JP6523681B2 - ケース用アルミニウム合金板及びケース - Google Patents
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Si:2.0%以上11.0%以下(質量%、以下同じ)、Fe:0%超え2.0%以下、Mg:1.0%以上2.0%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、
伸びが8%以上であり、
Alマトリクス中にSiまたはFeを含む第二相粒子が存在しており、
該第二相粒子の円相当径は17μm以下であることを特徴とするケース用アルミニウム合金板。
上記アルミニウム合金部材の少なくとも1つが上記の態様のケース用アルミニウム合金板から構成されていることを特徴とするケースにある。
Siは、上記アルミニウム板の融点を低下させ、溶接に必要なエネルギーを低減する作用を有する。Siの含有量を上記特定の範囲とすることにより、従来よりも出力の低いレーザを用いて溶接を行うことができる。また、上記アルミニウム板にSiが含まれていることにより、レーザ照射により生じた溶融金属の凝固収縮を小さくすることができる。これらの結果、上記アルミニウム板の割れ感受性を低下させ、レーザ溶接後の割れを抑制することができる。
Feは、レーザを照射した際に上記アルミニウム板を溶融させやすくする作用を有する。Feの含有量を上記特定の範囲とすることにより従来よりも出力の低いレーザを用いて溶接を行い、レーザ照射により生じた溶融金属の凝固収縮を小さくすることができる。その結果、レーザ溶接後の割れを抑制することができる。
上記アルミニウム板は、更に、上記特定の範囲のSrを含んでいても良い。Srは、後述する第二相粒子のうち、Siを含む第二相粒子を微細化する作用を有している。それ故、上記特定の範囲のSrを含む上記アルミニウム板は、より優れたレーザ溶接性を有すると共に、より大きな伸びを有する。その結果、上記アルミニウム板はプレス加工における加工性がより向上し、例えば絞り成形等をより容易に行うことができる。
上記アルミニウム板は、更に、上記特定の範囲のMgを含んでいる。Mgは、上記アルミニウム板の強度を向上させる作用を有する。上記特定の範囲のMgを含有する上記アルミニウム板は、ケースに要求される強度をより容易に確保することができる。
上記アルミニウム板は、Al(アルミニウム)マトリクス中に、SiまたはFeを含む第二相粒子を有している。Siを含む第二相粒子は、例えば、Si単体や、Al−Mg−Si系化合物及びAl−Fe−Si系化合物等のSiを含む金属間化合物から構成されている。また、Feを含む第二相粒子は、例えば、Al−Fe系化合物及びAl−Fe−Si系化合物等のFeを含む金属間化合物から構成されている。
上記アルミニウム板は、上記特定の範囲の伸びを有している。これにより、例えばプレス加工における加工性を向上させることができ、絞り成形の後等に割れが発生することを抑制できる。それ故、上記アルミニウム板は、ケースを構成するアルミニウム合金部材の材料として好適に使用することができる。アルミニウム板の伸びが8%未満の場合には、プレス加工の際に割れが発生しやすくなる。
上記ケース用アルミニウム合金板を用いて作製したケースの例について、図を用いて説明する。図1に示すように、ケース1は本体2と蓋体3とを有しており、両者が接合された状態において略直方体状を呈している。本体2は、JIS A 3003合金板より構成されている。蓋体3は、Si:2.0%以上11.0%以下、Fe:0%超え2.0%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、伸びが8%以上であり、Alマトリクス中にSiまたはFeを含む第二相粒子が存在しており、第二相粒子の円相当径が17μm以下であるアルミニウム板より構成されている。本体2と蓋体3とは、レーザ溶接により接合されており、本体2と蓋体3との当接部(被接合部)にレーザ溶接部11が形成されている。以下、ケース1の詳細な構成について、作製手順と共に説明する。
本例は、化学成分等を種々変更したアルミニウム板を用いてレーザ溶接性の評価を行った例である。
表1に示す化学成分を有するアルミニウム合金鋳塊を作製した後、常法により鋳塊に均質化処理、熱間圧延及び冷間圧延を行い、厚さ1.0mmの板材(供試材E1〜E13及びC1〜C13)を作製した。供試材E1〜E4、C1及びC7については、冷間圧延の後、図5に示すように、略長方形状を呈する供試材10の長辺101に沿って摩擦攪拌処理を行い、長辺101に沿った被溶接部102の晶出物を破砕した。摩擦攪拌処理は、ツールを750rpmで回転させつつ、800mm/minの速度で移動させることにより行った。なお、その他の供試材については、上記の摩擦攪拌処理を行わなかった。
供試材10を溶接する相手材12として、JIS A 3003合金よりなる厚さ1.0mmの板材及びJIS A 5052合金よりなる厚さ1.0mmの板材を準備した。相手材の詳細な化学成分は以下の通りであった。
Si:0.3%、Fe:0.35%、Cu:0.12%、Mn:1.3%、Zn:0.05%、Al:残部
・JIS A 5052合金板
Si:0.13%、Fe:0.2%、Cu:0.05%、Mn:0.05%、Mg:2.5%、Cr:0.25%、Zn:0.05%、Al:残部
表2に示す組み合わせの通り供試材10及び相手材12を選択し、供試材10における被溶接部102の端面と相手材12の端面とを当接させた。次いで、供試材10及び相手材12の片面側から端面同士の当接部に沿って長さ200mmに亘って連続発振レーザを照射し、突合せ溶接を行った。使用したレーザの出力は1.2kWであり、照射スポットの移動速度は2m/minとした。また、本例においては、照射スポットの直径を50μm、100μm、300μm及び500μmの4段階に変更して溶接を行った。なお、表2における実験27及び28は、Al−Si系合金よりなる供試材E1〜E13、C1〜C13との比較のため、JIS A 3003合金板同士及びJIS A 5052合金板同士のレーザ溶接を行った例である。
表2に示す実験1〜28の各々について、目視観察及び断面観察によりレーザ溶接性の評価を行った。
11 レーザ溶接部
Claims (3)
- レーザ溶接性に優れたケース用アルミニウム合金板であって、
Si:2.0%以上11.0%以下(質量%、以下同じ)、Fe:0%超え2.0%以下、Mg:1.0%以上2.0%以下を含み、残部がAl及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、
伸びが8%以上であり、
Alマトリクス中にSiまたはFeを含む第二相粒子が存在しており、
該第二相粒子の円相当径は17μm以下であることを特徴とするケース用アルミニウム合金板。 - 上記ケース用アルミニウム合金板は、更に、Sr:0.005%以上0.1%以下を含んでいることを特徴とする請求項1に記載のケース用アルミニウム合金板。
- 少なくとも2つのアルミニウム合金部材と、これらを接合するレーザ溶接部とを有するケースであって、
上記アルミニウム合金部材の少なくとも1つが請求項1または2に記載のケース用アルミニウム合金板から構成されていることを特徴とするケース。
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