JP3148097B2 - 高温長期保存時の耐力値の大きいアルミニウム合金の製造方法 - Google Patents
高温長期保存時の耐力値の大きいアルミニウム合金の製造方法Info
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- Extrusion Of Metal (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電子複写機のヒート
ローラー等に用いられるアルミニウム合金、特に高温長
期保存時の耐力値の大きいアルミニウム合金の製造方法
に関する。
ローラー等に用いられるアルミニウム合金、特に高温長
期保存時の耐力値の大きいアルミニウム合金の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】上記の
ようなヒートローラー等の材料には、加工性、耐食性に
優れていることから、ＪＩＳ３００３等の３０００系ア
ルミニウム合金が用いられる場合が多い。
ようなヒートローラー等の材料には、加工性、耐食性に
優れていることから、ＪＩＳ３００３等の３０００系ア
ルミニウム合金が用いられる場合が多い。
【０００３】しかるに、従来用いられているようなＪＩ
Ｓ３０００系アルミニウム合金は、長期にわたって高温
環境下に置かれるような場合には、経時的に耐力値が低
下するという欠点があった。
Ｓ３０００系アルミニウム合金は、長期にわたって高温
環境下に置かれるような場合には、経時的に耐力値が低
下するという欠点があった。
【０００４】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、長期にわたって高温環境下に置かれ
るような場合にも、耐力劣化が少なく高耐力値を実現し
得るアルミニウム合金の製造方法の提供を目的とする。
れたものであって、長期にわたって高温環境下に置かれ
るような場合にも、耐力劣化が少なく高耐力値を実現し
得るアルミニウム合金の製造方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者は、高温長期保存時の耐力劣化が合金の再結
晶によってもたらされることの知見に基き、再結晶温度
を高くして高温長期保存時の再結晶を防止するための合
金の製造方法について鋭意研究の結果、本発明を完成し
えたものである。
に、発明者は、高温長期保存時の耐力劣化が合金の再結
晶によってもたらされることの知見に基き、再結晶温度
を高くして高温長期保存時の再結晶を防止するための合
金の製造方法について鋭意研究の結果、本発明を完成し
えたものである。
【０００６】即ち、この発明は特定組成のアルミニウム
合金の製造方法に係るものである。その合金組成は、Ｍ
ｎ：０．８〜２．０wt％、Ｓｉ：０．１〜０．６wt％を
含有し、あるいはさらにＣｕ：０．０５〜０．２wt％を
含有し、さらに必要に応じてＣｒ：０．０１〜０．３wt
％、Ｚｒ：０．０１〜０．３wt％の１種または２種以上
を含有し、残部がアルミニウム及び不純物からなり、不
純物としてのＭｇの含有量が０．０５wt％以下、Ｆｅの
含有量が０．５wt％以下にそれぞれ規制されてなるもの
である。そして、上記組成を有するアルミニウム合金の
ビレットを、均質化処理することなく５００〜５５０℃
の温度で加熱して押出したのち、加工度２０〜３０％で
冷間引抜加工することを特徴とするものである。
合金の製造方法に係るものである。その合金組成は、Ｍ
ｎ：０．８〜２．０wt％、Ｓｉ：０．１〜０．６wt％を
含有し、あるいはさらにＣｕ：０．０５〜０．２wt％を
含有し、さらに必要に応じてＣｒ：０．０１〜０．３wt
％、Ｚｒ：０．０１〜０．３wt％の１種または２種以上
を含有し、残部がアルミニウム及び不純物からなり、不
純物としてのＭｇの含有量が０．０５wt％以下、Ｆｅの
含有量が０．５wt％以下にそれぞれ規制されてなるもの
である。そして、上記組成を有するアルミニウム合金の
ビレットを、均質化処理することなく５００〜５５０℃
の温度で加熱して押出したのち、加工度２０〜３０％で
冷間引抜加工することを特徴とするものである。
【０００７】本発明が対象とするアルミニウム合金にお
ける各元素の添加意義と組成範囲の限定理由を説明する
と次の通りである。即ち、Ｍｎはアルミニウム中へ固溶
することにより再結晶温度を高め、ひいては高温長期保
存時の耐力を高く維持するのに寄与するものである。し
かし、０．８wt％未満では固溶量が少なく再結晶温度の
上昇効果に乏しい。一方、２．０wt％を超えても固溶量
の増大効果が飽和し、経済的な無駄を招く。従ってＭｎ
は０．８〜２．０wt％の範囲で含有されなければならな
い。特に好ましいＭｎ含有量の下限値は１．０wt％であ
り、上限値は１．５wt％である。
ける各元素の添加意義と組成範囲の限定理由を説明する
と次の通りである。即ち、Ｍｎはアルミニウム中へ固溶
することにより再結晶温度を高め、ひいては高温長期保
存時の耐力を高く維持するのに寄与するものである。し
かし、０．８wt％未満では固溶量が少なく再結晶温度の
上昇効果に乏しい。一方、２．０wt％を超えても固溶量
の増大効果が飽和し、経済的な無駄を招く。従ってＭｎ
は０．８〜２．０wt％の範囲で含有されなければならな
い。特に好ましいＭｎ含有量の下限値は１．０wt％であ
り、上限値は１．５wt％である。
【０００８】Ｓｉは、その添加によりＭｎとの間でα−
Ａｌ12Ｍｎ3 Ｓｉを析出し、ピンニング効果により再結
晶温度を高めるのに寄与するものである。しかし、０．
１wt％未満ではその効果に乏しく、０．６wt％を超える
と効果が飽和する。従ってＳｉは０．１〜０．６wt％の
範囲で含有されなければならない。特に好ましいＳｉ含
有量の下限値は０．２wt％であり、上限値は０．４wt％
である。
Ａｌ12Ｍｎ3 Ｓｉを析出し、ピンニング効果により再結
晶温度を高めるのに寄与するものである。しかし、０．
１wt％未満ではその効果に乏しく、０．６wt％を超える
と効果が飽和する。従ってＳｉは０．１〜０．６wt％の
範囲で含有されなければならない。特に好ましいＳｉ含
有量の下限値は０．２wt％であり、上限値は０．４wt％
である。
【０００９】任意的に添加が許容されるＣｕは、固溶強
化作用により合金強度の向上に寄与するものであるが、
０．０５wt％未満ではその効果に乏しく、０．２wt％を
超えても効果が飽和するとともに加工性の劣化等を招
く。このため、Ｃｕを添加する場合の含有量は０．０５
〜０．２wt％とする必要がある。特に好ましいＣｕ含有
量の下限値は０．１０wt％であり、上限値は０．１７wt
％である。
化作用により合金強度の向上に寄与するものであるが、
０．０５wt％未満ではその効果に乏しく、０．２wt％を
超えても効果が飽和するとともに加工性の劣化等を招
く。このため、Ｃｕを添加する場合の含有量は０．０５
〜０．２wt％とする必要がある。特に好ましいＣｕ含有
量の下限値は０．１０wt％であり、上限値は０．１７wt
％である。
【００１０】同じく任意的に添加が許容されるＣｒ、Ｚ
ｒは、合金の再結晶温度を高めるのに効果がある。この
作用効果の点で両者は均等物であり、少なくとも一方が
含有されれば良いが、いずれもが０．０１wt％未満では
その効果に乏しい。一方、いずれかが０．３wt％を超え
ると、もはや効果が飽和するのみならず、加工性の劣化
などを招く。このため、Ｃｒ、Ｚｒを添加する場合の含
有量はそれぞれ０．０１〜０．３wt％とする必要があ
る。特に好ましい含有量の下限値はＣｒ、Ｚｒともに
０．１wt％であり、上限値はともに０．２wt％である。
ｒは、合金の再結晶温度を高めるのに効果がある。この
作用効果の点で両者は均等物であり、少なくとも一方が
含有されれば良いが、いずれもが０．０１wt％未満では
その効果に乏しい。一方、いずれかが０．３wt％を超え
ると、もはや効果が飽和するのみならず、加工性の劣化
などを招く。このため、Ｃｒ、Ｚｒを添加する場合の含
有量はそれぞれ０．０１〜０．３wt％とする必要があ
る。特に好ましい含有量の下限値はＣｒ、Ｚｒともに
０．１wt％であり、上限値はともに０．２wt％である。
【００１１】上記元素のほか、不純物としてＭｇ、Ｆ
ｅ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｇａ等の含有が許容され
る。このうちＭｇは蓄積歪量の増加による冷間加工後の
再結晶温度の低下をもたらすため、０．０５wt％未満に
その含有量が規制されなければならない。また、Ｆｅが
増えるとＡｌ6 （Ｍｎ、Ｆｅ）が晶出してＭｎ固溶量を
低下させ、再結晶温度を低下させる。しかも、Ａｌ−Ｍ
ｎ−Ｆｅ−Ｓｉ晶出物も多くなってＳｉ固溶量を少なく
しやはり再結晶温度を低下させる。このため、Ｆｅは
０．５wt％以下に規制されなければならない。なお、他
のＺｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｇａ等の不純物は、それぞれ
０．３wt％以下の範囲であれば含有されていても良い。
ｅ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｇａ等の含有が許容され
る。このうちＭｇは蓄積歪量の増加による冷間加工後の
再結晶温度の低下をもたらすため、０．０５wt％未満に
その含有量が規制されなければならない。また、Ｆｅが
増えるとＡｌ6 （Ｍｎ、Ｆｅ）が晶出してＭｎ固溶量を
低下させ、再結晶温度を低下させる。しかも、Ａｌ−Ｍ
ｎ−Ｆｅ−Ｓｉ晶出物も多くなってＳｉ固溶量を少なく
しやはり再結晶温度を低下させる。このため、Ｆｅは
０．５wt％以下に規制されなければならない。なお、他
のＺｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｇａ等の不純物は、それぞれ
０．３wt％以下の範囲であれば含有されていても良い。
【００１２】次に、この発明の製造方法について説明す
ると、まず上記のような合金組成のアルミニウム合金ビ
レットを鋳造し、これに均質化処理を施すことなく、５
００〜５５０℃の温度で加熱して所期する形状に押出
す。ビレットに均質化処理を施さないのは、Ｍｎが鋳造
時に過飽和に固溶して固溶量が最大となっていることか
ら、これを保持してひいては再結晶温度を高くするため
である。また、押出に際しての加熱温度を５００〜５５
０℃に規定したのは、熱間押出中Ｍｎを固溶状態のまま
保持するためである。即ち、５００℃未満の温度ではＭ
ｎが析出して固溶量が減少し、再結晶温度が低下してし
まう。一方５５０℃を超える温度では押出中に押出材の
割れ、肌荒れ等の欠陥を発生するおそれがある。押出し
に際しての特に好ましいビレット加熱温度の下限値は５
１０℃であり、上限値は５４０℃である。
ると、まず上記のような合金組成のアルミニウム合金ビ
レットを鋳造し、これに均質化処理を施すことなく、５
００〜５５０℃の温度で加熱して所期する形状に押出
す。ビレットに均質化処理を施さないのは、Ｍｎが鋳造
時に過飽和に固溶して固溶量が最大となっていることか
ら、これを保持してひいては再結晶温度を高くするため
である。また、押出に際しての加熱温度を５００〜５５
０℃に規定したのは、熱間押出中Ｍｎを固溶状態のまま
保持するためである。即ち、５００℃未満の温度ではＭ
ｎが析出して固溶量が減少し、再結晶温度が低下してし
まう。一方５５０℃を超える温度では押出中に押出材の
割れ、肌荒れ等の欠陥を発生するおそれがある。押出し
に際しての特に好ましいビレット加熱温度の下限値は５
１０℃であり、上限値は５４０℃である。
【００１３】押出後、加工度２０〜３０％で冷間引抜加
工してヒートローラー等の所期するアルミニウム合金材
となす。ここに、加工度は、｛（加工前の外径−加工後
の外径）／加工前の外径｝×１００％で定義されるが、
かかる冷間引抜加工の加工度が２０〜３０％に限定され
るのは、２０％未満の加工率ではヒートローラー等とし
ての強度に劣るものとなるからであり、逆に３０％を超
える加工率では再結晶温度が低下して、高温長期保存時
の耐力が低下してしまうからである。特に好ましい加工
度の下限値は２３％であり、上限値は２７％である。
工してヒートローラー等の所期するアルミニウム合金材
となす。ここに、加工度は、｛（加工前の外径−加工後
の外径）／加工前の外径｝×１００％で定義されるが、
かかる冷間引抜加工の加工度が２０〜３０％に限定され
るのは、２０％未満の加工率ではヒートローラー等とし
ての強度に劣るものとなるからであり、逆に３０％を超
える加工率では再結晶温度が低下して、高温長期保存時
の耐力が低下してしまうからである。特に好ましい加工
度の下限値は２３％であり、上限値は２７％である。
【００１４】
【作用】本発明に係るアルミニウム合金の製造方法によ
って製造されたアルミニウム合金は、再結晶温度が高く
なっているものと推測され、従って長期保存時の耐力値
を大きくできる。
って製造されたアルミニウム合金は、再結晶温度が高く
なっているものと推測され、従って長期保存時の耐力値
を大きくできる。
【００１５】
【実施例】次に、この発明の実施例を説明する。
【００１６】（実施例１） 表１に示す各種組成のアルミニウム合金からなるビレッ
トを用意した。そして、各ビレットにつき、均質化処理
することなく５３０℃に加熱したのち、外径６３ｍｍ×
肉厚２ｍｍのアルミニウム合金パイプに押出した。次い
で、得られたパイプを加工度２５％で冷間引抜加工して
ヒートローラーを製造した。
トを用意した。そして、各ビレットにつき、均質化処理
することなく５３０℃に加熱したのち、外径６３ｍｍ×
肉厚２ｍｍのアルミニウム合金パイプに押出した。次い
で、得られたパイプを加工度２５％で冷間引抜加工して
ヒートローラーを製造した。
【００１７】上記により得られた各ヒートローラーにつ
き、３３０℃の高温環境下に１５年間保持したときの推
定耐力値を算出した。推定耐力値の算出は、各ヒートロ
ーラーを３３０℃の高温環境下に１５０日間保持したと
きの耐力値を引張試験により測定したのち、その値をも
とに単回帰分析により１５年後の耐力値を推定すること
により行った。その結果を表１に示す。
き、３３０℃の高温環境下に１５年間保持したときの推
定耐力値を算出した。推定耐力値の算出は、各ヒートロ
ーラーを３３０℃の高温環境下に１５０日間保持したと
きの耐力値を引張試験により測定したのち、その値をも
とに単回帰分析により１５年後の耐力値を推定すること
により行った。その結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】 上記表１の結果からわかるように、本発明実施品はいず
れも７０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力値を示しており、本発明
の組成範囲を逸脱する比較品よりも高温長期保存時の耐
力値が大きいことがわかる。
れも７０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力値を示しており、本発明
の組成範囲を逸脱する比較品よりも高温長期保存時の耐
力値が大きいことがわかる。
【００１９】（実施例２）前記実施例１の表１における
Ｎｏ４の合金ビレットを用い、各ビレットに表２に示す
ような均質化処理を施したのち、あるいは施すことな
く、表２に示す温度に加熱し、次いで外径６３ｍｍ×肉
厚２ｍｍのアルミニウム合金パイプに押出した。
Ｎｏ４の合金ビレットを用い、各ビレットに表２に示す
ような均質化処理を施したのち、あるいは施すことな
く、表２に示す温度に加熱し、次いで外径６３ｍｍ×肉
厚２ｍｍのアルミニウム合金パイプに押出した。
【００２０】次いで表２のように加工度を各種に設定し
て冷間引抜加工し、ヒートローラーを製造した。
て冷間引抜加工し、ヒートローラーを製造した。
【００２１】そして、得られた各ヒートローラーにつ
き、３３０℃の高温環境下に１５年間保持したときの推
定耐力値を、前記実施例１と同様の方法で算出した。そ
の結果を表２に示す。
き、３３０℃の高温環境下に１５年間保持したときの推
定耐力値を、前記実施例１と同様の方法で算出した。そ
の結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】 上記表２の結果からわかるように、本発明によって製造
された実施品は、本発明の製造条件を逸脱する比較品よ
りも高温長期保存時の耐力値が大きいことがわかる。
された実施品は、本発明の製造条件を逸脱する比較品よ
りも高温長期保存時の耐力値が大きいことがわかる。
【００２３】
【発明の効果】本発明に係るアルミニウム合金の製造方
法によって製造されたアルミニウム合金は、再結晶温度
が高くなっているものと推測され、従って長期保存時の
耐力値を大きくできる。その結果、ヒートローラー等の
ように高温環境下で使用される部材の耐久性を向上する
ことができる。
法によって製造されたアルミニウム合金は、再結晶温度
が高くなっているものと推測され、従って長期保存時の
耐力値を大きくできる。その結果、ヒートローラー等の
ように高温環境下で使用される部材の耐久性を向上する
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22F 1/00 C22F 1/04 C22C 21/00
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｍｎ：０．８〜２．０wt％、Ｓｉ：０．
１〜０．６wt％を含有し、残部がアルミニウム及び不純
物からなり、不純物としてのＭｇの含有量が０．０５wt
％以下、Ｆｅの含有量が０．５wt％以下にそれぞれ規制
されてなるアルミニウム合金のビレットを、均質化処理
することなく５００〜５５０℃の温度で加熱して押出し
たのち、加工度２０〜３０％で冷間引抜加工することを
特徴とする高温長期保存時の耐力値の大きいアルミニウ
ム合金の製造方法。 - 【請求項２】 Ｍｎ：０．８〜２．０wt％、Ｓｉ：０．
１〜０．６wt％、Ｃｕ：０．０５〜０．２wt％を含有
し、残部がアルミニウム及び不純物からなり、不純物と
してのＭｇの含有量が０．０５wt％以下、Ｆｅの含有量
が０．５wt％以下にそれぞれ規制されてなるアルミニウ
ム合金のビレットを、均質化処理することなく５００〜
５５０℃の温度で加熱して押出したのち、加工度２０〜
３０％で冷間引抜加工することを特徴とする高温長期保
存時の耐力値の大きいアルミニウム合金の製造方法。 - 【請求項３】 Ｍｎ：０．８〜２．０wt％、Ｓｉ：０．
１〜０．６wt％を含有し、さらにＣｒ：０．０１〜０．
３wt％、Ｚｒ：０．０１〜０．３wt％の１種または２種
以上を含有し、残部がアルミニウム及び不純物からな
り、不純物としてのＭｇの含有量が０．０５wt％以下、
Ｆｅの含有量が０．５wt％以下にそれぞれ規制されてな
るアルミニウム合金のビレットを、均質化処理すること
なく５００〜５５０℃の温度で加熱して押出したのち、
加工度２０〜３０％で冷間引抜加工することを特徴とす
る高温長期保存時の耐力値の大きいアルミニウム合金の
製造方法。 - 【請求項４】 Ｍｎ：０．８〜２．０wt％、Ｓｉ：０．
１〜０．６wt％、Ｃｕ：０．０５〜０．２wt％を含有
し、さらにＣｒ：０．０１〜０．３wt％、Ｚｒ：０．０
１〜０．３wt％の１種または２種以上を含有し、残部が
アルミニウム及び不純物からなり、不純物としてのＭｇ
の含有量が０．０５wt％以下、Ｆｅの含有量が０．５wt
％以下にそれぞれ規制されてなるアルミニウム合金のビ
レットを、均質化処理することなく５００〜５５０℃の
温度で加熱して押出したのち、加工度２０〜３０％で冷
間引抜加工することを特徴とする高温長期保存時の耐力
値の大きいアルミニウム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07505895A JP3148097B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 高温長期保存時の耐力値の大きいアルミニウム合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07505895A JP3148097B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 高温長期保存時の耐力値の大きいアルミニウム合金の製造方法 |
Publications (2)
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1995
- 1995-03-31 JP JP07505895A patent/JP3148097B2/ja not_active Expired - Lifetime
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