JP2009209426A - 筐体用アルミニウム合金材 - Google Patents

Abstract

【課題】５０００系合金における陽極酸化処理後の色調において黄色味のない優れた美観性を有する筐体用アルミニウム合金材を提供すること。
【解決手段】筐体に用いられるアルミニウム合金材である。Ｃｕの含有量を０．０５％（質量％、以下同じ）未満に規制した５０００系アルミニウ合金よりなる。表面に陽極酸化処理皮膜が形成されている。上記陽極酸化処理皮膜は、電解液として硫酸を用いた陽極酸化処理により形成されていることが好ましい。筐体用アルミニウム合金材は、Ｓｉ：０．０１％以上、Ｆｅ：０．０１％〜０．７％、Ｍｎ：０．２％超え０．７％以下を含有することが好ましい。引張強さが２５０〜３８０ＭＰａ、耐力が１２０〜３２０ＭＰａ、伸びが５〜３５％であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、あるいは携帯電話機等の筐体に用いられるアルミニウム合金材に関する。

一般に、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、あるいは携帯電話機等の筐体に使用される素材には、良好な外観特性を有し、使用環境に耐えうる強度及び耐食性等が必要とされている。また、このような筐体には、成形の容易さ、軽量化の観点からアルミニウム合金が多用されており、通常、陽極酸化処理を施したアルミニウム合金が使用されることが多い。さらには光沢性を持たせるために、化学研磨も併用する機会も多い。

アルミニウム合金に陽極酸化処理を行うと、アルミニウム合金中の添加元素の影響で、淡いグレー色を基調とした様々な色調が得られることもよく知られており、建材パネルを始め、種々の用途において、積極的にこの色調を利用することも従来から行われている。

また、アルミニウム合金の中でも、５０００系合金は、製造時の加工熱処理による強度調整が容易で、かつＭｇ量の増加による高強度化が容易であることと、高強度にも関わらず成形加工性に優れ耐食性にも優れることから、筐体用としての使用頻度が高い。
しかし、５０００系合金に陽極酸化処理を行うと、基本である淡いグレー色に黄色味が混じり、高級感、爽快感に乏しい色調となるため、敬遠される機会が多かった。

そこで、従来より対策がなされ、種々のアルミニウム合金において、Ｃｕ量の調整が有効であることが知られてきた（特許文献１〜５）。
特許文献５において、Ｃｕが陽極酸化処理皮膜色調の黄色味に影響を与える原因としては、Ａｌ₂Ｃｕ化合物としての析出が影響を与えると考えられ、そして、その対策として、Ａｌ−３〜５％Ｍｇ系合金において、０．０５〜０．１５％にＣｕ含有量を規制してＡｌ₂Ｃｕ化合物の析出を抑制することが記載されている。
しかし、５０００系合金においては、このＣｕ量では未だ色調のベースに黄色味が残っており、これらの技術は黄色味の解消には不十分であった。

特開昭６３−１１８０４５号公報 特開平１０−８８３００号公報 特開平１０−６８０３６号公報 特開２００４−３３２００２号公報 特開平８−３１１５９３号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、５０００系合金における陽極酸化処理後の色調において黄色味のない優れた美観性を有する筐体用アルミニウム合金材を提供すること。

本発明は、筐体に用いられるアルミニウム合金材であって、
Ｃｕの含有量を０．０５％（質量％、以下同じ）未満に規制した５０００系アルミニウ合金よりなり、
表面に陽極酸化処理皮膜が形成されていることを特徴とする筐体用アルミニウム合金材にある（請求項１）。

上述したように、従来の方法では、５０００系合金を用いる場合には色調のベースに黄色味が残るため、黄色味を完全になくすべく、本願発明者らは、製造条件、他の添加元素も含め、様々な角度からの研究を鋭意行った。その結果、黄色味の出現の原因は、アルミニウム中の固溶Ｃｕにあることを掴んだのである。
すなわち、陽極酸化処理皮膜中に存在するＣｕ原子が、光の波長のなかの青色の波長を吸収するために、その補色である黄色をより強く可視化させるものと考えられた。

それを防ぐには、Ｃｕの全くない５０００系アルミニウム合金を製造すればよいのであるが、自然界のアルミニウム地金には少なくとも５ｐｐｍ（０．０００５％）はＣｕが含有されているのであり、Ｃｕを全くなくすことは不可能である。そこで、陽極酸化処理皮膜中に、たとえＣｕ原子が存在していたとしても、黄色に影響しないＣｕ含有量を鋭意研究してつきとめた。

そして、本発明の筐体用アルミニウム合金材は、上述したように、Ｃｕ含有量を０．０５％未満に規制した５０００系アルミニウ合金よりなる。これにより、表面に陽極酸化処理皮膜が形成しても、黄色味のない優れた美観性を有することができる。
このように、本発明によれば、５０００系合金における陽極酸化処理後の色調において黄色味のない優れた美観性を有する筐体用アルミニウム合金材を提供することができる。

本発明の筐体用アルミニウム合金材は、上述したように、Ｃｕの含有量を０．０５％未満に規制した５０００系アルミニウ合金よりなる。
Ｃｕ含有量が０．０５％以上である５０００系アルミニウム合金は、表面に陽極酸化処理皮膜が形成した場合に、固溶Ｃｕの影響による黄色味が出現し、優れた美観性を有することができない。
Ｃｕ含有量を０．０５％未満とする方法としては、例えば、純度９９．５％以上のアルミニウム地金を用い、そこにＡｌ−Ｍｇ母合金を添加して化学成分を調整する方法等がある。また、化学成分の調整には、Ｃｕ含有量が０．０５％未満のスクラップを用いても良い。

また、上記筐体用アルミニウム合金材は、表面に陽極酸化処理皮膜が形成されている。
上記陽極酸化処理皮膜は、電解液として硫酸を用いた陽極酸化処理により形成されていることが好ましい（請求項２）。電解液として蓚酸を用いた陽極酸化処理も可能であるが、この場合は、皮膜のセルの大きさが硫酸による場合より大きく、皮膜自体に黄色味を帯びてしまう（入射光、反射光とセルとの干渉の影響と思われる）。そのため、電解液として硫酸を用いることが最も好ましい。

また、陽極酸化処理の前に、光沢を得るための化学研磨を行ってもよい。より光沢度を増すためには、金属間化合物を減らす必要があるが、そのために不純物元素量を低く抑える必要がある。すなわち５０００系であればＭｇ以外の元素を低く抑えるのであるが、そうすると地金コストの上昇を招く。必要とされる光沢の度合いとコストとの兼ね合いで適宜選択すればよい。不純物元素量の低下により、強度低下も招くが、Ｍｇによる強度アップが図れるため、強度低下はＭｇ量の増加である程度カバーすることができる。

また、光沢を得るために、ロール圧延の際のロール表面の粗さをなるべく小さく研磨し、素材に転写させる機械的な方法を行ってもよい。
光沢を得る場合には、上述の化学的手法、機械的手法等、用途に応じて適宜採用すればよい。

また、上記筐体用アルミニウム合金材は、黄色味のない優れた美観性を有するが、その色調は、ミノルタ製の色差計を用いてＬ値、ａ値、ｂ値を測定した場合に、８０＜Ｌ、−３＜ａ＜１、−１＜ｂ＜０．５の範囲にあることが好ましい。
Ｌ値は、この表色系の明度指数で、数値が大きいほど明るい色調となる。ａ値は、プラス側で高い値では赤みを帯び、マイナス側で高い値では緑色みを帯びる。また、ｂ値は、プラス側の高い値では黄色みを帯び、マイナス側の高い値では青色みを帯びる。本発明では、黄色味に重要な値であるｂ値は、０．５未満である必要があり、マイナスであることがより好ましい。

また、上記筐体用アルミニウム合金材は、Ｓｉ：０．０１％以上、Ｆｅ：０．０１％〜０．７％、Ｍｎ：０．２％超え０．７％以下を含有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上述の課題を達成しつつ、筐体に成形する際の成形性と、成形後の強度を得るための望ましい機械的性質を確保することができる。

Ｓｉ含有量あるいはＦｅ含有量が上述の範囲の下限を下回る場合には、地金コストがかかりすぎ、工業製品としての使用が困難になるおそれがある。一方、Ｓｉ含有量あるいはＦｅ含有量が上述の範囲の上限を上回る場合には、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物による黄色味が出現するため好ましくない。Ｍｎ含有量は、上述の範囲の下限を下回る場合には、成形性が損なわれるおそれがあり、一方、上限を上回る場合には、Ａｌ−Ｍｎ系あるいはＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物による黄色味が出現するおそれがある。

また、引張強さが２５０〜３８０ＭＰａ、耐力が１２０〜３２０ＭＰａ、伸びが５〜３５％であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、筐体に成形する際の成形性と、成形後の強度を得ることができる。
上記引張強度、耐力、伸びの機械的性質は、中間焼鈍後あるいは熱間圧延後の冷間圧延率と最終焼鈍温度の組合せにより適宜調整できる。
機械的性質における引張強度、耐力、伸びが、上述の範囲の下限を下回る、あるいは上限を上回る場合には、成形加工性、特にプレス加工性に難を生じ、プレス時にくびれや割れ等が生じやすくおそれがなる。

（実施例１）
本例は、本発明の筐体用アルミニウム合金材にかかる実施例及び比較例として、表１に示す筐体用アルミニウム合金材（試料Ｅ１〜試料Ｅ７、及び試料Ｃ１〜試料Ｃ４）を作製した。
本例の筐体用アルミニウム合金材（試料Ｅ１〜試料Ｅ７）は、筐体に用いられるアルミニウム合金材であって、Ｃｕの含有量を０．０５％未満に規制した５０００系アルミニウ合金よりなり、表面に陽極酸化処理皮膜が形成されている。

まず、上記筐体用アルミニウム合金材の製造方法について説明する。
表１に示す主要化学成分を含有（表１以外の成分は不可避的不純物レベル）するアルミニウム合金材を製造するにあたり、半連続鋳造で幅１０００ｍｍ、厚さ５００ｍｍのスラブを鋳込み、面削後、５２０℃で１０時間の均質化処理後、熱間粗圧延、熱間仕上圧延により厚さ２．５ｍｍの板とした後、冷間圧延で１ｍｍの板とした。

Ｃｕ含有量の調整は、純度９９．９％のアルミニウム地金を用い、そこに所定の化学成分となるよう母合金を添加する方法により行った。

試料Ｅ１、試料Ｅ４〜試料Ｅ７及び試料Ｃ１〜試料Ｃ４は、最終焼鈍を加えることで、O材の調質材を作製した。試料Ｅ２は、最終焼鈍を加えることで、Ｈ３４材の調質材を作製した。試料Ｅ３は、最終焼鈍を加えることで、Ｈ３８材の調質材を作成した。その他の実施例は、採取焼鈍により全てＯ材の調質材とした。

次に、得られた調質材を５０ｍｍ幅、３００ｍｍ長さの短冊状に切断し、５０ｍｍ幅、７０ｍｍ長さの部分を化学研磨の後、電解液として１５％の硫酸を用いて陽極酸化処理を行い、片面当たり１２μｍの厚さの陽極酸化処理皮膜を形成し、筐体用アルミニウム合金材（試料Ｅ１〜試料Ｅ７、試料Ｃ１〜試料Ｃ４）を得た。

次に、得られた筐体用アルミニウム合金材について、色調の測定、引張試験、成形性評価試験を行った。
色調の測定は、ミノルタ製の色差計を用いて、Ｌ値、ａ値、ｂ値を測定することにより行った。ｂ値が黄色味に重要な値であり、プラスに大きいと黄色味が強くなり、マイナスに大きいと補色である青味が強くなる。本願発明の場合、黄色味のない優れた美観性を有するためには、ｂ値が０．５未満であることが必要であり、マイナスであることがより好ましい。Ｌ値、ａ値、ｂ値を表２に示す。

引張試験は、ＪＩＳ５号試験片を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて圧延方向の引張試験を行い、機械的性質を評価した。引張強さ（σＢ）、耐力（σ０．２）、伸び（δ）を表２に示す。

成形性評価試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４７に準じたエリクセン試験にて行い、成形性を評価した。エリクセン試験値（ＥＶ）を表２に示す。ＥＶが大きいほど成形性は良好である。

表２から知られるように、実施例としての試料Ｅ１〜試料Ｅ７は、いずれもＣｕが０．０５％未満であり、色調の測定においてｂ値がマイナスであり青色味を呈している。
このように、本発明によれば、５０００系合金における陽極酸化処理後の色調において黄色味のない優れた美観性を有する筐体用アルミニウム合金材を提供できることが分かる。

また、機械的性質及びエリクセン試験値を見ると、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎの含有量が本発明の好ましい範囲内である試料Ｅ１〜試料Ｅ４は、引張強さ、耐力、伸びのいずれも本発明の好ましい範囲を満たしており、また、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎの含有量が本発明の好ましい範囲を外れる試料Ｅ５〜試料Ｅ７と比較すると、エリクセン試験値も高い。そのため、筐体用アルミニウム合金材は、Ｓｉ：０．０１％以上、Ｆｅ：０．０１％〜０．７％、Ｍｎ：０．２％超え０．７％以下を含有することにより、成形性が比較的良好になることが分かる。

また、表２から知られるように、比較例としての試料Ｃ１〜試料Ｃ４は、いずれもＣｕが０．０５％以上であり、色調の測定においてｂ値が０．５以上であり黄色味を呈している。

Claims (4)

1. 筐体に用いられるアルミニウム合金材であって、
   Ｃｕの含有量を０．０５％（質量％、以下同じ）未満に規制した５０００系アルミニウ合金よりなり、
   表面に陽極酸化処理皮膜が形成されていることを特徴とする筐体用アルミニウム合金材。
2. 請求項１において、上記陽極酸化処理皮膜は、電解液として硫酸を用いた陽極酸化処理により形成されていることを特徴とする筐体用アルミニウム合金材。
3. 請求項１又は２において、上記筐体用アルミニウム合金材は、Ｓｉ：０．０１％以上、Ｆｅ：０．０１％〜０．７％、Ｍｎ：０．２％超え０．７％以下を含有することを特徴とする筐体用アルミニウム合金材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、引張強さが２５０〜３８０ＭＰａ、耐力が１２０〜３２０ＭＰａ、伸びが５〜３５％であることを特徴とする筐体用アルミニウム合金材。