するためにＡｒ雰囲気中で溶融するための特別な装置を必要とする。このため設備コストや加熱のためのエネルギーコストがかかる。また、９２０℃の高温で射出するため、ダイカスト金型への熱負荷が高く、金型寿命が短くなり、その結果、製造コストが高くなる。
そこで、本願発明は、シリコンを２０．０質量％〜３０．０質量％含有し、かつ厚さが２．５ｍｍ以下（好ましくは２．０ｍｍ以下）である過共晶アルミニウム−シリコン合金ダイカスト部材を提供することを目的とする。また、サーボ装置や射出の位置・速度・昇圧のマイコン制御装置のような特別高価な装置を用いなくても、また生産性の悪くなる工程を要さずとも、従来のダイカスト装置を用いてシリコンを２０．０質量％〜３０．０質量％含有し、かつ厚さが２．５ｍｍ以下（好ましくは２．０ｍｍ以下）である過共晶アルミニウム−シリコン合金ダイカスト部材およびその製造方法を提供することを目的とする。
本願発明の態様１は、２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金より成り、厚さが２．５ｍｍ以下で、初晶Ｓｉの大きさが０．０４ｍｍ〜０．２０ｍｍであることを特徴とするダイカスト部材である。
本願発明の態様２は、前記ダイガスト部材の表面積Ｓおよび厚さＴｍが以下の関係を満足することを特徴とする態様１に記載のダイガスト部材である。
Ｓ≦５０ｃｍ２の場合、Ｔｍ≦０．８ｍｍ
５０ｃｍ２＜Ｓ≦２００ｃｍ２の場合、Ｔｍ≦１．２ｍｍ
２００ｃｍ２＜Ｓ≦１０００ｃｍ２の場合、Ｔｍ≦２．１ｍｍ
１０００ｃｍ２＜Ｓの場合、Ｔｍ≦２．５ｍｍ
Ｓ≦５０ｃｍ２の場合、Ｔｍ≦０．８ｍｍ
５０ｃｍ２＜Ｓ≦２００ｃｍ２の場合、Ｔｍ≦１．２ｍｍ
２００ｃｍ２＜Ｓ≦１０００ｃｍ２の場合、Ｔｍ≦２．１ｍｍ
１０００ｃｍ２＜Ｓの場合、Ｔｍ≦２．５ｍｍ
本願発明の態様３は、表面積が５０ｃｍ２より大きく且つ２００ｃｍ２以下であり、厚さが１．２ｍｍ以下であることを特徴とする態様１に記載のダイガスト部材である。
本願発明の態様４は、表面積が５０ｃｍ２以下であり、厚さが０．８ｍｍ以下であることを特徴とする態様１に記載のダイガスト部材である。
本願発明の態様５は、前記過共晶アルミニウム−シリコン合金が、アルミニウムとシリコンと不可避的不純物から成ることを特徴とする態様１〜４のいずれかに記載のダイカスト部材である。
本願発明の態様６は、前記過共晶アルミニウム−シリコン合金が、アルミウム（Ａｌ）：６０．０質量％以上と、シリコン（Ｓｉ）と、銅（Ｃｕ）：０．５質量％〜１．５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）：０．５質量％〜４．０質量％、ニッケル（Ｎｉ）：０．５質量％〜１．５質量％、亜鉛（Ｚｎ）：０．２質量％以下、鉄（Ｆｅ）：０．８質量％以下、マンガン（Ｍｎ）：２．０質量％以下、ベリリウム（Ｂｅ）：０．００１質量％〜０．０１質量％、リン（Ｐ）：０．００５質量％〜０．０３質量％、ナトリウム（Ｎａ）：０．００１質量％〜０．０１質量％およびストロンチウム（Ｓｒ）：０．００５質量％〜０．０３質量％から成る群から選択される１つ以上と、を含んで成ることを特徴とする態様１〜４のいずれかに記載のダイカスト部材である。
本願発明の態様７は、 １）２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金であり該合金の液相線温度よりも高い温度となっている溶湯を準備し、該溶湯をスリーブ内に供給する工程と、２）前記スリーブ内の前記溶湯が、前記過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度と共晶温度との間の予め設定した射出開始温度に達すると直ちに前記スリーブ内に挿入したプランジャーを移動させて、半凝固状態の前記溶湯を射出し、金型のキャビティに該溶湯を充填する工程と、を含むことを特徴とするダイカスト部材の製造方法である。
本願発明の態様８は、前記工程２）の前記射出開始温度が、下記（１）式で表される下限温度ＴＬ１と前記過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度との間にあることを特徴とする態様７に記載の製造方法である。
ＴＬ１（℃）＝−０．４６×［Ｓｉ］２＋２５．３×［Ｓｉ］＋２５５ （１）
（ここで、［Ｓｉ］は過共晶アルミニウム−シリコン合金の質量％で表したシリコン含有量である。）
ＴＬ１（℃）＝−０．４６×［Ｓｉ］２＋２５．３×［Ｓｉ］＋２５５ （１）
（ここで、［Ｓｉ］は過共晶アルミニウム−シリコン合金の質量％で表したシリコン含有量である。）
本願発明の態様９は、前記工程２）の前記射出開始温度が、下記（２）式で表される下限温度ＴＬ２と前記過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度との間にあることを特徴とする態様７に記載の製造方法である。
ＴＬ２（℃）＝−６×［Ｓｉ］＋８００ （２）
（ここで、［Ｓｉ］は過共晶アルミニウム−シリコン合金の質量％で表したシリコン含有量である。）
ＴＬ２（℃）＝−６×［Ｓｉ］＋８００ （２）
（ここで、［Ｓｉ］は過共晶アルミニウム−シリコン合金の質量％で表したシリコン含有量である。）
本願発明の態様１０は、前記工程１）において、前記スリーブ内に供給する前記溶湯の温度が、５０℃以内の差で前記過共晶アルミニウム−シリコン合金の前記液相線温度より高いことを特徴とする態様７、８または９に記載の製造方法である。
本願発明の態様１１は、前記工程１において、前記溶湯を前記スリーブの外側に設けた冷却板の上を流動させて液相線温度以下の温度に冷却した後、該スリーブに供給することを特徴とする態様７〜１０のいずれかに記載の製造方法である。
本願発明の態様１２は、前記過共晶アルミニウム−シリコン合金が、アルミニウムとシリコンと不可避的不純物から成ることを特徴とする態様７〜１１のいずれかに記載の製造方法である。
本願発明の態様１３は、前記過共晶アルミニウム−シリコン合金が、アルミウム（Ａｌ）：６０．０質量％以上と、シリコン（Ｓｉ）と、銅（Ｃｕ）：０．５質量％〜１．５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）：０．５質量％〜４．０質量％、ニッケル（Ｎｉ）：０．５質量％〜１．５質量％、亜鉛（Ｚｎ）：０．２質量％以下、鉄（Ｆｅ）：０．８質量％以下、マンガン（Ｍｎ）：２．０質量％以下、ベリリウム（Ｂｅ）：０．００１質量％〜０．０１質量％、リン（Ｐ）：０．００５質量％〜０．０３質量％、ナトリウム（Ｎａ）：０．００１質量％〜０．０１質量％およびストロンチウム（Ｓｒ）：０．００５質量％〜０．０３質量％から成る群から選択される１つ以上と、を含んで成ることを特徴とする態様７〜１０のいずれかに記載の製造方法である。
本願発明により、シリコンを２０質量％〜３０質量％含有し、かつ厚さが２．５ｍｍ以下（好ましくは２．０ｍｍ以下）である過共晶アルミニウム−シリコン合金ダイカスト部材を提供することが可能となる。また、シリコンを２０質量％〜３０質量％含有し、かつ厚さが２．０ｍｍ以下である過共晶アルミニウム−シリコン合金ダイカスト部材の製造方法を提供することも可能となる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
本願発明者らは鋭意検討した結果、２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金の溶湯をダイカスト装置のスリーブ内に供給した後、当該溶湯が、過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度と共晶温度との間に予め設定した射出開始温度に達すると直ちに、スリーブ内に挿入したプランジャーを移動させて、半凝固状態の前記溶湯を金型のキャビティに充填することにより厚さが２．５ｍｍ以下のダイカスト部材、さらには厚さが２．０ｍｍ以下および１．０ｍｍ以下のダイカスト部材を得ることができることを見出した。
本願発明者らは鋭意検討した結果、２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金の溶湯をダイカスト装置のスリーブ内に供給した後、当該溶湯が、過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度と共晶温度との間に予め設定した射出開始温度に達すると直ちに、スリーブ内に挿入したプランジャーを移動させて、半凝固状態の前記溶湯を金型のキャビティに充填することにより厚さが２．５ｍｍ以下のダイカスト部材、さらには厚さが２．０ｍｍ以下または１．０ｍｍ以下のダイカスト部材を得ることができることを見出した。
すなわち、本願発明は、所謂、半凝固ダイカスト法を、２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金に適用したものであり、その際に所定の射出開始温度に達すると直ちにダイカスト（金型のキャビティ）への充填を開始することを特徴とする。このようなダイカスト法を用いることで、初晶Ｓｉの粗大化が抑制されて、高い鋳造性（ダイカスト成形性）が得られ、割れや湯皺等の問題となる表面欠陥を有することなく厚さ２．５ｍｍ以下（さらには、厚さ２．０ｍｍ以下または厚さ１．０ｍｍ以下）のダイカスト部材が得られることを本願発明者らが初めて見出したものである。
本願発明の製造方法により、厚さ２．５ｍｍ（好ましくは２．０ｍｍ以下）でかつ２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金のダイカスト部材が得られる理由は、未だ完全には解明されていない。
現在までに得られている知見に基づいて本願発明者らが推定するメカニズムは以下の通りである。ただし、以下に述べるメカニズムは、本願発明の技術的範囲を制限することを目的とするものではないことに留意されたい。
現在までに得られている知見に基づいて本願発明者らが推定するメカニズムは以下の通りである。ただし、以下に述べるメカニズムは、本願発明の技術的範囲を制限することを目的とするものではないことに留意されたい。
多くの場合、ダイカスト法は、用いる合金の液相線温度以上の温度の溶湯が金型のキャビティに充填される。すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金においては、初晶Ｓｉが晶出していない状態の溶湯が金型のキャビティに充填される。この場合、溶湯の温度が高いこともあり、溶湯が部分的に金型に融着する等により、得られるダイカスト部材の表面に焼け付き、ガスの巻き込みによるフクレ、湯皺等の表面欠陥が生じやすい。
一方、半凝固ダイカスト法を適用しても、従来の半凝固ダイカスト法では半凝固状態で比較的長い時間保持することから、２０質量％以上のシリコンを含有していると、容易に初晶Ｓｉが成長し粗大化してしまう。粗大化した初晶Ｓｉが存在すると溶湯の流動性が低下し、金型への未充満（金型のキャビティの一部が溶湯で満たされないこと）を起こしやすい。この傾向は得ようとするダイカスト部材の厚さが薄いほど、すなわち金型のキャビティのギャップ（または幅）が狭いほど顕著となる。また、初晶Ｓｉが粗大化すると割れの起点となる場合がる。
これに対して、本願発明に係る製造方法では、上述のように半凝固状態において、所定の充填温度に達すると直ちに金型のキャビティへの充填を開始するため、形成される初晶Ｓｉが微細となる。このため、溶湯の流動性が保たれるので、金型に充満する前に凝固して未充満になることなく、厚さ２．０ｍｍ以下（さらには、厚さ１．０ｍｍ以下）の金型でも溶湯を充填させることができる。そして、２０．０質量％〜３０．０質量％とシリコン含有量が多いため、微細な初晶Ｓｉが多く晶出することとなる。このように微細な初晶Ｓｉを多く含む溶湯（半凝固状態の溶湯）は、金型との部分的な融着が生じにくく、また割れの発生も少ないため、鋳造性に優れ、表面欠陥の極めて少ないダイカスト部材が得られる。
このように、微細な初晶Ｓｉが多く晶出すると割れおよび金型との融着が発生しない理由は、以下のように考えられる。割れについては、初晶Ｓｉが微細なため、粗大化した初晶Ｓｉのように割れの起点となることがほとんどない。一方、融着については、半凝固状態であることから、全てが液相である状態と比べて温度が低いことに加え、微細な初晶Ｓｉが溶湯の離型材として作用し、溶湯を金型との融着を抑制していると考えられる。
以下に本願発明に係るダイカスト部材の製造方法および当該製造方法により得られるダイカスト部材について詳述する。
以下に本願発明に係るダイカスト部材の製造方法および当該製造方法により得られるダイカスト部材について詳述する。
１．ダイカスト部材の製造方法
（１）実施形態１
図１は、本願発明に係るダイカスト部材の製造に用いるダイカスト装置（ダイカストマシン）１００を模式的に示す概略断面図であり、図１（ａ）は金型６に溶湯が充填される前の状態を示し、図１（ｂ）は、金型６に溶湯１０が充填された状態を示す。
（１）実施形態１
図１は、本願発明に係るダイカスト部材の製造に用いるダイカスト装置（ダイカストマシン）１００を模式的に示す概略断面図であり、図１（ａ）は金型６に溶湯が充填される前の状態を示し、図１（ｂ）は、金型６に溶湯１０が充填された状態を示す。
ダイカスト装置１００は、本願発明の製造方法を実施できる装置の例として示すものであって、本願発明に用いることができるダイカスト装置はこれに限定されるものではない。以下に詳細を示す本願発明の製造方法を実施できる限り、既存の任意の構成のダイカストマシンを用いてよい。
ダイカスト装置１００は、内部の空洞にラドル２０から供給された溶湯１０を収納可能なスリープ２と、スリーブ２の空洞内を移動し、スリーブ２内部の溶湯１０を加圧してスリーブ２外に射出（排出）するプランジャー（射出部）４と、スリーブ２から排出された溶湯１０が充填される金型６を有する。
ダイカスト装置１００は、内部の空洞にラドル２０から供給された溶湯１０を収納可能なスリープ２と、スリーブ２の空洞内を移動し、スリーブ２内部の溶湯１０を加圧してスリーブ２外に射出（排出）するプランジャー（射出部）４と、スリーブ２から排出された溶湯１０が充填される金型６を有する。
金型６は、得ようとする製品の形状のキャビティを形成している。本願発明においては、金型６内に形成されたキャビティに溶湯を充填後、溶湯が凝固して得られるダイカスト部材の厚さが２．５ｍｍ以下（好ましい実施形態の１つにおいては２．０ｍｍ以下）となるように金型６が構成されている。
図１（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、金型６により形成されるキャビティは、図１（ａ）の上方向に向けて拡がるメガホン型形状となっているが、言うまでもなく、得られるダイカスト部材の厚さが２．５ｍｍ以下の部分を含む限り任意の形状であってよい。
図１（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、金型６により形成されるキャビティは、図１（ａ）の上方向に向けて拡がるメガホン型形状となっているが、言うまでもなく、得られるダイカスト部材の厚さが２．５ｍｍ以下の部分を含む限り任意の形状であってよい。
図１（ａ）、（ｂ）に示す、ダイカスト装置１００は、スリーブを溶湯内に浸漬せずにラドル等を用いてその内部に溶湯を供給する、コールドチャンバータイプのダイカストマシンである。本願発明において、スリーブを溶湯内に配置した状態でその内部に溶湯を供給するホットチャンバー方式を用いてよい。しかし、詳細を後述するように、本願発明においては、スリーブ２内で溶湯を予め定めた射出開始温度まで冷却することから、溶湯を容易に冷却できるコールドチャンバータイプを用いることが好ましい。
次に、ダイカスト装置１００を用いた実施形態１の製造方法を説明する。
ラドル２０から、シリコンを２０質量％〜３０質量％含む過共晶アルミニウム−シリコン合金の溶湯１０をスリーブ２の内部に供給する。
ラドル２０から、スリーブ２に供給される溶湯１０の温度（スリーブ２に入る際の溶湯の温度）は、溶湯１０を構成する過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度よりも高い温度である。ラドル２０内において液相線温度以下の温度（半凝固状態）で長い時間保持されると、初晶Ｓｉが晶出し、成長して粗大化してしまう。従って、本実施形態ではこれを避けるために、溶湯１０が、スリーブ２に入るまでは初晶Ｓｉを実質的に晶出させないようにしている。
詳細を後述するように本実施形態では、溶湯１０は実質的にスリーブ２の中に入ってから初めて初晶Ｓｉを晶出し、晶出開始後迅速に溶湯１０を金型６に充填することで、微細な初晶Ｓｉを得ることにより高い鋳造性得ている（すなわち、薄いダイカスト製品を得る）からである。
ラドル２０から、シリコンを２０質量％〜３０質量％含む過共晶アルミニウム−シリコン合金の溶湯１０をスリーブ２の内部に供給する。
ラドル２０から、スリーブ２に供給される溶湯１０の温度（スリーブ２に入る際の溶湯の温度）は、溶湯１０を構成する過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度よりも高い温度である。ラドル２０内において液相線温度以下の温度（半凝固状態）で長い時間保持されると、初晶Ｓｉが晶出し、成長して粗大化してしまう。従って、本実施形態ではこれを避けるために、溶湯１０が、スリーブ２に入るまでは初晶Ｓｉを実質的に晶出させないようにしている。
詳細を後述するように本実施形態では、溶湯１０は実質的にスリーブ２の中に入ってから初めて初晶Ｓｉを晶出し、晶出開始後迅速に溶湯１０を金型６に充填することで、微細な初晶Ｓｉを得ることにより高い鋳造性得ている（すなわち、薄いダイカスト製品を得る）からである。
スリーブ２に供給される溶湯１０の温度は、好ましくは、５０℃以内の差で液相線温度よりも高くなっている（液相線温度＋５０℃以下の温度である。）溶湯１０の温度が高くなると、より多くの熱量がスリーブ２に供給され、溶湯１０を射出開始温度まで冷却する速度が遅くなるからである。さらに、熱によるスリーブ２の損傷を抑制でき、溶解および溶湯保持のエネルギーを低く抑えることができる効果も有する。
スリーブ２に供給される溶湯１０の温度は、より好ましくは、２０℃以上５０以下の差で液相線温度より高くなっている（液相線温度＋２０℃〜液相線温度＋５０℃である。）。スリーブ２に供給される溶湯１０の温度を液相線温度より２０℃以上高くすることで、より確実に、スリーブ２に入る前に溶湯１０に初晶Ｓｉが形成されるのを防止できるからである。また、溶湯温度を液相線温度＋２０℃未満のある温度で保つことは、溶湯温度の変動で溶湯が凝固してしまう場合がある。
なお、本明細書において液相線温度とは、溶湯１０の組成（得られるダイカスト部材の組成に実質的に同じ）において全体が液相になる温度を意味し、通常、平衡状態図において溶湯１０の成分を用いて求めることができる。例えば、溶湯１０が、アルミニウムとシリコンと不可避的不純物とから成る場合は、Ａｌ−Ｓｉ平衡状態図より求めることができる。
一方、溶湯１０がアルミニウムとシリコン以外に意図的に添加した元素を含む場合は、それら添加元素も含む多元系平衡状態図によりまたは実測により液相線温度を求めることができる。しかし、多元系状態図は成分系等により入手が困難な場合もあり、また液相線温度を実測するための測定精度を確保するのが困難な場合があることから、アルミニウムの量が６０質量％以上であれば（従って、溶湯１０がアルミニウム：６０質量％以上とシリコン：２０質量％〜３０質量％とを含む場合）、Ａｌ−Ｓｉ平衡状態図を用いて液相線温度を決定してよい。
一方、溶湯１０がアルミニウムとシリコン以外に意図的に添加した元素を含む場合は、それら添加元素も含む多元系平衡状態図によりまたは実測により液相線温度を求めることができる。しかし、多元系状態図は成分系等により入手が困難な場合もあり、また液相線温度を実測するための測定精度を確保するのが困難な場合があることから、アルミニウムの量が６０質量％以上であれば（従って、溶湯１０がアルミニウム：６０質量％以上とシリコン：２０質量％〜３０質量％とを含む場合）、Ａｌ−Ｓｉ平衡状態図を用いて液相線温度を決定してよい。
これは、共晶温度についても同じである。すなわち、共晶温度は、溶湯１０の成分系に応じた平衡状態図を用いて求めることができる。例えば、溶湯１０が、アルミニウムとシリコンと不可避的不純物とから成る場合は、Ａｌ−Ｓｉ平衡状態図より求めた値（５７７℃）を用いることができる。
一方、溶湯１０がアルミニウムとシリコン以外に意図的に添加した元素を含む場合は、それら添加元素も含む多元系平衡状態図によりまたは実測により共晶温度を求めることができる。しかし、多元系状態図は成分系等により入手が困難な場合があり、また共晶温度の測定精度を確保することが困難な場合があることから、アルミニウムの量が６０質量％以上であれば（従って、溶湯１０がアルミニウム：６０質量％以上とシリコン：２０質量％〜３０質量％とを含む場合）、Ａｌ−Ｓｉ平衡状態図を用いて共晶温度（５７７℃）を決定してよい。
一方、溶湯１０がアルミニウムとシリコン以外に意図的に添加した元素を含む場合は、それら添加元素も含む多元系平衡状態図によりまたは実測により共晶温度を求めることができる。しかし、多元系状態図は成分系等により入手が困難な場合があり、また共晶温度の測定精度を確保することが困難な場合があることから、アルミニウムの量が６０質量％以上であれば（従って、溶湯１０がアルミニウム：６０質量％以上とシリコン：２０質量％〜３０質量％とを含む場合）、Ａｌ−Ｓｉ平衡状態図を用いて共晶温度（５７７℃）を決定してよい。
金型６のキャビティを充填するのに十分な量の溶湯１０をスリーブ２の内部に供給した後、溶湯が共晶温度と液相線温度の間（すなわち、溶湯１０が半凝固状態である温度域）に予め定めた射出開始温度に達すると直ちにプランジャー４を図１（ａ）の右方向から左方向に移動させて、溶湯１０を射出し、図１（ｂ）に示すように金型６に形成されたキャビティに溶湯１０を充填する。
ここで、射出開始温度は、共晶温度と液相線温度の間の任意の温度であってよい。この射出開始温度を変更することにより、金型６のキャビティ内に射出（充填）する溶湯１０内に晶出している初晶Ｓｉの量を調整できる。すなわち、射出開始温度を高くすると、初晶Ｓｉの量が少なくなり（従って、液相の量が多くなり）、射出開始温度を低くすると、初晶Ｓｉの量が多くなる（従って、液相の量が少なくなる）。
好ましくは、射出温度は以下の（１）式で示される下限温度ＴＬ１と液相線温度との間にある。
ＴＬ１（℃）＝−０．４６×［Ｓｉ］２＋２５．３×［Ｓｉ］＋２５５ （１）
ここで、［Ｓｉ］は溶湯１０（すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金）の質量％で表したシリコン含有量である。
ＴＬ１（℃）＝−０．４６×［Ｓｉ］２＋２５．３×［Ｓｉ］＋２５５ （１）
ここで、［Ｓｉ］は溶湯１０（すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金）の質量％で表したシリコン含有量である。
この（１）式は、後述する実施例に詳細を示すように、実験的に求めたものであり（図４参照）、下限温度ＴＬ１以上の温度（上限は液相線温度）であれば、金型に充満しないという問題を抑制できる。
一方、射出開始温度が、共晶温度以上で下限温度ＴＬ１未満の場合は、金型の形状や厚み等の条件により未充満が発生する場合がある。
一方、射出開始温度が、共晶温度以上で下限温度ＴＬ１未満の場合は、金型の形状や厚み等の条件により未充満が発生する場合がある。
さらに好ましくは、射出開始温度は以下の（２）式で示される下限温度ＴＬ２と液相線温度との間にある。
ＴＬ２（℃）＝−６×［Ｓｉ］＋８００ （２）
ここで、［Ｓｉ］は溶湯１０（すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金）の質量％で表したシリコン含有量である。
ＴＬ２（℃）＝−６×［Ｓｉ］＋８００ （２）
ここで、［Ｓｉ］は溶湯１０（すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金）の質量％で表したシリコン含有量である。
この（２）式は、後述する実施例に詳細を示すように、実験的に求めたものであり（図４参照）、下限温度ＴＬ２以上の温度（上限は液相線温度）であれば、得られたダイカスト部材の表面に割れや湯皺といった問題となる表面欠陥はもとより、多くの用途で問題とならないレベルの微細な肌荒れの発生も抑制できる。
一方、射出開始温度が、共晶温度以上で下限温度ＴＬ２未満の場合は、多くの用途で問題となることはないレベルの微細な肌荒れが生ずる場合がある。
一方、射出開始温度が、共晶温度以上で下限温度ＴＬ２未満の場合は、多くの用途で問題となることはないレベルの微細な肌荒れが生ずる場合がある。
なお、（２）式から判るように下限温度ＴＬ２は、シリコン含有量が増加するほど低くなる。これは、シリコンがアルミニウムに対して凝固潜熱が大きく（シリコン：８３３ｋＪ／ｍｏｌ、アルミニウム：２９３ｋＪ／ｍｏｌ）、シリコン量が増えるほどシリコンが晶出するときに放出される凝固潜熱が多くなるため、射出温度が低くても急激に凝固しないためと考えられる。
スリーブ２内の溶湯１０の温度は、例えば、熱電対等の接触式温度計または非接触式温度計で測定してもよい。また、これらの温度測定手段を用いて、スリーブ内の溶湯の冷却速度（溶湯温度の時間経過）を予め測定しておき、これを用いて時間管理を行うことでスリーブ内の溶湯の温度を求めてもよい。
本願発明に係る製造方法では、射出開始温度に達したら直ちにプランジャー４を起動し、溶湯１０の射出を開始する。これにより、晶出した初晶Ｓｉが成長し粗大化して鋳造性が低下するのを防止できる。
なお、ここでいう「直ちに」とは、溶湯１０の温度が射出開始温度に達したことを確認した後、意図的に遅延させることなく、プランジャー４を起動することを意味する。
なお、ここでいう「直ちに」とは、溶湯１０の温度が射出開始温度に達したことを確認した後、意図的に遅延させることなく、プランジャー４を起動することを意味する。
これにより、図１（ｂ）に示すように、金型６のキャビティには、半凝固状態の溶湯１０が充填される。金型６は、溶湯１０が充填される前は常温におかれ、溶湯１０の充填中はヒーター等により加熱されないことが好ましい。半凝固状態の溶湯１０の冷却が遅れ、初晶Ｓｉが粗大化するのを抑制するためである。このため、金型６は、必要に応じて、例えば外周を水冷する等の方法により冷却されてもよい。
また、以上に説明した以外のダイカスト鋳造条件について、射出速度は、０．１ｍ／ｓ以上であることが好ましく、より好ましくは、０．２ｍ／ｓ以上である。ダイカスト装置の一般的な溶湯ダイカスト射出速度より低速、例えば１．０ｍ／ｓ程度の速度であっても、良好な流動性のため未充満を起こさずに厚さ１．０ｍｍ以下のダイカスト部材を得ることができる。
以上に説明した方法を用いることにより、２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金より成り、厚さが２．５ｍｍ以下であるダイカスト部材が得られる。そして、厚さ２．５ｍｍ以下といっても実際には、例えば２．１ｍｍ以下、１．２ｍｍ以下または０．８ｍｍ以下といったより薄いダイガスト部材を得ることができる。
実際にどの程度まで薄いダイカスト材を確実に得ることができるかは、得ようとするダイカスト部材の面積に依存することが知られている。すなわち、Ｌｅｉｖｙは、アルミニウム合金において、ダイカスト部材の単一平面の面積が、小さいほどより薄いダイカスト部材を得ることを示している。
そこで、本願発明者らは、本発明に係る方法を用いることにより、２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金より成るダイカスト部材において、面積と、得ることができる厚さとの関係について検討した。
そこで、本願発明者らは、本発明に係る方法を用いることにより、２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金より成るダイカスト部材において、面積と、得ることができる厚さとの関係について検討した。
Ｌｅｉｖｙは、面積として上述のように単一平面の面積を用いたが、本願発明者らは曲面を有する場合および複雑な形状を有する場合にも対応できるように、ダイカスト部材の表面積：Ｓと安定して得ることができる厚さ：Ｔｍとの関係を検討し、以下の関係を得た。
Ｓが５０ｃｍ２以下の場合：Ｔｍは０．８ｍｍ以下
（Ｓ≦５０ｃｍ２以下の場合、Ｔｍ≦０．８ｍｍ （I））
Ｓが５０ｃｍ２より大きく２００ｃｍ２以下の場合：Ｔｍは０．８ｍｍ以下
（５０ｃｍ２＜Ｓ≦２００ｃｍ２以下の場合、Ｔｍ≦１．２ｍｍ （II））
Ｓが２００ｃｍ２より大きく１０００ｃｍ２以下の場合：Ｔｍは２．１ｍｍ以下
（２００ｃｍ２＜Ｓ≦１０００ｃｍ２以下の場合、Ｔｍ≦２．１ｍｍ （III））
Ｓが１０００ｃｍ２より大きい場合：Ｔｍは２．５ｍｍ以下
（１０００ｃｍ２＜Ｓの場合、Ｔｍ≦２．５ｍｍ （IV））
Ｓが５０ｃｍ２以下の場合：Ｔｍは０．８ｍｍ以下
（Ｓ≦５０ｃｍ２以下の場合、Ｔｍ≦０．８ｍｍ （I））
Ｓが５０ｃｍ２より大きく２００ｃｍ２以下の場合：Ｔｍは０．８ｍｍ以下
（５０ｃｍ２＜Ｓ≦２００ｃｍ２以下の場合、Ｔｍ≦１．２ｍｍ （II））
Ｓが２００ｃｍ２より大きく１０００ｃｍ２以下の場合：Ｔｍは２．１ｍｍ以下
（２００ｃｍ２＜Ｓ≦１０００ｃｍ２以下の場合、Ｔｍ≦２．１ｍｍ （III））
Ｓが１０００ｃｍ２より大きい場合：Ｔｍは２．５ｍｍ以下
（１０００ｃｍ２＜Ｓの場合、Ｔｍ≦２．５ｍｍ （IV））
なお、表面積Ｓは、厚さＴｍのダイカスト部材を安定して言えることができる面積を意味するのであり、表面積Ｓよりも大きくかつ厚さＴｍを有するダイカスト部材を得ることが不可能であるという意味では無いことに留意されたい。
表面積Ｓは、ダイカスト部材のうち、実際に製品として用いる製品部分の表面積をいう。例えば、ダイカスト後除去する予定の湯道等は含まない。
また、１つの部材の中に比較的近い距離（例えば７ｍｍ以下以内）で複数の厚さの薄い部分を有する場合（例えば、薄い部分（厚さが上記の式（I）〜(IV)の少なくとも１つが規定するＴｍの範囲内の部分）同士をより厚い部分で接続する場合）、この薄い部分の表面積を合計して、その部分の当該厚さＴｍに対応する表面積Ｓとしてよい。
表面積Ｓは、ダイカスト部材のうち、実際に製品として用いる製品部分の表面積をいう。例えば、ダイカスト後除去する予定の湯道等は含まない。
また、１つの部材の中に比較的近い距離（例えば７ｍｍ以下以内）で複数の厚さの薄い部分を有する場合（例えば、薄い部分（厚さが上記の式（I）〜(IV)の少なくとも１つが規定するＴｍの範囲内の部分）同士をより厚い部分で接続する場合）、この薄い部分の表面積を合計して、その部分の当該厚さＴｍに対応する表面積Ｓとしてよい。
（２）実施形態２
図２は、本願発明に係る製造方法の実施形態２に用いるダイカスト装置１００Ａを模式的に示す概略断面図である。図３は、冷却装置２２内部の溶湯の流れを模式的に示す上面図であり、図３（ａ）は、好ましい形態を示し、図３（ｂ）は、一般的な形態を示す。
ダイガスト装置１００Ａが、上述したダイカスト１００と異なると点は、スリーブ２の内部に溶湯１０を供給する溶湯注入口に冷却装置２２が設けられていることである。
これ以外の構成は、ダイガスト装置１００と同じであってよい。
図２は、本願発明に係る製造方法の実施形態２に用いるダイカスト装置１００Ａを模式的に示す概略断面図である。図３は、冷却装置２２内部の溶湯の流れを模式的に示す上面図であり、図３（ａ）は、好ましい形態を示し、図３（ｂ）は、一般的な形態を示す。
ダイガスト装置１００Ａが、上述したダイカスト１００と異なると点は、スリーブ２の内部に溶湯１０を供給する溶湯注入口に冷却装置２２が設けられていることである。
これ以外の構成は、ダイガスト装置１００と同じであってよい。
冷却装置２２は、ラドル２０から排出された液相線温度より高い温度の溶湯１０を液相線温度以下でかつ射出開始温度よりも高い温度まで冷却して、この冷却した溶湯１０をスリーブ２の内部に供給する。
冷却装置２２は、溶融金属の冷却に用いる任意の形態の冷却装置を用いてよい。しかし、液相線温度以下の所定の温度まで冷却するのに長い時間を要すると晶出した初晶Ｓｉが粗大化してしまう。このため、好ましくは、冷却装置２２は、ラドル２０をから供給された溶湯１０を所定の液相線温度以下の温度（スリーブ２に供給する温度）まで冷却するのに要する時間が５秒以内である。
冷却装置２２は、溶融金属の冷却に用いる任意の形態の冷却装置を用いてよい。しかし、液相線温度以下の所定の温度まで冷却するのに長い時間を要すると晶出した初晶Ｓｉが粗大化してしまう。このため、好ましくは、冷却装置２２は、ラドル２０をから供給された溶湯１０を所定の液相線温度以下の温度（スリーブ２に供給する温度）まで冷却するのに要する時間が５秒以内である。
この好適に冷却条件を満足するために、図２の実施形態では、冷却装置２２は、例えば鋼等の金属により形成されたメガホン型形状（図２において下から上方向に拡がるメガホン型形状）の冷却板である。上面の上端部近傍（メガホン型形状の内面の上端側）にラドル２０から溶湯１０を供給し、溶湯１０が冷却板と接触しながら流動する間に冷却され、上面の中心部（メガホン型形状の内面下端側）よりスリーブ２の内部に溶湯１０が供給される。
このように、溶湯１０を急速に液相線温度以下の温度に冷却してからスリーブ２に供給するため、スリーブ２の内部で液相線温度以上の温度から射出開始温度まで冷却する場合と比べて、より早く溶湯１０は射出開始温度に到達する。このため、晶出する初晶Ｓｉがより微細となり、より高い鋳造性（ダイカスト成形性）を得ることができる。
なお、メガホン型形状の冷却板上で溶湯を冷却する場合、一般的には図３（ｂ）に示すように、溶湯１０の流路３０Ｂが直線上になるように溶湯を流動させることが多い。しかし、メガホン型形状の冷却板上で、より効率的に溶湯１０を冷却するために、図３（ａ）に示すように溶湯１０の流路３０Ａが螺旋状となるように溶湯１０を流動させることが好ましい。注湯方向を中心からずらすこと（例えば、注湯方向を円周方向とする）により溶湯１０の流路３０Ａを螺旋状とすることができる。
また冷却装置（冷却板）２２の高い冷却能を維持するために、冷却面の下面を例えば、水冷または空冷等により冷却することが好ましい。
２．ダイカスト部材
このような、本願発明に係る方法で形成した、厚さ２．５ｍｍ以下（好ましくは２．０ｍｍ以下、さらに好ましくは１．０ｍｍ以下）のダイカスト部材は、微細な初晶Ｓｉを有する。
より詳細には、多くの場合、初晶Ｓｉは、スリーブ内に注湯する前に半凝固処理を行った従来の方法の場合は板状であり、その平均寸法は１ｍｍ程度である。これに対し、本願発明では初晶Ｓｉの形状は塊状またはロゼット状であり、その平均寸法は、０．０４ｍｍ〜０．２０ｍｍであり、より好ましくは０．０６ｍｍ〜０．１０ｍｍである。
初晶Ｓｉの平均の大きさ（平均寸法）の測定は、ダイカスト部材の異なる３ヶ所（射出側に近い根元部、中央部および先端寄り部）において、湯流れ方向に直行する方向で切り出し、当該３ヶ所それぞれの断面の任意の箇所につき、光学顕微鏡の倍率を変えて１ｍｍ×０．７ｍｍの視野サイズにて撮影し、完全な形状の初晶Ｓｉが３０個入るように枠取りして、この３０個の寸法を測定して平均寸法を求め、さらに上記３ヵ所の平均を取って初晶Ｓｉの平均寸法を求める。なお、初晶Ｓｉの寸法は、結晶の最大径（最大長さ）を測定する。
このような、本願発明に係る方法で形成した、厚さ２．５ｍｍ以下（好ましくは２．０ｍｍ以下、さらに好ましくは１．０ｍｍ以下）のダイカスト部材は、微細な初晶Ｓｉを有する。
より詳細には、多くの場合、初晶Ｓｉは、スリーブ内に注湯する前に半凝固処理を行った従来の方法の場合は板状であり、その平均寸法は１ｍｍ程度である。これに対し、本願発明では初晶Ｓｉの形状は塊状またはロゼット状であり、その平均寸法は、０．０４ｍｍ〜０．２０ｍｍであり、より好ましくは０．０６ｍｍ〜０．１０ｍｍである。
初晶Ｓｉの平均の大きさ（平均寸法）の測定は、ダイカスト部材の異なる３ヶ所（射出側に近い根元部、中央部および先端寄り部）において、湯流れ方向に直行する方向で切り出し、当該３ヶ所それぞれの断面の任意の箇所につき、光学顕微鏡の倍率を変えて１ｍｍ×０．７ｍｍの視野サイズにて撮影し、完全な形状の初晶Ｓｉが３０個入るように枠取りして、この３０個の寸法を測定して平均寸法を求め、さらに上記３ヵ所の平均を取って初晶Ｓｉの平均寸法を求める。なお、初晶Ｓｉの寸法は、結晶の最大径（最大長さ）を測定する。
３．合金組成
以下に、本願発明に用いる溶湯１０の合金組成（すなわち、得られるダイカスト部材の合金組成）についてより詳細を説明する。
本願発明に過共晶アルミニウム−シリコン合金は、シリコン：２０．０〜３０．０質量％を含有する。
シリコン含有量が２０質量％以上なのは、上述したように十分な量の初晶Ｓｉを得られること等により、線熱膨張係数がより小さくなり銅と同程度となり、耐摩耗性が大きく向上し、さらには高い熱伝導率を有することができるからである。一方、Ｓｉ量が３０．０質量％を超えると容易に初晶Ｓｉの粗大化が起こり十分な鋳造性を得ることが困難な場合が多い。
以下に、本願発明に用いる溶湯１０の合金組成（すなわち、得られるダイカスト部材の合金組成）についてより詳細を説明する。
本願発明に過共晶アルミニウム−シリコン合金は、シリコン：２０．０〜３０．０質量％を含有する。
シリコン含有量が２０質量％以上なのは、上述したように十分な量の初晶Ｓｉを得られること等により、線熱膨張係数がより小さくなり銅と同程度となり、耐摩耗性が大きく向上し、さらには高い熱伝導率を有することができるからである。一方、Ｓｉ量が３０．０質量％を超えると容易に初晶Ｓｉの粗大化が起こり十分な鋳造性を得ることが困難な場合が多い。
好ましい実施形態の１つにおいては、本願発明の過共晶アルミニウム−シリコン合金はシリコン：２０．０〜３０．０質量％を含み残部がアルミニウムと不可避の不純物からなる。
しかし、これに限定されるものではなく、シリコン：２０．０〜３０．０質量％とアルミニウム６０質量％とを含有している限りは、得られたダイカスト部材の各種の特性の向上を目的に、さらに任意の元素を添加してよい。
このように特性の向上を目的として添加してよい元素の例を以下に示す。
しかし、これに限定されるものではなく、シリコン：２０．０〜３０．０質量％とアルミニウム６０質量％とを含有している限りは、得られたダイカスト部材の各種の特性の向上を目的に、さらに任意の元素を添加してよい。
このように特性の向上を目的として添加してよい元素の例を以下に示す。
・銅（Ｃｕ）
銅（Ｃｕ）を０．５〜１．５質量％含有してよい。
銅は、得られたダイカスト部材の強度を向上させる効果を有する。
添加する場合、添加量が０．５質量％より少ないとその効果を充分に得られない場合がある。一方、１．５質量％を超えて添加すると延性を低下させる等の問題を生ずる場合がある。
銅（Ｃｕ）を０．５〜１．５質量％含有してよい。
銅は、得られたダイカスト部材の強度を向上させる効果を有する。
添加する場合、添加量が０．５質量％より少ないとその効果を充分に得られない場合がある。一方、１．５質量％を超えて添加すると延性を低下させる等の問題を生ずる場合がある。
・マグネシウム（Ｍｇ）
マグネシウム（Ｍｇ）を０．５〜４．０質量％含有してよい。
マグネシウムは、得られたダイカスト部材の強度を向上させることができる。また、伸びが向上することからダイカスト成形性を向上できる。マトリクスの強化により得られたダイカスト成形品の表面状態も美麗になる。これらの効果をより確実に得るためには、０．５質量％以上含有するのが好ましい。しかし、４．０質量％を超えて添加すると得られたダイカスト部材の靱性を低下させる場合がある。
マグネシウム（Ｍｇ）を０．５〜４．０質量％含有してよい。
マグネシウムは、得られたダイカスト部材の強度を向上させることができる。また、伸びが向上することからダイカスト成形性を向上できる。マトリクスの強化により得られたダイカスト成形品の表面状態も美麗になる。これらの効果をより確実に得るためには、０．５質量％以上含有するのが好ましい。しかし、４．０質量％を超えて添加すると得られたダイカスト部材の靱性を低下させる場合がある。
・ニッケル（Ｎｉ）
ニッケル（Ｎｉ）を０．５〜１．５質量％含有してよい。ニッケルは、得られたダイカスト部材の強度を向上させる効果を有する。
添加する場合、添加量が０．５質量％より少ないとその効果を充分に得られない場合がある。一方、１．５質量％を超えて添加すると延性を低下させる等の問題を生ずる場合がある。
ニッケル（Ｎｉ）を０．５〜１．５質量％含有してよい。ニッケルは、得られたダイカスト部材の強度を向上させる効果を有する。
添加する場合、添加量が０．５質量％より少ないとその効果を充分に得られない場合がある。一方、１．５質量％を超えて添加すると延性を低下させる等の問題を生ずる場合がある。
・亜鉛（Ｚｎ）
亜鉛を０．２質量％以下含有してよい。
亜鉛は、溶湯の流動性を改善するという効果を有する。一方、亜鉛の量が０．２質量％を超えると耐食性が劣化する場合がある。
亜鉛を０．２質量％以下含有してよい。
亜鉛は、溶湯の流動性を改善するという効果を有する。一方、亜鉛の量が０．２質量％を超えると耐食性が劣化する場合がある。
・鉄（Ｆｅ）
鉄（Ｆｅ）を０．８質量％以下含有してよい。
鉄は、得られたダイカスト部材の耐摩耗性を向上させる効果を有する。
０．８質量％を超えると材料の延性を低下させる場合がある。
鉄（Ｆｅ）を０．８質量％以下含有してよい。
鉄は、得られたダイカスト部材の耐摩耗性を向上させる効果を有する。
０．８質量％を超えると材料の延性を低下させる場合がある。
・マンガン（Ｍｎ）
マンガン（Ｍｎ）を２．０質量％以下含有してよい。
マンガンを過共晶アルミニウム−シリコン合金に添加すると、合金が鋳造時および塑性加工の加熱時等に高温となった場合に、表面の酸化を抑制する効果を有する。
添加する場合、その効果を確実に得るために０．０５質量％以上添加することが好ましい。２．０質量％を超えて添加すると延性を低下させる等の問題を生ずる場合がある。
マンガン（Ｍｎ）を２．０質量％以下含有してよい。
マンガンを過共晶アルミニウム−シリコン合金に添加すると、合金が鋳造時および塑性加工の加熱時等に高温となった場合に、表面の酸化を抑制する効果を有する。
添加する場合、その効果を確実に得るために０．０５質量％以上添加することが好ましい。２．０質量％を超えて添加すると延性を低下させる等の問題を生ずる場合がある。
・ベリリウム（Ｂｅ）
ベリリウム（Ｂｅ）を０．００１〜０．０１質量％含有してよい。
ベリリウムは晶出する初晶Ｓｉを微細化する効果を有する。
しかしながら０．００１％未満ではその効果が小さく、０.０１％を超えると、得られたダイカスト部材の靭性が低下する場合があるため、０．００１〜０．０１％の範囲が好ましい。
ベリリウム（Ｂｅ）を０．００１〜０．０１質量％含有してよい。
ベリリウムは晶出する初晶Ｓｉを微細化する効果を有する。
しかしながら０．００１％未満ではその効果が小さく、０.０１％を超えると、得られたダイカスト部材の靭性が低下する場合があるため、０．００１〜０．０１％の範囲が好ましい。
・リン（Ｐ）
リン（Ｐ）を０．００５〜０．０３質量％含有してよい。リンは初晶Ｓｉを晶出させる際にシードとして機能する異質核ＡｌＰ（リン化アルミニウム）を生成する。０．００５質量％未満の含有量では、十分な量の異質核が生成せず、初晶Ｓｉの微細化作用が充分でない場合がある。一方、リンの添加効果は、０．０３重量％で飽和するため、０．０３重量％を超える量を添加しても添加量に見合った効果が得られないことが多い。
リン（Ｐ）を０．００５〜０．０３質量％含有してよい。リンは初晶Ｓｉを晶出させる際にシードとして機能する異質核ＡｌＰ（リン化アルミニウム）を生成する。０．００５質量％未満の含有量では、十分な量の異質核が生成せず、初晶Ｓｉの微細化作用が充分でない場合がある。一方、リンの添加効果は、０．０３重量％で飽和するため、０．０３重量％を超える量を添加しても添加量に見合った効果が得られないことが多い。
・ナトリウム（Ｎａ）
ナトリウム（Ｎａ）を０．００１〜０．０１質量％含有してよい。
ナトリウムは、初晶Ｓｉの微細化という効果を有する。ナトリウムの含有量が０．００１質量％未満ではその効果を十分に得ることができない場合がある。一方、ナトリウムの量が０．０１質量％を超えると粗大Ｓｉ相が形成される場合がある。
ナトリウム（Ｎａ）を０．００１〜０．０１質量％含有してよい。
ナトリウムは、初晶Ｓｉの微細化という効果を有する。ナトリウムの含有量が０．００１質量％未満ではその効果を十分に得ることができない場合がある。一方、ナトリウムの量が０．０１質量％を超えると粗大Ｓｉ相が形成される場合がある。
・ストロンチウム（Ｓｒ）
ストロンチウム（Ｓｒ）を０．０００５〜０．０３質量％含有してよい。
ストロンチウムは、初晶Ｓｉの微細化という効果を有する。ストロンチウムの含有量が０．０００５質量％未満ではその効果を十分に得ることができない場合がある。一方、ストロンチウムの量が０．０３質量％を超えるとＳｒを含有する化合物が塊状に生成する場合がある。
ストロンチウム（Ｓｒ）を０．０００５〜０．０３質量％含有してよい。
ストロンチウムは、初晶Ｓｉの微細化という効果を有する。ストロンチウムの含有量が０．０００５質量％未満ではその効果を十分に得ることができない場合がある。一方、ストロンチウムの量が０．０３質量％を超えるとＳｒを含有する化合物が塊状に生成する場合がある。
好ましい実施形態の１つにおいては、シリコン：２０．０〜３０．０質量％と銅（Ｃｕ）：０．５質量％〜１．５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）：０．５質量％〜４．０質量％、ニッケル（Ｎｉ）：０．５質量％〜１．５質量％、亜鉛（Ｚｎ）：０．２質量％以下、鉄（Ｆｅ）：０．８質量％以下、マンガン（Ｍｎ）：２．０質量％以下、ベリリウム（Ｂｅ）：０．００１質量％〜０．０１質量％、リン（Ｐ）：０．００５質量％〜０．０３質量％、ナトリウム（Ｎａ）：０．００１質量％〜０．０１質量％およびストロンチウム（Ｓｒ）：０．００５質量％〜０．０３質量％から成る群から選択される１つ以上と、を含有し、残部がアルミニウムと不可避の不純物からなる。
しかし、これに限定されるものではなく、シリコン：２０．０〜３０．０質量％と、アルミニウム：６０質量％以上とを含有し、さらに、銅（Ｃｕ）：０．５質量％〜１．５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）：０．５質量％〜４．０質量％、ニッケル（Ｎｉ）：０．５質量％〜１．５質量％、亜鉛（Ｚｎ）：０．２質量％以下、鉄（Ｆｅ）：０．８質量％以下、マンガン（Ｍｎ）：２．０質量％以下、ベリリウム（Ｂｅ）：０．００１質量％〜０．０１質量％、リン（Ｐ）：０．００５質量％〜０．０３質量％、ナトリウム（Ｎａ）：０．００１質量％〜０．０１質量％およびストロンチウム（Ｓｒ）：０．００５質量％〜０．０３質量％から成る群から選択される１つ以上と含有している限りは、得られた成形品の各種の特性の向上を目的に更に任意の元素を添加してよい。
＜実施例１＞
１．サンプル作製
シリコンを２０．０質量％含み残部がアルミニウムと不可避的不純物とから成る合金１と、シリコンを２５．０質量％含み残部がアルミニウムと不可避的不純物とから成る合金２と、シリコンを３０．０質量％含み残部がアルミニウムと不可避的不純物とから成る合金３の３つの合金組成を用いた。
合金１：Ｓｉ２０．１７質量％、Ｆｅ０．２１質量％、Ｃｕ０．０１質量％、Ｍｎ０．０２質量％、Ｍｇ０．０２質量、Ｃｒ０．０１質量、Ｚｎ０．０２質量、Ｔｉ０．０２質量％、Ｎｉ０．０３質量％。
合金２：Ｓｉ２５．２４％質量、Ｆｅ０．１９質量％、Ｃｕ０．００質量％、Ｍｎ０．０３質量％、Ｍｇ０．０３質量％、Ｃｒ０．０３質量％、Ｚｎ０．０３質量％、Ｔｉ０．０３質量％、Ｎｉ０．０３質量％。
合金３：Ｓｉ３０．３５質量％、Ｆｅ０．２３質量％、Ｃｕ０．００質量％、Ｍｎ０．０２質量％、Ｍｇ０．０１質量％、Ｃｒ０．０１質量％、Ｚｎ０．０３質量％、Ｔｉ０．０２質量％、Ｎｉ０．０１質量％。
なお、合金１、合金２および合金３の状態図より求めた液相線温度はそれぞれ６９０℃、７６０℃および８２８℃である。
１．サンプル作製
シリコンを２０．０質量％含み残部がアルミニウムと不可避的不純物とから成る合金１と、シリコンを２５．０質量％含み残部がアルミニウムと不可避的不純物とから成る合金２と、シリコンを３０．０質量％含み残部がアルミニウムと不可避的不純物とから成る合金３の３つの合金組成を用いた。
合金１：Ｓｉ２０．１７質量％、Ｆｅ０．２１質量％、Ｃｕ０．０１質量％、Ｍｎ０．０２質量％、Ｍｇ０．０２質量、Ｃｒ０．０１質量、Ｚｎ０．０２質量、Ｔｉ０．０２質量％、Ｎｉ０．０３質量％。
合金２：Ｓｉ２５．２４％質量、Ｆｅ０．１９質量％、Ｃｕ０．００質量％、Ｍｎ０．０３質量％、Ｍｇ０．０３質量％、Ｃｒ０．０３質量％、Ｚｎ０．０３質量％、Ｔｉ０．０３質量％、Ｎｉ０．０３質量％。
合金３：Ｓｉ３０．３５質量％、Ｆｅ０．２３質量％、Ｃｕ０．００質量％、Ｍｎ０．０２質量％、Ｍｇ０．０１質量％、Ｃｒ０．０１質量％、Ｚｎ０．０３質量％、Ｔｉ０．０２質量％、Ｎｉ０．０１質量％。
なお、合金１、合金２および合金３の状態図より求めた液相線温度はそれぞれ６９０℃、７６０℃および８２８℃である。
そして図１に示すダイカスト装置１００（株式会社ケーデーケーマシン製 ＫＤＫ ５０Ｃ−３０ コールドチャンバー）を用いて表１に示す条件（合金、溶湯温度（ラドル２０から出湯する温度）、射出開始温度）でダイカストを行い、上端側（拡がっている方の端部）外径４８ｍｍ、高さ５５ｍｍ（製品部分の高さ５１ｍｍ）、厚さ（厚さＴｍ）０．７ｍｍのメガホン型形状のダイカスト部材を作製した。
図７は、得られたダイカスト部材（実施例１−１２）の外観を例示する写真である。図７に示す高さＨ１の部分を製品部分の高さとして、上部および下部に開口を有するメガホン形状の外側面、内側面、上端面および下端面の面積を合計して求めた表面積Ｓは、１１３ｃｍ２である。図７からも判るように上端面には若干の凹凸が認められるが、平滑な面として上端面の面積を求めた。
なお、射出開始温度は、予め、合金１〜３について、スリーブ内での溶湯の冷却特性（時間と温度の関係）を求めておきスリーブ内での経過時間を制御することにより制御した。また、射出速度は１．０ｍ／ｓ以下であった。
図７は、得られたダイカスト部材（実施例１−１２）の外観を例示する写真である。図７に示す高さＨ１の部分を製品部分の高さとして、上部および下部に開口を有するメガホン形状の外側面、内側面、上端面および下端面の面積を合計して求めた表面積Ｓは、１１３ｃｍ２である。図７からも判るように上端面には若干の凹凸が認められるが、平滑な面として上端面の面積を求めた。
なお、射出開始温度は、予め、合金１〜３について、スリーブ内での溶湯の冷却特性（時間と温度の関係）を求めておきスリーブ内での経過時間を制御することにより制御した。また、射出速度は１．０ｍ／ｓ以下であった。
なお、表１に示すように合金２について２つの比較例（比較例１および比較例２）を作製した。比較例１−１は、射出開始温度を８００℃と液相線温度以上に設定したサンプルである。比較例１−２は、８００℃の溶湯をラドル２０内で液相線温度以下の温度である７００℃まで約３分かけて冷却する半凝固処理を行った後、ラドル２０から出湯したサンプルである。
２．サンプル評価結果
（１）ダイカスト部材の表面観察
このようにして得た実施例サンプルと比較例サンプルのそれぞれについて表面観察を行った。表面観察はそれぞれのサンプルについて、上述のメガホン型形状のダイカスト部材を１０個ずつ作製し、その１０個全てについて表面観察を行った。
そして、１０個のサンプルのうち、１個でも湯皺または割れが認められたサンプルについては「×」とし、１０個のサンプルのうち、１個でも肌荒れ（多くの用途で問題ないレベルの肌荒れで写真等では明確に認識できないことが多い）があれば「□」と、１０個全てについて、割れ、湯皺および肌荒れが認められない場合を「○」とした。さらに、１０個のサンプルのうち、１個でも肌荒れがあり、且つ、再現性を確認している際に、未充満が発生したサンプル（希ではあるが未充満が発生したサンプル）を「△」とした。
（１）ダイカスト部材の表面観察
このようにして得た実施例サンプルと比較例サンプルのそれぞれについて表面観察を行った。表面観察はそれぞれのサンプルについて、上述のメガホン型形状のダイカスト部材を１０個ずつ作製し、その１０個全てについて表面観察を行った。
そして、１０個のサンプルのうち、１個でも湯皺または割れが認められたサンプルについては「×」とし、１０個のサンプルのうち、１個でも肌荒れ（多くの用途で問題ないレベルの肌荒れで写真等では明確に認識できないことが多い）があれば「□」と、１０個全てについて、割れ、湯皺および肌荒れが認められない場合を「○」とした。さらに、１０個のサンプルのうち、１個でも肌荒れがあり、且つ、再現性を確認している際に、未充満が発生したサンプル（希ではあるが未充満が発生したサンプル）を「△」とした。
この表面観察結果を表２に示す。また、表面観察したダイカスト部材の例として図５（ａ）に実施例１−１２の写真を示し、図５（ｂ）に比較例１−１の写真を示す。図５（ａ）の例では何れのサンプルも表面状態が良好であった。一方、図５（ｂ）の例では、図中に矢印で示すように、一番右のダイカスト部材に湯皺が認められた。実際比較例１−１では、１０個のダイカスト部材のうち３個に湯皺が認められた。
また、図４は、実施例１−１〜１−１８および比較例１−１の結果を整理して記載した、射出開始温度およびシリコン含有量とダイカスト成形性の関係を示すグラフである。
なお、湯皺の有無の判定は、日本ダイカスト協会提供の「ダイカスト鋳肌基準片(作製方法変更)、基準片２４個、発行日：Ｈ１９．８」と対比して行った。
なお、湯皺の有無の判定は、日本ダイカスト協会提供の「ダイカスト鋳肌基準片(作製方法変更)、基準片２４個、発行日：Ｈ１９．８」と対比して行った。
表１および図４から判るように、実施例サンプルは、何れも割れおよび湯皺が認められず実用上十分に使用可能なことが判る。
特に、射出開始温度が、図４より求めた以下の（２）式で示される温度以上の場合は、微細な肌荒れも認められず、得られたダイカスト部材の表面性状が極めて優れていることが判る。
特に、射出開始温度が、図４より求めた以下の（２）式で示される温度以上の場合は、微細な肌荒れも認められず、得られたダイカスト部材の表面性状が極めて優れていることが判る。
ＴＬ２（℃）＝−６×［Ｓｉ］＋８００ （２）
ここで、［Ｓｉ］は溶湯１０（すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金）の質量％で表したシリコン含有量である。
ここで、［Ｓｉ］は溶湯１０（すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金）の質量％で表したシリコン含有量である。
また、射出開始温度が、図４より求めた以下の（１）で示される温度以上の場合は、未充満が発生しないことも判る。
一方、（１）式により求まる温度ＴＬ１と共晶温度との間の温度を射出開始温度に選択しても通常は、多くの用途で実用上問題のない表面状態のダイカスト部材を得ることができるが、希に未充満が発生し、所望のダイカスト部材が得られない場合がある。換言すれば、この条件で実用上問題のないレベルのダイカスト部材を多量に作製する場合には、希に出現し得る未充満に起因する不良品を確実に見つけるために、得られたダイカスト部材を目視等で検査する必要がある。
一方、（１）式により求まる温度ＴＬ１と共晶温度との間の温度を射出開始温度に選択しても通常は、多くの用途で実用上問題のない表面状態のダイカスト部材を得ることができるが、希に未充満が発生し、所望のダイカスト部材が得られない場合がある。換言すれば、この条件で実用上問題のないレベルのダイカスト部材を多量に作製する場合には、希に出現し得る未充満に起因する不良品を確実に見つけるために、得られたダイカスト部材を目視等で検査する必要がある。
ＴＬ１（℃）＝−０．４６×［Ｓｉ］２＋２５．３×［Ｓｉ］＋２５５ （１）
ここで、［Ｓｉ］は過共晶アルミニウム−シリコン合金の質量％で表したシリコン含有量である。
ここで、［Ｓｉ］は過共晶アルミニウム−シリコン合金の質量％で表したシリコン含有量である。
これに対して比較例１では、湯皺が認められ、比較例２では割れが認められており表面性状が明らかに劣ることが判る。
（２）初晶Ｓｉの平均寸法
全ての実施例サンプルと比較例２について、初晶Ｓｉの平均寸法を測定した。測定は、それぞれのサンプルの異なる３ヶ所（射出側に近い根元部、中央部および先端寄り部）で、湯流れ方向に直行する方向で切り出し、断面の任意の箇所につき、光学顕微鏡の倍率を変えて１ｍｍ×０．７ｍｍの視野サイズにて撮影し、完全な形状の初晶Ｓｉが３０個入るように枠取りして平均寸法を求め、さらに上記３ヵ所の平均を取って初晶Ｓｉの平均寸法を求めた。なお、初晶Ｓｉの寸法は、結晶の最大径（最大長さ）を測定した。
実施例サンプルの何れでも初晶Ｓｉの形状は塊状またはロゼット状であり、平均寸法は、０．０８ｍｍであった。一方、比較例１−２では、初晶Ｓｉの形状は板状でありその平均寸法は１ｍｍであった。
全ての実施例サンプルと比較例２について、初晶Ｓｉの平均寸法を測定した。測定は、それぞれのサンプルの異なる３ヶ所（射出側に近い根元部、中央部および先端寄り部）で、湯流れ方向に直行する方向で切り出し、断面の任意の箇所につき、光学顕微鏡の倍率を変えて１ｍｍ×０．７ｍｍの視野サイズにて撮影し、完全な形状の初晶Ｓｉが３０個入るように枠取りして平均寸法を求め、さらに上記３ヵ所の平均を取って初晶Ｓｉの平均寸法を求めた。なお、初晶Ｓｉの寸法は、結晶の最大径（最大長さ）を測定した。
実施例サンプルの何れでも初晶Ｓｉの形状は塊状またはロゼット状であり、平均寸法は、０．０８ｍｍであった。一方、比較例１−２では、初晶Ｓｉの形状は板状でありその平均寸法は１ｍｍであった。
図６は光学顕微鏡観察結果の例であり、図６（ａ）は実施例１−１２の光学顕微鏡観察結果であり、図６（ｂ）は比較例１−２の光学顕微鏡観察結果である。図６（ａ）、（ｂ）の両方とも代表的な初晶Ｓｉを矢印で示した。
＜実施例２＞
１．サンプル作製
実施例２−１および実施例２−２のサンプルについては、実施例１で用いた合金２を用いた。比較例２−１のサンプルについてはＡＤＣ１２合金（Ｓｉ １０．９１質量％、Ｃｕ １．８８質量％、Ｚｎ ０．８５質量％、Ｆｅ ０．７７質量％、Ｍｇ ０．２６質量％、Ｍｎ ０．２２質量％、Ｎｉ ０．０６質量％、Ｔｉ ０．０４質量％、Ｐｂ ０．０４質量％、Ｓｎ ０．０３質量％、Ｃｒ ０．０５質量％、Ｃｄ ０．００１５質量％、アルミニウム 残部）を用いた。
用いたＡＤＣ合金の液相線温度は５８０℃である。
１．サンプル作製
実施例２−１および実施例２−２のサンプルについては、実施例１で用いた合金２を用いた。比較例２−１のサンプルについてはＡＤＣ１２合金（Ｓｉ １０．９１質量％、Ｃｕ １．８８質量％、Ｚｎ ０．８５質量％、Ｆｅ ０．７７質量％、Ｍｇ ０．２６質量％、Ｍｎ ０．２２質量％、Ｎｉ ０．０６質量％、Ｔｉ ０．０４質量％、Ｐｂ ０．０４質量％、Ｓｎ ０．０３質量％、Ｃｒ ０．０５質量％、Ｃｄ ０．００１５質量％、アルミニウム 残部）を用いた。
用いたＡＤＣ合金の液相線温度は５８０℃である。
そして図１に示すダイカスト装置１００を用いて表３に示す条件（合金、溶湯温度（ラドル２０から出湯する温度）、射出開始温度）でダイカストを行い、フィン形状のダイカスト部材を作製した。
図８（ａ）、（ｂ）は得られたフィン形状のダイカスト部材（実施例２−２）の外観を例示する写真である。得られたダイガスト部材は湯道Ｒと接続して形成された、縦９０ｍｍ×横４５ｍｍ×厚さ２ｍｍ台座（ベースプレート）Ｂの上に４つのフィン部Ｆを有している。
フィン部Ｆは、基端側（台座側）の長さ５６ｍｍであり、末端側（上側）の長さが８４．３ｍｍである。フィン部Ｆは、また、円錐台状の４つの柱部Ｃと、この４つの柱部Ｃのそれぞれを挟むように配置された５つのフィン薄肉部ＦＴ１〜ＦＴ５から成る。柱部Ｃは、基端側の直径が５ｍｍ、末端側の直径が４ｍｍ、高さ３０ｍｍである。フィン薄肉部ＦＴ１〜ＦＴ５は、それぞれ、厚さが０．５ｍｍであり、高さが３０ｍｍ、抜き勾配が０．５度である。
図８（ａ）、（ｂ）は得られたフィン形状のダイカスト部材（実施例２−２）の外観を例示する写真である。得られたダイガスト部材は湯道Ｒと接続して形成された、縦９０ｍｍ×横４５ｍｍ×厚さ２ｍｍ台座（ベースプレート）Ｂの上に４つのフィン部Ｆを有している。
フィン部Ｆは、基端側（台座側）の長さ５６ｍｍであり、末端側（上側）の長さが８４．３ｍｍである。フィン部Ｆは、また、円錐台状の４つの柱部Ｃと、この４つの柱部Ｃのそれぞれを挟むように配置された５つのフィン薄肉部ＦＴ１〜ＦＴ５から成る。柱部Ｃは、基端側の直径が５ｍｍ、末端側の直径が４ｍｍ、高さ３０ｍｍである。フィン薄肉部ＦＴ１〜ＦＴ５は、それぞれ、厚さが０．５ｍｍであり、高さが３０ｍｍ、抜き勾配が０．５度である。
このようなダイガスト部材は、台座部Ｂと４つのフィン部Ｆとを有する、厚さＴｍが２ｍｍ（部材内で最も厚い部分の厚さが２ｍｍ）の放熱用製品（放熱部材）と考えることができる。この場合、製品部分の表面積Ｓは２６７．８ｃｍ２となる。
さらに、台座部Ｂを湯道として用いる場合、すなわち、台座部Ｂから、それぞれのフィン部を取り外してフィン製品（フィン部材）として用い場合、５ｍｍ以下という比較的近い距離に厚さＴｍが０．５ｍｍの複数の薄い部分を有する１つのフィン部材と考えることができる（すなわち、フィン薄肉部ＦＴ１〜ＦＴ５は、それぞれ、柱部Ｃにより隣接する他のフィン薄肉部と接続されている）。この場合、製品部分の表面積Ｓは４０．８ｃｍ２となる。
なお、比較例２−１については、金型内での湯の回りが悪いことが予想されたため、フィン部の高さ（フィン薄肉部ＦＴ１〜ＦＴ５および柱部Ｃの高さ）を２５ｍｍと低くした（それ以外の形状条件は、実施例２−１および２−２と同じ）ダイカスト部材を得た。このダイカスト部材の表面積Ｓは、放熱部材としては２３７．８ｃｍ２となり、フィン部材としては３４．２ｃｍ２となる。
さらに、台座部Ｂを湯道として用いる場合、すなわち、台座部Ｂから、それぞれのフィン部を取り外してフィン製品（フィン部材）として用い場合、５ｍｍ以下という比較的近い距離に厚さＴｍが０．５ｍｍの複数の薄い部分を有する１つのフィン部材と考えることができる（すなわち、フィン薄肉部ＦＴ１〜ＦＴ５は、それぞれ、柱部Ｃにより隣接する他のフィン薄肉部と接続されている）。この場合、製品部分の表面積Ｓは４０．８ｃｍ２となる。
なお、比較例２−１については、金型内での湯の回りが悪いことが予想されたため、フィン部の高さ（フィン薄肉部ＦＴ１〜ＦＴ５および柱部Ｃの高さ）を２５ｍｍと低くした（それ以外の形状条件は、実施例２−１および２−２と同じ）ダイカスト部材を得た。このダイカスト部材の表面積Ｓは、放熱部材としては２３７．８ｃｍ２となり、フィン部材としては３４．２ｃｍ２となる。
射出開始温度は、予め、合金２およびＡＤＣ１２について、スリーブ内での溶湯の冷却特性（時間と温度の関係）を求めておきスリーブ内での経過時間を制御することにより制御した。また、射出速度は約１．０ｍ／ｓであった。
２．サンプル評価結果
（１）ダイカスト部材の表面観察
このようにして得た実施例サンプルと比較例サンプルのそれぞれについて表面観察を行った。すなわち、それぞれのサンプルについて、ダイカスト部材を１０個ずつ作製し、その１０個全てについて実施例１と同じ方法により表面観察を行った。
（１）ダイカスト部材の表面観察
このようにして得た実施例サンプルと比較例サンプルのそれぞれについて表面観察を行った。すなわち、それぞれのサンプルについて、ダイカスト部材を１０個ずつ作製し、その１０個全てについて実施例１と同じ方法により表面観察を行った。
この表面観察結果を表４に示す。上述の図８（ａ）、（ｂ）は、表面観察したダイカスト部材（実施例２−２）の例である。実施例２−１および２−２は、何れのサンプルも表面状態が良好であった。一方、比較例２−１は、上述のようにダイカスト部材の高さを低くしたにも関わらず、また、射出速度を上げてバルブ開度からの推定で１．５ｍ／ｓ（バリが出ない限界速度）で行ったが、十分に湯が回らず、ダイカスト部材、特にフィン薄肉部に貫通穴および未充填部を生じた。
図１０は、比較例２−１のサンプルの表面観察結果の例を示す。図１０の矢印Ｄ１は貫通穴を示し、矢印Ｄ２は未充填部を示す。
図１０は、比較例２−１のサンプルの表面観察結果の例を示す。図１０の矢印Ｄ１は貫通穴を示し、矢印Ｄ２は未充填部を示す。
射出開始温度が、図４より求めた以下の（２）式で示される温度以上である実施例２−１および２−２の両方とも、表４に示すように、微細な肌荒れも認められず、得られたダイカスト部材の表面性状が極めて優れていることが判る。
ＴＬ２（℃）＝−６×［Ｓｉ］＋８００ （２）
ここで、［Ｓｉ］は溶湯１０（すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金）の質量％で表したシリコン含有量である。
ここで、［Ｓｉ］は溶湯１０（すなわち、過共晶アルミニウム−シリコン合金）の質量％で表したシリコン含有量である。
（２）初晶Ｓｉの平均寸法
実施例２−１、２−２のサンプルについて、初晶Ｓｉの平均寸法を測定した。測定は、それぞれのサンプルのフィン薄肉部の異なる３ヶ所（基端側、中央部および末端側）で、湯流れ方向に直行する方向で切り出し、断面の任意の箇所につき、光学顕微鏡の倍率を変えて１ｍｍ×０．７ｍｍの視野サイズにて撮影し、完全な形状の初晶Ｓｉが３０個入るように枠取りして平均寸法を求め、さらに上記３ヵ所の平均を取って初晶Ｓｉの平均寸法を求めた。なお、初晶Ｓｉの寸法は、結晶の最大径（最大長さ）を測定した。
実施例サンプルの何れでも初晶Ｓｉの形状は塊状またはロゼット状であり、平均寸法は、７７μｍ（０．０７７ｍｍ）であった。
実施例２−１、２−２のサンプルについて、初晶Ｓｉの平均寸法を測定した。測定は、それぞれのサンプルのフィン薄肉部の異なる３ヶ所（基端側、中央部および末端側）で、湯流れ方向に直行する方向で切り出し、断面の任意の箇所につき、光学顕微鏡の倍率を変えて１ｍｍ×０．７ｍｍの視野サイズにて撮影し、完全な形状の初晶Ｓｉが３０個入るように枠取りして平均寸法を求め、さらに上記３ヵ所の平均を取って初晶Ｓｉの平均寸法を求めた。なお、初晶Ｓｉの寸法は、結晶の最大径（最大長さ）を測定した。
実施例サンプルの何れでも初晶Ｓｉの形状は塊状またはロゼット状であり、平均寸法は、７７μｍ（０．０７７ｍｍ）であった。
図９は実施例２−２の光学顕微鏡観察結果である。
本出願は、日本国特許出願、特願第２０１２−２１１２４１号を基礎出願とする優先権主張を伴う。特願第２０１２−２１１２４１号は参照することにより本明細書に取り込まれる。
２ スリーブ
４ プランジャー
６ 金型
１０ 溶湯
２０ ラドル
２２ 冷却装置
１００、１００Ａ ダイカスト装置
４ プランジャー
６ 金型
１０ 溶湯
２０ ラドル
２２ 冷却装置
１００、１００Ａ ダイカスト装置
Claims (6)
- １）２０．０質量％〜３０．０質量％のシリコンを含有する過共晶アルミニウム−シリコン合金であり該合金の液相線温度よりも高い温度となっている溶湯を準備し、該溶湯を初晶Ｓｉが晶出していない状態でスリーブ内に供給する工程と、
２）前記スリーブ内の前記溶湯が、前記過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度と共晶温度との間の予め設定した射出開始温度に達すると直ちに前記スリーブ内に挿入したプランジャーを移動させて、半凝固状態の前記溶湯を射出し、金型のキャビティに該溶湯を充填する工程と、
を含むことを特徴とするダイカスト部材の製造方法。 - 前記工程２）の前記射出開始温度が、下記（１）式で表される下限温度ＴＬ１と前記過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度との間にあることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
ＴＬ１（℃）＝−０．４６×［Ｓｉ］２＋２５．３×［Ｓｉ］＋２５５ （１）
（ここで、［Ｓｉ］は過共晶アルミニウム−シリコン合金の質量％で表したシリコン含有量である。） - 前記工程２）の前記射出開始温度が、下記（２）式で表される下限温度ＴＬ２と前記過共晶アルミニウム−シリコン合金の液相線温度との間にあることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
ＴＬ２（℃）＝−６×［Ｓｉ］＋８００ （２）
（ここで、［Ｓｉ］は過共晶アルミニウム−シリコン合金の質量％で表したシリコン含有量である。） - 前記工程１）において、前記スリーブ内に供給する前記溶湯の温度が、５０℃以内の差で前記過共晶アルミニウム−シリコン合金の前記液相線温度より高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
- 前記過共晶アルミニウム−シリコン合金が、アルミニウムとシリコンと不可避的不純物から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
- 前記過共晶アルミニウム−シリコン合金が、
アルミウム（Ａｌ）：６０．０質量％以上と、
シリコン（Ｓｉ）と、
銅（Ｃｕ）：０．５質量％〜１．５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）：０．５質量％〜４．０質量％、ニッケル（Ｎｉ）：０．５質量％〜１．５質量％、亜鉛（Ｚｎ）：０．２質量％以下、鉄（Ｆｅ）：０．８質量％以下、マンガン（Ｍｎ）：２．０質量％以下、ベリリウム（Ｂｅ）：０．００１質量％〜０．０１質量％、リン（Ｐ）：０．００５質量％〜０．０３質量％、ナトリウム（Ｎａ）：０．００１質量％〜０．０１質量％およびストロンチウム（Ｓｒ）：０．００５質量％〜０．０３質量％から成る群から選択される１つ以上と、を含んで成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
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