JPH01272800A - アルミニウム光輝鏡面押出形材およびその製造法 - 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） 本発明はアルミニウム押出形材に関するものである。詳
しくは光輝鏡面化されたアルミニウム光輝鏡面押出形材
およびその製造法に関するものである。

（従来の技術）− アルミニウム押出形材は軽量で加工が容易なので建材等
として広く使用されている。押出形材には耐蝕性や美観
の見地から一般に研摩、メツキ、塗装、アルマイト処理
、アルマイト−着色処理等の表面処理が施される。従来
、光輝鏡面化された押出形材としては特殊な研摩を施し
たのち、更に半光沢メツキと光沢メツキを施したものが
知られていた。（特開昭５９−／３．３３９左、特開昭
ｊ？−／クタ７９夕参照） （従来技術の問題点） しかしながら半光沢メツキと光沢メツキとコ度にわたる
メツキ処理は操作が煩雑でありコスト高を招いていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、表面粗さが小で表面反射率の大きい光輝
鏡面化されたアルミニウム押出形材を得るべく鋭意検討
を重ねた結果、特定組成のアルミニウム合金からなる押
出形材に物理的研摩と電気化学的研摩を組合せることに
より、メツキ処理を施すことなく経済的有利に優れた製
品が得られることを見出し本発明に到達した。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で用いられるアルミニウム合金は、Ｓｉを０．０
．２　％以上、Ｃｕを０．０．２％以上、Ｍｇを０．２
％以上含有し、更にＦｅを０．７％以下含有するもので
ある。（なお、本明細書中における合金組成の％は、重
量％を意味する）Ｓｉはアルミニウムに光輝性を付与す
るために必要であるが単独で余りに多量に存在すると光
輝性を低下させる。しかしＳｉがＭｇと共存するとＭｇ
２５　ｉを形成し光輝性の低下を防止できる。従ってＳ
ｉの含有量は０．０２％以上、好ましくは０．０５〜０
．５％の範囲から選択される。Ｃｕはアルミニウムの強
度を上げ、かつ光輝性を付与するために必要でその含有
量は０．０２％以上、好ましくは０．０．７〜０．．２
％の範囲から選択される。Ｓｉは多すぎても悪影響は少
ないがＣｕは多すぎるとアルミニウム合金が黄味を帯び
るので、上記のように多くとも０．２％程度にとどめる
。Ｍｇは強度を付与するために必要であり、その含有量
は０．２％以上、好ましくはａ３〜／、０％の範囲から
選択される。Ｆｅは可及的に少量であることが好ましく
、着色、反射率の低下等の悪影響を顕在化させないため
にはその含有量を最大０．７％以下に抑えることが必要
である。本発明で用いられるアルミニウム合金はＡＩが
主成分であって、上述の通り少量のＳｉ、ＣｕおよびＭ
ｇを必須成分として含有しており、かつＦｅを０．７％
を超えて含有しないものである。

しかしながらＴｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ等の元素は本発明
において重大な影響を与えないので製造工程上不可避的
に混入する場合も意図的に混入する場合もその量が少量
である限り本発明に包含されるものである。

上記アルミニウム合金の具体例として、たとえば下記の
ような合金があげられる。

（Ａ７＆、？系アルミニウム合金） Ｓｉ　　０．２〜０．６％ Ｃｕ　　０１ＯＩＬｔ〜０．８０％ Ｍｇ　　　０．ＩＩ〜０．７％ Ｆｅ　　　０．１％以下 ＡＩ　　残部 （６１Ｉ６．？系アルミニウム合金） Ｓｉ　　　０．２〜０．６％ Ｃｕ　　　０．０’ｌ　〜０．８０％ Ｍ　ｇ　　　０．ダＳ〜０．９％ Ｆｅ　　０．１％以下 ＡＩ　　残部 （！；ＮＯ／系アルミニウム合金） Ｓ　ｉ　　　０．０３〜０．０１％ Ｃｕ　　　０．Ｏｇ　〜０．／　１７５Ｍｇ　　０．７
〜／、７％ Ｆｅ　　　０．１％以下 Ａｔ　　残部 一方、従来よりアルミニウム押出形材の用途向けに賞月
されてきた６０６３系アルミニウム合金（Ｓｉ０．２〜
０．６％、Ｍｇ　０．’Ｉ　ｋ　〜０．９　％、Ｆｅ　
０．／−０，２％、Ａｌ残部）は、電気化学的研摩にお
いて反射率の低下と肌荒れを起すので本発明には用いら
れない。また純アルミニウムは材料の機械的強度が小さ
いので本発明に用いることはできない。

本発明においては上記特定組成のアルミニウム合金な押
出形材に製作する。形材の押出方法は常法に従っ【、た
とえば１Ｉｏｏ〜ｓｚｏ℃に加熱されたアルミニウム合
金を所定形状の金型（ダイス）を通して連続的に押し出
す。押出形材は、その後所定の長さに、たとえばｌ〜８
０ｍ程度に切断される。このようにして製造される押出
形材の表面にはダイスマーク、ストリーク、肌荒れなど
の凹凸やうねりが残っている。

本発明においては後述するように押出形材に物理的研摩
を施す必要があるので、その表面はできるだけ平担Ｋ、
さもなければ全体が若干凸部となるようダイス形状を選
択することが重要である。通常の押出形材は、面同志が
接触することＫよるこすり傷の発生を防ぐために、その
表面は若干凹型のくぼみが設けられているものである。

ダイスから出てくる押出形材は、通常これを急冷するこ
とにより合金組織を微細化する方法がとられる。組織の
微細化により、組成の平均化や不純物の分散が図れる。

更に押出形材の機械的強度を上げるため８００−．１！
；０℃で数時間加熱処理（エージング、時効処理）を付
加することもできる。

押出形材の物理的研摩法としては、ベルト研摩法とパフ
研摩法があげられ、ベルト研摩法は更にプラテン方式と
コンタクトホイール方式に区分される。

以下、プラテン方式のベルト研摩法について説明するに
、研摩ベルトとして通常ポリッシングベルトと称されて
いるもの、すなわちコルク等の軟質の担体忙砥粒を担持
させたものを接着剤でベルト基材に固着させた構造の研
摩ベルトを用いるのが好ましい。ポリッシングベルトは
通常は鋼製品の艶出し等に用いられているが。

アルミニウム押出形材は軟かいので、このベルトでも十
分な研削力が得られ、かつ平担で表面粗さの小さい研摩
面が容易に得られる。

なお、本発明では砥粒を接着剤で直接ベルト基材に結合
させた構造の通常の研摩ベルトを用いることも勿論可能
である。この場合にはベルトと接触する面を、ゴムや、
ゴムの裏面にさらにスポンジを張合せたものなど弾性の
ある材料で構成した軟質のプラテンを用いるのが好まし
い。このような軟質のプラテンは研摩ベルトの摩擦によ
り摩耗しやすいので、その表面に廃品の研摩ベルトを取
付けてプラテンそのものの摩耗を防ぐのが好ましい。軟
質のプラテンを用いると研摩ベルト表面に突出した砥粒
が押出形材に切り込もうとする圧力が、プラテンの弾性
により適度に緩和され、スクラッチ状の傷や送りマーク
等のない平担性のよい研摩面が得られる。

プラテンが軟かすぎると、この圧力の緩和が行き過ぎて
、かえって研摩面の平担性が悪くなる。

また、前述のポリッシングベルトを用いる場合には砥粒
の担体であるコルクにより砥粒の切り込み圧力が緩和さ
れるので、プラテンとしては金属製またはその表面に耐
摩耗材をコーテングした硬質のものを用いるのが好まし
い。

研摩ベルトの砥粒の粒度は、一般にｉｔｏ〜８００番の
範囲から選択される。通常は粗粒から細粒へと２〜７種
類の研摩ベルトで順次研摩するのが好ましい。また砥粒
としては、けい石、叶いそう土、酸化鉄、アルミナ、酸
化クロムなどが用いられる。

、プラテンの押圧力は、通常Ｏ０，２〜８０ｋｇ／ｃｒ
ｒＬ２Ｇ、好ましくは０．４’　−’Ｉ　ｋｇ／ｃｔｒ
ｔ２Ｇの範囲から選択される。押圧力が小さいと研摩ベ
ルトの研削力が小さくなり、所望の研摩面を得るまでに
多数回の研摩を行なわなければならない。また押圧力が
太き（なると発熱が増し、研摩液による冷却が追いつか
な（なる。プラテンの押圧力の最適範囲は０．ｌＩ−λ
Ｓゆ／儂２Ｇ、特にＣダ〜／ｋｇ／ｃＩｒＬ２Ｇである
。

押出形材の送り速度は通常７〜８０ｍ７分、好ましくは
２〜４’ｍ／分である。送り速度を大きくすると、所望
の研摩面を得るための研摩回数が増加する。

次に、コンタクトホイール方式のベルト研摩法について
説明するＫ、この方式は鋼製長尺材の研摩によ（用いら
れている。これをアルミニウム押出形材に適用するにあ
たってはスクラッチ状の傷や送りマークが生ずることの
ないよう、研摩圧力を適正な範囲に制御することが重要
である。たとえば砥粒の種類および粒度を併せ考慮のう
え０．２〜８０ｋｇ／ｃＩｒＬ２Ｇの範囲から選択され
る。

次にパフ研摩について説明するに、麻、木綿、モスリン
（羊毛）等を素材とする織物、フェルト、あるいは皮等
に砥粒を付着させたパフが用いられる。場合によっては
砥粒を脂肪酸、硬化油などと共に水に乳化分散させた液
状研摩剤をスプレーガンでパフに噴きつけることもでき
る。

パフ研摩は毎分ｉｏｏθ回転以上、好ましくは２００θ
〜５ｏｏｏ回転の高速度でパフを形材表面に摩擦するこ
とにより行なわれる。

以上本発明で用いられる物理的研摩法について説明した
が、本発明ではこれらの研摩法を１種あるいは２種以上
適宜に組合せて行なわれる。

たとえば、ベルト研摩により比較的大きな凹凸を除去し
、次いでパフ研摩を行ないより小さな凹凸を平滑化する
操作は好ましい実施態様である。

押し出されたままの生形材の表面粗さは通常０．５〜３
μｍであり、また反射率はその保管状態によって大幅に
異なるが通常１ｏ−１Ｉｏ％程度である。本発明におい
ては物理的研摩法によりこれを表面粗さ０．／　−０，
’Ｉμｍ、反射率＆５〜クタ％程度に仕上げることが肝
要である。物理的研摩は鏡面を形成するのに非常に重要
な工程であり、生形材に見られる押出ダイスマークと押
出ベアリングマークな消去するように行なわれる。

押出形材に物理的研摩を施したのち次に電気化学的研摩
を施す。ここにいう電気化学的研摩とはいわゆる化学研
摩と電解研摩の総称である。

化学研摩は研摩浴中に押出形材を単に浸漬することによ
り実施できる。浸漬した時、表面より溶解したイオンは
漸次溶液内部に拡散していくが、凸部ではイ・オンの拡
散が速く、凹部では緩やかである。そのため凸部での溶
解が速く凹部ではなかなか進行しないために平滑化が進
むと考えられる。研摩浴組成としては次のようなものが
知られている。（％は重量％を示す）（１）　　Ｈ３Ｐ
０４（ｇ　１１％）　　　　ＩＩ０〜８０％ＨＮ　Ｏ３
２〜６０％ 水　　　　　　　　　　　　　　残　　部（２）　Ｈ３
ＰＯ４（ｇ　ｔｉ％）　　！；０〜４０％Ｈ２ＳＯ４（
／　００％）　グＯ〜りＯ％発煙硝酸　　　　　　９〜
５％ ホウ酸　　　　０．７〜１％ Ｃｕ　（ＮＯ３）２　　　０．　／　〜／％（３）　　
重フッ酸アンモニウム　　　ｌ０Ａ−２０％ＨＮＯ３（
ｊｌＩ％）ｉｏ〜、ｔｏ％ 硝酸鉛　　　　６．０　／〜０．０５％（４）　　Ｈ３
ＰＯ４７０−Ｋ　０％ ＨＮＯ３２〜８０％ 酢酸　　　　　左〜１５％ Ｃｕ　（ＮＯ３）２　　　　　　　０．　／　〜／％水
　　　　残部 化学研摩の処理条件は、研摩浴組成とも密接に関連する
が通常はよ０〜ｉｓｏ℃の温度で行なわれ、研摩すべき
量や所望物性に応じて処理時間は８０秒〜２０分分径の
広い範囲から選択される。

次に電解研摩につき述べるに、最も一般的にはりＯ〜ざ
ダ％のリン酸を電解研摩液とし、浴温３０〜７０℃、電
流密度３０〜ｇＯＡ／ｄｍ２、電解時間２〜３０分程度
分径施される。その他の電解研摩液としては、硫酸系、
過塩素酸−無水酢酸系、硫酸−リン酸−グリセリン系、
２０〜３０％ホウフッ酸水溶液、Ｎ　ａ２　ＣＯ３Ｎ　
ａ３　Ｐ　Ｏ４水溶液、ＫＯＨ−酪酸−水系などを使用
することができる。浴温、電流密度等の処理条件はリン
酸浴を用いる場合と大差はな（、前記同様に研摩すべき
量や所望物性に応じて適宜に選択される。

電気化学的研摩の目安は、表面粗さを０．３μｍ以下、
好ましくは０．ＯＳ〜０．２５μｍ１反射率は８０％以
上、好ましくはｇｓ％以上となるように前記処理条件を
制御することが肝要である。

これらの範囲をはずれると色相や形状の相似性について
問題が発生し鏡面形材として応用しがたい。

電解研摩法は設備費が大きくなるが処理液温が比較的低
温であるという利点がある。一方、化学研摩法は比較的
高温で実施され、研摩時に発生するＮＯ２ガスの吸引処
理等が付加される。

以上詳述したように、本発明によれば特定組成のアルミ
ニウム合金を用いた押出形材に物理的研摩および電気化
学的研摩を順次に施すことにより、メツキ処理すること
なく光輝鏡面化されたアルミニウム光輝鏡面形材を製造
することができる。このような光輝鏡面形材はそのまま
最終製品化することができるが、後処理として陽極酸化
、クリヤー塗装、カラークリヤー塗装などを追加するこ
とができる。光輝鏡面形材に陽極酸化を施すと、表面硬
度が上がりノ・ンドリンク性と耐触性に優れるようにな
り、また塗膜との密着性が向上する利点がある。一方、
陽極酸化によって表面が粗化すると同時に反射率が低下
するので鏡面性を損なわないよう留意することが必要で
ある。たとえば、反射率が７５％以上を保持する範囲で
行なうことは色相の相似性のうえに重要である。通常の
陽極酸化皮膜の厚さは６〜２０μｍ程度であるが本発明
においては上記の理由により、その皮膜厚さを７〜５μ
ｍの極薄皮膜とするのが好ましく・。り１ツヤ−塗装、
カラークリヤー塗装は、通常陽極酸化皮膜の上に施され
る。フッ素系樹脂、アク１ノル樹脂、エポキシ系樹脂、
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などが用いられ、塗膜
の厚さとしてしま通常５〜２０μｍの範囲から選択され
る。

（実施例） 次に本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えな（・限り以下の実施例に限定さ
れるものではな０゜ 実施例／ 下記組成のＡ７６３７６３系アルミニウム１略断面コの
字型のダイスを通して押出し、生形材を製作した。

６７６３系アルミニウム合金 生形材表面にはストリークや肌荒れがあり、表面粗さは
／、ｌ１μｍ、反射率は２３％であった。

なお、表面粗さはＪＩＳ　ＢＯＡＯ／に従い、小板研究
所■裂形状測定器５Ｅ−３を用い、縦８００００倍、横
８００倍の測定倍率、走査速度０．　、２　ｔｓｘ／　
ｓｅｃで測定し、長さ０．２３ｍｘあたりの凹凸の最大
高さ７０点の平均値Ｒｍａｘ（μｍ）で表示した。また
反射率はＪＩＳ　Ｄ！；７０！；に従い３０°−３０°
反射率の値として測定し％で表示した。

上記の生形材を次の方法でまず物理的研摩を施した。研
摩の結果表面粗さは０．３．２μｍ、反射率は７３％と
なった。

物理的研摩（パフ研摩） 物理的研摩を施したのち、次の方法で化学研摩を施した
。研摩の結果、表面粗さは０．７．２μｍ、反射率はｇ
９％であり、充分な光輝鏡面を有していた。

電気化学的研摩（化学研摩） 実施例コ 実施例／において物理的研摩として用いたパフ研摩の代
りに下記のベルト研摩を用いた以外は実施例１と同様に
して、光輝鏡面形材を得た。

結果を第１表に示した。

物理的研摩（ベルト研摩） 実施例３ 実施例／において電気化学的研摩として用いた化学研摩
の代りに下記の電解研摩を用いた以外は実施例／と同様
にして光輝鏡面形材を得た。

結果を第１表に示した。

電気化学的研摩（電解研摩） 実施例グ 実施例／において用いた６７６３系アルミニウム合金の
代りに下記組成の！；ＮＯ／系アルミニウム合金を用い
た以外は実施例１と同様にして、光輝鏡面形材を得た。

結果を第１表に示した。

！；ＮＯ／系アルミニウム合金 実施例り 実施例／において得られた光輝鏡面形材に下記の方法で
更にアルマイト処理を施した。結果を第１表に示した。

アルマイト処理方法 比較例／ 実施例／で用いた６７６３系アルミニウム合金の代りに
、下記組成の６０６３系アルミニウム合金を用いた以外
は実施例／と同様にして表面処理した。結果を第１表に
示す。反射率、表面粗さとも本発明の光輝鏡面形材に及
ばないことが明らかである。

（６０１，，３系アルミニウム合金） Ｓｌ　　　０．Ｏダ％ Ｍｇ　　　０．６０％ Ｆｅ　　　０．／夕％ ＡＩ　　　　残　　部 比較例λ 比較例／において、パフ研摩および化学研摩の処理時間
をそれぞれ３倍に延長して表面処理を継続した。結果を
第１表忙示す。Ｆｅの含有量が多く、Ｃｕをほとんど含
有しないアルミニウム合金を用いた場合は研摩時間を長
くしてもほとんど性能には変化がなく光輝鏡面が得られ
ないことがわかる。

比較例３ 実施例／において、パフ研摩を施すことな（直接化学研
摩を施した以外は実施例／と同様にして表面処理をした
。結果を第１表に示す。反射率は充分であるが表面粗さ
が大きく光輝鏡面にならないことがわか−る。

比較例ダ 実施例ダにおいて、パフ研摩を施すことな（直接化学研
摩を施した以外は実施例１と同様にして表面処理をした
。結果を第１表に示す。反射率は充分であるが表面粗さ
が非常に大きく光輝鏡面にならないことがわかる。

比較例り 比較例／で得られたものに対して、更に実施例左と同様
にしてアルマイト処理を施した。結果を第１表に示す。

６θ６３系アルミニウム合金の場合は、アルマイト処理
の前後において反射率の低下が大きく、また表面粗さが
非常に大きくなることがわかる。

（発明の効果） 本発明によれば、特定組成のアルミニウム合金を素材と
して押出形材を製作し、これに物理的研摩と電気化学的
研摩を順次に施すことにより、メツキ処理することなく
光輝鏡面化されたアルミニウム光輝鏡面形材を製造する
ことができる。メツキ処理がないので経済的に有利であ
るばかりでなく、アルミニウム本来の優れた反射率を生
かすことができ、メッキ品を凌ぐ性能を有する。

本発明の光輝鏡面形材は上述のように反射率が高いので
色相の相似性がよ（、また表面粗さが小さく平担である
ので形状の相似性もよ（、従って優れた鏡面性を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｓｉ０．０２％以上、Ｃｕ０．０２％以上、Ｍｇ
   ０．２％以上、Ｆｅ０．１％以下を含有するアルミニウ
   ム合金からなり、表面粗さ０．３μｍ以下、反射率８０
   ％以上に光輝鏡面化されたアルミニウム光輝鏡面押出形
   材。 （２）Ｓｉ０．０２％以上、Ｃｕ０．０２％以上、Ｍｇ
   ０．２％以上、Ｆｅ０．１％以下を含有するアルミニウ
   ム合金からなる押出形材に物理的研摩を施したのち電気
   化学的研摩を施すことにより表面粗さ０．３μｍ以下、
   反射率８０％以上に光輝鏡面化することを特徴とするア
   ルミニウム光輝鏡面押出形材の製造法。 （３）Ｓｉ０．０２％以上、Ｃｕ０．０２％以上、Ｍｇ
   ０．２％以上、Ｆｅ０．１％以下を含有するアルミニウ
   ム合金からなる押出形材に物理的研摩を施したのち電気
   化学的研摩を施し、更に陽極酸化処理を施すことにより
   表面粗さ ０．３μｍ以下、反射率７５％以上に光輝鏡面化するこ
   とを特徴とするアルミニウム光輝鏡面押出形材の製造法
   。