JPH01263241A - 展伸用アルミニウム合金およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この光明は濶極酸化処即を施した状態でビルなどの建造
物の外装用などの用途に使用される展伸用アルミニウム
合金およびその製法に関し、特に陽極酸化処理後の色調
が灰色ないし暗灰色のいわゆる濃灰色系をヱする展伸用
アルミニウム合金Ｊメよびその製法に関するものである
。

従来の技術 従来一般に、陽極酸化処理後 の外装用などに用いられるアルミニウム合金としては、
主としてＪＩＳ　１１００合金、ＪＩＳ　１０５００５
０合金Ｓ　５００５００５合金あり、これらの色調とし
てはＶＡ酸浴ｆｉｌ極酸化処理による淡灰色か、自然発
色陽憧酸化処理もしくは所謂浅田法発色による褐色系が
代表的であった。しかしながら最近ではビルの外観上の
重厚さを求める観点から、陽極酸化処理後に濃灰色系、
すなわち灰色〜暗灰色の色調を呈するアルミニウム合金
が強く要求されるようになっている。

上述のように灰色ないし暗灰色の色調を陽極酸化処理後
に呈する建材用アルミニウム合金としてはＡｘ−ｓ　１
系のＪＩＳ　４３４３３４３合金を改良した合金が一部
では用いられている。

しかしながらＡ＆−８ｉ系のＪＩＳ　４３４３３４３合
金を改良した合金では、陽極酸化処理後に濃灰色系の色
調を得ることは可能なものの、灰色の色調が熱の影響を
受けやすく、そのため製造ロット間で色調が変動し易く
、また同一ロット内でも色調が変動することがあり、安
定して同一色調の濃い灰色を呈する合金板を製造するこ
とは極めて困難であった。またこの種のＡｆ−８ｉ系合
金は前述の月３１１００合金やＪＩＳ　５００５００５
合金して陽極酸化処理後の耐食性が低い欠点もあり、こ
のこともビルの外装用などに使用されるアルミニウム合
金板として問題があった。

ところでＪＩＳ　１１００合金、ＪＩＳ　１０５００５
０合金いはＪＩＳ　５００５００５合金如く、Ａｆ−Ｆ
ｅ系の金属間化合物を晶出する系の合金鋳塊には、しば
しば樅の木１１織と称される模様が発生することが知ら
れている。この樅の木組、へは、陽極酸化処理後に内部
領域が比較的暗い色調の灰色を呈し、外部領域が淡い灰
色を呈するものであり、鋳塊の場所によって晶出するＡ
ｌ−Ｆｅ系化合物の種類が異なることに起因するもので
あることが知られている。

すなわち、鋳塊中には大別してＡｌｌ　Ｆｅ、ＡＬ３Ｆ
ｅ、ＡｌｓＦｅの金属間化合物が晶出するが、これらは
それぞれの電気化学的性質が異なり、Ａｌｍｌ”ｅ相お
よびＡＮ３１”ｅ相は陽極酸化！ｌ！ｌ！即中に酸化さ
れて酸化物として酸化皮膜中に存在するのに対し、Ａｌ
６Ｆｅ相は酸化されずに金属相のまま皮膜中に存在する
。この酸化されないＡｌｅ　Ｆｅ相が皮膜中に存在すれ
ば入射光を吸収して、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌｒｎ　Ｆｅ相と
比較シテ暗イ色調の灰色を呈することとなる。そして一
般に前記？１７の本組織の外部領域にはＡ１１ＩＩＦｅ
相が主として存在し、内部領域には／Ｍ’ｓ　Ｆｅ相と
Ａｆ３Ｆｅ相が存在するため、Ａｌ６Ｆｅ相を含む内部
領域がＡβｍＦｅ相を主体とする外部領域よりも暗い色
調の灰色を呈することが知られている。

したがって詩興全体が樅の本組織の内部領域の組、蜜か
らなるようにイにの本組織の内部領域を拡大させ、実質
的に樅の本組織のない鋳塊とすれば、前述のようなＡ＊
−ｓｒ系の合金でなくとも陽極酸化処理後に灰色−暗灰
色の濃灰色系の色調をヱするアルミニウム合金板を１ｑ
ることができると考えられる。

一方、本発明者等は既に特公昭５８−　’２６４３１号
において、ＡＺ−Ｆｅ−ｓ　ｉ　−Ｍｑ系（Ｄ　？　／
Ｌ／ミニウム合金について樅の木１１ｉ織の内部領域を
拡大させて全体を内部領域の組織とするための組成を提
案しており、この発明にしたがえば確かに陽極酸化処理
後に灰色〜暗灰色の色調を有する合金板を待ることか可
能となり、またこの系の合金では前述のＡ１−５；合金
よりも優れた耐食性を得ることが可能となる。しかしな
がらこの提案にしたがって鋳塊全体を樅の本組織の内部
領域の組織としただけでは、灰色−暗灰色の色調が安定
するとは限らないのが実間であった。すなわち、前述の
ように′ＩＫキの本組織の内部領域は暗灰色を呈するへ
β６Ｆｅ相のみならずＡｊ’３Ｆｅ相も晶出するから、
へ２６Ｆｅ相とＡｈ３Ｆｅ相との比率が変化すれば、そ
の内部領域の組織といえども灰色の色調に変化があられ
れてしまい、特に鋳造条件や熱間加工条件によって色調
が変動してしまうことがある。

そこで本願発明者等はＡｌ−Ｆｅ−８ｉ−〜１ｇ系合金
において陽極酸化処理後の色調が安定して同一色調の灰
色〜暗灰色を呈するアルミニウム合金、およびその製造
方法を開光するべく実験・検討を重ねた結果、Ｆｅ、Ｓ
ｉの比率をＭＣＩとの関係において厳密に規定すると同
時に、鋳塊の鋳造条件を適切に設定して、鋳造したまま
の鋳塊のうち最終的に圧延板の表面となる部分、すなわ
ち祷１卑の表面から５０ｍｒｎの深さでの部分（表皮部
）における全Ａｌ−Ｆｅ系金属間イし合物のうち７０％
以上をＡｌ６Ｆｅ相で占めるようにすることが安定して
灰色〜暗灰色の一定の色調を得るために必要であること
が判明し、既に特開昭６１−１１０７４１号（特願昭５
９−２３１８４．９号）において提案している。

発明が解決すべき問題点 前述の特開昭６１−１１０７４１号の提案に従えば、比
較的安定にＡｌｓＦｅ相を晶出させて、灰色〜暗灰色の
色調のかなりの安定化を図ることが可能である。しかし
ながら、その提案のへβ−Ｆｅ−８ｉ−Ｍｑ系の成分組
成の場合は、鋳造条件によってはなおＡｌｓＦｅ相とＡ
ｊ’３Ｆｅ相との混在比が変ｖノし、最終圧延板のロッ
ト内およびロット間での陽極酸化処理後の色調が変動す
ることがあることが判明した。

この発明は以上の事情を背俵としてされたもので、より
一層Ａｓｓ　Ｆｅ相を安定に晶出させ、これにより最終
圧延板の陽極酸化処理後の灰色〜暗灰色の色調をより一
層安定化するようにしたアルミニウム合金およびその製
造方法を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本弁明者等は、Ａｌ−Ｆｅ　（−〜ｆｇ−８ｉ　）系合
金における金属間化合物のうち、ＡＲ６Ｆｅ相が準安定
相であってこれを安定化させることがＡｓｓ　Ｆｅ相の
安定な晶出に有効であると考え、Ａ１と他の金、属Ｍと
の金属間化合物の安定相がＡｆ６Ｍの構造を持つ相とな
る成分系を調べた結果、ＭｎがＡｆｆ６Ｍｎ相なる安定
相を生成することを見出し、かつそのＡｌ３Ｍｎ相がＡ
ｉ’ｓ　Ｆｅ相の安定化に有効であることを見出した。

すなわち、Ａｉ’−Ｆｅ−Ｍｇ−８ｉ系にＭｎを添加ｔ
　ルことによってＡ＋２６Ｆｅ中にＭｎが混入し、Ａｓ
ｓ　Ｆｅのうちの一部の「ｅがＭｎで置換えられたＡｌ
６Ｆｅ　（Ｍｎ）相となり、しかもそのＡｉ’６ＦｅＮ
ｕｌ１１）相が単なる／Ｗ’ｓ　Ｆｅ相と比較して格段
に安定であって、最終圧延板における陽極酸化処理後の
灰色〜暗灰色の色調の安定化に有効であることを見出し
、この弁明をなザに至ったのである。

そして、上述のようにＡ６−　Ｆ　ｅ−Ｍ（７−８ｉ系
に〜１ｎを適量添加することによって、特開昭６１−１
１０７４１号の提案において制限したｌ”ｅ／Ｓｉ比の
制約やＩ造条件の制約を外しても、な、Ｈ訪塊中のＡジ
ｅＦｅ（Ｍｎ）相を鋳塊中の全体の７０％以上として、
最終圧延板の陽極酸イヒ処理後に安定に灰色〜暗灰色の
色調を得ることが可能となったのである。

具体的には、第１発明のアルミニウム合金は、重量圧で
Ｆｅ　０．４〜１．０％、Ｓ　ｉ　　０．０５〜０．２
５９６．１〜Ｉｇ０．３〜１．５％、Ｍｎ０．７％を越
え１．５％以下を含有し、残部が八！および不可避的不
純物よりなることを特徴とするものである。

また第２発明のアルミニウム合金製造方法は、ｌｆｉ比
でＦｅ　０．４〜１．０％、Ｓ　ｉ　　０．０５〜０．
２５％、Ｍ　ｇ０．３〜１．５％、Ｍｎ０．７％を越え
１．５％以下を含有し、残部がＡ１および不可避的不純
物よりなるアルミニウム合金を半連続鋳造法により詩潰
し、次いでその鋳塊を５００〜６３０℃の温度範囲内で
０．５〜１２時間加熱した後、その温度範囲もしくはそ
れ以下の温度で熱間加工することを特徴とするものであ
る。

作　　　用 先ずこの弁明に６ける合金組成の限定理由について説明
する。

Ｆｅ： Ｆｅが０．４％未満では、陽極酸化処理後に１灰色を呈
するに寄与するＡ２らＦｅ（〜ｉ　ｎ　）相の量が少な
くなって灰色が濃くなってしまい、一方Ｆｅが１．０％
を越えれば耐食性が低下するから、０．４〜１．０％の
範囲とした。

Ｓｌ； Ｓｌを０．０５％未満とするためには高＠度地金が必要
となって経済的でなくなり、一方Ｓｉが０．２５％を越
えれば陽極酸化処理後の色調が全体的に黄色を帯びて、
この発明で目的とする無彩色の濃灰色系から外れてしま
う。したがってＳｉは０．０５〜０．２５％の範囲内と
した。

Ｍｇ： ＭＣＩは、熱間圧延時におＣブる粗大再結晶粒の生成に
よりスジ目不良が生じることを防止する効果があるが、
０．３％未満てはその効果が充分ではなく、スジ目不良
による外観不良が生じ易い。一方Ｍｇが１，５％を越え
ればＭｇ−８ｉ系の晶出物が生成されて、陽極酸化処理
後の灰色の色調が安定しなくなる。したがってＭｇは０
．３〜１．５％の範囲内とした。

：〜１ｎ： Ｍｎは前述のように準安定相であるへβ６Ｆｅ相をＡｊ
ｉ！６Ｆｅ　（Ｍｎ）相として安定化させるために必要
な元素である。Ｍｎ添加によってＡｉ’ｓ　Ｆ　ｅ　（
Ｍｎ　）として安定化した相は、熱に対しても安定であ
って、加熱によりＡｆｓ　Ｆｅ（Ｍ　ｎ　）　−Ａ　１
２３　Ｆ　ｅ　（Ｍ　ｎ　）の変態を生じにくく、した
がって加熱条件の変動により色調の変動が生じにくい特
徴を有する。Ｍｎが０．７％以下では／Ｍ’６Ｆｅを安
定化させる効果が少なく、一方Ｍｎが１．５％を越えれ
ば八β６　ｔＶｌ　ｎの初品が発生するおそれがある。

したがってＭｎは０．７％を越え１．５％以下の範囲内
とした。

なお上述のようなｌ”ｅ、Ｓ　ｉ、ｆＶＩＱ、Ｍｎの残
部は実質的にＡＲとすれば良いが、通常のへ！合金ては
鋳塊の結晶粒微細化のためにＴｉ、あるいはＴ　ｉ　ｉ
ＢよひＢを微量添加することがあり、この弁明の合金で
もこれらが微量添り口されている場合を含むものとする
。但しＴｉが０．１０％を越えればＴｉＡ１’３の初品
が生成されてストリンガ−と称される線状欠陥の原因と
なるから、Ｔｉは０．１０％以下とすることが望ましく
、またＢを０，０３％を越えて添加すれば、ストリンガ
−と称される線状欠陥が生成されて外観不良となり易く
なるから、Ｂを添加する場合は０．０３％以下とするこ
とが好ましい。

次にこの発明の合金の製造方法、すなわち第２発明の方
法における各工程の条件について説明する。

先ず前述のような成分組成の合金を常法に従って半連続
鋳造（ＤＣ蒋造）によって鋳造する。得られた鋳塊は、
熱間圧延に先立って加熱するが、この加熱温度は５００
〜６３０℃の温度範囲内とし、またその加熱保持時間は
０．５〜１２時間とする必要がある。すなわち鋳塊加熱
温度が５００″Ｃ未満では均熱処理効果が充分ではなく
、熱間圧延時に粗大な再結晶を生じて製品板にスジ目不
良が生じる。

一方６３０℃を越える温度では鋳塊が溶解しはじめてし
まう。また保持時間が０．５時間未満ではｖｆ塊全全体
均一な温度となりにくく、一方１２時間以上加熱しても
経済的に不利となるだけである。したがって鋳塊加熱の
温度、時間は上述のように規定し　ｌこ　。

熱間圧延は常法にしたがって鍔間加熱温度またはそれ以
下の温度で行なえば良く、またその後の冷間圧延も常法
にしたがって行なえば良く、これらの条件は陽極酸化９
８浬後の表面色調に本質的な影響を与えない。

なおこの弁明の方法は、圧延材のみならず押出材の！！
！造にも適用できることは勿論である。すなわち押出材
を製造する場合、前述の熱間圧延前の加Ｖ！、温度、時
間を熱間押出前の加熱温度、時間に適用すれば良い。

実施例 第１表に示す化学成分の合金Ｎ０．　１〜４を常法にし
たがって汀製し、半連続鋳造によって鋳込み温度７００
℃、鋳造速度６５ｍｍ／ｍｉｎで４００ｇ　ｘ　１００
０３の断面寸法の鋳塊を訪還した。

各合金Ｎ０．　１〜４の鋳塊についてその断面組織を調
べたところ、いずれも全断面が樅の木粗織内部領域から
なっていることが判明した。

また前記同様にして精造したＮ０．　１〜４の合金の各
鋳塊について、第２表中に示す温度で各１０時間の灼熱
！Ｉ！を浬を施した後、４３０℃で熱間圧延を開始して
ｅｍｒｎの熱延板に仕上げた後、ざらに冷間圧延を施し
て３１Ｎｍ厚とし、３５０″Ｃｘ　２時間の中間焼鈍を
行なった後、最終冷間圧延によって２．ｏｍｍ厚の冷延
板に仕上げた。その冷延板にエツチング深さ２０翔の苛
性エツチングを施した衝、２０″Ｃの１５％Ｈ２ＳＯ４
を用いて電流密度１．５Ａ／ＬＭによって陽極酸化処理
を行ない、２０伽厚の陽極酸化皮膜を生成させた。

陽極酸化処理後の表面の色調について、スガ試験Ｆ３製
カラーメーターＳ〜＋−３−ＭＣｌ−１を用いてハンタ
ーカラーシステムのＬ値で評価するとともに、同一ロツ
ト内でのＬ値の変動を評価し、同時に表面のスジ目不良
について評価した。それらの結果を第２表中に併せて示
す。なお第２表においてし値は灰色の色調が濃いほど低
く、具体的にはこの発明で目的とする灰色〜暗灰色の色
調と、しては、Ｌ値６５以下が必要である。またロフト
内り値の変動評価は、同一のロフト内でＬｌｌｉの変ｖ
Ｊ幅が１．０以下の場合に○印を、またＬ値の変動幅が
１．０〜２．０の場合をΔ印、２．０を越える場合を×
印で評価した。さらにスジ目不良判定の評価は、Ｘ印が
不良、○印はスジ目不良の発生のほとんどないものを示
す。

第　　１　　表 第　　２　　表 第１表において、合金Ｎ０．　１およびＮ０．　２は本
発明合金、Ｎ０．　３はＭＱを添加しなかった比較合金
、Ｎ。

４はＭｎを添加しなかった比較合金である。

第２表から明らかなように本発明合金ＮＯ１、Ｎ。

２について、詩興均熱温度を水弁明条件範囲内とした場
合、陽極酸化処理後の表面にストリークス等によるスジ
目不良を生じず、また灰色〜暗灰色の色調を著しく安定
して得ることができた。

なお本発明合金Ｎ０．　１　、Ｎ０．　２でも、鋳塊均
熱条件が本発明範囲を下廻った場合は陽極酸化処理後の
表面にスジ目不良が生じてしまった。またＭｇを添加し
なかった比較合金、Ｎ０３ではいずれの鍔間加熱条件で
も陽極酸化処理後の表面にスジ目不良が生じ、またＭｎ
を添加しなかった比較合金Ｎ０．　４ではいずれの鋳塊
均熱条件でも陽極酸化処理後の表面のＬ値が高くかつば
らつきが多く、この光間の目標とする灰色〜暗灰色の色
調を安定して１琴ることができなかった。

発明の効果 以上の説明で明らかなように第１光明の展伸用アルミニ
ウム合金は、陽極酸化処理後の色調として、灰色〜暗灰
色のいわゆる濃灰色系の色調を極めて安定して得ること
ができ、かつスジ目不良のような欠陥を生じることがな
く、したがって重厚さが求められるビルなどの外装用な
どに最適なものである。また第２発明の方法によれば、
上述のように灰色〜暗灰色の濃灰色系色調を有しかつス
ジ目不良のような欠陥のない展伸加工材を、特に厳しい
坊造条件等の制約を受けることなく、確実かつ安定して
容易に製造することができる。

出願人　　スカイアルミニウム株式会社代理人　　弁理
士　　晋　１）武　久 （ほか１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比でＦｅ０．４〜１．０％、Ｓｉ０．０５〜
   ０．２５％、〜Ｍｇ０．３〜１．５％、Ｍｎ０．７％を
   越え１．５％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的
   不純物よりなることを特徴とする、陽極酸化処理後の色
   調が灰色ないし暗灰色である展伸用アルミニウム合金。
2. （２）重量比でＦｅ０．４〜１．０％、Ｓｉ０．０５〜
   ０．２５％、Ｍｇ０．３〜１．５％、Ｍｎ０．７％を越
   え１．５％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不
   純物よりなるアルミニウム合金を半連続鋳造法により鋳
   造し、次いでその鋳塊を５００〜６３０℃の温度範囲内
   で０．５〜１２時間加熱した後、その温度範囲もしくは
   それ以下の温度で熱間加工することを特徴とする、陽極
   酸化処理後の色調が灰色ないし暗灰色である展伸用アル
   ミニウム合金の製造方法。