JP2002348624A - 耐食性と加工性に優れた自動車の配管用アルミニウム合金管材 - Google Patents
耐食性と加工性に優れた自動車の配管用アルミニウム合金管材Info
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Abstract
加工性に優れ且つ安価な自動車の配管用アルミニウム合
金管材およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 Mn:0.3〜1.5%、Fe:0.0
1〜0.20%、Si:0.01〜0.20%を含有
し、不純物としてのCuを0.05%以下に規制し、残
部Alおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金よ
りなり、合金マトリックス中に存在するSi系化合物、
Fe系化合物およびMn系化合物のうち、粒子径(円相
当直径、以下同じ)が0.5μm以上の化合物が1mm
2 当たり3×104 個以下であることを特徴とし、引張
強さが70〜130MPa(調質:O材)である。上記
の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を熱間押出加工
し、得られた押出管を30%以上の加工度で冷間抽伸加
工した後、焼鈍する。
Description
タやヒータを結ぶ配管、自動車のエバポレータ、コンデ
ンサ、コンプレッサを結ぶ配管などとして用いられる耐
食性と加工性に優れた自動車の配管用アルミニウム合金
管材およびその製造方法に関する。
ンサあるいはコンプレッサを結ぶ経路の配管材として
は、JIS3003合金などのAl−Mn系合金の単管
(特開昭63−24133号公報)や、該3003合金
を芯材とし、内面または外面に7072合金などのAl
−Zn系合金の犠牲陽極材をクラッドして、過酷な環境
下において生じる芯材の孔食やゴムホースと接続された
場合に生じる隙間腐食に対して犠牲陽極効果を発揮させ
るようにした2層または3層のクラッド管(特開昭56
−127767号公報)が使用されている。
は、過酷な腐食環境下で使用されると孔食を生じること
が少なくなく、クラッド管を使用した場合には、孔食を
抑制することは可能となるが、大幅なコストアップとな
るという問題点がある。また、これらの配管材は、ラジ
エータ、ヒータ、エバポレータ、コンデンサ、コンプレ
ッサなどと接続する場合、管端をバルジ加工するが、A
l−Mn系合金の単管は加工性が劣り加工が困難となる
場合がある。
系合金からなる単管において、合金成分、合金マトリッ
クス中の化合物分布などの組織性状と自動車の配管材に
要求される特性との関連について再検討した結果として
なされたものであり、その目的は、Al−Mn系合金の
単管からなり、耐食性と加工性に優れ且つ安価な自動車
の配管用アルミニウム合金管材を提供することにある。
め、本発明の請求項1による耐食性と加工性に優れた自
動車の配管用アルミニウム合金管材は、Mn:0.3〜
1.5%、Fe:0.01〜0.20%、Si:0.0
1〜0.20%を含有し、不純物としてのCuを0.0
5%以下に規制し、残部Alおよび不可避不純物からな
るアルミニウム合金よりなり、合金マトリックス中に存
在するSi系化合物、Fe系化合物およびMn系化合物
のうち、粒子径(円相当直径、以下同じ)0.5μm以
上の化合物が1mm2 当たり3×104 個以下であるこ
とを特徴とする。
動車の配管用アルミニウム合金管材は、請求項1におい
て、前記アルミニウム合金がさらにMg:0.4%以下
を含有することを特徴とする。
動車の配管用アルミニウム合金管材は、請求項1または
2において、前記アルミニウム合金がさらにZr:0.
01〜0.2%を含有することを特徴とする。
動車の配管用アルミニウム合金管材は、請求項1〜3に
おいて、O材に調質され、引張強さが70〜130MP
aであることを特徴とする。
動車の配管用アルミニウム合金管材の製造方法は、請求
項1〜3のいずれかに記載の組成を有するアルミニウム
合金の鋳塊を熱間押出加工し、得られた押出管を30%
以上の加工度で冷間抽伸加工した後、焼鈍することを特
徴とし、O材に調質され、引張強さを70〜130MP
aとするものである。
動車の配管用アルミニウム合金管材の製造方法は、請求
項5において、前記鋳塊の製造における鋳造時の冷却速
度を10℃/秒以上とすることを特徴とする。
意義およびその限定理由、(2)マトリックス中の化合
物の意義およびその限定理由、および(3)製造工程の
意義およびその限定理由について説明する。 (1)合金成分の意義およびその限定理由 Mnは、強度を高めるとともに、耐食性(耐孔食性)を
向上させるよう機能する。Mnの好ましい含有量は0.
3〜1.5%の範囲であり、0.3%未満ではその効果
が十分でなく、1.5%を越えると、Mn系化合物の粒
子が多数形成され耐食性が低下する。
する。結晶粒度が大きいと配管材の曲げ加工、バルジ加
工の際、肌荒れや割れが生じ易くなる。Feの好ましい
含有量は0.01〜0.20%の範囲であり、0.01
%未満ではその効果が十分でなく、0.20%を越える
と、Fe系化合物の粒子が多数形成され耐食性が低下す
る。Feのさらに好ましい含有範囲は0.01〜0.1
0%である。
し、曲げ加工やバルジ加工の際の肌荒れや割れの発生を
防止するよう機能する。また、Siは、Al−Mn−S
i系あるいはAl−Mn−Fe−Si系化合物を生成し
て、曲げ加工やバルジ加工の際、工具と材料の焼付きを
生じ難くする。Siの好ましい含有量は0.01〜0.
20%の範囲であり、0.01%未満ではその効果が十
分でなく、0.20%を越えると、Si系化合物の粒子
が多数形成され耐食性が低下する。Siのさらに好まし
い含有範囲は0.01〜0.10%である。
し、表面に還元再付着することにより耐食性を低下させ
る。Cuの含有量が0.05%を越えると、とくに湿潤
−塩水噴霧繰り返しの環境下では、再付着により耐食性
が顕著に低下する。Cuのさらに好ましい含有範囲は
0.02%以下である。
小さくするよう作用する。Mgの好ましい含有量は0.
4%以下の範囲であり、0.4%を越えると押出性が低
下し、耐食性の低下も生じる。Mgのさらに好ましい含
有範囲は0.2%以下である。
と濃度の低い領域に分かれ、それらの領域が肉厚方向に
交互に分布して層状となり、Zrの濃度の低い領域が高
い領域に比べて優先的に腐食することにより腐食形態を
層状とし、その結果、肉厚方向への腐食の進行を妨げ
て、材料の耐孔食性、耐隙間腐食性を向上させる。Zr
の好ましい含有量は0.01〜0.2%の範囲であり、
0.01%未満ではその効果が小さく、0.2%を越え
ると、鋳造時に粗大な化合物が生成し、健全な配管材が
得られない。
びその限定理由 本発明のアルミニウム合金管材は、上記の成分を含有す
るアルミニウム合金で、合金マトリックス中に存在する
Si系化合物、Fe系化合物およびMn系化合物のう
ち、粒子径(円相当直径)0.5μm以上の化合物の数
が1mm2 当たり3×104 個以下であることを特徴と
し、このような化合物の分布により、化合物粒子とマト
リックスのマイクロガルバニック腐食が抑制されて耐食
性が向上する。また、伸びが増大し加工性の向上が達成
される。粒子径0.5μm以上の化合物のさらに好まし
い分布は、1mm2 当たり1×104 個以下である。
され、引張強さを70〜130MPaとすることによ
り、自動車の配管材として適した強度となり、且つ改善
された伸びと加工性をそなえたものとなり、管端のバル
ジ加工が容易となる。
ウム合金のビレットを、連続鋳造により、好ましくは鋳
造時の冷却速度を10℃/秒以上として造塊し、ビレッ
トに均質化処理を施したのち熱間押出を行い、または均
質化処理を施すことなく熱間押出を行って、アルミニウ
ム合金の押出管を作製し、得られた押出管を30%以上
の加工度({(加工前断面積−加工後断面積)/(加工
前断面積)}×100%)で冷間抽伸加工した後、焼鈍
することによって製造され、この工程により、O材に調
質され、引張強さが70〜130MPaのアルミニウム
合金管材を得る。抽伸加工度が30%未満では、焼鈍後
の結晶粒度が粗大となり、曲げ加工やバルジ加工におい
て肌荒れや割れが生じ易くなる。
明し、その効果を実証する。なお、これらの実施例は本
発明の一実施態様を示すものであり、本発明がこれに限
定されるものではない。 実施例1 連続鋳造により表1に示す組成を有するアルミニウム合
金(合金A〜O)のビレット(直径90mm)を造塊し
た。鋳造条件は、鋳造温度を700〜740℃、冷却速
度は、表2に示すように、10℃/秒または20℃/秒
とした。
均質化処理した後、熱間押出により外径25mm、内径
20mmの押出管を作製し、その後、表2に示す寸法に
冷間抽伸加工を行い、500℃×1時間の条件で焼鈍し
て試験材を得た。抽伸加工度を表2に示す。
て引張強さ、伸びを測定し、試験材の外表面の平均結晶
粒径を測定し、平均結晶粒径が200μm未満のものを
良好と判断する。また、以下の方法により、マトリック
ス中の化合物粒子の径および数、バルジ加工性、耐食性
を評価した。測定、評価結果を表3に示す。
の測定:光学組織を800倍に拡大した画像5視野(面
積合計0.2mm2 )を画像解析装置により、粒子径
(円相当直径)0.5μm以上のサイズの化合物の合計
粒子数を測定する。 バルジ加工性:試験材にバルジ加工を施し、肌荒れの発
生状況を観察し、肌荒れが生じないものをバルジ加工性
良好と判断し、肌荒れが生じたものをバルジ加工性不良
と判断する。 耐食性:試験材の外面について、塩水噴霧−湿潤の繰り
返し試験(SWAAT:ASTM G85−A3)を6
週間行い、外面に生じた孔食について、最大深さを測定
し、最大腐食深さ0.8mm未満のものを耐食性良好と
評価した。
材はいずれも、70〜130MPaの範囲の引張強さそ
なえ、結晶粒度は200μm未満でバルジ加工や曲げ加
工において肌荒れを生じることがなく、マトリックス中
に分散する粒子径0.5μm以上の化合物が30000
個/mm2 以下で、最大腐食深さ0.8mm未満と耐食
性にも優れている。なお、結晶粒度200μm未満であ
れば、実際の自動車の配管材の曲げ加工やバルジ加工に
おいて割れや肌荒れが生じないことが確認されており、
最大腐食深さ0.8mm未満のものは、実際に自動車の
配管材として使用した場合に耐食性の点で問題を生じる
ことのないことが確認されている。
金(合金a〜k)のビレット(直径90mm)を造塊し
た。鋳造条件は、鋳造温度を700〜740℃、冷却速
度は、表5に示すように、10℃/秒または0.5℃/
秒とした。
00℃以上の温度で均質化処理した後、熱間押出により
表5に示す寸法の押出管を作製し、その後、冷間抽伸加
工を行い、外径17mm、内径15mmに仕上げ、50
0℃×1時間の条件で焼鈍して試験材を得た。抽伸加工
度を表5に示す。
様、引張試験を行って引張強さ、伸びを測定し、試験材
の外表面の平均結晶粒径を測定し、平均結晶粒径が20
0μm未満のものを良好と判断する。また、実施例1と
同じ方法により、マトリックス中の化合物粒子の径およ
び数、バルジ加工性、耐食性を評価した。測定、評価結
果を表6に示す。
n量が少ないため強度が低く、試験材No.19はMn
量が多いため、Mn系化合物が多数形成され、耐食性が
劣っている。試験材No.20はCu量が0.05%を
越えるため、耐食性が劣り、貫通孔(最大腐食深さ>
0.1mm)が生じた。試験材No.21はFe量が少
ないため、平均結晶粒径が大きくなってバルジ加工性が
劣り、試験材No.22はFe量が多いため、Fe系の
化合物が多く形成され、耐食性の劣るものとなってい
る。
平均結晶粒径が大きくなってバルジ加工性が劣り、試験
材No.24はSi量が多いため、Al−Mn−Si
系、Al−Mn−Fe−Si系の化合物が多く形成さ
れ、耐食性の劣るものとなっている。試験材No.25
はMg量が多く、また試験材No.26はZr量が多い
ため、いずれも押出性が劣り、健全な試験材を得ること
ができなかった。
あり、化合物粒子数が多く、耐食性に劣り、貫通孔が生
じた。試験材No.28は抽伸加工度が少ないため、焼
鈍後の平均結晶粒径が大きくなり、バルジ加工性に劣る
ものとなっている。試験材No.29は鋳造時の冷却速
度が低いため、化合物粒子数が多く、耐食性に劣り、貫
通孔が生じた。
管からなり、耐食性と加工性に優れ且つ安価な自動車の
配管用アルミニウム合金管材が提供される。当該管材
は、自動車のラジエータやヒータを結ぶ配管材、あるい
はエバポレータ、コンデンサやコンプレッサを結ぶ配管
材として好適に使用される。
Claims (6)
- 【請求項1】 Mn:0.3〜1.5%(質量%、以下
同じ)、Fe:0.01〜0.20%、Si:0.01
〜0.20%を含有し、不純物としてのCuを0.05
%以下に規制し、残部Alおよび不可避不純物からなる
アルミニウム合金よりなり、合金マトリックス中に存在
するSi系化合物、Fe系化合物およびMn系化合物の
うち、粒子径(円相当直径、以下同じ)0.5μm以上
の化合物が1mm2 当たり3×104 個以下であること
を特徴とする耐食性と加工性に優れた自動車の配管用ア
ルミニウム合金管材。 - 【請求項2】 前記アルミニウム合金がさらにMg:
0.4%以下を含有することを特徴とする請求項1記載
の耐食性と加工性に優れた自動車の配管用アルミニウム
合金管材。 - 【請求項3】 前記アルミニウム合金がさらにZr:
0.01〜0.2%を含有することを特徴とする請求項
1または2記載の耐食性と加工性に優れた自動車の配管
用アルミニウム合金管材。 - 【請求項4】 O材に調質され、引張強さが70〜13
0MPaであることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の耐食性と加工性に優れた自動車の配管用アル
ミニウム合金管材。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれかに記載の組成を
有するアルミニウム合金の鋳塊を熱間押出加工し、得ら
れた押出管を30%以上の加工度で冷間抽伸加工した
後、焼鈍することを特徴とするO材に調質され、引張強
さが70〜130MPaである耐食性と加工性に優れた
自動車の配管用アルミニウム合金管材の製造方法。 - 【請求項6】 前記鋳塊の製造において、鋳造時の冷却
速度を10℃/秒以上とすることを特徴とする請求項5
記載の耐食性と加工性に優れた自動車の配管用アルミニ
ウム合金管材の製造方法。
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