JPH01263242A - 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 この発明は陽極酸化処理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呈する展伸用
アルミニウム合金お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！２８浬を施した状態でビルの外
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　１０５００５０合
金Ｓ　５００５００５合金あり、これらの色調としては
硫酸浴１憧酸化処理による淡灰色か、自然発色１慟酸化
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、ＩＩＩ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１優酸化１後に
呈する建材用アルミニウム合金とじては／ｌ’−３ｉ系
の月３４３４３合金やそれ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Δ、２−８ｉ系のＪＩＳ　４３４３合金や
それ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、そのため製造ロフ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。またこの種のへβ−３ｉ系
合金は前述のＪＩＳ　１１００合金やＪＩＳ　５００５
合金と比較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　１０５０合金
、あるいはＪＩＳ　５００５合金などの如く、Ａ、＆−
Ｆｅ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。この樅の本組織は、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ＡＮＩｎ　Ｆｅ、Ａｌ３
　Ｆｅ、ＡＲｅ　Ｆｅ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、Ａｒｍ　Ｆ
ｅ相およびＡｊ’３Ｆｅ相は陽極酸化処理中に酸化され
て酸化物として酸化皮膜中に存在するのに対し、Ａｌ２
ｅ　Ｆｅ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Ａｓｓ　Ｆｅ相が皮膜中に存在す
れば入射光を吸収して、Ａ１３Ｆｅ１Ａｊ７＋ｎ　ｌ”
ｅ相ト比較シテ暗イ色調の灰色を呈することとなる。そ
して一般に前記樅の本組織の外部領域には／Ｍｉｌｌ　
Ｆｅ相が主として存在し、内部領域にはＡｌ６Ｆｅ相と
Ａｌ３Ｆｅ相が存在するため、Ａｔ７ｓ　Ｆｅ相を含む
内部領域がＡｆｌＤ　ｌ”ｅ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。

したがって鋳塊全体が樅の本組織の内部領域の組織から
なるように樅の本組織の内部領域を拡大させ、実質的に
樅の木組、熾のない防塊とすれば、前述のようなＡｌ−
８ｉ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呈するアルミニウム合金板を得るこ
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＠にお
いて、Ａ　ＲＦ　ｅ　　Ｓ　ｉ　−Ｍ　ｇ系のアルミニ
ウム合金について樅の本組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１ｑることが可能となり、
またこの系の合金では前述のへβ−３ｉ合金よりも優れ
た耐食性を１ｑることか可能となる。しかしながらこの
提案にしたがって精魂全体を樅の本組織の内部領域の組
織としただけては、灰色−暗灰色の色調が安定するとは
限らないのが実情であった。すなわち、前述のように樅
の本組織の内部領域は暗灰色を呈するＡｌ６Ｆｅ相のみ
ならずＡｊ２３Ｆｅ相も晶出するから、Ａ（ｌｅ　Ｆｅ
相とＡｌ２３Ｆｅ相との比率が変化づ′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八β−Ｆｅ−８ｉ　−ｖｑ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
方法を開発するべく実験・検討を重ねた結果、ｌ”ｅ、
３ｉの比率をＭｇとの関係において厳密に規定すると同
時に、鋳塊の詩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
ち鋳塊の表面から５０間の深さでの部分（表皮部）にお
ける全へβ−Ｆｅ系金属間化合物のうち７０％以上を／
Ｗ’６Ｆｅ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５９−２
３１８４９号）において提案している。

弁明が解決サベき問題点 前）ボの特開昭６１−１１０７４１号の提案に従えば、
比較的安定にＡｆｓ　Ｆｅ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／Ｍ−Ｆ　ｅ　−Ｓ　ｉ　　Ｍ
　Ｑ系の成分組成の場合は、鋳造条件によってはなおＡ
ｉ’ｓ　Ｆｅ相とＡｊｉ’３１”ｅ相との混在比が変動
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前頭としてされたもので、工業
的な量産規模での製造によっても陽極酸化９８理後に著
しく安定して灰色〜暗灰色の色調を呈し得る展伸用アル
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 本発明者等は上述の目的を達成するべくｇｉ！意実験・
検討を重ねた結果、Ａｌ２６Ｆｅ相が準安定相であって
加熱によ】てＡｆｓ１”ｅ相に比較的変態しやすいのに
対し、Ｍｎを添加すれば準安定相のＡｇｅＦｅ相をＡｌ
６Ｆｅ相 イヒさせ得ること、そしである程度以上のＭｎを添加す
ることによって、安定なＡｆｓ　Ｆｅ　（Ｍｎ）相をＭ
ｊ卑全全体均一に晶出させ得ることを見出した。このよ
うにＡ”６Ｆｅ相を安定な Ａｌ６Ｆｅ（Ｍｎ）相として詩興全体に均一に晶出させ
た場合、樅の本組織の発生がないから、「ｅ、３ｉの比
率とＭｇ吊との関係等に厳密な制限を加えなくても、圧
延板表面に安定してＡｌ６Ｆｅ　（Ｍｎ）相を存在させ
て、陽極酸化処理後の色調を安定して灰色〜暗灰色の色
調とすることが可能と考えられる。但し、Ｍｎをある程
度以上添加すれば、陽極酸化処理後の色調が赤味を帯び
た彩色系となってしまうことがある。しかるに木弁明者
等がさらに研究を重ねた結果、Ｃｕを適量添加するとと
もに詩情均熱条件を高温加熱とすることによって、陽極
酸化９１！ｌ！理後の色調が赤味を帯びたものとなるこ
とを有効に防止して、灰色〜暗灰色の無彩色系の色調を
確実に得られることを見出し、この発明をなすに至った
のである。

具体的には、第１発明のアルミニウム合金ｌよ、重量化
でＦｅ０．４〜１．５％、Ｍｎ　０．７〜１．５％、Ｃ
ｕ　０．０５〜０．４０％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琵明のアルミニウム合金製造方法は、重量化で
ｌ”ｅ　０．４〜１．５％、Ｍ「ｌ　０．７〜１．５％
、Ｃｕ０．０５〜０．４０％を含有し、残部がＡｌ２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
Ｎ造法により涛潰し、次いでその鋳塊を５５０〜６５０
℃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 先ずこの発明にお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、陽極酸化処理後に濃灰色を呈
するに寄与するＡｌ６Ｆｅ相（〜ＩｒＴ）相の潰が少な
くなって灰色が濃くなってしまい、一方Ｆｅが１．５％
を越えれば耐食性が低下するから、０．４〜１．５％の
範囲とした。

〜１ｎ： Ｍｎは前述のように準安定相であるＡｌ６Ｆｅ相をＡｌ
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、ｌ！ｓ　Ｆｅ　（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ＡｌｓＦｅ（Ｍｎ）−＋Ａｌ２３）”ｅ　（Ｍｎ
）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。０．７％以上
のＭｎを添加すれば陽極酸化処理後の色調が赤味を帯び
る傾向を示すが、この発明では後述するようにＣＬＩを
添加しかつ鋳塊均熱温度を５５０〜６５０　’Ｃと比較
的高温としているため赤色が消失し、目的とする無彩色
の灰色〜暗灰色の色調が腎られる。Ｍｎが０．７％未満
では半連続鋳造時に樅の木組１悔が生じる場合があり、
また色調の変動が生じやすく、安定性に欠ける。一方Ｍ
ｎが１．５％を越えればＡｌ６Ｍｎの初品が発生するお
それがある。したかってｉＶＩ　ｎは０．７〜１．５＋
７（、の範囲内とした。

Ｃｕ： Ｑｕは陽極酸化処理後の色調を調整するために必要元素
である。ｌｖｌ　ｎが０．７％以上となればｚ’１６　
Ｆｅ　（Ｍｎ）相が主体となって前述のように赤味を帯
びた色調となるが、Ｃｕを添加ししかも鋳塊に対する高
温の均熱を組合せれば、その現家が抑制されて、無彩色
系の灰色〜暗灰色の色調が達成される。ここでＣｕが０
．０５％未満では上述の作用が得られず、一方０，４０
％を越えれば耐食性が低下し、黄味色を帯ひた色調どな
ってしまう。したがってＣｕは０．０５〜０．４０％の
範囲内どした。

なお上述のようなＦｅ、　Ｍｎ、Ｃｕの残部は実質的に
Ａｌとすれば良いが、通常のへ２合金では鋳塊の結晶粒
＠細化のためにＴｉ、あるいはＴｉおよびＢを微量添加
することがあり、この発明の合金でもこれらがｆｌｆｆ
ｉ添加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ＴｉＡｊ’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、Ｔ１
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鋳造）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５５０
〜６５０℃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。このように加熱条
件を定めた理由は次の通りである。すなわち、前述のよ
うに鋳塊段階ではＭｎの添加によってＡ＆ｓＦｅ（Ｍｎ
）相が熱的に安定化するが、ハンターカラーシステムに
よる色調を表わすＬ値、ａ値、ｂ値のうち、赤味を帯び
た彩度をあられすａ値は、第１図に示すように均熱処理
なしの場合はＭｎ量の増加とともに大きくなる。これに
対しＣＬＪを添加したこの発明の合金においては５５０
〜６５０℃の範囲内の温度で均熱処理を行なった場合、
：〜ｌｎ０．７％以上で無彩色系の色調となることが判
明した。促し、保持時間が０．５時間未満では鋳塊全体
が均一な温度となりにくく、そのため上述のような効果
が充分に得られず、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た。

熱間圧延は常法にしたがって鋳塊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処
理後の表面色調に本質的な影響を与えない。

なおこの発明の方法は、圧延材のみならず押出材の製造
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熱温度、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．　１〜５を常法にし
たがって溶製し、半連続鋳造によって鋳込み温度７００
’Ｃ，ｌ造速度６５　ｍｒｔ　／　ｍ；ｈで４００１１
＋＃Ｉ　ｘ　１１０００ａの断面寸法の鋳塊を鋳造した
。

各合金１Ｎ０１〜５の鋳塊についてその断面組織を調べ
たところ、Ｎ０．　５以外の鋳塊はいずれも全断面が樅
の木明織内部領域からなっていることが判明した。

次にＮ０．　１〜４の合金の各鋳塊について、第２表中
に示すように５００〜５９０℃×１０時間の均熱９８浬
を施した後、４３０　’Ｃで熱間圧延を開始して６１％
ｍの熱延板に仕上げた後、ざらに冷間圧延を施して３ｍ
ｍ厚とし、３５０℃Ｘ　２時間の中間焼鈍を行なった後
、最終冷間圧延によって２．０．、厚の冷延板に仕上げ
た。その冷延板に片側２０伽の深さで苛汀エツチングを
施した後、２０℃の１５％Ｈ２ＳＯ４を用いて電流密度
１．５Ａ／、ｍによって陽極酸化処理を行ない、２０卯
厚のｌ’ｊ！極酸化皮酸化皮膜させた。

陽極酸化処理後の表面の色調について、スガ試験Ｒ製カ
ラーメーターＳＭ−３−ＭＣＨを用いてハンターカラー
システムのＬｆＵ（明度）オよびａ値で評価するととも
に、同一ロット内でのＬ値の変動を評価した。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Ｌ値
は灰色の色調が濃いほど低く、またａ値は大きいほど赤
味が強いことを示す。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以下でａ値が０
．７以下であることが必要である。またロフト内り値の
変動評価は、同一のロフト内でＬ値の変動幅が１，０以
下の場合にＯ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Ｘ印で評価した。

□ 第２表から明らかなように、この発明の合金Ｎ０１およ
びＮ０．　２の場合は、５５０℃以上の高温で祷塊の均
熱処理を行なうことにより、陽極酸化処理後の表面色調
として、無彩色の暗灰色の色調を著しく安定して得るこ
とができた。

なお比較合金Ｎ０．　３はＣＵを添加しなかったもので
あるが、この場合にはいずれの均熱条件でも赤味を強く
帯びた色調となってしまった。また比較合金Ｎ０．　４
は１〜１ｎの添加量が少なかったものであるが、この場
合には陽極酸化後の色調が若干赤味を帯びたものとなり
、また同一ロット内での色調の若干の変動が生じてしま
った。

発明の効果 以上の説明で明らかなように第１発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、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光明の方法によれ
ば、上］主のように灰色〜暗灰色の濃灰色系色調を有す
る展伸加工材を、特に厳しい訪造条件等の制約を受ける
ことなく、製造条件の若干のバラツギがあっても確実か
つ安定して容易に製造することができる。したがってこ
の種の展伸加工材の工業的量産規模での製造に最適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は展伸用アルミニウム合金における陽極酸化処理
後の色調（ａ値）とＭｎｎ含有上の関係を、詩興均熱の
有無等に応じて比較して示す線図である。 出願人　　スカイアルミニウム株式会社代理人　　弁理
士　　莞　１）武　久 （ばか１名） 第１図 出□□□廟量→

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比でＦｅ０．４〜１．５％、Ｍｎ０．７〜１
   ．５％、Ｃｕ０．０５〜０．４０％を含有し、残部がＡ
   ｌ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Ｆｅ０．４〜１．５％、Ｍｎ０．７〜１
   ．５％、Ｃｕ０．０５〜０．４０％を含有し、残部がＡ
   ｌ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５５０〜６
   ５０℃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。