JPH02439B2

JPH02439B2 -

Info

Publication number: JPH02439B2
Application number: JP61259340A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hino; Masakazu Hirano
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1990-01-08
Also published as: JPS63111197A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は自動車ホイール用アルミニウム合金材
の表面処理方法に関し、さらに詳細には、優れた
光輝性を呈し得る自動車ホイール用アルミニウム
合金材の表面処理方法に係る。［従来技術］（背景）現在アルミニウム合金製の自動車ホイールは、
リムとスポークとを組合せる形式のいわゆる３ピ
ース型ホイールが一般的である。このリムは一般的にアルミニウム板材を、第３
図に示すようにスピニング加工し、次いで、表面
に光沢を付与する等のための表面処理を行なうこ
とにより作製される。（従来技術の構成）従来かかるアルミニウム板材としては、強度、
加工性、耐食性及び素材コストの面からAl−Mg
系合金である5052、5154、5454合金より成る合金
材が使用されている。一方、表面処理方法としては、リム表面を機械研磨、化学研磨あるいは電解
研磨を行なつた後に、クリヤー塗装する方法。陽極酸化処理方法がある。［発明が解決しようとする問題点］しかし、近年、市場においては高級ホイール指
向が強くなり、光輝性の優れた材料が求められて
おり、その一方で、リム形状をより複雑にし、デ
ザイン性に富む形状を得るための成形性に優れた
材料を合せて要求されている。かかる背景のもとでは、上記した従来のアルミ
ニウム材を用いて従来の表面処理方法では次のよ
うな問題点が生じる。まず、ホイール用材料としての成形加工性に
おいても前記の5052、5154、5454合金材を用い
てスピニング加工法で複雑な形状に加工しよう
とする場合、加工時に割れが発生したり、所望
の寸法が得られない等という加工上の問題点が
ある。一方、表面処理方法については、従来技術で述
べたの方法は、塗膜が軟らかにため、ホイール
表面に傷が発生しやすく、さらに、使用中に塗膜
が剥離しやすいという欠点を有しているため一般
には使用されておらず、皮膜が硬く傷が発生しに
くい表面処理である陽極酸化処理方法が採用されまた、従来のアルミニウム合金材に陽極酸化処
理を行なつても、得られる皮膜は光輝性が劣る、得られる皮膜は、乳白色であり、高級感のあ
るいわゆるクロムメツキ等の深みのある金属光
沢を有していない、という問題点がある。上記した従来の表面処理方法においては、定量
的に述べると、反射率が40％より少なく、色差
L^*は30より大きい。従つて、上記した近年の自動車ホイールに対す
る要望を満足することができない。［問題を解決するための手段］上記問題点は、重量％において、Mg：1.5〜
5.5％、Ti：0.005〜0.20％、Fe：0.10％以下、
Si：0.10％以下、不可避的不純物0.05％以下、残
部Alからなり、かつ、Cu：0.01〜0.30％、Zn：
0.2〜1.5％、Mn：0.05〜0.60％、Cr：0.05〜0.40
％、Zr：0.05〜0.30％、Ｖ：0.05〜0.20％、Ｂ：
0.0005〜0.05％のうちの１種又は２種以上を含有
し、結晶粘度が２mm以下である鋳塊を、450〜550
℃の温度範囲において均質化処理を４〜24時間行
ない、次いで、熱間圧延及び冷間圧延にて所望の
板厚とし、次いで軟化処理を行うことにより作製
された、最終的結晶粒形状の短径と長径との比が
１：５以下であり、かつ、短径が50μｍ以下であ
る自動車ホイール用アルミニウム合金材を、研摩し、陽極酸化処理にて10μｍ以下の皮膜を表面に形
成し、次いで、アゾ基系黒色染料を0.01〜20ｇ／溶
かした溶液中に５秒〜15分浸漬することを特徴と
する自動車ホイール用アルミニウム合金材の表面
処理方法によつて解決される。（成分限定理由） Mg：Mgはホイール用材料として必要な機械
的性質を得たるめに最も重要な元素であり、1.5
％より少なくては十分な強度が得られず、5.0％
より多くてはスピニング加工性が劣り応力腐食割
れが起こりやすくなる。 Ti：Tiは結晶粒の安定的微細化のために重要
な元素であり、0.005％より少なくては組識微細
化が十分ではなく、0.20％より多いと光輝性が
劣、巨大化合物を発生させる可能性を有する。 Fe、Si：Fe、Siはいずれも加工性、光輝性に
大きな影響を及ぼす元素であり、それぞれ0.10％
より多いと加工性及び光輝性が著しく劣る。不純物：不純物は0.05％以上それぞれ単独に存
在すると加工性及び光輝性に悪影響を及ぼすた
め、0.05％以下におさえる。 Cu、Zn、Mn、Cr、Zr、Ｖ、Ｂは、いずれも
光輝性及びスピニング加工性の向上効果を有して
いる。 Cu：Cuは特に光輝性を向上させるために有効
な元素であり、0.01％より少なくては効果が少な
く、0.30％より多いと光輝性の効果が飽和すと共
に加工性も劣る。 Zn：Znは特に加工性を向上させるに有効な元
素であり、0.2％より少なくては効果が少なく、
1.5％より多いとその効果は飽和する。 Mn、Cr、Zr、Ｖ：これらの元素はいずれも特
に結晶粒の安定的微細化のために重要な元素であ
るが、ともに0.05％より少なくてはその効果が少
ないが、それぞれの値が0.50、0.40、0.30、0.20
より多に場合は効果が飽和し、巨大化合物が発生
する可能性がある。Ｂ：は特に結晶粒の安定的微細化のために重要
な元素であり、0.0005％より少なくては組識微細
化が十分ではなく、0.05％より多いと光輝性が劣
り、巨大化合物を発生させる可能性を有する。そして化学成分以外の条件については以下の条
件を要する。鋳塊の結晶粒度は２mm以下とする。鋳塊の結晶粒度が２mmを超えると最終的に得ら
れるアルミニウム合金材の短径は50μｍを超え、
かつ、短径と長径との比は１：５より大きくな
る。短径が50μｍを起えると肌荒れが生じ、また、
短径と長径との比が１：５より大きくなると割れ
の発生をまねく。なお、鋳塊の結晶粒度を２mm以下にするには鋳
造後の冷却速度を大きくすればよい。鋳造後は、均熱処理を行なう。その条件は450
℃〜550℃×４〜24時間である。 450℃未満では短径と長径との比が１：５より
大きくなり、スピニング加工時に割れが発生す
る。550℃を超えると、局部的な溶融が起こる。
また、４時間未満では鋳塊の均質化が十分ではな
く、24時間より長いと効果が飽和する。均熱処理後は、常用されている手段により熱間
圧延及び冷間圧延を行なう。この圧延により所望
の厚さとする。圧延後に軟質化処理（焼鈍）を行なう。軟質化
処理の条件は常用されているものでよい。例え
ば、300〜400℃×１〜10時間である。（表面処理方法）表面処理は、板材を研磨し、陽極酸化処理にて
10μｍ以下の皮膜を形成させた後、アゾ基系黒色
染料を溶かした液中に５秒〜15分浸漬させる。以下に、より詳細に説明する。上記アルミニウム板材を原材料として、研磨処
理後、陽極酸化処理するが、酸化処理皮膜が10μ
ｍより厚くては皮膜の乳白色が強くなり光輝性に
劣ることになる。染料としてアゾ基系黒色染料を0.01ｇ／〜20
ｇ／用いるが、染料濃度が0.01ｇ／より薄い
場合、逆に20ｇ／より濃い場合には所定の色調
が得られない。また、５秒未満では所定の色調が得られず、逆
に15分を起えると効果が飽和する。染料としてはアゾ基系のものが、色の退化が少
なくて最も優れているが、製品によつては他の黒
色染料を用いてもよいし、特色ある色を要求され
る場合にはその他の色の染料を混合してもよい。以上述べた処理方法により、最終製品におい
て、反射率が40％よ大きく、かつ、色差L^*が30
より小さくすることでき、目的とするクロムメツ
キ状の金属光沢を有する光輝性を示すことができ
る。［発明の実施例］以下実施例を参照して本発明を詳細に説明す
る。（供試材の作成）表１に化学成分値（重量％）を示した。表１において合金No.１〜６は本発明範囲内にあ
り、合金No.７〜９はいずれも本発明の範囲外であ
る。なお、合金No.10は5154合金である。溶湯を鋳造し、表１に示す化学成分を有する
400mm厚の鋳塊を得た。鋳塊の結晶粒度は、合金No.８を除きいずれも２
mm以下とした。合金No.８は４mmとした。合金No.１〜10の鋳塊を500℃×８時間の均質化
処理後、熱間圧延にて８mmｔの板となし、冷間圧
延にて５mmｔの板材を得、最終的に340℃×２時
間の軟質化処理を行なつた（製造法Ａ（表２））。以上のようにして作成した合金材は、供試材No.
１〜10として表２に示す。一方、合金No.１の鋳塊の一部を420℃×24時間
の均質化処理後、熱間圧延にて８mmｔの板とな
し、冷間圧延にて５mmｔの板材を得、最終的に
340℃×２時間の軟質化処理を行ない（製造法Ｂ
（表２））、供試材11を作成した。以上のようにして作成した供試材につき以下の
事項の試験を行なつた。（結晶粒）結晶粒度を調べたところ、供試材８及び供試材
11を除き、いずれも短径と長径との比は１：５以
下であり、かつ、短径の粒度は50μｍ以下であつ
た。それに対し、供試材11は短径は50μｍ以下であ
つたが、短径と長経との比は１：５以上であつ
た。また、供試材８は短径は50μｍ以下であり、か
つ、短径と長経との比も１：５以上であつた。以上の結果を表２に示す。（スピニング加工性）スピニング加工性は、第１図に示すように、ス
ピニング加工試験を行ない、加工時の表面状態
（割れの発生等の有無）及び、加工後の外径寸法
により加工性を評価した。その結果を表２に示す。なお、表２に示すスピニング成形加工性試験は
下記の条件によつた。寸法：マンドレル寸法 φ150mm 粗板寸法４mmｔ×φ240mm 加工条件：マンドレル回転数 28rpm 加工速度 30mm／min （加工ローラ移動速度）潤滑無潤滑クリアランス５mm （板厚＋クリアランス）表２に示すように、供試材１〜６はいずれも割
れ等の発生は見られず、加工後の表面に異常は認
められなかつた。それに対し、供試材７〜11はいずれも加工時に
割れが発生した。また、スピニング加工後の外径ｄ（第１図に示
すように3/4ｈの位置における外径）を測定した
ところ、供試材１〜６はいずれも供試材７〜11に
比べて小さな値を示した。なお、外径ｄは小さい
ほどスピニング加工性が優れていることを示す。（引張試験）引張試験の結果を表２に示す。供試材１〜６においては、引張強さ、耐力とも
供試材７〜11とほぼ同じであつたが、伸びは比較
例より優れていた。なお、伸びが大きいということはスピニング加
工に限らず加工性が良好であることを意味する。（表面処理）供試材１〜７及び供試材10につき、以下の条件
で研磨、陽極酸化処理、染料浸漬、封孔を行なつ
た。（表３）。表３においては、供試材１〜６を用いたものを
それぞれ実施例１〜６として示し、供試材７及び
供試材10を用いたものをそれぞれ比較例１、比較
例２として示す。処理工程化学研磨：リン酸90％、硝酸10％の液中で
100℃×１分浸漬陽極酸化：５％硫酸水溶液にて5A／ｄm²、
15分通電し、3μｍの厚膜染料浸漬：アゾ基系染料（サンドス社製
MLW）１ｇ／を溶かした液中に60℃×５分
浸漬封孔：純粋中に100℃×30分浸漬一方、供試材１〜３の合金材につき、上記処理
工程での染料浸漬を行なわない処理を行ない比
較した。なお、この比較において供試材１〜３の
合金材を用いたものをそれぞれ比較例３〜５とし
て表３に示す。以上の処理工程を行なつた各試料につき反射率
と色差L^*を測定した。その結果を表３に示す。なお、比較のためにクロムメツキを行なつた場
合の反射率と色差L^*についても表３に示す。表３に示すように、実施例１〜６はいずれも反
射率は70％以上であり、また色差L^*は22以下で
ある。すなわち本発明の実施例はいずれも、クロ
ムメツキに近い反射率及び色差Ｌの値を示したい
る。それに対し、化学成分が本発明の範囲外である
比較例１及び比較例２は、反射率は40％より低
く、かつ、色差L^*は約40と高い。また、表面処理を本発明とは異なる方法で行な
つた比較例３〜５は反射率は約70％と高いが、色
差L^*は約60ときわめて高い。［発明の効果］以上説明したように本発明によれば以下の効果
が得られる。割れがなく、デザイン性の優れたホイールに反
射率70％以上でかつ色差L^*が22以下の、クロム
メツキと同等の深みのある金属光沢を得ることが
できる。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂはスピニング成形加工性試験方法
を示す断面図であり、第２図は反射率と色差の相
関図である。第３図はスピニング加工の方法を示
す断面図である。符号の説明、１……マンドレル、２……基板、
３……テールストツク、４……加工ローラ、ｈ…
…外径。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％において、Mg：1.5〜5.5％、Ti：
0.005〜0.20％、Fe：0.10％以下、Si：0.10％以
下、不可避的不純物0.05％以下、残部Alからな
り、かつ、Cu：0.01〜0.30％、Zn：0.2〜0.5％、
Mn：0.05〜0.60％、Cr：0.05〜0.40％、Zr：0.05
〜0.30％、Ｖ：0.05〜0.20％、Ｂ：0.0005〜0.05％
のうちの１種又は２種以上を含有しし、結晶粘度
が２mm以下である鋳塊を、450〜550℃の温度範囲
において均質化処理を４〜24時間行ない、次いで
熱間圧延及び冷間圧延にて所望の板厚とし、次い
で軟化処理を行うことにより作製された、最終的
結晶粒形状の短径と長径との比が１：５以下であ
り、かつ、短径が50μｍ以下である自動車ホイー
ル用アルミニウム合金材を、研摩し、陽極酸化処理にて10μｍ以下のの皮膜をアルミ
ニウム合金材表面に形成し、次いで、アゾ基系黒色染料を0.01〜20ｇ／溶
かした溶液中に５秒〜15分浸漬することを特徴と
する自動車ホイール用アルミニウム合金材の表面
処理方法。