JP2000239810A - 薄肉押出形材の製造方法，押出装置及びアルミニウム押出形材 - Google Patents
薄肉押出形材の製造方法，押出装置及びアルミニウム押出形材Info
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Landscapes
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 押出直後の高温状態を溶体化処理に利用し、
押出後に改めて溶体化処理を必要とせず、改めて溶体化
処理した場合に匹敵する強度が時効処理のみで付与され
た薄肉押出形材を製造する。 【構成】 押出ダイスから出た直後の形材温度が５２０
〜５７０℃となるように平均肉厚２．０ｍｍ以下で複雑
形状の薄肉押出形材を押し出し、アルミニウム合金を所
定形状に押し出した後、押出ダイス３から冷却槽１１に
至る途中に配置されている保温槽１３を通過させて、冷
却槽１１の入口で５２０℃以上に維持し、冷却槽で１５
０℃／分以上の冷却速度で焼入れする。アルミニウム合
金としては、Ｓｉ：０．４〜１．０％，Ｃｕ：０．０１
〜０．５％，Ｍｇ：０．４〜１．１％，Ｃｒ：０．０５
〜０．２５％，Ｔｉ：０．０１〜０．０５％，Ｂ：０．
０００１〜０．０１％，必要に応じてＺｒ：０．０５〜
０．２％，Ｍｎ：０．０５〜０．４５％の１種又は２種
を含み、Ｆｅ含有量を０．３％以下、Ｍｎ＋Ｃｒの合計
含有量を０．５％以下に規制したアルミニウム合金が使
用される。
押出後に改めて溶体化処理を必要とせず、改めて溶体化
処理した場合に匹敵する強度が時効処理のみで付与され
た薄肉押出形材を製造する。 【構成】 押出ダイスから出た直後の形材温度が５２０
〜５７０℃となるように平均肉厚２．０ｍｍ以下で複雑
形状の薄肉押出形材を押し出し、アルミニウム合金を所
定形状に押し出した後、押出ダイス３から冷却槽１１に
至る途中に配置されている保温槽１３を通過させて、冷
却槽１１の入口で５２０℃以上に維持し、冷却槽で１５
０℃／分以上の冷却速度で焼入れする。アルミニウム合
金としては、Ｓｉ：０．４〜１．０％，Ｃｕ：０．０１
〜０．５％，Ｍｇ：０．４〜１．１％，Ｃｒ：０．０５
〜０．２５％，Ｔｉ：０．０１〜０．０５％，Ｂ：０．
０００１〜０．０１％，必要に応じてＺｒ：０．０５〜
０．２％，Ｍｎ：０．０５〜０．４５％の１種又は２種
を含み、Ｆｅ含有量を０．３％以下、Ｍｎ＋Ｃｒの合計
含有量を０．５％以下に規制したアルミニウム合金が使
用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、押出後の押出形材に改
めて溶体化処理することなく時効処理のみを施す、いわ
ゆるＴ５処理で高い機械的特性をもつ平均肉厚２．０ｍ
ｍ以下のアルミニウム押出形材が得られる押出方法，押
出装置及び得られたアルミニウム押出形材に関する。
めて溶体化処理することなく時効処理のみを施す、いわ
ゆるＴ５処理で高い機械的特性をもつ平均肉厚２．０ｍ
ｍ以下のアルミニウム押出形材が得られる押出方法，押
出装置及び得られたアルミニウム押出形材に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム押出形材は、押出後にその
まま空冷した後、溶体化→水焼入れ→人工時効のＴ６処
理、又は押出後、冷却した後で人工時効するＴ５処理に
よって強度を調整している。押出後の冷却において、押
出直後のダイス端焼入れは、１種の溶体化及び焼入れを
押出中に兼ねる。この点、ダイス端焼入れで冷却する場
合のいわゆるＴ５処理は、押出後に改めて溶体化処理す
るＴ６処理に比較してコスト的に安価なことから、魅力
的な方法といえる。
まま空冷した後、溶体化→水焼入れ→人工時効のＴ６処
理、又は押出後、冷却した後で人工時効するＴ５処理に
よって強度を調整している。押出後の冷却において、押
出直後のダイス端焼入れは、１種の溶体化及び焼入れを
押出中に兼ねる。この点、ダイス端焼入れで冷却する場
合のいわゆるＴ５処理は、押出後に改めて溶体化処理す
るＴ６処理に比較してコスト的に安価なことから、魅力
的な方法といえる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミニウム
合金の組成・形状の兼合いによっては、速い速度で押し
出しできず、押出中から焼入れ前までの間における押出
形材の冷却に伴って合金元素が析出する傾向が強く、溶
体化が生じ難い。合金成分の少ない合金系であっても、
平均肉厚が２．０ｍｍ以下と薄く複雑形状の押出形材を
製造する場合、押出速度が上がらずに押出中の材料が冷
却槽に到達するまでに冷却が進行するため溶体化し難く
なる。
合金の組成・形状の兼合いによっては、速い速度で押し
出しできず、押出中から焼入れ前までの間における押出
形材の冷却に伴って合金元素が析出する傾向が強く、溶
体化が生じ難い。合金成分の少ない合金系であっても、
平均肉厚が２．０ｍｍ以下と薄く複雑形状の押出形材を
製造する場合、押出速度が上がらずに押出中の材料が冷
却槽に到達するまでに冷却が進行するため溶体化し難く
なる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、押出直後の冷却
を抑制することにより、押出形材の後に溶体化条件を確
保すると共に、改めて溶体化処理を施す必要なく人工時
効だけで十分な強度をもつアルミニウム薄肉押出形材を
得ることを目的とする。
題を解消すべく案出されたものであり、押出直後の冷却
を抑制することにより、押出形材の後に溶体化条件を確
保すると共に、改めて溶体化処理を施す必要なく人工時
効だけで十分な強度をもつアルミニウム薄肉押出形材を
得ることを目的とする。
【０００５】本発明の薄肉押出形材製造方法は、その目
的を達成するため、Ｓｉ：０．４〜１．０重量％，Ｃ
ｕ：０．０１〜０．５重量％，Ｍｇ：０．４〜１．１重
量％，Ｃｒ：０．０５〜０．２５重量％，Ｔｉ：０．０
１〜０．０５重量％，Ｂ：０．０００１〜０．０１重量
％，必要に応じＺｒ：０．０５〜０．２重量％，Ｍｎ：
０．０５〜０．４５重量％の１種又は２種を含み、残部
が実質的にＡｌの組成をもち、Ｆｅ含有量を０．３重量
％以下、Ｍｎ＋Ｃｒの合計含有量を０．５重量％以下に
規制したアルミニウム合金を鋳造，均質化処理した後、
押出用ビレットに切断し、ビレットを４５０〜５４０℃
に加熱し、押出ダイスから出た直後の押出形材の温度が
５２０〜５７０℃となるように押し出し、５２０〜５６
０℃の範囲に形材温度を維持して保温槽を通過させた
後、押出形材を冷却槽に導き、焼入れ温度から２５０℃
までの温度域における冷却速度が１５０℃／分以上とな
るように冷却槽で平均肉厚２．０ｍｍ以下の押出形材を
焼き入れることを特徴とする。押出速度は、３〜１０ｍ
／分の範囲に設定することが好ましい。得られた押出形
材を１５５〜１９０℃×２〜２０時間の加熱条件下で時
効処理すると、Ｍｇ2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2 等の析出により
強度が付与される。
的を達成するため、Ｓｉ：０．４〜１．０重量％，Ｃ
ｕ：０．０１〜０．５重量％，Ｍｇ：０．４〜１．１重
量％，Ｃｒ：０．０５〜０．２５重量％，Ｔｉ：０．０
１〜０．０５重量％，Ｂ：０．０００１〜０．０１重量
％，必要に応じＺｒ：０．０５〜０．２重量％，Ｍｎ：
０．０５〜０．４５重量％の１種又は２種を含み、残部
が実質的にＡｌの組成をもち、Ｆｅ含有量を０．３重量
％以下、Ｍｎ＋Ｃｒの合計含有量を０．５重量％以下に
規制したアルミニウム合金を鋳造，均質化処理した後、
押出用ビレットに切断し、ビレットを４５０〜５４０℃
に加熱し、押出ダイスから出た直後の押出形材の温度が
５２０〜５７０℃となるように押し出し、５２０〜５６
０℃の範囲に形材温度を維持して保温槽を通過させた
後、押出形材を冷却槽に導き、焼入れ温度から２５０℃
までの温度域における冷却速度が１５０℃／分以上とな
るように冷却槽で平均肉厚２．０ｍｍ以下の押出形材を
焼き入れることを特徴とする。押出速度は、３〜１０ｍ
／分の範囲に設定することが好ましい。得られた押出形
材を１５５〜１９０℃×２〜２０時間の加熱条件下で時
効処理すると、Ｍｇ2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2 等の析出により
強度が付与される。
【０００６】使用する押出装置は、アルミニウム合金を
平均肉厚２．０ｍｍ以下の所定形状に押し出す押出ダイ
スと、押し出された押出形材を焼入れする冷却槽と、押
出ダイスと冷却槽との間に配置され、押出形材の降温を
抑制する保温槽とを備えている。保温槽としては、断熱
材，反射板又は反射箔を貼り付けた断熱材でできたカバ
ーを備えた保温槽が好ましい。カバーの内側には、ヒー
タを設けることもできる。また、冷却槽の押出ダイス側
開口部に冷媒阻止具を配置するとき、冷却槽から飛散す
る冷媒が冷却前の押出形材に付着することが防止され、
焼入れ時の冷却が均一になると共に、アルマイトが必要
な製品ではアルマイト処理後に均一な外観・色調をもつ
押出形材が得られ、且つ機械的性質も均一化される。
平均肉厚２．０ｍｍ以下の所定形状に押し出す押出ダイ
スと、押し出された押出形材を焼入れする冷却槽と、押
出ダイスと冷却槽との間に配置され、押出形材の降温を
抑制する保温槽とを備えている。保温槽としては、断熱
材，反射板又は反射箔を貼り付けた断熱材でできたカバ
ーを備えた保温槽が好ましい。カバーの内側には、ヒー
タを設けることもできる。また、冷却槽の押出ダイス側
開口部に冷媒阻止具を配置するとき、冷却槽から飛散す
る冷媒が冷却前の押出形材に付着することが防止され、
焼入れ時の冷却が均一になると共に、アルマイトが必要
な製品ではアルマイト処理後に均一な外観・色調をもつ
押出形材が得られ、且つ機械的性質も均一化される。
【０００７】
【実施の形態】アルミニウム合金の押出では、図１に示
す設備構成の装置が使用される。被押出材料であるアル
ミニウム合金のビレット１は、コンテナ２に収容され
る。コンテナ２には、押出ダイス３を挟んでボルスタ４
及びエンドプラテン５が対向している。ビレット１は、
ステム６の先端に固定されているダミーブロック７で加
圧され、押出ダイス３で区画される押出空間を通過する
際に所定形状に成形され、図１で左方向に押し出され
る。押出形材は、プラテンホール８をガイド９に沿って
送り出され、冷却槽１１で冷却され、テーブル１２を経
て送られる。通常、冷却槽１１で冷却する場合をダイス
端焼入れといい、この時点で溶体化及び焼入れが完了す
る。ビレット１本分の押出が完了すると、切断機１０で
押出形材を切断し、押出方向に沿って次工程に送り出し
た後、新しいビレットを用いて同様に押出を始める。
す設備構成の装置が使用される。被押出材料であるアル
ミニウム合金のビレット１は、コンテナ２に収容され
る。コンテナ２には、押出ダイス３を挟んでボルスタ４
及びエンドプラテン５が対向している。ビレット１は、
ステム６の先端に固定されているダミーブロック７で加
圧され、押出ダイス３で区画される押出空間を通過する
際に所定形状に成形され、図１で左方向に押し出され
る。押出形材は、プラテンホール８をガイド９に沿って
送り出され、冷却槽１１で冷却され、テーブル１２を経
て送られる。通常、冷却槽１１で冷却する場合をダイス
端焼入れといい、この時点で溶体化及び焼入れが完了す
る。ビレット１本分の押出が完了すると、切断機１０で
押出形材を切断し、押出方向に沿って次工程に送り出し
た後、新しいビレットを用いて同様に押出を始める。
【０００８】押出ダイス３から冷却槽１１までの距離
は、通常２〜４ｍである。この距離を通過する押出形材
の温度及び時間は、合金成分の析出又は溶体化に大きな
影響を及ぼす。押出ダイス３から冷却槽１１に至る間で
溶体化される材質の押出形材は、後続する冷却槽１１で
焼入れされる。溶体化処理は、アルミニウム合金のマト
リックス中に添加元素を固溶させることが目的であり、
押出ダイス３〜冷却槽１１を移動する押出形材に所定の
移動時間及び温度が必要とされる。溶体化状態を維持し
て焼入れされるのに適したアルミニウム合金には、たと
えば６０６１合金（主要合金成分：Ｓｉ０．４〜０．８
重量％，Ｍｇ０．８〜１．２重量％，Ｃｕ０．１５〜
０．４重量％，Ｃｒ０．０４〜０．３５重量％）があ
る。実際、６０６１合金を使用した押出では、ダイス端
焼入れが採用されている。しかし、押出後から焼きが入
るまでの間で押出形材の温度降下が小さく溶体化を可能
にするため、肉厚で押出容易な形材形状に限られてお
り、押出速度も１０ｍ／分以上の速いものに限られてい
る。ところが、肉厚２．０ｍｍ以下で複雑形状の薄肉押
出形材になると、押出圧力が大きくなるため押出速度を
上げることができず、押出中から焼入れまでに押出形材
が溶体化に必要な温度以下に冷えてしまうため十分な焼
きが入らない。そのため、押出時の熱を溶体化に利用で
きず、押出工程とは別工程で溶体化処理・焼入れ等を施
すＴ６処理で強度を付与している。
は、通常２〜４ｍである。この距離を通過する押出形材
の温度及び時間は、合金成分の析出又は溶体化に大きな
影響を及ぼす。押出ダイス３から冷却槽１１に至る間で
溶体化される材質の押出形材は、後続する冷却槽１１で
焼入れされる。溶体化処理は、アルミニウム合金のマト
リックス中に添加元素を固溶させることが目的であり、
押出ダイス３〜冷却槽１１を移動する押出形材に所定の
移動時間及び温度が必要とされる。溶体化状態を維持し
て焼入れされるのに適したアルミニウム合金には、たと
えば６０６１合金（主要合金成分：Ｓｉ０．４〜０．８
重量％，Ｍｇ０．８〜１．２重量％，Ｃｕ０．１５〜
０．４重量％，Ｃｒ０．０４〜０．３５重量％）があ
る。実際、６０６１合金を使用した押出では、ダイス端
焼入れが採用されている。しかし、押出後から焼きが入
るまでの間で押出形材の温度降下が小さく溶体化を可能
にするため、肉厚で押出容易な形材形状に限られてお
り、押出速度も１０ｍ／分以上の速いものに限られてい
る。ところが、肉厚２．０ｍｍ以下で複雑形状の薄肉押
出形材になると、押出圧力が大きくなるため押出速度を
上げることができず、押出中から焼入れまでに押出形材
が溶体化に必要な温度以下に冷えてしまうため十分な焼
きが入らない。そのため、押出時の熱を溶体化に利用で
きず、押出工程とは別工程で溶体化処理・焼入れ等を施
すＴ６処理で強度を付与している。
【０００９】他方、６０６１合金よりも高い強度が要求
される合金系では、材質改善のために添加される合金成
分の含有量が多くなり、大きな変形抵抗を示す材質にな
る。このような合金系でも、押出速度が遅くなって冷却
槽１１に至るまでに押出形材が冷却してしまい、溶体化
処理に必要な時間を確保できるものの温度が確保できな
い。このような場合にも、本発明者等が特願平１１−１
１４４４号で提案したように、溶体化処理に必要な温度
を確保するため、押出ダイス３から冷却槽１１に送られ
る押出形材を保温する。保温手段としては、加熱帯の設
置，押出形材を断熱材又は反射板で覆うこと等が採用さ
れる。これにより、押出ダイス３から押し出された押出
形材の保有熱が放射，対流，伝導等で散逸することが防
止され、或いは積極的に加熱され、溶体化に必要な温度
が確保される。
される合金系では、材質改善のために添加される合金成
分の含有量が多くなり、大きな変形抵抗を示す材質にな
る。このような合金系でも、押出速度が遅くなって冷却
槽１１に至るまでに押出形材が冷却してしまい、溶体化
処理に必要な時間を確保できるものの温度が確保できな
い。このような場合にも、本発明者等が特願平１１−１
１４４４号で提案したように、溶体化処理に必要な温度
を確保するため、押出ダイス３から冷却槽１１に送られ
る押出形材を保温する。保温手段としては、加熱帯の設
置，押出形材を断熱材又は反射板で覆うこと等が採用さ
れる。これにより、押出ダイス３から押し出された押出
形材の保有熱が放射，対流，伝導等で散逸することが防
止され、或いは積極的に加熱され、溶体化に必要な温度
が確保される。
【００１０】具体的には、長さ約２０００ｍｍ，押出ダ
イス３側の口径約３５０ｍｍ，出口側の口径約１０００
ｍｍのエンドプラテン５を配置する場合、図１に示すよ
うにプラテンホール８を経て冷却槽１１に至る押出形材
の搬送路の一部となるプラテンホール８に保温槽１３を
設けている。保温槽１３を支持するガイド９は、伝導に
よる熱の散逸を防止するため、断熱材１４（図２）を介
して保温槽１３に接続することが好ましい。保温槽１３
は、押出形材１５の押出方向に垂直な面において半円形
断面（図２ａ），矩形断面（図２ｂ）等の何れの断面形
状をもつものでも良く、押出形材１５に合せて保温槽１
３の断面形状が適宜設定される。取扱い性を良くするた
め、保温槽１３を分割型にしても良い。保温槽１３は、
カバー１６をガイド９で支持する構造をもっている。カ
バー１６とガイド９との間に断熱材１４を介装する（図
２ａ）と、ガイド９を介した押出形材１５の保有熱の散
逸が防止される。或いは、カバー１６の内側にヒータ１
７を配置（図２ｂ）し、押出形材１５を積極的に加熱し
ても良い。
イス３側の口径約３５０ｍｍ，出口側の口径約１０００
ｍｍのエンドプラテン５を配置する場合、図１に示すよ
うにプラテンホール８を経て冷却槽１１に至る押出形材
の搬送路の一部となるプラテンホール８に保温槽１３を
設けている。保温槽１３を支持するガイド９は、伝導に
よる熱の散逸を防止するため、断熱材１４（図２）を介
して保温槽１３に接続することが好ましい。保温槽１３
は、押出形材１５の押出方向に垂直な面において半円形
断面（図２ａ），矩形断面（図２ｂ）等の何れの断面形
状をもつものでも良く、押出形材１５に合せて保温槽１
３の断面形状が適宜設定される。取扱い性を良くするた
め、保温槽１３を分割型にしても良い。保温槽１３は、
カバー１６をガイド９で支持する構造をもっている。カ
バー１６とガイド９との間に断熱材１４を介装する（図
２ａ）と、ガイド９を介した押出形材１５の保有熱の散
逸が防止される。或いは、カバー１６の内側にヒータ１
７を配置（図２ｂ）し、押出形材１５を積極的に加熱し
ても良い。
【００１１】カバー１６には、押出形材１５の保有熱が
散逸することを防止するため、断熱材，反射板等が使用
される。反射板としては、アルミニウム板がある。ま
た、断熱材にアルミニウム箔を貼り付けたカバー１６を
使用すると、押出形材１５の降温が一層効果的に抑制さ
れる。冷却槽１１の押出ダイス３側の開口部には、冷却
槽１１から外部に飛散する冷媒を阻止するためにアルミ
ニウム板，鋼板等で作られ、押出形材１５の断面形状よ
りも若干大きな開口部を備えた冷媒阻止具１８を配置す
ることが好ましい。冷却槽１１から外部への冷媒の飛散
が冷媒阻止具１８で阻止されるため、飛散した冷媒が冷
却槽１１に入る前の押出形材の表面に付着して、表面部
分が局部的に降温することがない。その結果、均一な温
度分布をもった押出形材が冷却槽１１に導入され、機械
的性質及び金属組織が均質化され、機械的性質が均一
で、製品にアルマイト処理した場合でもアルマイト処理
後の外観が均一な押出形材が得られる。
散逸することを防止するため、断熱材，反射板等が使用
される。反射板としては、アルミニウム板がある。ま
た、断熱材にアルミニウム箔を貼り付けたカバー１６を
使用すると、押出形材１５の降温が一層効果的に抑制さ
れる。冷却槽１１の押出ダイス３側の開口部には、冷却
槽１１から外部に飛散する冷媒を阻止するためにアルミ
ニウム板，鋼板等で作られ、押出形材１５の断面形状よ
りも若干大きな開口部を備えた冷媒阻止具１８を配置す
ることが好ましい。冷却槽１１から外部への冷媒の飛散
が冷媒阻止具１８で阻止されるため、飛散した冷媒が冷
却槽１１に入る前の押出形材の表面に付着して、表面部
分が局部的に降温することがない。その結果、均一な温
度分布をもった押出形材が冷却槽１１に導入され、機械
的性質及び金属組織が均質化され、機械的性質が均一
で、製品にアルマイト処理した場合でもアルマイト処理
後の外観が均一な押出形材が得られる。
【００１２】対象とするアルミニウム合金の合金成分及
び含有量等は、次の通りである。Ｓｉ：０．４〜１．０重量％ Ｍｇ：０．４〜１．１重量％ 時効処理によってＭｇ2 Ｓｉとなって析出し材料強度を
向上させる合金成分である。Ｍｇ2 Ｓｉ系析出物による
強度付与には、０．４重量％以上のＳｉ及び０．４重量
％以上のＭｇが必要である。しかし、１．０重量％を超
えるＳｉ，１．１重量％を超えるＭｇでは、押出圧力が
上がり押出性が悪くなるため、薄肉押出形材の押出速度
に悪影響を及ぼす。Ｃｕ：０．０１〜０．５重量％ マトリックスを固溶強化する合金成分であり、Ｍｇ2 Ｓ
ｉ析出による強度の向上に加えて更なる向上に有効なＡ
ｌ2 Ｃｕとしても析出する。Ｃｕの添加効果は含有量
０．０１重量％以上で顕著に現れるが、０．５重量％を
超える過剰量のＣｕが含まれると耐食性が劣化する傾向
が示される。
び含有量等は、次の通りである。Ｓｉ：０．４〜１．０重量％ Ｍｇ：０．４〜１．１重量％ 時効処理によってＭｇ2 Ｓｉとなって析出し材料強度を
向上させる合金成分である。Ｍｇ2 Ｓｉ系析出物による
強度付与には、０．４重量％以上のＳｉ及び０．４重量
％以上のＭｇが必要である。しかし、１．０重量％を超
えるＳｉ，１．１重量％を超えるＭｇでは、押出圧力が
上がり押出性が悪くなるため、薄肉押出形材の押出速度
に悪影響を及ぼす。Ｃｕ：０．０１〜０．５重量％ マトリックスを固溶強化する合金成分であり、Ｍｇ2 Ｓ
ｉ析出による強度の向上に加えて更なる向上に有効なＡ
ｌ2 Ｃｕとしても析出する。Ｃｕの添加効果は含有量
０．０１重量％以上で顕著に現れるが、０．５重量％を
超える過剰量のＣｕが含まれると耐食性が劣化する傾向
が示される。
【００１３】Ｃｒ：０．０５〜０．２５重量％ Ｍｎ：０．０５〜０．４５重量％ 必須成分成分として添加されるＣｒ及び任意成分として
添加されるＭｎは、共に押出時に再結晶粒の成長を抑制
し、押出形材の機械的性質を向上させる作用を呈する。
その結果、微細な結晶粒からなる組織をもち、強度及び
伸びが改善されたアルミニウム合金が得られる。Ｃｒ，
Ｍｎは、耐食性の向上にも有効な合金成分である。この
ような効果は、０．０５重量％以上のＣｒ，０．０５重
量％以上のＭｎで顕著になる。しかし、０．２５重量％
を超えるＣｒ，０．４５重量％を超えるＭｎ又は合計量
で０．５重量％を超えるＭｎ＋Ｃｒを添加すると、晶出
物が粗大化して延性，靭性が低下し易くなる。Ｚｒ：０．０５〜０．２重量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｍｎ，Ｃｒと
共同して押出時に再結晶粒の粗大化を抑制し、押出形材
の機械的性質及び耐食性を向上させる作用を呈する。押
出工程を経た鍛造品においても押出時に生じた繊維状組
織を残存させる作用があり、引張強さを向上させる。こ
のような作用は、０．０５〜０．２重量％のＺｒを添加
するとき顕著に現れる。
添加されるＭｎは、共に押出時に再結晶粒の成長を抑制
し、押出形材の機械的性質を向上させる作用を呈する。
その結果、微細な結晶粒からなる組織をもち、強度及び
伸びが改善されたアルミニウム合金が得られる。Ｃｒ，
Ｍｎは、耐食性の向上にも有効な合金成分である。この
ような効果は、０．０５重量％以上のＣｒ，０．０５重
量％以上のＭｎで顕著になる。しかし、０．２５重量％
を超えるＣｒ，０．４５重量％を超えるＭｎ又は合計量
で０．５重量％を超えるＭｎ＋Ｃｒを添加すると、晶出
物が粗大化して延性，靭性が低下し易くなる。Ｚｒ：０．０５〜０．２重量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｍｎ，Ｃｒと
共同して押出時に再結晶粒の粗大化を抑制し、押出形材
の機械的性質及び耐食性を向上させる作用を呈する。押
出工程を経た鍛造品においても押出時に生じた繊維状組
織を残存させる作用があり、引張強さを向上させる。こ
のような作用は、０．０５〜０．２重量％のＺｒを添加
するとき顕著に現れる。
【００１４】Ｔｉ：０．０１〜０．０５重量％， Ｂ：０．０００１〜０．０１重量％ 鋳造結晶粒の微細化に有効な合金成分であり、機械的性
質を安定させ、押出後のＴｉ高濃度部及びＴｉ低濃度部
が層状に分布することから耐食性の向上にも寄与する。
しかし、多量添加は、粗大晶出物の発生によりアルミニ
ウム合金の靭性を劣化させる。そこで、本発明において
は、Ｔｉ含有量を０．０１〜０．０５重量％，Ｂ含有量
を０．０００１〜０．０１重量％の範囲に設定した。Ｆｅ：０．３重量％以下 不純物として混入する成分であり、伸び，靭性及び耐食
性に悪影響を及ぼす粗大なＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物と
なってマトリックスに分散する。そのため、Ｆｅ含有量
は少ないほど望ましく、本発明ではＦｅ含有量の上限を
０．３重量％に設定したが、過度にＦｅ含有量を下げる
ことは地金のコストを上昇させる。
質を安定させ、押出後のＴｉ高濃度部及びＴｉ低濃度部
が層状に分布することから耐食性の向上にも寄与する。
しかし、多量添加は、粗大晶出物の発生によりアルミニ
ウム合金の靭性を劣化させる。そこで、本発明において
は、Ｔｉ含有量を０．０１〜０．０５重量％，Ｂ含有量
を０．０００１〜０．０１重量％の範囲に設定した。Ｆｅ：０．３重量％以下 不純物として混入する成分であり、伸び，靭性及び耐食
性に悪影響を及ぼす粗大なＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物と
なってマトリックスに分散する。そのため、Ｆｅ含有量
は少ないほど望ましく、本発明ではＦｅ含有量の上限を
０．３重量％に設定したが、過度にＦｅ含有量を下げる
ことは地金のコストを上昇させる。
【００１５】鋳造，均質化処理 所定の組成に成分調整されたアルミニウム合金は、ＤＣ
鋳造で微細な鋳造結晶粒をもつビレットに鋳造された
後、均質化処理される。均質化処理では、Ｍｇ，Ｓｉ，
Ｃｕ等をマトリックスに均一に固溶させるため、たとえ
ば５２０〜５６０℃×２〜１０時間の加熱条件が採用さ
れる。均質化処理されたアルミニウム合金は、Ｍｇ2 Ｓ
ｉ等の析出を防止するため強制空冷される。
鋳造で微細な鋳造結晶粒をもつビレットに鋳造された
後、均質化処理される。均質化処理では、Ｍｇ，Ｓｉ，
Ｃｕ等をマトリックスに均一に固溶させるため、たとえ
ば５２０〜５６０℃×２〜１０時間の加熱条件が採用さ
れる。均質化処理されたアルミニウム合金は、Ｍｇ2 Ｓ
ｉ等の析出を防止するため強制空冷される。
【００１６】押出時のビレット加熱温度：４５０〜５４
０℃ 均質化処理されたビレットは、押出直後の押出形材の温
度が５２０〜５６０℃となるように、４５０〜５４０℃
に加熱される。ビレットの加熱温度が５４０℃を超える
と、押出直後に押出形材の温度が５６０℃を超えること
があり、押出形材が部分的に溶融する虞れがある。逆に
ビレットの加熱温度が４５０℃未満では、押出形材の温
度が５２０℃を下回ることがあり、冷却槽１１に至る過
程で十分な溶体化が進行せず、後工程の時効処理段階で
十分な強度及び伸びが付与されない。なお、押出形材の
温度は、先端が尖った熱電対を押出形材に突き当てて測
定される。このとき、熱電対の先端は、押出形材に約１
ｍｍ程度めり込んだ状態になる。
０℃ 均質化処理されたビレットは、押出直後の押出形材の温
度が５２０〜５６０℃となるように、４５０〜５４０℃
に加熱される。ビレットの加熱温度が５４０℃を超える
と、押出直後に押出形材の温度が５６０℃を超えること
があり、押出形材が部分的に溶融する虞れがある。逆に
ビレットの加熱温度が４５０℃未満では、押出形材の温
度が５２０℃を下回ることがあり、冷却槽１１に至る過
程で十分な溶体化が進行せず、後工程の時効処理段階で
十分な強度及び伸びが付与されない。なお、押出形材の
温度は、先端が尖った熱電対を押出形材に突き当てて測
定される。このとき、熱電対の先端は、押出形材に約１
ｍｍ程度めり込んだ状態になる。
【００１７】押出直後の押出形材の温度：５２０〜５７
０℃ 押出形材の温度は、押出直後に５２０〜５７０℃の範囲
に管理される。押出直後の形材温度は、溶体化に重要な
条件であり、５２０〜５７０℃の範囲に維持することに
よりＳｉ，Ｍｇ，Ｃｕ等がマトリックスに十分固溶し、
焼入れ後の時効処理時に必要強度が付与される。押出直
後の形材温度が５７０℃を超えると、押出形材が部分的
に溶融する虞れがある。逆に５２０℃未満の形材温度で
は、均質化処理後ビレット中に析出していたＭｇ2 Ｓｉ
等がマトリックスに十分固溶せず、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｕ等
の固溶量が不充分になる。その結果、時効処理時に目標
強度が確保できない。
０℃ 押出形材の温度は、押出直後に５２０〜５７０℃の範囲
に管理される。押出直後の形材温度は、溶体化に重要な
条件であり、５２０〜５７０℃の範囲に維持することに
よりＳｉ，Ｍｇ，Ｃｕ等がマトリックスに十分固溶し、
焼入れ後の時効処理時に必要強度が付与される。押出直
後の形材温度が５７０℃を超えると、押出形材が部分的
に溶融する虞れがある。逆に５２０℃未満の形材温度で
は、均質化処理後ビレット中に析出していたＭｇ2 Ｓｉ
等がマトリックスに十分固溶せず、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｕ等
の固溶量が不充分になる。その結果、時効処理時に目標
強度が確保できない。
【００１８】押出速度：３〜１０ｍ／分 本発明が対象とするアルミニウム合金押出形材は、平均
肉厚が２．０ｍｍ以下で複雑形状をもっていることから
（形材の周長）／（断面積）の比率が大きいため、押出
加工時の変形抵抗が大きく、押出圧力が上昇する。押出
圧力を少しでも低下させるため、ビレット温度を上限温
度近傍まで上げて変形抵抗を小さくした条件下で押出加
工する。ビレット温度を上昇させても押出速度が３〜１
０ｍ／分の範囲にあると、押出形材が焼入れ前に溶体化
に必要な温度以下に冷えすぎるので、押出形材の降温を
抑制する保温槽が必要になる。この点、１０ｍ／分を超
える押出速度では、押出形材の温度降下が小さいため保
温槽を必要としない。
肉厚が２．０ｍｍ以下で複雑形状をもっていることから
（形材の周長）／（断面積）の比率が大きいため、押出
加工時の変形抵抗が大きく、押出圧力が上昇する。押出
圧力を少しでも低下させるため、ビレット温度を上限温
度近傍まで上げて変形抵抗を小さくした条件下で押出加
工する。ビレット温度を上昇させても押出速度が３〜１
０ｍ／分の範囲にあると、押出形材が焼入れ前に溶体化
に必要な温度以下に冷えすぎるので、押出形材の降温を
抑制する保温槽が必要になる。この点、１０ｍ／分を超
える押出速度では、押出形材の温度降下が小さいため保
温槽を必要としない。
【００１９】保温槽の設置：押出ダイス３と冷却槽１１
との間にはエンドプラテン５，切断機１０等が配置され
ており、通常の仕様では押出ダイス３〜冷却槽１１間の
距離は約３．５ｍである。押出速度を５ｍ／分と仮定す
ると、押出ダイス３から冷却槽１１までを押出形材が通
過するのに約４０秒の時間がかかる。押出形材の温度低
下を小さくする上では、押出ダイス３〜冷却槽１１間の
距離を短くすることが考えられるが、エンドプラテン
５，切断機１０のサイズ等から距離の短縮には限界があ
る。したがって、押出形材の通過時間を短くすることに
は、実操業面からくる制約が加わる。
との間にはエンドプラテン５，切断機１０等が配置され
ており、通常の仕様では押出ダイス３〜冷却槽１１間の
距離は約３．５ｍである。押出速度を５ｍ／分と仮定す
ると、押出ダイス３から冷却槽１１までを押出形材が通
過するのに約４０秒の時間がかかる。押出形材の温度低
下を小さくする上では、押出ダイス３〜冷却槽１１間の
距離を短くすることが考えられるが、エンドプラテン
５，切断機１０のサイズ等から距離の短縮には限界があ
る。したがって、押出形材の通過時間を短くすることに
は、実操業面からくる制約が加わる。
【００２０】通常の仕様（押出ダイス３〜冷却槽１１間
の距離：約３．５ｍ，押出速度：３〜１０ｍ／分）を前
提にすると、押出直後の形材温度が５２０〜５７０℃で
あった押出形材が冷却槽１１に達する時点では形材温度
が５２０℃未満に低下している。このように降温した押
出形材は、冷却槽１１で急冷しても溶体化が不充分にな
る。そこで、押出ダイス３と冷却槽１１との間に保温槽
１３を設け、押出形材の降温を防止すると共に、冷却槽
１１に導入される直前において押出形材の温度を５２０
〜５６０℃の範囲に維持している。また、Ｓｉ，Ｍｇ，
Ｃｕ等の合金成分をマトリックスに十分固溶させるため
には、所定の時間が必要である。本発明者等の実験によ
ると、固溶化に要する時間は、５２０〜５６０℃の温度
域で１０秒以上であることが判った。このことは、押出
速度を過度に上げて押出ダイス３〜冷却槽１１を押出形
材が通過する所要時間を短くしても、時効処理による強
度確保に有効でないことを意味する。ただし、押出後に
１０秒以上の時間及び５２０〜５６０℃の温度域が確保
できる条件下では、その位置で押出形材を焼き入れるこ
とも可能である。
の距離：約３．５ｍ，押出速度：３〜１０ｍ／分）を前
提にすると、押出直後の形材温度が５２０〜５７０℃で
あった押出形材が冷却槽１１に達する時点では形材温度
が５２０℃未満に低下している。このように降温した押
出形材は、冷却槽１１で急冷しても溶体化が不充分にな
る。そこで、押出ダイス３と冷却槽１１との間に保温槽
１３を設け、押出形材の降温を防止すると共に、冷却槽
１１に導入される直前において押出形材の温度を５２０
〜５６０℃の範囲に維持している。また、Ｓｉ，Ｍｇ，
Ｃｕ等の合金成分をマトリックスに十分固溶させるため
には、所定の時間が必要である。本発明者等の実験によ
ると、固溶化に要する時間は、５２０〜５６０℃の温度
域で１０秒以上であることが判った。このことは、押出
速度を過度に上げて押出ダイス３〜冷却槽１１を押出形
材が通過する所要時間を短くしても、時効処理による強
度確保に有効でないことを意味する。ただし、押出後に
１０秒以上の時間及び５２０〜５６０℃の温度域が確保
できる条件下では、その位置で押出形材を焼き入れるこ
とも可能である。
【００２１】冷却槽に入る直前の押出形材の形材温度
（焼入れ温度）：５２０〜５６０℃ 焼入れ温度から２５０℃までの押出形材の冷却速度：１
５０℃／分以上 ５２０〜５７０℃で押し出した押出形材を保温槽１３に
送り込んでも、保温槽１３をでて冷却槽１１に入るまで
の間で若干の温度低下が避けられない。そこで、冷却槽
１１に入る押出形材の温度が５２０℃を下回らないよう
に温度管理する。押出形材が５２０℃未満に降温する
と、Ｍｇ2 Ｓｉ，Ａｌ2 Ｃｕ等の析出が開始し、固溶し
ているＭｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等の固溶量が不足する。その結
果、焼入れが不充分になる。冷却槽１１に入る直前の押
出形材の温度は、焼入れ温度に当たり、良好な焼入れ効
果を得るために５２０〜５６０℃の範囲に設定される。
（焼入れ温度）：５２０〜５６０℃ 焼入れ温度から２５０℃までの押出形材の冷却速度：１
５０℃／分以上 ５２０〜５７０℃で押し出した押出形材を保温槽１３に
送り込んでも、保温槽１３をでて冷却槽１１に入るまで
の間で若干の温度低下が避けられない。そこで、冷却槽
１１に入る押出形材の温度が５２０℃を下回らないよう
に温度管理する。押出形材が５２０℃未満に降温する
と、Ｍｇ2 Ｓｉ，Ａｌ2 Ｃｕ等の析出が開始し、固溶し
ているＭｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等の固溶量が不足する。その結
果、焼入れが不充分になる。冷却槽１１に入る直前の押
出形材の温度は、焼入れ温度に当たり、良好な焼入れ効
果を得るために５２０〜５６０℃の範囲に設定される。
【００２２】押出形材は、冷却槽１１で水焼入れされ
る。焼入れ温度から２５０℃までの温度域における冷却
速度を１５０℃／分以上に設定すると、３００Ｎ／ｍｍ
2 以上の強度が押出形材に付与される。強度に及ぼす冷
却速度の影響を考慮すると、冷却槽１１における冷却方
法も重要なポイントであり、押出形材に歪みが発生しな
いような冷却方法で急冷する必要がある。冷却速度が強
度に及ぼす定量的な影響は、本発明者等により調査・研
究の結果から明らかにされたものであり、たとえば冷却
槽１１の入口で形材温度５２０℃以上に維持して焼入れ
し、時効処理した場合では図３に示すように冷却速度が
増加するほど引張強さが向上している。
る。焼入れ温度から２５０℃までの温度域における冷却
速度を１５０℃／分以上に設定すると、３００Ｎ／ｍｍ
2 以上の強度が押出形材に付与される。強度に及ぼす冷
却速度の影響を考慮すると、冷却槽１１における冷却方
法も重要なポイントであり、押出形材に歪みが発生しな
いような冷却方法で急冷する必要がある。冷却速度が強
度に及ぼす定量的な影響は、本発明者等により調査・研
究の結果から明らかにされたものであり、たとえば冷却
槽１１の入口で形材温度５２０℃以上に維持して焼入れ
し、時効処理した場合では図３に示すように冷却速度が
増加するほど引張強さが向上している。
【００２３】時効処理：１５５〜１９５℃×２〜２０時
間の人工時効 以上に掲げた条件下で製造された押出形材は、十分量の
Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等がマトリックスに固溶しているた
め、改めて溶体化処理を施す必要なく、時効処理によっ
て３００Ｎ／ｍｍ2 以上の強度，１５％以上の伸びが付
与される。機械的特性の改善は、Ｔｉ，Ｂ等によって鋳
造結晶粒が微細化され、Ｃｕで強化されたマトリックス
から析出するＭｇ2 Ｓｉ，Ａｌ2 Ｃｕ等の作用によるも
のである。水焼入れから時効処理までの経過時間も機械
的性質に影響を及ぼす。本発明の合金系においては、水
焼入れ後に常温に放置することなく、可能な限り速やか
に時効処理することが強度向上につながり、得られる強
度も安定化する。具体的には、自然時効時間を短くし、
水焼入れ後から４日以内に時効処理することが好まし
い。このようにして優れた機械的特性が付与され、３０
０Ｎ／ｍｍ2 以上の引張強さをもつ薄肉押出形材は、ト
ラックの床材，バンパー補強材等に要求される特性を十
分に満足する。
間の人工時効 以上に掲げた条件下で製造された押出形材は、十分量の
Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等がマトリックスに固溶しているた
め、改めて溶体化処理を施す必要なく、時効処理によっ
て３００Ｎ／ｍｍ2 以上の強度，１５％以上の伸びが付
与される。機械的特性の改善は、Ｔｉ，Ｂ等によって鋳
造結晶粒が微細化され、Ｃｕで強化されたマトリックス
から析出するＭｇ2 Ｓｉ，Ａｌ2 Ｃｕ等の作用によるも
のである。水焼入れから時効処理までの経過時間も機械
的性質に影響を及ぼす。本発明の合金系においては、水
焼入れ後に常温に放置することなく、可能な限り速やか
に時効処理することが強度向上につながり、得られる強
度も安定化する。具体的には、自然時効時間を短くし、
水焼入れ後から４日以内に時効処理することが好まし
い。このようにして優れた機械的特性が付与され、３０
０Ｎ／ｍｍ2 以上の引張強さをもつ薄肉押出形材は、ト
ラックの床材，バンパー補強材等に要求される特性を十
分に満足する。
【００２４】
【実施例】成分調整した溶湯を脱ガス，脱滓，微細化処
理した後、直径２７３ｍｍの鋳塊にＤＣ鋳造した。得ら
れた鋳塊を昇温速度８０℃／時で加熱し、５４０℃×６
時間で均質化処理し、冷却速度２００℃／時で強制空冷
し、押出用鋳塊を用意した。この押出用鋳塊は、Ｓｉ：
０．７８重量％，Ｍｇ：０．９２重量％，Ｃｕ：０．３
７重量％，Ｍｎ：０．３４重量％，Ｃｒ：０．１１重量
％，Ｔｉ：０．０１９重量％，Ｂ：０．００２重量％，
Ｚｎ：０．００重量％，Ｆｅ：０．１７重量％，Ｚｒ：
０．１１重量％，Ｍｎ＋Ｃｒ：０．４５重量％，残部実
質的にＡｌの組成をもっていた。
理した後、直径２７３ｍｍの鋳塊にＤＣ鋳造した。得ら
れた鋳塊を昇温速度８０℃／時で加熱し、５４０℃×６
時間で均質化処理し、冷却速度２００℃／時で強制空冷
し、押出用鋳塊を用意した。この押出用鋳塊は、Ｓｉ：
０．７８重量％，Ｍｇ：０．９２重量％，Ｃｕ：０．３
７重量％，Ｍｎ：０．３４重量％，Ｃｒ：０．１１重量
％，Ｔｉ：０．０１９重量％，Ｂ：０．００２重量％，
Ｚｎ：０．００重量％，Ｆｅ：０．１７重量％，Ｚｒ：
０．１１重量％，Ｍｎ＋Ｃｒ：０．４５重量％，残部実
質的にＡｌの組成をもっていた。
【００２５】押出用鋳塊をビレットに切断し、５００℃
にビレットを加熱した後、押出速度５ｍ／分で平均肉厚
１．８６ｍｍの薄肉押出形材に押し出した。得られた薄
肉押出形材は、目形断面形状をもち、サイズが１００ｍ
ｍ×６５ｍｍ，外周部長辺側肉厚が２．２ｍｍ，外周部
短辺側肉厚が１．８ｍｍ，リブ肉厚が１．４ｍｍであっ
た。押出形材の温度は、押出ダイス３の出口で５５５℃
であった。押出装置としては、厚み４ｍｍのアルミニウ
ム板で作られ半径１５０ｍｍ，長さ２０００ｍｍの半円
状のカバー１６を備えた保温槽１３をプラテンホール８
に配置した設備構成を使用した。なお、カバー１６とガ
イド９との間に断熱材１４を介在させ、ガイド９とカバ
ー１６との間を熱遮断した。また、カバー１６は、カバ
ー１６内の空気が対流によって外部に散逸しないよう
に、出口側開口部の半円状上部を塞いだ。
にビレットを加熱した後、押出速度５ｍ／分で平均肉厚
１．８６ｍｍの薄肉押出形材に押し出した。得られた薄
肉押出形材は、目形断面形状をもち、サイズが１００ｍ
ｍ×６５ｍｍ，外周部長辺側肉厚が２．２ｍｍ，外周部
短辺側肉厚が１．８ｍｍ，リブ肉厚が１．４ｍｍであっ
た。押出形材の温度は、押出ダイス３の出口で５５５℃
であった。押出装置としては、厚み４ｍｍのアルミニウ
ム板で作られ半径１５０ｍｍ，長さ２０００ｍｍの半円
状のカバー１６を備えた保温槽１３をプラテンホール８
に配置した設備構成を使用した。なお、カバー１６とガ
イド９との間に断熱材１４を介在させ、ガイド９とカバ
ー１６との間を熱遮断した。また、カバー１６は、カバ
ー１６内の空気が対流によって外部に散逸しないよう
に、出口側開口部の半円状上部を塞いだ。
【００２６】保温槽１３の出口で押出形材の温度を測定
したところ、５４４℃であった。すなわち、押出形材が
保温槽１３を通過する間の温度低下は１１℃に止まって
いた。長さ２０００ｍｍの保温槽１３を押出形材が通過
するのに２０秒かかった。この通過所要時間は、１０秒
以上あり、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等をマトリックスに固溶さ
せる上では十分な時間である。保温槽１３の出口から冷
却槽１１の入口までは、間に切断機１０が配置されてい
ることもあって１．５ｍの距離となっている。そのた
め、保温槽１３〜冷却槽１１を通過する間に押出形材が
若干温度低下し、冷却槽１１の入口で押出形材の温度が
５２０℃になったが、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等の析出が生じ
ることなく固溶状態は十分に維持された。冷却槽１１の
入口に、厚さ１ｍｍの鋼板から作られ、押出形材の外径
より大きな開口部を設けた冷媒飛散防止用の冷媒阻止具
１８を取り付けた。
したところ、５４４℃であった。すなわち、押出形材が
保温槽１３を通過する間の温度低下は１１℃に止まって
いた。長さ２０００ｍｍの保温槽１３を押出形材が通過
するのに２０秒かかった。この通過所要時間は、１０秒
以上あり、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等をマトリックスに固溶さ
せる上では十分な時間である。保温槽１３の出口から冷
却槽１１の入口までは、間に切断機１０が配置されてい
ることもあって１．５ｍの距離となっている。そのた
め、保温槽１３〜冷却槽１１を通過する間に押出形材が
若干温度低下し、冷却槽１１の入口で押出形材の温度が
５２０℃になったが、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等の析出が生じ
ることなく固溶状態は十分に維持された。冷却槽１１の
入口に、厚さ１ｍｍの鋼板から作られ、押出形材の外径
より大きな開口部を設けた冷媒飛散防止用の冷媒阻止具
１８を取り付けた。
【００２７】冷却槽１１では、複数個の３ｍｍ幅スリッ
トから１０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力水を押出形材に吹き付
け、冷却槽１１に満ちた冷却水を溢流させる直接水冷方
式を採用した。１８℃の工業用水を冷却水として使用し
た。水冷中に押出形材の温度を測定したところ、冷却槽
１１の入口から０．５ｍの位置で押出形材が冷却水の水
温１８℃まで冷却されていた。押出速度が５ｍ／分であ
ることから、冷却槽１１の入口から内部に０．５ｍ入っ
た位置までの所要時間は６秒である。そして、冷却槽１
１の入口で形材温度が５２０℃であった押出形材が６秒
の間に１８℃に下がっているので、このときの冷却速度
は８４℃／秒（５０４０℃／分）と計算される。押出形
材は、このような急冷を受けても歪み変形が許容範囲に
収められていた。歪み変形の抑制は、押出形材が薄肉で
断面の厚さ内で温度差が小さいため、ほぼ均一に冷却さ
れた結果であると推察される。
トから１０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力水を押出形材に吹き付
け、冷却槽１１に満ちた冷却水を溢流させる直接水冷方
式を採用した。１８℃の工業用水を冷却水として使用し
た。水冷中に押出形材の温度を測定したところ、冷却槽
１１の入口から０．５ｍの位置で押出形材が冷却水の水
温１８℃まで冷却されていた。押出速度が５ｍ／分であ
ることから、冷却槽１１の入口から内部に０．５ｍ入っ
た位置までの所要時間は６秒である。そして、冷却槽１
１の入口で形材温度が５２０℃であった押出形材が６秒
の間に１８℃に下がっているので、このときの冷却速度
は８４℃／秒（５０４０℃／分）と計算される。押出形
材は、このような急冷を受けても歪み変形が許容範囲に
収められていた。歪み変形の抑制は、押出形材が薄肉で
断面の厚さ内で温度差が小さいため、ほぼ均一に冷却さ
れた結果であると推察される。
【００２８】水焼入れされた押出形材に、１８０℃×４
時間の時効処理を施した。時効処理後に押出形材の機械
的特性を調査したところ、強度が３５０Ｎ／ｍｍ2 ，
０．２％耐力が３２４Ｎ／ｍｍ2 ，伸びが１３．９％で
あり、車輌用バンパー補強材に要求される機械的特性を
十分に備えていた。得られた機械的特性は、この種の合
金にＴ６処理を施した材料の機械的特性に匹敵する。し
たがって、Ｔ６処理に替えて本発明法のようなＴ５処理
を採用することができ、改めて溶体化処理を必要としな
いことから製造コストが節減されることを意味する。時
効処理後の押出形材をアルマイト処理したところ、ブラ
ックスポット等の色調不良が発生せず、均一な外観を呈
する製品が得られた。均一な外観は、冷却槽１１の入側
で押出形材表面に対する冷却水の飛沫付着が冷媒阻止具
１８で抑制され、押出形材が均一に冷却されたことに起
因するものと考えられる。
時間の時効処理を施した。時効処理後に押出形材の機械
的特性を調査したところ、強度が３５０Ｎ／ｍｍ2 ，
０．２％耐力が３２４Ｎ／ｍｍ2 ，伸びが１３．９％で
あり、車輌用バンパー補強材に要求される機械的特性を
十分に備えていた。得られた機械的特性は、この種の合
金にＴ６処理を施した材料の機械的特性に匹敵する。し
たがって、Ｔ６処理に替えて本発明法のようなＴ５処理
を採用することができ、改めて溶体化処理を必要としな
いことから製造コストが節減されることを意味する。時
効処理後の押出形材をアルマイト処理したところ、ブラ
ックスポット等の色調不良が発生せず、均一な外観を呈
する製品が得られた。均一な外観は、冷却槽１１の入側
で押出形材表面に対する冷却水の飛沫付着が冷媒阻止具
１８で抑制され、押出形材が均一に冷却されたことに起
因するものと考えられる。
【００２９】比較のため、保温槽１３を設置しない以外
は同様な条件下で押出形材を製造した。この場合、押出
形材は熱容量の小さな薄肉であるため、押出ダイス３の
出口で５５５℃であった形材温度が冷却槽１１の入口で
４９４℃と大きく温度低下した。また、冷却槽１１の入
口から内部に０．５ｍ入った個所では、水冷された押出
形材が冷却水の水温と同じ１８℃に降温した。このとき
の冷却速度は、６秒間に４９４℃から１８℃まで降温し
たので７９℃／秒と算出された。焼入れされた押出形材
の歪み変形は、許容範囲に収められていた。冷却された
押出形材を同じ条件下で時効処理したところ、強度が３
０７Ｎ／ｍｍ2 ，０．２％耐力が２８４Ｎ／ｍｍ2 ，伸
びが２２．９％になっており、保温槽１３を設けた場合
に得られた押出形材に比較して強度及び０．２％耐力の
低下が顕著であった。このような機械的特性では、０．
２％耐力が不足していることからバンパー用補強材とし
て使用できない。
は同様な条件下で押出形材を製造した。この場合、押出
形材は熱容量の小さな薄肉であるため、押出ダイス３の
出口で５５５℃であった形材温度が冷却槽１１の入口で
４９４℃と大きく温度低下した。また、冷却槽１１の入
口から内部に０．５ｍ入った個所では、水冷された押出
形材が冷却水の水温と同じ１８℃に降温した。このとき
の冷却速度は、６秒間に４９４℃から１８℃まで降温し
たので７９℃／秒と算出された。焼入れされた押出形材
の歪み変形は、許容範囲に収められていた。冷却された
押出形材を同じ条件下で時効処理したところ、強度が３
０７Ｎ／ｍｍ2 ，０．２％耐力が２８４Ｎ／ｍｍ2 ，伸
びが２２．９％になっており、保温槽１３を設けた場合
に得られた押出形材に比較して強度及び０．２％耐力の
低下が顕著であった。このような機械的特性では、０．
２％耐力が不足していることからバンパー用補強材とし
て使用できない。
【００３０】保温槽１３を配置しないことによる強度不
足は、次のように推察される。押出ダイス３と冷却槽１
１との間に保温槽１３を配置しない場合、押出形材の焼
入れ温度が低すぎるため、押出ダイス３から冷却槽１１
までを押出形材が通過する間にＭｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等がマ
トリックスに十分固溶できず、一部がＭｇ2 Ｓｉ，Ａｌ
2 Ｃｕ等として析出する。その結果、マトリックスに固
溶しているＭｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等の固溶量が少なくなり、
後工程の時効処理時に強度向上に有効なＭｇ2 Ｓｉ，Ａ
ｌ2 Ｃｕ等の析出量が不足したためと考えられる。
足は、次のように推察される。押出ダイス３と冷却槽１
１との間に保温槽１３を配置しない場合、押出形材の焼
入れ温度が低すぎるため、押出ダイス３から冷却槽１１
までを押出形材が通過する間にＭｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等がマ
トリックスに十分固溶できず、一部がＭｇ2 Ｓｉ，Ａｌ
2 Ｃｕ等として析出する。その結果、マトリックスに固
溶しているＭｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等の固溶量が少なくなり、
後工程の時効処理時に強度向上に有効なＭｇ2 Ｓｉ，Ａ
ｌ2 Ｃｕ等の析出量が不足したためと考えられる。
【００３１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、押出
ダイスから送り出された薄肉で複雑形状の押出形材が冷
却槽に導入されるまでの間で押出形材の温度を保温槽に
より５２０℃以上に維持すると共に、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ
等がマトリックスに固溶するために必要な時間を確保し
ている。この押出形材を冷却槽に導入して急冷すると、
十分な固溶量のＭｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等が固溶したままで押
出形材が冷却され、時効処理による強度向上に必要な固
溶量が確保される。このように押出直後の高温状態を溶
体化処理に利用しているので、処理コストの高いＴ６処
理に比較して、必要強度を付与した押出形材が安価に製
造できる。しかも、時効処理後の押出形材は、３００Ｎ
／ｍｍ2 以上の０．２％耐力をもつため、車輌用バンパ
ー補強材や床材等の構造材に使用される。
ダイスから送り出された薄肉で複雑形状の押出形材が冷
却槽に導入されるまでの間で押出形材の温度を保温槽に
より５２０℃以上に維持すると共に、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ
等がマトリックスに固溶するために必要な時間を確保し
ている。この押出形材を冷却槽に導入して急冷すると、
十分な固溶量のＭｇ，Ｓｉ，Ｃｕ等が固溶したままで押
出形材が冷却され、時効処理による強度向上に必要な固
溶量が確保される。このように押出直後の高温状態を溶
体化処理に利用しているので、処理コストの高いＴ６処
理に比較して、必要強度を付与した押出形材が安価に製
造できる。しかも、時効処理後の押出形材は、３００Ｎ
／ｍｍ2 以上の０．２％耐力をもつため、車輌用バンパ
ー補強材や床材等の構造材に使用される。
【図１】 本発明で使用する押出装置
【図２】 保温装置の２例
【図３】 水焼入れ時の冷却速度が時効処理後の引張強
さに及ぼす影響を表わしたグラフ
さに及ぼす影響を表わしたグラフ
【符号の説明】 １：ビレット ２：コンテナ ３：押出ダイス
４：ボルスタ ５：エンドプラテン ６：ステム
７：ダミーブロック ８：プラテンホール ９：ガイド １０：切断機 １１：冷却槽 １
２：テーブル １３：保温槽 １４：断熱材 １５：押出形材
１６：カバー １７：ヒータ １８：冷媒阻止具
４：ボルスタ ５：エンドプラテン ６：ステム
７：ダミーブロック ８：プラテンホール ９：ガイド １０：切断機 １１：冷却槽 １
２：テーブル １３：保温槽 １４：断熱材 １５：押出形材
１６：カバー １７：ヒータ １８：冷媒阻止具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６１２ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６１２ ６２４ ６２４ ６３０ ６３０Ａ ６８２ ６８２ ６８３ ６８３ ６９２ ６９２Ａ ６９２Ｂ ６９３ ６９３Ａ ６９４ ６９４Ｂ // Ｃ２２Ｃ 21/06 Ｃ２２Ｃ 21/06 (72)発明者 岡庭 茂 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 (72)発明者 小松 健 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 (72)発明者 谷津倉 政仁 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 Ｆターム(参考） 4E029 AA06 SA02 SA06 TA02
Claims (9)
- 【請求項１】 Ｓｉ：０．４〜１．０重量％，Ｃｕ：
０．０１〜０．５重量％，Ｍｇ：０．４〜１．１重量
％，Ｃｒ：０．０５〜０．２５重量％，Ｔｉ：０．０１
〜０．０５重量％，Ｂ：０．０００１〜０．０１重量％
を含み、残部が実質的にＡｌの組成をもち、Ｆｅ含有量
を０．３重量％以下に規制したアルミニウム合金を鋳
造，均質化処理した後、押出用ビレットに切断し、ビレ
ットを４５０〜５４０に加熱し、押出ダイスから出た直
後の押出形材の温度が５２０〜５７０℃となるように押
し出し、５２０〜５６０℃の範囲に形材温度を維持して
保温槽を通過させた後、押出形材を冷却槽に導き、焼入
れ温度から２５０℃までの温度域における冷却速度が１
５０℃／分以上となるように冷却槽で平均肉厚２．０ｍ
ｍ以下の押出形材を焼き入れる薄肉押出形材の製造方
法。 - 【請求項２】 更にＭｎ：０．０５〜０．４５重量％，
Ｚｒ：０．０５〜０．２重量％の１種又は２種を含み、
Ｍｎ＋Ｃｒの合計含有量を０．５重量％以下に規制した
アルミニウム合金を使用する請求項１記載の薄肉押出形
材の製造方法。 - 【請求項３】 押出速度３〜１０ｍ／分でアルミニウム
合金を押し出す請求項１又は２記載の薄肉押出形材の製
造方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載の方法で製
造された薄肉押出形材を１５５〜１９０℃×２〜２０時
間の加熱条件下で時効処理する薄肉押出形材の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１〜４の何れかに記載の方法で製
造され、機械加工により寸法精度を整えたバンパー補強
材。 - 【請求項６】 アルミニウム合金を平均肉厚２．０ｍｍ
以下の所定形状に押し出す押出ダイスと、押し出された
押出形材を焼入れする冷却槽と、押出ダイスと冷却槽と
の間に配置され、押出形材の降温を抑制する保温槽とを
備えている請求項１〜４の何れかに記載の製造方法に使
用される薄肉押出形材用押出装置。 - 【請求項７】 断熱材，反射板又は反射箔を貼り付けた
断熱材でできたカバーを備えた保温槽が配置されている
請求項６記載の押出装置。 - 【請求項８】 内側にヒータを設けたカバーを備えた保
温槽が配置されている請求項６記載の押出装置。 - 【請求項９】 押出ダイス側開口部に冷媒阻止具を備え
た冷却槽が配置されている請求項６記載の押出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044120A JP2000239810A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 薄肉押出形材の製造方法，押出装置及びアルミニウム押出形材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044120A JP2000239810A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 薄肉押出形材の製造方法，押出装置及びアルミニウム押出形材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239810A true JP2000239810A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12682756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11044120A Pending JP2000239810A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 薄肉押出形材の製造方法，押出装置及びアルミニウム押出形材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000239810A (ja) |
Cited By (17)
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-
1999
- 1999-02-23 JP JP11044120A patent/JP2000239810A/ja active Pending
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