JP6690914B2 - アルミニウム合金押出材 - Google Patents
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Description
この発明は、タブレット型端末や携帯電話等のモバイル端末、デジタルカメラ等の小型電子機器の筐体用に用いられる７０００系アルミニウム合金押出材およびその関連技術に関する。
一般に、タブレット型端末、携帯電話、デジタルカメラ等の小型電子機器の筐体に用いられる材料には、良好な外観性を有し、軽量化のためや落下時等に筐体の変形や破損を防止するために高い強度を有することが必要とされている。このような観点から、これらの筐体にはアルミニウム合金が多用されており、外観性を向上させるために通常、表面に陽極酸化処理が施されている。
下記特許文献１〜１０には、各種合金系に属するアルミニウム合金板材やアルミニウム合金押出材について、表面に陽極酸化処理を施して種々の用途に用いる技術が記載されている。
このような各種合金系の中でも、７０００系アルミニウム合金は強度が高いため、軽量化および高強度化が必要な製品の材料に適している。例えば特許文献１０には、表面層が再結晶組織で内部が繊維状組織である７０００系アルミニウム合金押出材が高強度であり、アルマイト（陽極酸化処理）色調にも優れているという事項が記載されている。
一方上記したようにタブレット型端末、携帯電話、デジタルカメラ等の筐体は、強度等の頑丈さの他に良好な外観性と精密性が要求されるが、そのような筐体は例えば、厚板状のアルミニウム合金を切削加工することにより、全表面を削り出しによって成形されている。
しかしながら、このような成形方法を上記の７０００系アルミニウム合金押出材に適用して筐体を成形し、その筐体の表面に陽極酸化処理を施した場合、表面の一部または全部に目視観察によって認識される筋状の色むら（光沢の濃淡）が発生し、明度が高いゴールド色被膜が得られず良好な外観性が得られないという課題があった。
そこで特許文献１には、押出材の断面内全面の組織を再結晶組織とすることで、切削加工後において外観性を損なうことなく高強度を有する合金について記載されている。
しかしながら、実際の小型電子機器用の筐体には、基体やその他の部品をネジで筐体と固定するため、ネジ留め用等の部位が少なくとも１か所以上形成されており、そのような部位を有する筐体を大気湿潤環境で使用する場合には一般的に、７０００系合金特有の応力腐食割れが発生するという課題が残されている。
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、切削加工して陽極酸化処理を施すことによって、高い強度を確保しつつ、外観性および耐応力腐食割れ性に優れた小型電子機器等の筐体を製作することができるアルミニウム合金押出材およびその関連技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とするものである。
［１］Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備え、かつ断面全体が再結晶組織からなることを特徴とするアルミニウム合金押出材。
［２］Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備えた鋳塊からなる押出用ビレットに対し、均質化処理条件として４５０℃〜５２０℃で４ｈ〜３０ｈ保持した後、２００℃／ｈ〜４５０℃／ｈで冷却し、その冷却した押出用ビレットを、４５０℃〜５４０℃に加熱して熱間にて押し出した後、その押出形材を冷却速度１００℃／ｍｉｎ以上で冷却して得られることを特徴とするアルミニウム合金押出材。
［３］合金組成においてＢが０．００２質量％〜０．０２質量％含有されている前項１または２に記載のアルミニウム合金押出材。
［４］引張強さが４５０Ｎ／ｍｍ２〜６００Ｎ／ｍｍ２、耐力が４００Ｎ／ｍｍ２〜５００Ｎ／ｍｍ２である前項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金押出材。
［５］押出方向に沿った断面内の結晶粒径が２０μｍ〜４００μｍである前項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金押出材。
［６］酸化クロム３６ｇ、ニクロム酸カリウム３０ｇ、塩化ナトリウム３ｇに純水を加えて１Ｌの溶液とした濃度の９５℃〜１００℃の沸騰クロム酸液中に、表面に耐力の９０％のひずみを負荷して投入した場合、表面における亀裂発生時間が４０ｍｉｎ以上である前項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金押出材。
［７］前項１〜６のいずれか１項に記載されたアルミニウム合金押出材を、筐体状に切削加工して表面に陽極酸化処理を施して得られたことを特徴とするアルミニウム合金筐体。
［８］Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備えた押出用ビレットを押し出して、断面全体が再結晶組織からなるアルミニウム合金押出材を得るようにしたことを特徴とするアルミニウム合金押出材の製造方法。
［９］Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備え、かつ断面全体が再結晶組織からなるアルミニウム合金押出材を得る工程と、
前記アルミニウム合金押出材に対し、筐体状に切削加工して表面に陽極酸化処理を施してアルミニウム合金筐体を得る工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金筐体の製造方法。
前記アルミニウム合金押出材に対し、筐体状に切削加工して表面に陽極酸化処理を施してアルミニウム合金筐体を得る工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金筐体の製造方法。
［１０］Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備えた鋳塊からなる押出用ビレットに対し、均質化処理条件として４５０℃〜５２０℃で４ｈ〜３０ｈ保持した後、２００℃／ｈ〜４５０℃／ｈで冷却し、その冷却した押出用ビレットを、４５０℃〜５４０℃に加熱して熱間にて押し出した後、その押出形材を冷却速度１００℃／ｍｉｎ以上で冷却してアルミニウム合金押出材を得るようにしたことを特徴とするアルミニウム合金押出材の製造方法。
［１１］冷却した押出形材に対し、焼きもどし処理を施すようにした前項１０に記載のアルミニウム合金押出材の製造方法。
［１２］冷却した押出形材に対し、焼きもどし処理を施す前に４５０℃〜５４０℃で高温溶体化処理を行うようにした前項１０または１１に記載のアルミニウム合金押出材の製造方法。
［１３］Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備えた鋳塊からなる押出用ビレットに対し、均質化処理条件として４５０℃〜５２０℃で４ｈ〜３０ｈ保持した後、２００℃／ｈ〜４５０℃／ｈで冷却し、その冷却した押出用ビレットを、４５０℃〜５４０℃に加熱して熱間にて押し出した後、その押出形材を冷却速度１００℃／ｍｉｎ以上で冷却してアルミニウム合金押出材を得る工程と、
前記アルミニウム合金押出材に対し、筐体状に切削加工して表面に陽極酸化処理を施してアルミニウム合金筐体を得る工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金筐体の製造方法。
前記アルミニウム合金押出材に対し、筐体状に切削加工して表面に陽極酸化処理を施してアルミニウム合金筐体を得る工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金筐体の製造方法。
発明［１］［２］のアルミニウム合金押出材によれば、切削加工して陽極酸化処理を施すことによって、高い強度を確保しつつ、外観性および耐応力腐食割れ性に優れた小型電子機器等の筐体を製作することができる。
発明［３］のアルミニウム合金押出材によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。
発明［４］のアルミニウム合金押出材によれば、強度をより高めることができる。
発明［５］のアルミニウム合金押出材によれば、上記の効果をより一層確実に得ることができる。
発明［６］のアルミニウム合金押出材によれば、耐応力腐食割れ性をより一層向上させることができる。
発明［７］のアルミニウム合金筐体によれば、高い強度を備える上さらに優れた外観性および耐応力腐食割れ性を備えている。
発明［８］〜［１２］の製造方法によれば、高い強度を確保しつつ、外観性および耐応力腐食割れ性に優れた小型電子機器等の筐体を製作可能なアルミニウム合金押出材を提供することができる。
発明［１３］の製造方法によれば、高い強度を確保しつつ、外観性および耐応力腐食割れ性に優れた小型電子機器等のアルミニウム合金筐体を提供することができる。
本発明に関連した７０００系アルミニウム合金押出材の構成について、以下に詳細に説明する。
本発明のアルミニウム合金押出材は、Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備えている。
この合金組成において、Ｚｎは熱処理後の強度を確保するために添加され、５．８質量％以上添加する必要がある。しかしながら、Ｚｎの含有量が８．０質量％を超えると押出性が低下する。従ってＺｎ含有量は５．８質量％〜８．０質量％とする必要があり、好ましくは５．９質量％〜７．６質量％に設定するのが良い。
Ｍｇは、Ｚｎと共に熱処理後の強度を確保するために添加され、１．２質量％以上添加する必要がある。しかしながら、Ｍｇの含有量が２．０質量％を超えると押出性が低下するので好ましくない。従って、Ｍｇ含有量は１．２質量％〜２．０質量％とする必要がある。
Ｔｉは、鋳塊組織の微細化のために添加される。Ｔｉ含有量が０．０１質量％より少ないと、微細化の効果が十分でなく、また０．１質量％より多いと飽和して巨大化合物が晶出するおそれがある。従って、Ｔｉの含有量は０．０１質量％〜０．１質量％とする必要がある。
一般に７０００系アルミニウム合金押出材では、耐応力腐食割れ性および強度を向上させるため、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ等の遷移元素を合計で０．１５質量％〜０．５質量％程度添加し、押出方向に伸張した繊維状組織を形成するようにしている。しかしながら、断面全体が繊維状組織である押出材の表面に陽極酸化処理を施すと、陽極酸化処理被膜に筋状の色むらが生じるという問題が発生する。
なお上記従来の特許文献１０においては、合金に所定量のＣｒおよびＺｒを添加し、かつ押出前後に特殊な熱処理を加えることで、押出材の表面のみを再結晶化し、これにより陽極酸化処理被膜の色むらを防止するようにしている。しかしながら、このような押出材を切削加工（削り出し）によって筐体に成形すると、筐体の表面の一部または全部に繊維状組織が露出し、そのためこの筐体に陽極酸化処理を施したとき、先に述べたとおり、陽極酸化処理被膜にやはり色むらが生じてしまい、好ましくない。
従って本発明では、不可避不純物として含まれるＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒの合計含有量を０．１０質量％以下に規制し、押出材の断面全体を再結晶組織からなるものとする。このように断面全体が再結晶組織であるならば、押出材を切削加工して筐体を成形した場合でも、筐体の表面はその全面が再結晶組織のままであり、この筐体の表面に陽極酸化処理を施したとき、陽極酸化処理被膜に色むらが生じるのを防止することができる。
本発明において再結晶組織とは、押出方向に平行な断面における結晶粒径が２０μｍ〜４００μｍのものを指し、平均アスペクト比が５．０以下の結晶粒からなる組織である。本発明における平均アスペクト比は、押出方向に平行な断面において、押出方向に測定した平均結晶粒径を「ａ」とし、板厚方向に測定した平均結晶粒径を「ｂ」としたとき、「ａ／ｂ」または「ｂ／ａ」で表される。平均アスペクト比の測定は、例えば表層部、１／２板厚部（内部）のように断面を代表する複数の領域を適宜選定し、全ての領域で平均アスペクト比が５．０以下のとき、断面全体が再結晶組織であると定義する。本発明において平均アスペクト比は、全ての領域で３．０以下がより一層望ましい。なお平均結晶粒径の測定は、ＪＩＳＨ０５０１の切断法に準じて行うことができる。
Ｃｕは強度を高めるために添加され、０．４質量％以上添加する必要がある。Ｃｕ含有量が０．４質量％未満では強度増加を期待することができない。すなわち０．４質量％未満では、材料中の結晶粒界における無析出物帯（ＰＦＺ）の幅が大きくなり、結果的に耐応力腐食割れ性が著しく損なわれてしまうため、強度増加を期待することができない。一方、Ｃｕ含有量が１．２質量％を超えると、押出材における熱間加工中の変形抵抗の増加により押出性が損なわれるのみならず、製品に割れが生じやすくなる。従ってＣｕ含有量は１．２質量％以下に規制する必要がある。
本発明のアルミニウム合金押出材においては、結晶粒微細化効果を発現させるためにＢをＴｉの含有量に対し１／５程度の含有量で添加するのが好ましい。具体的にはＢを０．００２質量％〜０．０２質量％含有させるのが好ましい。すなわちＢの含有量が０．００２質量％に満たない場合には、結晶粒微細化効果が得られないため好ましくない。Ｂの含有量が０．０２質量％を超える場合には、鋳造時に形成された粗大ＴｉＢ系化合物が押出後材料中にも残存し、破壊の起点となる恐れがあり好ましくない。
本実施形態のアルミニウム合金押出材においては、Ｆｅ、Ｓｉ、その他の不可避不純物元素については、通常使用される７０００系アルミニウム合金に含まれる量であれば、強度、耐応力腐食割れ性の低下および陽極酸化処理被膜の色調、色むら等に対して特に悪影響は生じない。
本発明においては例えば、周知の方法で溶製することによって上記の合金組成の鋳塊（押出用ビレット）を製作して、その押出用ビレットに対し均質化処理を行った後、冷却する。
均質化処理は鋳造時に生じるミクロ偏析の低減およびＺｎ、Ｍｇ、Ｃｕ等の主要元素の固溶を促進するための処理である。この均質化処理において均質化処理温度が４５０℃未満の場合、溶質元素の固溶が充分に行われないため、必要な強度を確保することができない場合があり、好ましくない。さらに温度が５２０℃を越えて均質化処理を行うと押出用ビレットが局部融解するおそれがあり、好ましくない。従って均質化処理温度としては４５０℃〜５２０℃に設定するのが好ましい。また均質化処理の保持時間が４ｈ（時間）未満であると、押出用ビレット中の均質化が十分に行われず、逆に保持時間が３０ｈを超えると生産性が低下してしまう。従って保持時間は４ｈ〜３０ｈに設定するのが良く、より好ましくは保持時間を６ｈ〜２４ｈに設定するのが良い。
均質化処理後の押出用ビレットに対する冷却処理において、冷却速度は均質化処理中に固溶した元素が金属間化合物として粗大析出し、強度の低下を招かない程度の速度が必要となる。本発明では、一般的に行われている２００℃／ｈ〜４５０℃／ｈで良く、より好ましくは２５０℃／ｈ〜３５０℃／ｈに設定するのが良い。
本発明においては、冷却された上記押出用ビレットに対し、熱間にて押し出した後、その押出形材を冷却することによって本発明の７０００系アルミニウム合金押出材を得るものである。あるいは押出後冷却した押出形材に対し、必要に応じて高温溶体化処理を行った後、人工時効処理や自然時効処理等の焼きもどし処理を行うことによって本発明の７０００系アルミニウム合金押出材を得るものである。
熱間にて押出を行うに際して、押出時に押出用ビレットを４００℃以上の温度で加熱しなければ、押出直後の形材温度を５００℃以上確保することができず、押出後の水冷やファン空冷によるプレス焼入れ（プレスクエンチ）によって過飽和固溶体が形成されないために必要な強度を確保することができないおそれがある。
また、押出形材の形材温度が５５０℃を超えると、押出形材表面にピックアップやムシレなど欠陥が発生するおそれがある。
よって、押出用ビレットの加熱温度は４００℃以上で、押出直後の形材温度は４７０℃〜５５０℃の範囲になるように制御するのが好ましい。押出後の冷却は既述した通りプレスクエンチで行うが、押出後の冷却速度が１００℃／ｍｉｎより遅いと必要な強度を確保することができない。
従って押出後水冷ないしはファン空冷によるプレスクエンチにおいて冷却速度を１００℃／ｍｉｎ以上に制御するのが好ましい。またこの場合、所定の強度を得るために、押出後の押出形材を一旦高温にて溶体化し、所定の速度にて冷却する方法を用いても良い。
冷却後の押出形材に対し、人工時効処理等の焼きもどし処理（Ｔ５処理）を行ったり、冷却後の押出形材に対し、４５０℃〜５４０℃の高温で溶体化処理を行った後、人工時効処理および自然時効処理等の焼きもどし処理（Ｔ６処理、Ｔ７処理）を行うことによって、引張強さが４５Ｎ／ｍｍ２０〜６００Ｎ／ｍｍ２、耐力が４００Ｎ／ｍｍ２〜５００Ｎ／ｍｍ２の高強度のアルミニウム合金押出材を確実に得ることができる。
また表面に耐力の９０％のひずみを負荷したアルミニウム合金押出材を、９５℃〜１００℃の沸騰クロム酸液中（酸化クロム３６ｇ、ニクロム酸カリウム３０ｇ、塩化ナトリウム３ｇに純水を加えて１Ｌ溶液とした濃度のクロム酸液）に投入することによって、表面における亀裂発生時間（応力腐食割れ時間：ＳＣＣ割れ時間）として４０ｍｉｎ以上を得ることができ、耐応力腐食割れ性を著しく向上させることができる。
こうして得られた本発明のアルミニウム合金押出材は例えば、タブレット型端末、携帯電話、デジタルカメラ等の小型電子機器の筐体用素材として用いられる。すなわち本発明のアルミニウム合金押出材を、切削加工（削り出し）によって筐体状に成形し、その筐体状成形品に対し陽極酸化処理により被膜を形成して筐体を得るものである。
本発明において筐体に形成される陽極酸化処理被膜の色調は、ＪＩＳＺ８７３０に記載のハンター色差式による明度指数Ｌ＊（Ｌ＊値）で表される（例えば特許文献４，５等参照）。なお、Ｌ＊値は１００が上限で数値が高いほど明るい色調となる。
本発明に係る筐体では、陽極酸化処理被膜の色調として、明るいゴールド色を目標としており、これを上記Ｌ＊で表すと、６５＜Ｌ＊＜９５である。この色調は、本発明の合金組成および結晶組織を有する７０００系アルミニウム合金押出材によって得ることができる。
また陽極酸化処理被膜は被膜厚さによりゴールド色の濃度が変化し、本発明に係る筐体では被膜厚さは３〜３０μｍであることが好ましい。すなわち陽極酸化処理被膜は薄いほど安価になるが、十分なゴールド色が得られないことがあり、また３μｍ未満では陽極酸化処理被膜を安定して形成するのが困難となる。一方、陽極酸化処理被膜の厚さが３０μｍを超えると、コスト高になるとともに、変形したとき被膜にクラックが発生しやすくなり、また陽極酸化処理被膜のゴールド色が濃くなり過ぎ、上記の明るく白色に近いゴールド色が得られなくなる。
次に本発明に関連した実施例とそれに対比する比較例について説明する。
（１）第１実施例
先ず、下記の表１の合金Ｎｏ．１〜１２に示す組成のアルミニウム合金鋳塊を通常の方法により溶製した。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは不可避不純物として微量に含まれる。
先ず、下記の表１の合金Ｎｏ．１〜１２に示す組成のアルミニウム合金鋳塊を通常の方法により溶製した。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは不可避不純物として微量に含まれる。
なお表１において合金Ｎｏ．１〜６は本発明に規定範囲に含まれる合金組成（合金成分）であり、合金Ｎｏ．７〜１２は本発明の規定範囲から逸脱する合金組成である。具体的には、合金Ｎｏ．７，８はＣｕ含有量が本発明の規定範囲から逸脱し、合金Ｎｏ．９，１０はＭｇ含有量が本発明の規定範囲から逸脱し、合金Ｎｏ．１１，１２はＺｎ含有量が本発明の規定範囲から逸脱している。
上記各合金組成のアルミニウム合金鋳塊からなる押出用ビレットに対し４７０℃×６ｈの均質化処理を施した後、各押出用ビレットを加熱温度４７０℃、押出速度８ｍ／ｍｉｎの条件で押出加工を行って押出形材を得た。さらに押出直後に各押出形材をファン空冷（冷却速度約１５０℃／ｍｉｎ）により冷却し、肉厚４ｍｍ×幅１１０ｍｍの押出形材（押出板）を得た。その後、７０℃×５ｈ→１３０℃×８ｈの条件で高温時効処理を施した。
こうして得られた各合金組成の押出材を供試材としてミクロ組織観察を実施し、下記要領で結晶粒の平均アスペクト比を測定した。その結果を表１に併せて示す。
＜平均アスペクト比＞
平均アスペクト比を測定する領域として、押出方向に平行な断面の表層部、内部（１／２ｔ：板厚の１／２の部分）を選定し、各領域においてＪＩＳＨ０５０１の切断法に準拠して押出方向および板厚方向の平均結晶粒径を測定し、押出方向の平均結晶粒径を「ａ」、板厚方向の平均結晶粒径を「ｂ」として、平均アスペクト比を「ａ／ｂ」または「ｂ／ａ」として求めた。平均アスペクト比の測定範囲は、表層部、内部共に板厚方向に５００μｍ×押出方向に１０００μｍの範囲を測定した。合金Ｎｏ．４の供試材におけるミクロ組織の断面を図１に示す。同図において図（ａ）は表層部の断面であり、図（ｂ）は内部の断面である。なお合金Ｎｏ．４以外の供試材においても、合金Ｎｏ．４のミクロ組織とほぼ同様のミクロ組織が得られていた。
平均アスペクト比を測定する領域として、押出方向に平行な断面の表層部、内部（１／２ｔ：板厚の１／２の部分）を選定し、各領域においてＪＩＳＨ０５０１の切断法に準拠して押出方向および板厚方向の平均結晶粒径を測定し、押出方向の平均結晶粒径を「ａ」、板厚方向の平均結晶粒径を「ｂ」として、平均アスペクト比を「ａ／ｂ」または「ｂ／ａ」として求めた。平均アスペクト比の測定範囲は、表層部、内部共に板厚方向に５００μｍ×押出方向に１０００μｍの範囲を測定した。合金Ｎｏ．４の供試材におけるミクロ組織の断面を図１に示す。同図において図（ａ）は表層部の断面であり、図（ｂ）は内部の断面である。なお合金Ｎｏ．４以外の供試材においても、合金Ｎｏ．４のミクロ組織とほぼ同様のミクロ組織が得られていた。
（２）第２実施例
下記の表２に示すように、実施例１〜７および比較例１〜１１の供試材を得た。例えば実施例１では、合金Ｎｏ．１の合金組成を有する鋳塊（押出用ビレット）に対し、４６５℃×６ｈの均質化処理を施した後、各押出用ビレットを上記第１実施例と同様に押出加工を行って形材温度が５２５℃の押出形材を得た。さらに押出直後に各押出形材をファン空冷（冷却速度約２４４℃／ｍｉｎ）により冷却し、上記第１実施例と同様の押出形材を得た。その後、その押出形材を上記第１実施例と同様に高温時効処理を施して、実施例１の供試材を得た。
下記の表２に示すように、実施例１〜７および比較例１〜１１の供試材を得た。例えば実施例１では、合金Ｎｏ．１の合金組成を有する鋳塊（押出用ビレット）に対し、４６５℃×６ｈの均質化処理を施した後、各押出用ビレットを上記第１実施例と同様に押出加工を行って形材温度が５２５℃の押出形材を得た。さらに押出直後に各押出形材をファン空冷（冷却速度約２４４℃／ｍｉｎ）により冷却し、上記第１実施例と同様の押出形材を得た。その後、その押出形材を上記第１実施例と同様に高温時効処理を施して、実施例１の供試材を得た。
実施例２〜７および比較例１〜１１においても表２に示す条件でそれぞれ供試材を得た。表２に記載されていない条件は実施例１と同様である。
なお実施例７は、押出後の冷却を水冷で行った以外は、実施例１とほぼ同様の供試材である。比較例７，８は均質化温度の好適範囲（４５０℃〜５２０℃）よりも高くまたは低くした以外は実施例４とほぼ同様の供試材であり、比較例９，１０は押出後形材温度の好適範囲（４７０℃〜５５０℃）よりも高くまたは低くした以外は実施例４とほぼ同様の供試材であり、比較例１１は押出後冷却速度の好適値（１００℃／ｍｉｎ以上）よりも遅くした以外は実施例４とほぼ同様の供試材である。
こうして得られた実施例１〜７および比較例１〜１１の各供試材について、下記の要領で引張試験および陽極酸化処理を実施し、かつ陽極酸化処理被膜について色調の測定および色むらの評価を行った。その結果を表２に併せて示す。
＜引張試験および応力腐食割れ時間（ＳＣＣ割れ時間）＞
引張試験片（供試材）は押出方向に平行な方向にＪＩＳ５号試験片を採取して引張試験を行い、引張強さ（σＢ）と耐力（σ０．２）を測定した。評価方法としては、引張強さ（σＢ）が４５０Ｎ／ｍｍ２〜６００Ｎ／ｍｍ２、耐力（σ０．２）が４００Ｎ／ｍｍ２〜５００Ｎ／ｍｍ２のものを合格と判定した。また供試材に引張応力が作用して割れが発生するまでの時間（ＳＣＣ割れ時間）を測定した。
引張試験片（供試材）は押出方向に平行な方向にＪＩＳ５号試験片を採取して引張試験を行い、引張強さ（σＢ）と耐力（σ０．２）を測定した。評価方法としては、引張強さ（σＢ）が４５０Ｎ／ｍｍ２〜６００Ｎ／ｍｍ２、耐力（σ０．２）が４００Ｎ／ｍｍ２〜５００Ｎ／ｍｍ２のものを合格と判定した。また供試材に引張応力が作用して割れが発生するまでの時間（ＳＣＣ割れ時間）を測定した。
＜陽極酸化処理＞
各供試材の表面をフライス加工し、前処理として濃度５％、液温６０℃の水酸化ナトリウム水溶液に１分間浸漬した後、濃度３０％、液温２０℃の硝酸水溶液に１分間浸漬した。その後、濃度１５％、液温２０℃の硫酸水溶液に浸漬し、２．０Ａ／ｄｍ２の付加電流を１０分間加えて、フライス加工した表面に陽極酸化処理を行った。その後、封孔処理として、濃度５％、液温９０℃の酢酸Ｎｉ水溶液に２０分浸漬した。陽極酸化被膜の厚さは１０μｍであった。
各供試材の表面をフライス加工し、前処理として濃度５％、液温６０℃の水酸化ナトリウム水溶液に１分間浸漬した後、濃度３０％、液温２０℃の硝酸水溶液に１分間浸漬した。その後、濃度１５％、液温２０℃の硫酸水溶液に浸漬し、２．０Ａ／ｄｍ２の付加電流を１０分間加えて、フライス加工した表面に陽極酸化処理を行った。その後、封孔処理として、濃度５％、液温９０℃の酢酸Ｎｉ水溶液に２０分浸漬した。陽極酸化被膜の厚さは１０μｍであった。
＜色調の測定＞
陽極酸化処理した各供試材の色調は、先に述べたとおり、ＪＩＳＺ８７３０の規定に準拠し、色差計を用いて、ＳＣＩ方式（正反射光込み方式）により、Ｌ＊値を測定した。
陽極酸化処理した各供試材の色調は、先に述べたとおり、ＪＩＳＺ８７３０の規定に準拠し、色差計を用いて、ＳＣＩ方式（正反射光込み方式）により、Ｌ＊値を測定した。
＜色むらの評価＞
色むらの評価は、目視により「○」「△」「×」の３段階で評価した。「○」は色むらなし、「△」はわずかに色むらあり、「×」は色むらありで、「○」「△」が合格である。
色むらの評価は、目視により「○」「△」「×」の３段階で評価した。「○」は色むらなし、「△」はわずかに色むらあり、「×」は色むらありで、「○」「△」が合格である。
＜総合評価＞
表２から明らかなように、実施例１〜７に示す供試材、すなわち合金組成が本発明の規定を満たし、断面全体が再結晶組織からなり、さらに均質化処理温度、押出後形材温度および押出後冷却速度が好適範囲内の供試材は、強度が高く、ＳＣＣ割れ寿命も長く、また表面酸化処理被膜の色調（Ｌ＊）が先に記載した目標の範囲内で、比較的明るいゴールド色であった。なお実施例のうち実施例２（合金Ｎｏ．２）は強度が高いが、わずかに色むらが認められた。これはＣｕ含有量が規定範囲内で比較的高かったためと考えられる。
表２から明らかなように、実施例１〜７に示す供試材、すなわち合金組成が本発明の規定を満たし、断面全体が再結晶組織からなり、さらに均質化処理温度、押出後形材温度および押出後冷却速度が好適範囲内の供試材は、強度が高く、ＳＣＣ割れ寿命も長く、また表面酸化処理被膜の色調（Ｌ＊）が先に記載した目標の範囲内で、比較的明るいゴールド色であった。なお実施例のうち実施例２（合金Ｎｏ．２）は強度が高いが、わずかに色むらが認められた。これはＣｕ含有量が規定範囲内で比較的高かったためと考えられる。
一方、合金組成が本発明の規定範囲を満たさない実施例１〜６の供試材（合金Ｎｏ．７〜１２）では実施例１〜７と比較して、強度（耐力で４００ＭＰａ以上）およびＳＣＣ試験割れ時間（４０ｍｉｎ以上）を両立できてはいなかった。さらに比較例７〜１１のように合金組成が本発明の規定範囲を満たしていても（合金Ｎｏ．４）、均質化処理温度、押出後形材温度および押出後冷却速度が好適範囲外の供試材においても、上記比較例１〜６と同様、強度（耐力で４００ＭＰａ以上）およびＳＣＣ試験割れ時間（４０ｍｉｎ以上）を両立できてはいなかった。
この発明のアルミニウム合金押出材は、タブレット型端末、携帯電話、デジタルカメラ等の小型電子機器の筐体用の材料として好適に用いることができる。
Claims (4)
- Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備えた鋳塊からなる押出用ビレットに対し、均質化処理条件として４５０℃〜５２０℃で４ｈ〜３０ｈ保持した後、２００℃／ｈ〜４５０℃／ｈで冷却し、その冷却した押出用ビレットを、４５０℃〜５４０℃に加熱して熱間にて押し出した後、その押出形材を冷却速度１００℃／ｍｉｎ以上で冷却して、断面全体が再結晶組織からなるアルミニウム合金押出材を得るようにしたことを特徴とするアルミニウム合金押出材の製造方法。
- 冷却した押出形材に対し、人工時効処理を施すようにした請求項１に記載のアルミニウム合金押出材の製造方法。
- 冷却した押出形材に対し、人工時効処理を施す前に４５０℃〜５４０℃で高温溶体化処理を行うようにした請求項２に記載のアルミニウム合金押出材の製造方法。
- Ｚｎ：５．８質量％〜８．０質量％、Ｍｇ：１．２質量％〜２．０質量％、Ｃｕ：０．４質量％〜１．２質量％、Ｓｉ：０．２０質量％以下、Ｆｅ：０．２０質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合金組成を備えた鋳塊からなる押出用ビレットに対し、均質化処理条件として４５０℃〜５２０℃で４ｈ〜３０ｈ保持した後、２００℃／ｈ〜４５０℃／ｈで冷却し、その冷却した押出用ビレットを、４５０℃〜５４０℃に加熱して熱間にて押し出した後、その押出形材を冷却速度１００℃／ｍｉｎ以上で冷却して、断面全体が再結晶組織からなるアルミニウム合金押出材を得る工程と、
前記アルミニウム合金押出材に対し、筐体状に切削加工して表面に陽極酸化処理を施してアルミニウム合金筐体を得る工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金筐体の製造方法。
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