JP2001131720A - 切粉分断性，切削仕上げ性，耐食性，押出性に優れたアルミニウム合金押出材 - Google Patents
切粉分断性，切削仕上げ性，耐食性，押出性に優れたアルミニウム合金押出材Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 切粉分断性，切削仕上げ性，耐食性，押出性
に優れたアルミニウム合金押出し材を得る。 【構成】 このアルミニウム合金押出材は、Ｓｉ：２．
５〜４．０％，Ｍｇ：０．８〜１．２％，Ｆｅ：０．１
０〜０．３％，Ｃｕ：０．２〜０．３％，Ｃｒ：０．１
０〜０．２５％，Ｍｎ：０．０２〜０．１０％，Ｔｉ：
０．０１〜０．２％，Ｂ：０．００３〜０．０３％を含
み、残部が実質的にＡｌの組成をもつビレットを５３０
〜５７０℃×１〜６時間の保持で均質化処理し、冷却後
に再度３００〜４５０℃に加熱した後、押出加工し、５
３０〜５７０℃×１〜３時間の溶体化処理後に水焼入れ
し、次いで１７０〜２００℃×６〜１２時間の人工時効
処理を施すことにより製造される。この処理により、平
均結晶粒径が均一微細な再結晶組織のマトリックスが形
成され、Ｓｉ系晶出物の面積率が３〜８％であり、Ｓｉ
系晶出物に対するＳｉ単体晶出物の割合が６０％以下に
抑制される。Ｔ６処理に替え、ダイス端焼入れすること
もできる。
に優れたアルミニウム合金押出し材を得る。 【構成】 このアルミニウム合金押出材は、Ｓｉ：２．
５〜４．０％，Ｍｇ：０．８〜１．２％，Ｆｅ：０．１
０〜０．３％，Ｃｕ：０．２〜０．３％，Ｃｒ：０．１
０〜０．２５％，Ｍｎ：０．０２〜０．１０％，Ｔｉ：
０．０１〜０．２％，Ｂ：０．００３〜０．０３％を含
み、残部が実質的にＡｌの組成をもつビレットを５３０
〜５７０℃×１〜６時間の保持で均質化処理し、冷却後
に再度３００〜４５０℃に加熱した後、押出加工し、５
３０〜５７０℃×１〜３時間の溶体化処理後に水焼入れ
し、次いで１７０〜２００℃×６〜１２時間の人工時効
処理を施すことにより製造される。この処理により、平
均結晶粒径が均一微細な再結晶組織のマトリックスが形
成され、Ｓｉ系晶出物の面積率が３〜８％であり、Ｓｉ
系晶出物に対するＳｉ単体晶出物の割合が６０％以下に
抑制される。Ｔ６処理に替え、ダイス端焼入れすること
もできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性，押出性に加え
て切削性にも優れたアルミニウム合金押出材に関する。
て切削性にも優れたアルミニウム合金押出材に関する。
【０００２】
【従来の技術】アンチロックブレーキングシステムのハ
ウジングや油圧・空圧シリンダ等では、多数の孔が開け
られ、樹脂製品等の複数部品が取り付けられる場合が多
い。そのため、孔開けを容易にするため快削性アルミニ
ウム合金が従来から使用されている。快削性アルミニウ
ム合金としては、６０００系アルミニウム合金にＰｂ，
Ｂｉ，Ｓｎ等の低融点金属を添加した合金が知られてい
る。しかし、低融点金属を添加したアルミニウム合金を
リサイクルしてアルミニウム資源として再利用しようと
すると、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｎ等の低融点金属の分離が困難
であり、リサイクル時の転用に支障を来している。そこ
で、低融点金属の添加に替えて、切粉分断の起点となる
ＳｉやＳｉ系化合物を金属組織に晶出させることにより
アルミニウム合金の切削性を向上させることが検討され
ている（特開平９−２４９９３１号公報）。
ウジングや油圧・空圧シリンダ等では、多数の孔が開け
られ、樹脂製品等の複数部品が取り付けられる場合が多
い。そのため、孔開けを容易にするため快削性アルミニ
ウム合金が従来から使用されている。快削性アルミニウ
ム合金としては、６０００系アルミニウム合金にＰｂ，
Ｂｉ，Ｓｎ等の低融点金属を添加した合金が知られてい
る。しかし、低融点金属を添加したアルミニウム合金を
リサイクルしてアルミニウム資源として再利用しようと
すると、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｎ等の低融点金属の分離が困難
であり、リサイクル時の転用に支障を来している。そこ
で、低融点金属の添加に替えて、切粉分断の起点となる
ＳｉやＳｉ系化合物を金属組織に晶出させることにより
アルミニウム合金の切削性を向上させることが検討され
ている（特開平９−２４９９３１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、金属組織に晶
出させたＳｉ単体が非常に硬質であるため、切削工具の
摩耗が早く、切削仕上げされた表面も粗くなり易い。粗
い表面は、たとえばアンチロックブレーキングシステム
のように多数の樹脂製品が取り付けられる用途では、樹
脂製品を密着させ難く、密着不良に起因した油漏れ等の
原因となっていた。また、腐食防止用のアルマイト皮膜
の形成も困難であった。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、比較的硬度が低いＦ
ｅ，Ｍｇ，Ｍｎ等とＳｉとの金属間化合物を晶出させて
Ｓｉ単体の晶出量を抑えることにより、良好な切粉分断
性を確保しながら、切削仕上げ面を平滑にし、切削工具
も長寿命化し、耐食性及び押出性にも優れたアルミニウ
ム合金押出材を得ることを目的とする。
出させたＳｉ単体が非常に硬質であるため、切削工具の
摩耗が早く、切削仕上げされた表面も粗くなり易い。粗
い表面は、たとえばアンチロックブレーキングシステム
のように多数の樹脂製品が取り付けられる用途では、樹
脂製品を密着させ難く、密着不良に起因した油漏れ等の
原因となっていた。また、腐食防止用のアルマイト皮膜
の形成も困難であった。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、比較的硬度が低いＦ
ｅ，Ｍｇ，Ｍｎ等とＳｉとの金属間化合物を晶出させて
Ｓｉ単体の晶出量を抑えることにより、良好な切粉分断
性を確保しながら、切削仕上げ面を平滑にし、切削工具
も長寿命化し、耐食性及び押出性にも優れたアルミニウ
ム合金押出材を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のアルミニウム合
金押出材は、その目的を達成するため、Ｓｉ：２．５〜
４．０重量％，Ｍｇ：０．８〜１．２重量％，Ｆｅ：
０．１０〜０．３重量％，Ｃｕ：０．２〜０．３重量
％，Ｃｒ：０．１０〜０．２５重量％，Ｍｎ：０．０２
〜０．１０重量％，Ｔｉ：０．０１〜０．２重量％，
Ｂ：０．００３〜０．０３重量％，必要に応じＶ：０．
１〜０．２５重量％を含み、残部が実質的にＡｌの組成
をもつビレットを５３０〜５７０℃×１〜６時間の保持
で均質化処理し、冷却後に再度３００〜４５０℃に加熱
した後、押出加工し、５３０〜５７０℃×１〜３時間の
溶体化処理後に水焼入れし、次いで１７０〜２００℃×
６〜１２時間の人工時効処理を施すことにより製造さ
れ、平均結晶粒径が均一微細な再結晶組織のマトリック
スをもち、Ｓｉ系晶出物の面積率が３〜８％の範囲にあ
り、Ｓｉ系晶出物に対するＳｉ単体晶出物の割合が６０
％以下に抑えられていることを特徴とする。
金押出材は、その目的を達成するため、Ｓｉ：２．５〜
４．０重量％，Ｍｇ：０．８〜１．２重量％，Ｆｅ：
０．１０〜０．３重量％，Ｃｕ：０．２〜０．３重量
％，Ｃｒ：０．１０〜０．２５重量％，Ｍｎ：０．０２
〜０．１０重量％，Ｔｉ：０．０１〜０．２重量％，
Ｂ：０．００３〜０．０３重量％，必要に応じＶ：０．
１〜０．２５重量％を含み、残部が実質的にＡｌの組成
をもつビレットを５３０〜５７０℃×１〜６時間の保持
で均質化処理し、冷却後に再度３００〜４５０℃に加熱
した後、押出加工し、５３０〜５７０℃×１〜３時間の
溶体化処理後に水焼入れし、次いで１７０〜２００℃×
６〜１２時間の人工時効処理を施すことにより製造さ
れ、平均結晶粒径が均一微細な再結晶組織のマトリック
スをもち、Ｓｉ系晶出物の面積率が３〜８％の範囲にあ
り、Ｓｉ系晶出物に対するＳｉ単体晶出物の割合が６０
％以下に抑えられていることを特徴とする。
【０００５】溶体化処理→水焼入れのＴ６処理に替え，
ダイス端焼入れを採用することもできる。この場合、均
質化処理したビレットを４００〜５００℃に加熱した
後、形材速度２０ｍ／分以下で押出加工し、冷却速度２
００℃／分以上でダイス端焼入れする。押出し材のマト
リックスは、繊維状組織がみられず、均一微細な再結晶
組織になっている。人工時効処理で強度が付与された押
出し材は、優れた切削性を活用し、アンチロックブレー
キングシステムのハウジングや油圧又は空圧シリンダ部
材に使用される。
ダイス端焼入れを採用することもできる。この場合、均
質化処理したビレットを４００〜５００℃に加熱した
後、形材速度２０ｍ／分以下で押出加工し、冷却速度２
００℃／分以上でダイス端焼入れする。押出し材のマト
リックスは、繊維状組織がみられず、均一微細な再結晶
組織になっている。人工時効処理で強度が付与された押
出し材は、優れた切削性を活用し、アンチロックブレー
キングシステムのハウジングや油圧又は空圧シリンダ部
材に使用される。
【０００６】
【作用】金属組織に晶出したＳｉは、表１に示すように
非常に硬質の晶出物である。そこで、本発明において
は、Ｓｉ単体の晶出量が少なくなるようにＳｉ含有量を
４．０重量％以下に規制し、Ｓｉ系晶出物の面積率を８
％以下に規制すると共に、ＳｉをＦｅ，Ｍｇ，Ｍｎ等と
の金属間化合物（以下、Ｓｉ系化合物という）として晶
出させ、Ｓｉ単体での晶出を抑制し、全Ｓｉ系晶出物に
占めるＳｉ単体の晶出物の割合を６０％以下に抑えてい
る。Ｓｉ系化合物は、Ｓｉ単体に比較して硬度が低いた
め、切削工具の摩耗を緩和させ、切削仕上げ面の平滑性
を向上させる。しかも、切粉分断性の向上には十分な硬
度をもっているので、良好な切削性が付与される。更
に、ＳｉやＳｉ系化合物の外に、切粉分断の起点となる
化合物を形成するＢを添加することによって切削性の向
上を図っている。
非常に硬質の晶出物である。そこで、本発明において
は、Ｓｉ単体の晶出量が少なくなるようにＳｉ含有量を
４．０重量％以下に規制し、Ｓｉ系晶出物の面積率を８
％以下に規制すると共に、ＳｉをＦｅ，Ｍｇ，Ｍｎ等と
の金属間化合物（以下、Ｓｉ系化合物という）として晶
出させ、Ｓｉ単体での晶出を抑制し、全Ｓｉ系晶出物に
占めるＳｉ単体の晶出物の割合を６０％以下に抑えてい
る。Ｓｉ系化合物は、Ｓｉ単体に比較して硬度が低いた
め、切削工具の摩耗を緩和させ、切削仕上げ面の平滑性
を向上させる。しかも、切粉分断性の向上には十分な硬
度をもっているので、良好な切削性が付与される。更
に、ＳｉやＳｉ系化合物の外に、切粉分断の起点となる
化合物を形成するＢを添加することによって切削性の向
上を図っている。
【０００７】
【０００８】また、マトリックスを硬くして切粉分断性
や切削仕上げ面の平滑性を向上させるため、均質化処
理，溶体化処理等の熱処理温度として５３０〜５７０℃
と比較的高温の温度域を採用している。製品の表面仕上
り性は、押出後の金属組織を繊維状組織ではなく均一微
細な再結晶組織とすることによっても向上する。すなわ
ち、繊維状組織をもつ押出材では繊維に直交する方向に
切削すると切削面が粗くなるが、均一微細な再結晶組織
をもつ押出材では切削方向に拘わらず一定した表面粗さ
の切削面となる。均一微細な再結晶組織は、押出し時の
ビレット温度及び押出速度の制御やＶ添加によって得ら
れる。以下、本発明で規定した合金成分，含有量等につ
いて説明する。
や切削仕上げ面の平滑性を向上させるため、均質化処
理，溶体化処理等の熱処理温度として５３０〜５７０℃
と比較的高温の温度域を採用している。製品の表面仕上
り性は、押出後の金属組織を繊維状組織ではなく均一微
細な再結晶組織とすることによっても向上する。すなわ
ち、繊維状組織をもつ押出材では繊維に直交する方向に
切削すると切削面が粗くなるが、均一微細な再結晶組織
をもつ押出材では切削方向に拘わらず一定した表面粗さ
の切削面となる。均一微細な再結晶組織は、押出し時の
ビレット温度及び押出速度の制御やＶ添加によって得ら
れる。以下、本発明で規定した合金成分，含有量等につ
いて説明する。
【０００９】合金設計 Ｓｉ：２．５〜４．０重量％ 時効処理時にＭｇ2Ｓｉとして析出して押出材に強度を
付与すると共に、マトリックスに切粉分断の起点となる
単体Ｓｉ又はＳｉ系化合物として晶出し、押出材の切削
性を向上させる合金成分である。このような作用を得る
ために、Ｓｉ含有量を２．５〜４．０重量％の範囲に設
定している。２．５重量％未満のＳｉ含有量では、Ｓｉ
やＳｉ系化合物の晶出量が不足し、十分な切粉分断性が
得られない。逆に４．０重量％を超えるＳｉ含有量で
は、Ｓｉ単体の晶出量が多くなり過ぎる。そのため、表
面仕上り性が悪く、押出材に対する樹脂製品等の密着性
が低下し、油漏れ等の欠陥が発生し易くなる。また、切
削工具の摩耗を促進させ、押出材の耐食性も低下させ
る。
付与すると共に、マトリックスに切粉分断の起点となる
単体Ｓｉ又はＳｉ系化合物として晶出し、押出材の切削
性を向上させる合金成分である。このような作用を得る
ために、Ｓｉ含有量を２．５〜４．０重量％の範囲に設
定している。２．５重量％未満のＳｉ含有量では、Ｓｉ
やＳｉ系化合物の晶出量が不足し、十分な切粉分断性が
得られない。逆に４．０重量％を超えるＳｉ含有量で
は、Ｓｉ単体の晶出量が多くなり過ぎる。そのため、表
面仕上り性が悪く、押出材に対する樹脂製品等の密着性
が低下し、油漏れ等の欠陥が発生し易くなる。また、切
削工具の摩耗を促進させ、押出材の耐食性も低下させ
る。
【００１０】Ｍｇ：０．８〜１．２重量％ 時効処理時にＭｇ2Ｓｉとして析出して押出材に強度を
付与すると共に、π−Ａｌ8Ｓｉ6Ｍｇ3Ｆｅ等の化合物
として晶出する合金成分である。強度付与に有効なＭｇ
2Ｓｉの析出量を確保するためには、０．８重量％以上
のＭｇが必要である。しかし、１．２重量％を超える過
剰量のＭｇが含まれると、強度は向上するものの耐食性
や熱間加工性が劣化する。また、π−Ａｌ8Ｓｉ6Ｍｇ3
Ｆｅ等の化合物として晶出することにより、表面仕上り
性に悪影響を及ぼすＳｉ単体の晶出量が少なくなる。 Ｆｅ：０．１０〜０．３重量％ Ａｌ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓｉ，Ａｌ（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｓｉ，π
−Ａｌ8Ｓｉ6Ｍｇ3Ｆｅ等の化合物として晶出する合金
成分であり、Ｓｉ単体の晶出量を低減する作用を呈す
る。更に、押出材を均一微細な再結晶組織とし、繊維状
組織の生成・成長を防止することにより、切削面の表面
粗さを小さくする上でも有効である。このような作用
は、０．１０重量％以上のＦｅ含有量で顕著になる、し
かし、０．３重量％を超える過剰量のＦｅが含まれる
と、押出材の耐食性が劣化する。
付与すると共に、π−Ａｌ8Ｓｉ6Ｍｇ3Ｆｅ等の化合物
として晶出する合金成分である。強度付与に有効なＭｇ
2Ｓｉの析出量を確保するためには、０．８重量％以上
のＭｇが必要である。しかし、１．２重量％を超える過
剰量のＭｇが含まれると、強度は向上するものの耐食性
や熱間加工性が劣化する。また、π−Ａｌ8Ｓｉ6Ｍｇ3
Ｆｅ等の化合物として晶出することにより、表面仕上り
性に悪影響を及ぼすＳｉ単体の晶出量が少なくなる。 Ｆｅ：０．１０〜０．３重量％ Ａｌ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓｉ，Ａｌ（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｓｉ，π
−Ａｌ8Ｓｉ6Ｍｇ3Ｆｅ等の化合物として晶出する合金
成分であり、Ｓｉ単体の晶出量を低減する作用を呈す
る。更に、押出材を均一微細な再結晶組織とし、繊維状
組織の生成・成長を防止することにより、切削面の表面
粗さを小さくする上でも有効である。このような作用
は、０．１０重量％以上のＦｅ含有量で顕著になる、し
かし、０．３重量％を超える過剰量のＦｅが含まれる
と、押出材の耐食性が劣化する。
【００１１】Ｃｕ：０．２〜０．３重量％ 時効処理時にＭｇ2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2の析出を促進させる
作用があり、強度向上にも有効な合金成分である。この
ような作用は、０．２重量％以上で顕著になるが、Ｃｕ
含有量が０．３重量％を超えると耐食性が劣化する傾向
がみられる。 Ｃｒ：０．１０〜０．２５重量％ Ａｌ（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｓｉとして晶出することによりＳｉ
単体の晶出量を低減すると共に、強度及び耐食性の向上
に有効な合金成分であり、０．１０重量％以上でＣｒの
添加効果が顕著になる。しかし、０．２５重量％を超え
る過剰量のＣｒが含まれると、粗大な金属間化合物が生
成し、押出性及び耐食性が低下する傾向がみられる。 Ｍｎ：０．０２〜０．１０重量％ Ａｌ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓｉとして晶出することによりＳｉ
単体の晶出量を低減すると共に、Ｃｒと同様に強度及び
耐食性の向上にも有効な合金成分である。このような作
用は０．０２重量％以上で顕著になるが、０．１０重量
％を超えるＭｎ含有量では粗大な金属間化合物が生成
し、押出性及び耐食性が劣化する。
作用があり、強度向上にも有効な合金成分である。この
ような作用は、０．２重量％以上で顕著になるが、Ｃｕ
含有量が０．３重量％を超えると耐食性が劣化する傾向
がみられる。 Ｃｒ：０．１０〜０．２５重量％ Ａｌ（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｓｉとして晶出することによりＳｉ
単体の晶出量を低減すると共に、強度及び耐食性の向上
に有効な合金成分であり、０．１０重量％以上でＣｒの
添加効果が顕著になる。しかし、０．２５重量％を超え
る過剰量のＣｒが含まれると、粗大な金属間化合物が生
成し、押出性及び耐食性が低下する傾向がみられる。 Ｍｎ：０．０２〜０．１０重量％ Ａｌ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓｉとして晶出することによりＳｉ
単体の晶出量を低減すると共に、Ｃｒと同様に強度及び
耐食性の向上にも有効な合金成分である。このような作
用は０．０２重量％以上で顕著になるが、０．１０重量
％を超えるＭｎ含有量では粗大な金属間化合物が生成
し、押出性及び耐食性が劣化する。
【００１２】Ｔｉ：０．０１〜０．２重量％ 鋳塊の結晶粒を微細化し、鋳造割れを抑制する作用を呈
する合金成分である。このような作用は０．０１重量％
以上で顕著になるが、０．２重量％を超える過剰量のＴ
ｉが含まれると粗大なＴｉＡｌ3，ＴｉＢ2等が生成し、
押出性や切削面の平滑性が劣化しやすい。 Ｂ：０．００３〜０．０３重量％ 切粉分断性の向上に有効な硬質のＢ系化合物を生成する
と共に、鋳塊の結晶粒を微細化して鋳造割れを抑制する
作用も呈する合金成分である。Ｂの作用は０．００３重
量％以上で顕著になるが、０．０３重量％を超えるＢ含
有量では粗大なＴｉＢ2等が生成し切削面の平滑性が悪
くなる。 Ｖ：０．１〜０．２５重量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、押出材の金属
組織を微細再結晶組織とし、繊維状組織の生成を防止す
る作用を呈する。Ｖの添加効果は０．１重量％以上で顕
著になるが、０．２５重量％を超える過剰なＶは粗大な
化合物を生成させ、押出性や切削面の平滑性に悪影響を
及ぼす。
する合金成分である。このような作用は０．０１重量％
以上で顕著になるが、０．２重量％を超える過剰量のＴ
ｉが含まれると粗大なＴｉＡｌ3，ＴｉＢ2等が生成し、
押出性や切削面の平滑性が劣化しやすい。 Ｂ：０．００３〜０．０３重量％ 切粉分断性の向上に有効な硬質のＢ系化合物を生成する
と共に、鋳塊の結晶粒を微細化して鋳造割れを抑制する
作用も呈する合金成分である。Ｂの作用は０．００３重
量％以上で顕著になるが、０．０３重量％を超えるＢ含
有量では粗大なＴｉＢ2等が生成し切削面の平滑性が悪
くなる。 Ｖ：０．１〜０．２５重量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、押出材の金属
組織を微細再結晶組織とし、繊維状組織の生成を防止す
る作用を呈する。Ｖの添加効果は０．１重量％以上で顕
著になるが、０．２５重量％を超える過剰なＶは粗大な
化合物を生成させ、押出性や切削面の平滑性に悪影響を
及ぼす。
【００１３】製造条件 均質化処理：５３０〜５７０℃×１〜６時間 所定組成に溶製されたアルミニウム合金溶湯は、ビレッ
トに鋳造された後、均質化処理される。５３０〜５７０
℃の比較的高い温度で均質化処理するとき、鋳造時に生
じた偏析が解消されると共に、押出材のマトリックスも
硬質化して切粉分断性が向上し、表面仕上り性が向上す
る。５３０℃に達しない処理温度ではマトリックスの硬
さが不足し、逆に５７０℃を超える処理温度では鋳塊に
バーニングが発生する。押出材のマトリックスの硬度上
昇を実効的にするため、処理時間は１〜６時間の範囲に
定められる。
トに鋳造された後、均質化処理される。５３０〜５７０
℃の比較的高い温度で均質化処理するとき、鋳造時に生
じた偏析が解消されると共に、押出材のマトリックスも
硬質化して切粉分断性が向上し、表面仕上り性が向上す
る。５３０℃に達しない処理温度ではマトリックスの硬
さが不足し、逆に５７０℃を超える処理温度では鋳塊に
バーニングが発生する。押出材のマトリックスの硬度上
昇を実効的にするため、処理時間は１〜６時間の範囲に
定められる。
【００１４】押出加工：後工程でＴ６処理が施される押
出材では、均質化処理されたビレットを冷却後に再度３
００〜４５０℃に予熱し、押出機に装填する。予熱温度
を３００〜４５０℃の範囲に設定することにより、押出
後の金属組織が均一で微細な再結晶組織となる。予熱温
度が４５０℃を超えると、押出し時にテアリングが発生
し易く、繊維状の金属組織が発達し易くなる。逆に３０
０℃未満の予熱温度では、大きな押出圧力が必要とさ
れ、押出設備が大きくなってしまう。ダイス端焼入れさ
れる押出材では、均質化処理されたビレットを冷却後に
４００〜５００℃に予熱し、押出機に装填する。この場
合、４００℃を下回る予熱温度では、ダイス端焼入れし
ても押出材に十分な焼きが入らない。また、ダイス端焼
入れした押出材の組織を均一で微細な再結晶組織とし、
テアリングの発生を防止するために、押出時の形材速度
を２０ｍ／分以下に設定する。また、必要とする焼きを
入れることから，焼入れ速度を２００℃／分以上に設定
する。
出材では、均質化処理されたビレットを冷却後に再度３
００〜４５０℃に予熱し、押出機に装填する。予熱温度
を３００〜４５０℃の範囲に設定することにより、押出
後の金属組織が均一で微細な再結晶組織となる。予熱温
度が４５０℃を超えると、押出し時にテアリングが発生
し易く、繊維状の金属組織が発達し易くなる。逆に３０
０℃未満の予熱温度では、大きな押出圧力が必要とさ
れ、押出設備が大きくなってしまう。ダイス端焼入れさ
れる押出材では、均質化処理されたビレットを冷却後に
４００〜５００℃に予熱し、押出機に装填する。この場
合、４００℃を下回る予熱温度では、ダイス端焼入れし
ても押出材に十分な焼きが入らない。また、ダイス端焼
入れした押出材の組織を均一で微細な再結晶組織とし、
テアリングの発生を防止するために、押出時の形材速度
を２０ｍ／分以下に設定する。また、必要とする焼きを
入れることから，焼入れ速度を２００℃／分以上に設定
する。
【００１５】溶体化処理：５３０〜５７０℃×１〜３時
間の溶体化→水焼入れ 溶体化処理では、押出材のマトリックスに分散している
析出物を十分に固溶させるため、５３０〜５７０℃の温
度域に１〜３時間加熱する溶体化処理を施した後、水焼
入れする。析出物の固溶によって、マトリックスが硬質
化して切粉分断性が向上し、表面仕上り性が改善され
る。５３０℃未満の溶体化処理温度や１時間に達しない
短時間加熱では、析出物の固溶が不足し、十分な硬度が
得られない。逆に５７０℃を超える溶体化処理温度や３
時間を超える長時間加熱では、バーニングが生じ易くな
る。
間の溶体化→水焼入れ 溶体化処理では、押出材のマトリックスに分散している
析出物を十分に固溶させるため、５３０〜５７０℃の温
度域に１〜３時間加熱する溶体化処理を施した後、水焼
入れする。析出物の固溶によって、マトリックスが硬質
化して切粉分断性が向上し、表面仕上り性が改善され
る。５３０℃未満の溶体化処理温度や１時間に達しない
短時間加熱では、析出物の固溶が不足し、十分な硬度が
得られない。逆に５７０℃を超える溶体化処理温度や３
時間を超える長時間加熱では、バーニングが生じ易くな
る。
【００１６】 人工時効処理：１７０〜２００℃×６〜１２時間 溶体化処理又はダイス端焼入れされた押出材は、１７０
〜２００℃×６〜１２時間で人工時効処理される。人工
時効処理によってＭｇ2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2等が析出し、押
出材に必要強度が付与される。１７０℃未満の加熱温度
や６時間未満の短時間加熱では、強度向上に有効なＭｇ
2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2等の析出量が不足する。逆に２００℃
を超える加熱温度や１２時間を超える長時間加熱では、
過時効となって必要な機械的強度が得られない。
〜２００℃×６〜１２時間で人工時効処理される。人工
時効処理によってＭｇ2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2等が析出し、押
出材に必要強度が付与される。１７０℃未満の加熱温度
や６時間未満の短時間加熱では、強度向上に有効なＭｇ
2Ｓｉ，ＣｕＡｌ2等の析出量が不足する。逆に２００℃
を超える加熱温度や１２時間を超える長時間加熱では、
過時効となって必要な機械的強度が得られない。
【００１７】金属組織 このように処理された押出材は、マトリックスが均一で
微細な再結晶組織になっており、切削性に優れ、切削方
向に拘わらず良好な表面仕上り性で切削加工できる。繊
維状組織に由来する切削異方性は、マトリックスを平均
粒径が２ｍｍ以下の均一微細な再結晶組織にすることに
より解消される。他方、平均粒径が大きい場合や繊維状
組織が残存していると、繊維の方向性による影響が現
れ，繊維状組織に直交する方向で切削した場合に切削面
が粗くなりがちである。マトリックスに分散しているＳ
ｉ系晶出物は、良好な切粉分断性を確保する上から面積
率で３〜８％の範囲に調整されている。Ｓｉ系晶出物が
３％未満では、十分な切粉分断性が得られない。逆に８
％を超える量では押出材が硬質化し、粗い切削面が形成
され、また工具寿命が短くなる傾向がみられる。更に、
全Ｓｉ系晶出物に占めるＳｉ単体晶出物の割合を６０％
以下に抑えるとき、硬質化，切削面の粗面化や工具の短
命化が一層効果的に防止される。
微細な再結晶組織になっており、切削性に優れ、切削方
向に拘わらず良好な表面仕上り性で切削加工できる。繊
維状組織に由来する切削異方性は、マトリックスを平均
粒径が２ｍｍ以下の均一微細な再結晶組織にすることに
より解消される。他方、平均粒径が大きい場合や繊維状
組織が残存していると、繊維の方向性による影響が現
れ，繊維状組織に直交する方向で切削した場合に切削面
が粗くなりがちである。マトリックスに分散しているＳ
ｉ系晶出物は、良好な切粉分断性を確保する上から面積
率で３〜８％の範囲に調整されている。Ｓｉ系晶出物が
３％未満では、十分な切粉分断性が得られない。逆に８
％を超える量では押出材が硬質化し、粗い切削面が形成
され、また工具寿命が短くなる傾向がみられる。更に、
全Ｓｉ系晶出物に占めるＳｉ単体晶出物の割合を６０％
以下に抑えるとき、硬質化，切削面の粗面化や工具の短
命化が一層効果的に防止される。
【００１８】
【実施例】表２の組成に溶製した各種アルミニウム合金
をビレットに鋳造し、押出加工した後、Ｔ６処理又はダ
イス端焼入れし、人工時効処理を施した。このときの製
造条件を表３及び表４に示す。何れの製造条件でも、人
工時効処理としては、１８０度に８時間加熱保持する条
件を採用した。なお、各製造条件ごとに５本のビレット
を押出加工した。
をビレットに鋳造し、押出加工した後、Ｔ６処理又はダ
イス端焼入れし、人工時効処理を施した。このときの製
造条件を表３及び表４に示す。何れの製造条件でも、人
工時効処理としては、１８０度に８時間加熱保持する条
件を採用した。なお、各製造条件ごとに５本のビレット
を押出加工した。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】得られた各押出材について、テアリングム
の有無及び金属組織を観察し、ＸＭＡ分析及び画像解析
でＳｉ系晶出物の面積率を測定すると共に、切削試験及
び耐食試験に供した。切削試験では径１０ｍｍの超硬ド
リルを用い、回転数：１５００ｒｐｍ，送り：０．２ｍ
ｍ／ｒｅｖ，切削深さ：２０ｍｍ，切削回数：押出材１
本につき１００回の条件を採用し，切削面の表面仕上り
性，切粉分断性及び工具寿命を調査した。切削面の表面
仕上り性は、１０番目に加工した孔について平均粗さＲ
ａを測定し、押出材５本の平均値を求め、表面粗さの平
均値が０．２μｍ以下を「５」，０．２〜０．３μｍを
「４」，０．４〜０．５μｍを「３」，０．４〜０．５
μｍを「２」，０．５μｍ以上を「１」と５段階評価し
た。
の有無及び金属組織を観察し、ＸＭＡ分析及び画像解析
でＳｉ系晶出物の面積率を測定すると共に、切削試験及
び耐食試験に供した。切削試験では径１０ｍｍの超硬ド
リルを用い、回転数：１５００ｒｐｍ，送り：０．２ｍ
ｍ／ｒｅｖ，切削深さ：２０ｍｍ，切削回数：押出材１
本につき１００回の条件を採用し，切削面の表面仕上り
性，切粉分断性及び工具寿命を調査した。切削面の表面
仕上り性は、１０番目に加工した孔について平均粗さＲ
ａを測定し、押出材５本の平均値を求め、表面粗さの平
均値が０．２μｍ以下を「５」，０．２〜０．３μｍを
「４」，０．４〜０．５μｍを「３」，０．４〜０．５
μｍを「２」，０．５μｍ以上を「１」と５段階評価し
た。
【００２３】切粉分断性は、１０番目に加工した孔につ
いて切粉の数及び量から１００ｇ当りの切粉数に換算
し、押出材５本の平均値を求め、換算切粉数が２５００
個以上を「５」，２５００〜２０００個を「４」，２０
００〜１５００個を「３」，１５００〜１０００個を
「２」，１０００個以下を「１」と５段階評価した。工
具寿命は，１００番目に加工した孔について切削面の最
大高さＲｙを測定し、最大高さＲｙが高いものほど工具
寿命が短いものと仮定して押出材５本の最大高さＲｙの
平均値を求め、最大高さの平均値が５μｍ以下を
「○」，５〜７μｍを「△」，７μｍ以上を「×」と３
段階評価した。耐食性試験では、ＪＩＳ Ｚ２３７１に
準拠して塩水噴霧５００時間後の腐食減量を測定した。
そして、押出材５本の腐食減量の平均が６０ｍｇ／ｄｍ
2以下を「○」，６０〜１００ｍｇ／ｄｍ2を「△」，１
００ｍｇ／ｄｍ2以上を「×」と３段階評価した。
いて切粉の数及び量から１００ｇ当りの切粉数に換算
し、押出材５本の平均値を求め、換算切粉数が２５００
個以上を「５」，２５００〜２０００個を「４」，２０
００〜１５００個を「３」，１５００〜１０００個を
「２」，１０００個以下を「１」と５段階評価した。工
具寿命は，１００番目に加工した孔について切削面の最
大高さＲｙを測定し、最大高さＲｙが高いものほど工具
寿命が短いものと仮定して押出材５本の最大高さＲｙの
平均値を求め、最大高さの平均値が５μｍ以下を
「○」，５〜７μｍを「△」，７μｍ以上を「×」と３
段階評価した。耐食性試験では、ＪＩＳ Ｚ２３７１に
準拠して塩水噴霧５００時間後の腐食減量を測定した。
そして、押出材５本の腐食減量の平均が６０ｍｇ／ｄｍ
2以下を「○」，６０〜１００ｍｇ／ｄｍ2を「△」，１
００ｍｇ／ｄｍ2以上を「×」と３段階評価した。
【００２４】
【００２５】
【００２６】表５，６の調査結果にみられるように、本
発明に従った試験番号１，５，９，１３，２１，２４，
２７，３０では、何れもＳｉ単体の晶出物が少なく、切
削工具の磨耗が少なく、表面粗さの小さな仕上げ表面に
なっている。具体的には、Ｓｉ系晶出物量の多い比較合
金５の押出材と同等の切粉分断性をもっているにも拘わ
らず、Ｓｉ単体としての晶出物量が少ないため工具寿
命，切削面の表面仕上り性が改善されている。更に、耐
食性にも優れ、テアリングが発生しなかったことから押
出性にも優れていることが判る。そのため、アンチロッ
クブレーキングシステムのハウジングや油圧・空圧シリ
ンダ用として好適な材料といえる。これに対し、Ｆｅ，
Ｃｒ量を多くしＢ無添加の比較合金６の押出材は、本発
明例に比較して切粉分断性，耐食性，押出性の何れも劣
っていた。これは、Ｆｅ及びＣｒが多いことによる耐食
性の低下に加え，押出性が低下し，Ｂ無添加のために切
粉分断性が低下したためである。本発明例に比較してＭ
ｎが多くＢ無添加の比較合金７の押出材も同様に、多量
のＭｎに起因して耐食性及び押出性が低下し，Ｂ無添加
のために切粉分断性が低下していた。
発明に従った試験番号１，５，９，１３，２１，２４，
２７，３０では、何れもＳｉ単体の晶出物が少なく、切
削工具の磨耗が少なく、表面粗さの小さな仕上げ表面に
なっている。具体的には、Ｓｉ系晶出物量の多い比較合
金５の押出材と同等の切粉分断性をもっているにも拘わ
らず、Ｓｉ単体としての晶出物量が少ないため工具寿
命，切削面の表面仕上り性が改善されている。更に、耐
食性にも優れ、テアリングが発生しなかったことから押
出性にも優れていることが判る。そのため、アンチロッ
クブレーキングシステムのハウジングや油圧・空圧シリ
ンダ用として好適な材料といえる。これに対し、Ｆｅ，
Ｃｒ量を多くしＢ無添加の比較合金６の押出材は、本発
明例に比較して切粉分断性，耐食性，押出性の何れも劣
っていた。これは、Ｆｅ及びＣｒが多いことによる耐食
性の低下に加え，押出性が低下し，Ｂ無添加のために切
粉分断性が低下したためである。本発明例に比較してＭ
ｎが多くＢ無添加の比較合金７の押出材も同様に、多量
のＭｎに起因して耐食性及び押出性が低下し，Ｂ無添加
のために切粉分断性が低下していた。
【００２７】試験番号１７，３３の比較例では、Ｓｉ単
体の晶出量が多いことから、切粉分断性には優れている
ものの切削面が粗くなっており、樹脂製品等を取り付け
た際に密着性に劣ることが予想される。更に、本発明合
金に比較してＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒを増量したＢ無添加の試
験番号１８，１９，３４，３５では、切削面の表面仕上
り性は同等であったものの，切粉分断性，押出性及び耐
食性に劣っていた。なかでも、繊維状組織のマトリック
スをもつ押出し材では、切削性に異方性があり、表面粗
さの小さな製品を切り出す際に切削方向に制約が加わっ
た。しかも、多量のＳｉが含まれるとき、耐食性や押出
性が低下する傾向がみられた。更に、本発明で規定した
成分条件を満足する合金を使用した場合でも、ビレット
を高温で予熱した試験番号３，１１，１５では、マトリ
ックスが均一微細な再結晶組織にならず、微細再結晶組
織と繊維状組織が混在したマトリックスになるため，切
削面の仕上り性が低下していた。試験番号７は、Ｖ添加
によって均一微細な再結晶組織をもっていた。逆にビレ
ットの均質化温度を低く設定した試験番号４，８，１
２，１６，２３，２６，３２，２９では、マトリックス
へのＳｉ系晶出物の均一分散が不十分で、しかもマトリ
クスの硬さが不足するため、切粉分断性及び切削面の表
面仕上り性が劣っていた。比較的低い溶体化温度で押出
材を溶体化処理した試験番号２，６，１０，１４では、
切削面の仕上り性及び切粉分断性が低下していた。これ
は、溶体化温度が低いために、マトリックスの硬さが不
足することが原因であると考えられる。
体の晶出量が多いことから、切粉分断性には優れている
ものの切削面が粗くなっており、樹脂製品等を取り付け
た際に密着性に劣ることが予想される。更に、本発明合
金に比較してＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒを増量したＢ無添加の試
験番号１８，１９，３４，３５では、切削面の表面仕上
り性は同等であったものの，切粉分断性，押出性及び耐
食性に劣っていた。なかでも、繊維状組織のマトリック
スをもつ押出し材では、切削性に異方性があり、表面粗
さの小さな製品を切り出す際に切削方向に制約が加わっ
た。しかも、多量のＳｉが含まれるとき、耐食性や押出
性が低下する傾向がみられた。更に、本発明で規定した
成分条件を満足する合金を使用した場合でも、ビレット
を高温で予熱した試験番号３，１１，１５では、マトリ
ックスが均一微細な再結晶組織にならず、微細再結晶組
織と繊維状組織が混在したマトリックスになるため，切
削面の仕上り性が低下していた。試験番号７は、Ｖ添加
によって均一微細な再結晶組織をもっていた。逆にビレ
ットの均質化温度を低く設定した試験番号４，８，１
２，１６，２３，２６，３２，２９では、マトリックス
へのＳｉ系晶出物の均一分散が不十分で、しかもマトリ
クスの硬さが不足するため、切粉分断性及び切削面の表
面仕上り性が劣っていた。比較的低い溶体化温度で押出
材を溶体化処理した試験番号２，６，１０，１４では、
切削面の仕上り性及び切粉分断性が低下していた。これ
は、溶体化温度が低いために、マトリックスの硬さが不
足することが原因であると考えられる。
【００２８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、マトリックスに晶出するＳｉ単体の晶出量を抑え、
Ａｌ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓｉ，Ａｌ（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｓｉ，π
−Ａｌ 8Ｓｉ6Ｍｇ3Ｆｅ，Ｍｇ2Ｓｉ等のＳｉ系化合物を
晶出させることにより、切粉分断性を確保すると共に表
面仕上り性を向上させている。また、押出し材のマトリ
ックスを均一で微細な再結晶組織とすることにより、繊
維状組織に由来する切削性の異方性がなく、樹脂製品等
を密着状態で取り付けることが可能な表面仕上がりにす
ることができる。
は、マトリックスに晶出するＳｉ単体の晶出量を抑え、
Ａｌ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｓｉ，Ａｌ（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｓｉ，π
−Ａｌ 8Ｓｉ6Ｍｇ3Ｆｅ，Ｍｇ2Ｓｉ等のＳｉ系化合物を
晶出させることにより、切粉分断性を確保すると共に表
面仕上り性を向上させている。また、押出し材のマトリ
ックスを均一で微細な再結晶組織とすることにより、繊
維状組織に由来する切削性の異方性がなく、樹脂製品等
を密着状態で取り付けることが可能な表面仕上がりにす
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/00 ６０４ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０４ ６１２ ６１２ ６３０ ６３０Ｊ ６３０Ｋ ６３０Ｚ ６８２ ６８２ ６８３ ６８３ ６９１ ６９１Ａ ６９１Ｂ ６９２ ６９２Ａ ６９４ ６９４Ｚ
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｓｉ：２．５〜４．０重量％，Ｍｇ：
０．８〜１．２重量％，Ｆｅ：０．１０〜０．３重量
％，Ｃｕ：０．２〜０．３重量％，Ｃｒ：０．１０〜
０．２５重量％，Ｍｎ：０．０２〜０．１０重量％，Ｔ
ｉ：０．０１〜０．２重量％，Ｂ：０．００３〜０．０
３重量％を含み、残部が実質的にＡｌの組成をもつビレ
ットを５３０〜５７０℃×１〜６時間の保持で均質化処
理し、冷却後に再度３００〜４５０℃に加熱した後、押
出加工し、５３０〜５７０℃×１〜３時間の溶体化処理
後に水焼入れし、次いで１７０〜２００℃×６〜１２時
間の人工時効処理を施すことにより製造され、平均結晶
粒径が均一微細な再結晶組織のマトリックスをもち、Ｓ
ｉ系晶出物の面積率が３〜８％の範囲にあり、Ｓｉ系晶
出物に対するＳｉ単体晶出物の割合が６０％以下に抑制
されていることを特徴とする切粉分断性，切削仕上げ
性，耐食性，押出性に優れたアルミニウム合金押出材。 - 【請求項２】 Ｓｉ：２．５〜４．０重量％，Ｍｇ：
０．８〜１．２重量％，Ｆｅ：０．１０〜０．３重量
％，Ｃｕ：０．２〜０．３重量％，Ｃｒ：０．１０〜
０．２５重量％，Ｍｎ：０．０２〜０．１０重量％，Ｔ
ｉ：０．０１〜０．２重量％，Ｂ：０．００３〜０．０
３重量％を含み、残部が実質的にＡｌの組成をもつビレ
ットを５３０〜５７０℃×１〜６時間の保持で均質化処
理し、冷却後に再度４００〜５００℃に加熱した後、形
材速度２０ｍ／分以下で押出加工し、冷却速度２００℃
／分以上でダイス端焼入れし、次いで１７０〜２００℃
×６〜１２時間の人工時効処理を施すことにより製造さ
れ、平均結晶粒径が均一微細な再結晶組織のマトリック
スをもち、Ｓｉ系晶出物の面積率が３〜８％の範囲にあ
り、Ｓｉ系晶出物に対するＳｉ単体晶出物の割合が６０
％以下に抑制されていることを特徴とする切粉分断性，
切削仕上げ性，耐食性，押出性に優れたアルミニウム合
金押出材。 - 【請求項３】 Ｓｉ：２．５〜４．０重量％，Ｍｇ：
０．８〜１．２重量％，Ｆｅ：０．１０〜０．３重量
％，Ｃｕ：０．２〜０．３重量％，Ｃｒ：０．１０〜
０．２５重量％，Ｍｎ：０．０２〜０．１０重量％，Ｔ
ｉ：０．０１〜０．２重量％，Ｂ：０．００３〜０．０
３重量％を含み、残部が実質的にＡｌの組成をもち、平
均結晶粒径が均一微細な再結晶組織のマトリックスをも
ち、Ｓｉ系晶出物の面積率が３〜８％であり、Ｓｉ系晶
出物に対するＳｉ単体晶出物の割合が６０％以下である
切粉分断性，切削仕上げ性，耐食性，押出性に優れた請
求項１又は２記載の方法で製造されたアルミニウム合金
押出材。 - 【請求項４】 更にＶ：０．１〜０．２５重量％を含む
請求項３記載の切粉分断性，切削仕上げ性，耐食性，押
出性に優れたアルミニウム合金押出材。 - 【請求項５】 請求項３又は４記載のアルミニウム合金
押出材で作られたアンチロックブレーキングシステムの
ハウジング。 - 【請求項６】 請求項３又は４記載のアルミニウム合金
押出材で作られた油圧又は空圧シリンダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31331699A JP2001131720A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 切粉分断性，切削仕上げ性，耐食性，押出性に優れたアルミニウム合金押出材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31331699A JP2001131720A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 切粉分断性，切削仕上げ性，耐食性，押出性に優れたアルミニウム合金押出材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001131720A true JP2001131720A (ja) | 2001-05-15 |
Family
ID=18039772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31331699A Pending JP2001131720A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 切粉分断性，切削仕上げ性，耐食性，押出性に優れたアルミニウム合金押出材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001131720A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009013503A (ja) * | 2008-09-29 | 2009-01-22 | Showa Denko Kk | 切削加工用アルミニウム合金押出材、アルミニウム合金製切削加工品及び自動車部品用バルブ材 |
| KR101118740B1 (ko) | 2011-08-31 | 2012-03-12 | 신양금속공업 주식회사 | 직접 열간 압출 공법을 이용한 7000 계열 알루미늄 합금 압출 형상재의 제조방법 |
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| EP3150739A4 (en) * | 2014-05-26 | 2017-11-29 | Nisshin Steel Co., Ltd. | MOLTEN Al-PLATED STEEL PLATE OF EXCEPTIONAL WORKABILITY |
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-
1999
- 1999-11-04 JP JP31331699A patent/JP2001131720A/ja active Pending
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