CN101652488B

CN101652488B - 压铸用铝合金及成形品

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Publication number: CN101652488B
Application number: CN2007800522832A
Authority: CN
Inventors: 田中健司; 浅见隆男; 竹内皓人; 藤原丰; 高桥孝吉; 间野目忠宣
Original assignee: Tanaka Sangyo Co Ltd
Current assignee: Tanaka Sangyo Co Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: KR20100014505A; US8021500B2; EP2133439A1; KR101358366B1; CN101652488A; EP2133439B1; WO2008117365A1; US20100054986A1; EP2133439A4

Abstract

本发明提供一种压铸用铝合金、对该压铸用铝合金进行压铸得到的成形物以及对该成形物的表面进行耐酸铝处理得到的成形品，所述压铸用铝合金的特征在于，其含有0.5重量％以上2.5重量％以下的Mn、0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr、0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti、0.1重量％以上且低于0.5重量％的Mg以及Al。根据本发明，可得到压铸性优异、具有高硬度的成形物。另外，通过对该成形物的表面进行耐酸铝处理，可得到光亮性优异的成形品。

Description

压铸用铝合金及成形品

技术领域

本发明涉及一种压铸用铝合金、对该合金进行压铸得到的成形物以及对该成形物的表面进行耐酸铝处理得到的成形品，所述压铸用铝合金可得到压铸性优异且具有高硬度的成形物，并且，通过对该成形物的表面进行耐酸铝处理(阳极氧化处理)，可以制造高光泽、无光泽不均现象、显示出均匀色调(光亮性优异)的成形品。

背景技术

对铝合金而言，通过成形、对得到的成形物进行耐酸铝处理，可以得到耐腐蚀性和耐磨耗性优异、适于染色或着色、美观性和装饰性优异的成形品。

作为铝合金成形的方法，已知有适于以低成本量产、而且可以进行靠加压加工是无法实现的复杂形状的成形的压铸法(将熔融金属注入模具来制造精密铸造品的方法)。

作为用于压铸法的铝合金，优选压铸时无热裂纹、填充性优异、不烧附在模具上(即压铸性优异)的铝合金。

一直以来，作为压铸性优异的铝合金，开发有生产率高、拥有加工所要求的硬度的ADC6(Al-Mg系合金)、ADC12(Al-Si-Cu系合金)等。但是，虽然这些合金的压铸性优异，但对得到的成形物进行耐酸铝处理却难以得到光亮性(光輝性)优异的成形品。

另外，在专利文献1中，提案有一种可提供无色斑的均匀氧化膜的高压铸造用铝合金。但是，虽然该合金的压铸性优异、可以得到高硬度的成形品，但是存在成形品的光亮性不充分的问题。

因此，期望开发一种可以制造出具有高硬度且光亮性优异的成形品的新型压铸用铝合金。

专利文献1：日本特开昭52-133012号公报

发明内容

本发明是鉴于这样的现有技术的现状而完成的，其课题在于，提供一种压铸用铝合金、对该合金进行压铸得到的成形物以及对该成形物的表面进行耐酸铝处理得到的成形品，所述压铸用铝合金可得到压铸性优异、可得到具有高硬度的成形物，并且，通过对该成形物的表面进行耐酸铝处理，可以制造光亮性优异的成形品。

本发明人为了解决上述课题而进行了潜心研究，结果发现，在铝中添加规定量的Mn、Cr、Ti及Mg熔制而成的铝合金，可得到压铸性优异、具有高硬度的成形物，并且，通过对该成形物的表面进行耐酸铝处理，可以制造光亮性优异的成形品，以至完成了本发明。

因此，根据本发明的第1方面，提供一种压铸用铝合金，其特征在于，其含有0.5重量％以上2.5重量％以下的Mn、0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr、0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti、0.1重量％以上且低于0.5重量％的Mg、以及Al。

在本发明的铝合金中，优选Si及Fe的含量均低于0.5重量％。

根据本发明的第2方面，提供一种对本发明的压铸用铝合金进行压铸而得到的成形物。

在本发明的成形物中，优选其表面硬度为35(HV)以上。

根据本发明的第3方面，提供一种对本发明的成形物的表面进行耐酸铝处理而得到的成形品。

根据本发明的第4方面，提供一种对本发明的压铸用铝合金进行压铸、且对所得到的成形物的表面进行耐酸铝处理而得到的成形品。

在本发明的成形品(上述第3方面的成形品及/或第4方面的成形品)中，优选光泽度为160以上。

根据本发明的压铸用铝合金，可以得到压铸性优异、具有高硬度的成形物，另外，通过对该成形物的表面进行耐酸铝处理，可以制造光亮性优异的成形品。

根据本发明的压铸用铝合金，可以高效地制造无冷隔、表面光亮性、美观性优异的富有装饰性的成形品。

因为本发明的成形品是通过对本发明的铝合金进行压铸而制造的，所以生产率及经济性优异。

本发明的成形物具有高硬度。因此，对该成形物的表面进行耐酸铝处理而得到的成形品(未进行耐酸铝处理的表面及内部)也具有高硬度，所以，螺纹加工等加工性优异。

另外，因为本发明的成形品具有高光泽度，光亮性优异，所以可以适宜用于要求高外观品质、高档感的照相机、手机等家电产品的盒子(机箱)等。

具体实施方式

下面，对本发明进行详细说明。

1)压铸用铝合金

本发明的压铸用铝合金(以下有时简称为“铝合金”)的特征在于，含有0.5重量％以上2.5重量％以下的Mn、0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr、0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti、0.1重量％以上且低于0.5重量％的Mg以及Al。

本发明的铝合金含有0.5重量％以上2.5重量％以下、优选0.5重量％以上2.0重量％以下的Mn。

Mn是固溶体化后有效提高材料硬度的合金元素。当Mn的含量低于0.5重量％时，提高材料硬度的效果变差。相反，当Mn的含量超过2.5重量％时，压铸时产生初晶的金属间化合物，使光亮性不充分、产生色斑，故不优选。

本发明的铝合金含有0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr。

Cr是提高成形品的硬度所必须的合金元素，而且还具有提高成形品光泽度的效果。当Cr含量低于0.2重量％时，成形品的硬度不充分，相反，当Cr含量超过1.0重量％时，合金的液相线温度上升，合金的熔解性、铸造性恶化，而且产生由金属间化合物引起的色斑，故不优选。

本发明的铝合金含有0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti。

Ti是具有使晶粒微细化、使耐酸铝处理后的发色均匀的效果的合金元素，而且还有提高硬度的效果。当Ti含量低于0.1重量％时，其效果变差，相反，当Ti含量超过0.5重量％时，液相线温度上升，合金的熔解性、铸造性恶化，故不优选。

本发明的铝合金含有0.1重量％以上且低于0.5重量％、优选0.2重量％以上0.3重量％以下的Mg。

Mg是有效提高铝合金硬度的合金元素，而且还有提高光泽度的效果。当Mg含量低于0.1重量％时，其效果变差，当Mg含量为0.5重量％以上时，金属熔液容易氧化，压铸时卷入氧化膜，耐酸铝处理后产生色斑，故不优选。

在本发明的铝合金中，优选Si及Fe的含量均低于0.5重量％，更优选Si及Fe的总含量低于0.5重量％。一直以来，Si及Fe被认为是提高合金强度、且提高压铸操作性、特别是显著改善烧附性的铸造用铝合金所必须的元素。但是，根据本发明，通过将Si及Fe的含量均控制在不到0.5重量％、优选将Si及Fe的总含量控制在0.5重量％以下，可不损害其压铸性，在耐酸铝处理后，可以制造无冷隔、光亮性优异的成形品。

在本发明的铝合金中，作为使Si及Fe的含量低于0.5重量％的方法，可举出如下方法：作为用于合金的熔制的Al、Mn、Cr、Ti、Mg，使用Si及Fe的含量少的物质。另外，在熔制铝合金时，除了Al、Mn、Cr、Ti、Mg以外，也可以以含量低于0.5重量％的量添加Si及/或Fe。

另外，对本发明的铝合金而言，除了上述金属(Al、Mn、Cr、Ti、Mg、Si、Fe)以外，也可以含有杂质。杂质的含量越少越优选，但为不影响本发明的铝合金的特性的程度的量。

本发明的铝合金可以依照上述成分组成对Al、Mn、Cr、Ti、Mg进行熔制来制备。熔制方法没有特别限制，可以采用公知的熔制方法，可列举例如熔解法。

本发明的铝合金为压铸时没有热裂纹、填充性优异，不烧附在模具上、压铸性优异的铝合金。这里，所谓的烧附是指，熔液熔接在模具表面而隆起，进行铸造时，其部分就会产生局部填充不足或表面粗糙的现象。通过对压铸得到的铸造品进行目测观察，可以确认耐热裂性、填充性、耐烧附性等良好。

本发明的铝合金和现有的铝合金相比，作为具有高硬度、光亮性优异的铝成形品的制作原料是有效的。

2)成形物和成形品

本发明的成形物是对本发明的铝合金进行压铸而得到的。另外，本发明的成形品是对本发明的成形物的表面进行耐酸铝处理而得到的。

更详细地来讲，通过如下工序1、工序2、工序3，可以得到本发明想要的成形品，工序1：对本发明的铝合金进行压铸，得到具有期望的形状的成形物；工序2：对得到的成形物进行耐酸铝处理；工序3：接着进行封孔处理。下面，详细说明这些步骤。

(工序1)

在工序1中，对本发明的铝合金进行压铸，得到具有期望的形状的成形物。

压铸是指将合金熔融后注入模具来制造铸造品。

作为对本发明的合金进行压铸的方法，没有特别限制，优选向模具中加压注入进行铸造的加压压铸法。

压铸法的加工自由度及尺寸精度优异，对于制造需要锐角的棱的成形物或壁厚较薄的成形物是有效的。另外，经济性优异、通过利用自动化电控式油压压铸等，可以进行大量生产。

作为用于压铸的装置，在热室压铸机和冷室压铸机中，优选冷室压铸机。

进行压铸的温度通常为500℃～1000℃、优选为600℃～850℃。

作为所用的模具，没有特别限制，可以使用目前公知的材质制成的模具。另外，因为本发明的铝合金的压铸性优异，所以模具的形状没有特别限制，可以是复杂的形状。

由此得到的本发明的成形物具有高硬度。因此，对该成形物的表面进行耐酸铝处理得到的成形品(未进行耐酸铝处理的部分)也具有高硬度，因此可以进行螺纹加工等组装加工。

利用依据JIS Z2244的维氏硬度试验法测得的本发明的成形物的表面硬度(维氏硬度：HV)优选为35HV以上、更优选为40HV以上。可以用公知的硬度计测定成形物的硬度。

(工序2)

接着，对得到的成形物进行耐酸铝处理。

所谓耐酸铝处理是指，在草酸、硼酸、硫酸、铬酸等的水溶液中，浸渍上述成形物，通入恒定电流，由此使上述成形物的表面形成多孔质的硬氧化膜的处理，目的在于保护铝成形品的表面。

在本发明中，耐酸铝处理中的电流密度、处理温度、处理时间等没有特别限制，可以根据想要的成形品的大小、形状、用途等适当设定。耐酸铝处理时的电流密度通常为0.1～2A/dm²、处理温度通常为10～70℃。另外，耐酸铝处理所需要的时间通常为数分钟～数小时/面积。

需要说明的是，在耐酸铝处理前，通过对上述成形物的表面进行抛光研磨、利用磷酸系处理液等的化学研磨处理等，有时可以提高耐酸铝处理效率。

通过耐酸铝处理，上述成形物的表面可形成薄薄的氧化膜。形成的氧化膜为双层结构：直径数十nm～数百nm的微细针孔(微孔)垂直打开而形成的厚度为数μm的硬多孔质层和从该孔的底部到合金界面的薄薄的致密的层。该氧化膜的透明度高，即使进行染色也不会失去金属感，装饰性优异。

(工序3)

在耐酸铝处理后，接着进行封孔处理。耐酸铝处理后的氧化膜表面富有多孔性，且具有吸附性，所以处于容易被污染的不稳定的状态。因此，必须进行堵塞氧化膜的无数的微孔以消除吸附性的处理(封孔处理)。

封孔处理的方法没有特别限制，可以根据供于封孔处理的耐酸铝处理后的成形物的形状和用途进行选择。可列举例如：(i)利用醋酸镍、醋酸钴、硼酸(盐)等金属盐进行的金属盐封孔法；(ii)利用100℃以上的加压水蒸汽进行的蒸汽封孔法；(iii)利用氟化物进行的低温封孔法等。

本发明的成形品具有高光泽度。光泽度是表示照射在物质表面的光正反射的程度的量，在JIS标准(JIS Z8741)中定义为，在折射率为1.567的玻璃表面上，入射角60°时的反射率10％为光泽度100(％)，或者入射角20°时的反射率5％为光泽度100(％)。

在本发明的成形品中，优选入射角为60°时的光泽度为150以上、更优选为160以上。光泽度可以用公知的光泽度计进行测定。

本发明的成形品的色调为银白色，无色斑而均匀，美观性、光亮性优异。成形品的色调、色斑的有无情况可以通过目测观察来确认。

本发明的成形品可以被染色。优选在耐酸铝处理后、在氧化膜的活性没有下降时迅速进行染色。具体而言，使表面的氧化膜的微孔吸附染料或金属盐，在微孔中封入色素等，利用封孔处理使微孔的口关闭，由此进行染色。作为这种染色方法，没有特别限制，可列举：使氧化膜中吸附染料的方法(耐酸铝染色法)、使金属盐吸附的方法(电解着色法)等。

另外，利用铝合金成分的不同和用于耐酸铝处理的电解液的组合，即使不特别进行染色，通过进行耐酸铝处理，有时也可得到与铝材料不同的色调(自然发色法)。利用铝合金成分的不同和用于耐酸铝处理的电解液的组合而使氧化膜着色的成型品为，色调的耐候性非常优异。采用该自然发色法时，在耐酸铝处理后，不特别进行染色而进行封孔处理即可。

对本发明的成形品而言，即使在利用这些染色法着色时也具有优异的光亮性，所以可以充分发挥铝合金的特色而表现出多种多样的装饰效果。

因为本发明的成形品的经济性、生产性、耐候性、装饰性、美观性等优异，所以可以适宜用于家电产品、汽车部件、精密仪器部件、建筑用内外装饰材料、家庭用品等多个领域。

实施例

下面，利用实施例及比较例进一步详细说明本发明，但本发明并不受以下实施例的任何限制。

(实施例1～7及比较例1～3)

利用熔解法对包含下述表1所示的各成分组成的实施例1～7及比较例1～3的铝合金进行熔制。

接着，使用冷室压铸机(锁模力250吨)，在700～750℃的铸造温度下，分别对得到的铝合金进行压铸，得到压铸成形物1～10。

所使用的模具的材质是SKD61、尺寸是170×150×54(mm)。

需要说明的是，比较例1是ADC12，比较例2是ADC6，比较例3是表1所示的组成的铝合金。

表1

接着，为了研究实施例1～7及比较例1～3的铝合金的压铸性，在制造压铸成形物1～10时，观察耐热裂性、填充性及对模具的耐烧附性。

关于耐热裂性、填充性及耐烧附性，将非常优异的评价为“◎”、良好的评价为“○”、不充分的评价为“△”、非常差的评价为“×”。

将这些评价结果示于下述表2。

接下来，从上述得到的压铸成形物1～10上，切取尺寸为80×54×4(mm)、厚度为0.8(mm)的试验片，设定为试验片1～10。

将该试验片1～10进行抛光研磨后，用磷酸系处理液进行2分钟的化学研磨处理，在22℃的硫酸浴中，用电流密度1A/dm²进行20分钟处理，其结果形成了厚度约为7μm的氧化膜。进而，使用醋酸镍系处理液进行10分钟的封孔处理，得到实施例1～7及比较例1～3的成形品1～10。

利用硬度计(松泽精机株式会社制造，VK-M)测定所得到的成形品1～10的未进行耐酸铝处理的部分的硬度。将测定结果示于表2。

另外，为了对成形品1～10的外观进行评价，对其表面的光泽度、色调及均匀性(色斑)进行了评价。

用光泽度计(美能达公司制造，UNiGLOSS#60(60°))测定光泽度。

目测观察色调、均匀性(色斑)，均匀性的评价标准如下，◎：非常优异(无色斑而均匀)、○：良好(有少许色斑)、△：不充分(色斑显眼)、×：非常差(色斑明显)。

将这些光泽度测定结果、色调及均匀性的评价结果示于下述表2。

表2

由表2可知，实施例1～7的合金的压铸性优异，并且，可以得到具有高硬度、光泽度、色调及均匀性良好、外观优异的成形品。另一方面，比较例1、3的合金虽然压铸性优异，得到的成形品的硬度也优异，但其成形品的色调、光泽度、均匀性差。

另外，比较例2的合金的耐烧附性不充分，得到的成形品的光泽度低，外观上存在问题。

Claims

1.一种成形物，该成形物经耐酸铝处理后的表面的色调为银白色，其是对如下所述的铝合金进行压铸而得到的，

所述铝合金含有0.5重量％以上2.5重量％以下的Mn、0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr、0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti、0.1重量％以上且低于0.5重量％的Mg、余量为Al以及杂质，其中Si和Fe的含量均低于0.5重量％。

2.如权利要求1所述的成形物，其特征在于，所述成形物的表面硬度为35HV以上。

3.一种成形品，其特征在于，其是对权利要求1或2所述的成形物的表面进行耐酸铝处理而得到的。

4.如权利要求3所述的成形品，其光泽度为160以上，所述光泽度是通过采用JIS Z8741标准、在折射率为1.567的玻璃表面上、入射角为60°时的光泽度。