JP2000303157A

JP2000303157A - 高強度アルミニウム合金押出材の製造方法

Info

Publication number: JP2000303157A
Application number: JP11109257A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Furuyama; 努古山; Shinichi Matsuda; 眞一松田; Hideo Yoshida; 英雄吉田
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】押出速度の向上、押出面圧の低減および押出
材の表面品質の向上を達成できる高強度アルミニウム合
金（Ａｌ−Ｃｕ系合金）押出材の製造方法を提供する。【解決手段】Ｃｕ:1.0〜6.8 ％、Ｍｇ:0.2〜2.5 ％、
Ｓｉ:1.5％以下を含有し、残部Ａｌおよび不純物からな
るアルミニウム合金の押出用ビレットを均質化処理した
後、２８０〜４２０℃の温度域まで冷却し、この温度で
１〜１００時間保持する析出処理を行い、または均質化
処理した後、室温まで冷却し、再度上記の温度域に加熱
して上記の時間保持する析出処理を行い、押出加工す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度アルミニウ
ム合金押出材の製造方法、とくに必須成分として、Ｃ
ｕ、Ｍｇ、Ｓｉを含有し、押出加工の困難なアルミニウ
ム合金押出材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｃｕを主要合金成分として含有するＡｌ
−Ｃｕ系合金は、高強度をそなえ、構造用材料として実
用化されているが、押出加工性に劣り、押出面圧が高く
低い押出速度でしか押出加工ができず、また薄肉材の押
出成形は困難であるため、用途上の限定を受け、薄肉化
の要求に答えることができなかった。

【０００３】発明者の一人は、先に、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
−Ｃｕ系合金の押出加工性を向上させるための手法とし
て、鋳塊を均質化処理した後、特定温度範囲で加熱保持
する方法を提案した。（特公平７−９４７００号公報、
特開平８−２３２０５３号公報）この手法は、均質化処
理後に溶質成分を析出させることにより母材の変形能を
高めて押出速度を向上させるものであり、発明者らによ
る実験、検討の結果、Ａｌ−Ｃｕ系合金は、Ａｌ−Ｚｎ
−Ｍｇ−Ｃｕ系合金とは溶質成分が異なり、粗大に析出
した析出物が表面粗さを低下させる可能性もあるため、
Ａｌ−Ｃｕ系合金に対してこの手法を単純に適用して押
出性の向上を図ることは困難であることがわかったが、
基本的には、Ａｌ−Ｃｕ系合金についても、鋳塊中に溶
質成分を析出させることにより変形能を高める得ること
が見出された。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の知見
に基づいて、さらに検討を加えた結果としてなされたも
のであり、その目的は、押出速度の向上、押出面圧の低
減および押出材の表面品質の向上を達成できる高強度ア
ルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ系合金）押出材の製造方法
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項１による高強度アルミニウム合金の
製造方法は、Ｃｕ:1.0〜6.8 ％、Ｍｇ:0.2〜2.5 ％、Ｓ
ｉ:1.5％以下を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなる
アルミニウム合金の押出用ビレットを均質化処理した
後、２８０〜４２０℃の温度域まで冷却し、この温度で
１〜１００時間保持する析出処理を行い、押出加工する
ことを特徴とする。

【０００６】請求項２による高強度アルミニウム押出材
の製造方法は、Ｃｕ:1.0〜6.8 ％、Ｍｇ:0.2〜2.5 ％、
Ｓｉ:1.5％以下を含有し、残部Ａｌおよび不純物からな
るアルミニウム合金の押出用ビレットを均質化処理した
後、常温まで冷却し、２８０〜４２０℃の温度域に再加
熱して、この温度で１〜１００時間保持する析出処理を
行った後、押出加工することを特徴とする。

【０００７】また、請求項３による高強度アルミニウム
押出材の製造方法は、請求項１または２において、前記
アルミニウム合金の押出用ビレットが、さらにＭｎ:0.2
〜1.0 ％、Ｃｒ:0.05 〜0.4 ％、Ｎｉ:0.5〜2.5 ％、Ｆ
ｅ:0.15 〜1.0 ％、Ｐｂ:0.2〜1.5 ％、Ｂｉ:0.2〜1.0
％、Ｓｎ:0.2〜1.0 ％、Ｉｎ:0.03 〜0.5 ％、Ｚｒ:0.0
3 〜0.5 ％のうちの１種または２種以上を含有すること
を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明における合金成分の意義お
よび限定理由について説明すると、Ｃｕは、強度向上に
機能する主要合金成分である。好ましい含有範囲は1.0
〜6.8 ％であり、1.0 ％未満ではその効果が小さく、6.
8 ％を越えて含有すると、粗大な金属間化合物を生成し
て強度、靱性が低下する。Ｃｕのより好ましい含有量は
1.5 〜6 ％の範囲である。

【０００９】Ｍｇは、Ｃｕ、ＳｉおよびＡｌと化合物を
生成し、強度を向上させる。好ましい含有範囲は0.2 〜
2.5 ％であり、0.2 ％未満ではその効果が十分でなく、
2.5％を越えて含有すると、粗大な金属間化合物を生成
して強度、靱性が低下する。Ｍｇのより好ましい含有量
は0.25〜2.0 ％の範囲である。

【００１０】Ｓｉは、ＣｕおよびＭｇと化合物を生成
し、強度を向上させる。好ましい含有範囲は1.5 ％以下
であり、1.5 ％を越えて含有すると、粗大な金属間化合
物を生成して強度、靱性が低下する。

【００１１】Ｍｎは、微細析出物を生成して再結晶を抑
制する機能を有する。好ましい含有範囲は0.2 〜1.0 ％
であり、0.2 ％未満ではその効果が小さく、1.0 ％を越
えると、巨大化合物が生成して強度、靱性が低下する。

【００１２】Ｃｒは、微細析出物を生成して再結晶を抑
制する機能を有する。好ましい含有範囲は0.05〜0.4 ％
であり、0.05％未満ではその効果が小さく、0.4 ％を越
えると、巨大化合物が生成して強度、靱性が低下する。

【００１３】Ｎｉは、Ａｌ、Ｆｅと金属間化合物を生成
し、高温強度を向上させる機能を有する。好ましい含有
範囲は0.5 〜2.5 ％であり、0.5 ％未満ではその効果が
小さく、2.5 ％を越えると、巨大化合物が生成して強
度、靱性が低下する。Ｎｉのさらに好ましい含有量は0.
5 〜1.5 ％の範囲である。

【００１４】Ｆｅは、Ａｌ、Ｎｉと金属間化合物を生成
し、高温強度を向上させる機能を有する。好ましい含有
範囲は0.15〜1.0 ％であり、0.15％未満ではその効果が
小さく、1.0 ％を越えると、巨大化合物が生成して強
度、靱性が低下する。

【００１５】Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎは、切削性を向上
させる。好ましい含有範囲は、Ｐｂが0.2 〜1.5 ％、Ｂ
ｉが0.2 〜1.0 ％、Ｓｎが0.2 〜1.0 ％、Ｉｎが0.03〜
0.5％の範囲であり、下限未満ではその効果が十分でな
く、上限を越えて含有すると、靱性の低下、高温変形能
の低下が生じる。

【００１６】Ｚｒは、再結晶を抑制する機能を有する。
好ましい含有範囲は0.03〜0.5 ％であり、0.03％未満で
はその効果が小さく、0.5 ％を越えると、粗大な金属間
化合物が生成して強度、靱性が低下する。なお、アルミ
ニウム合金に通常添加される少量のＴｉ、Ｂが含有して
いても本発明の特性が害されることはない。

【００１７】本発明の高強度アルミニウム合金押出材の
好ましい製造方法について説明すると、上記のアルミニ
ウム合金の溶湯を、例えば、半連続鋳造により押出用ビ
レットに造塊し、そのビレットを常法に従って均質化処
理した後、ビレットを２８０〜４２０℃の温度域まで冷
却し、この温度で１〜１００時間保持する。または、ビ
レットを均質化処理した後、いったん室温まで冷却し、
再度２８０〜４２０℃の温度域まで加熱し、この温度で
１〜１００時間保持する。

【００１８】上記の熱処理によって、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍ
ｇ、Ｓｉ間の金属間化合物が析出し、５０μｍ以下の大
きさに成長して押出加工性を改善する。熱処理温度が２
８０℃未満では、析出処理に時間がかかるだけでなく、
析出物のサイズが小さくなって押出前の加熱により再固
溶し易く、析出処理の効果が薄れる。４２０℃を越える
と十分な析出が得られなくなる。

【００１９】析出処理時間が１時間未満では十分な析出
が得難くい。析出の効果は１００時間程度の保持で飽和
し、１００時間を越えて保持しても効果は変わらない。
さらに好ましい保持時間は２〜２４時間である。均質化
処理温度から析出温度または室温までの冷却速度はとく
に規定しなくとも所望の特性を得ることができるが、工
業的には１００℃／時間以下とするのが好ましい。析出
処理終了後、ビレットを所定の押出温度として押出加工
を行う。

【００２０】

【実施例】実施例１表１に示す組成のアルミニウム合金を、半連続鋳造によ
り直径２００ｍｍの押出用ビレットに造塊した。これら
のビレットを、表２に示す条件で均質化処理し、ついで
表２に示す条件で析出処理を行った。

【００２１】析出処理後、ビレットを３５０℃の温度
で、間接押出機により、直径３２ｍｍの丸棒材に押出加
工し、限界押出速度（割れ発生がない最高押出速度）を
測定した。結果を表３に示す。

【００２２】表３に示すように、本発明に従う試験材は
いずれも、析出処理を行わない場合に得られる限界押出
速度を３０％以上上回る押出速度の改善が達成された。
また、いずれの試験材にも表面欠陥は認められなかっ
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】比較例１表１に示す組成のアルミニウム合金を、半連続鋳造によ
り直径２００ｍｍの押出用ビレットに造塊した。これら
のビレットを、表４に示す条件で均質化処理し、ついで
表４に示す条件で析出処理を行った。

【００２７】析出処理後、ビレットを３５０℃の温度
で、間接押出機により、直径３２ｍｍの丸棒材に押出加
工し、限界押出速度（割れ発生がない最高押出速度）を
測定した。結果を表５に示す。

【００２８】

【表４】

【００２９】

【表５】

【００３０】表５に示すように、本発明の条件を外れた
条件で製造された試験材については、限界押出速度が、
析出処理を行わない場合に得られる限界押出速度とほぼ
同等であり、押出性は向上していない。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、従来押出加工の難しか
ったＡｌ−Ｃｕ系合金（２０００系アルミニウム合金）
の押出加工性が大幅に改善でき、高速押出が可能とな
る。

───────────────────────────────────────────────────── 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 ６８３Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８３６９１６９１Ｂ６９１Ｃ６９２６９２Ｂ６９３６９３Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｕ:1.0〜6.8 ％（質量％、以下同
じ）、Ｍｇ:0.2〜2.5 ％、Ｓｉ:1.5％以下( ０％を含ま
ず、以下同じ）を含有し、残部Ａｌおよび不純物からな
るアルミニウム合金の押出用ビレットを均質化処理した
後、２８０〜４２０℃の温度域まで冷却し、この温度で
１〜１００時間保持する析出処理を行い、押出加工する
ことを特徴とする高強度アルミニウム押出材の製造方
法。
【請求項２】Ｃｕ:1.0〜6.8 ％、Ｍｇ:0.2〜2.5 ％、
Ｓｉ:1.5％以下を含有し、残部Ａｌおよび不純物からな
るアルミニウム合金の押出用ビレットを均質化処理した
後、常温まで冷却し、２８０〜４２０℃の温度域に再加
熱して、この温度で１〜１００時間保持する析出処理を
行った後、押出加工することを特徴とする高強度アルミ
ニウム押出材の製造方法。
【請求項３】前記アルミニウム合金の押出用ビレット
が、さらにＭｎ:0.2〜1.0 ％、Ｃｒ:0.05 〜0.4 ％、Ｎ
ｉ:0.5〜2.5 ％、Ｆｅ:0.15 〜1.0 ％、Ｐｂ:0.2〜1.5
％、Ｂｉ:0.2〜1.0 ％、Ｓｎ:0.2〜1.0 ％、Ｉｎ:0.03
〜0.5 ％、Ｚｒ:0.03 〜0.5 ％のうちの１種または２種
以上を含有することを特徴とする請求項１または２記載
の高強度アルミニウム押出材の製造方法。