JPH0256414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） 本発明は、Feを発色の主成分とするグレー発
色アルミニウム合金に係り、さらに詳しくは、陽
極酸化処理によつて色むらのない青味を帯びた濃
いグレーに均一に発色し、しかも押出し性と共に
強度，耐食性に優れる時効硬化型のアルミニウム
合金に関し、特に押出し成形後のアルミニウム形
材を陽極酸化処理の段階でグレーに発色させるの
に利用されるグレー発色アルミニウム合金に関す
るものである。 （従来の技術） サツシ材，パネル材、門扉等の建築用材料など
のアルミニウム製品では、種々の色調のものが要
望されており、グレーに対する強い要求もある。 グレーでは、淡いものや赤味，黄味を帯びたも
のよりむしろ、青味の強い色調、濃い色調のもの
が特に強く要望されている。 従来、アルミニウム合金に表面処理を施し、着
色させる方法には、一般的合金を用いて色調に応
じた特殊な浴組成，処理条件を適用することによ
つて目的とする色調を得る方法、および自然発色
する合金を用いて陽極酸化処理によつてそれぞれ
の色調を得る方法が知られている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、上記方法のうち、一般的な合金を用い
る前者の方法では、グレーの中でも無彩色や濃い
色調に仕上げることが非常に難かしい。 一方、陽極酸化処理による自然発色を利用する
後者の方法は、一般に耐候性，耐食性に富んでい
るため、近年建築用材料等への使用が多くなつて
きている。しかし、添加合金元素の種類や量、熱
処理方法、陽極酸化処理方法等によつて、陽極酸
化皮膜処理後の色調が変化するため、色調の均一
化や合金としての各種特性と希望する色調とのバ
ランス調整などの合金成分設計が一般に難かし
い。 すなわち、Al中に発色成分としてSiを添加し
たAl―Si系合金、あるいはこれにMgを添加して
時効硬化型合金としたAl―Si―Mg系合金では、
陽極酸化処理によつてグレーに発色することが知
られているが、濃い色調のグレーを得るには合金
中のSi含有量を高くせねばならず、Si量の増加は
合金の耐食性、耐候性を阻害する。さらに、これ
ら系の合金は陽極酸化処理によつて黄味，赤味の
強いグレーに発色し、要望の強い青味を帯びたす
つきりしたグレーの色調が得られない等の問題点
があつた。 また、発色成分としてFeを添加したAl―Fe系
合金では、硫酸溶液中での通常のアルマイト処理
によつて青味を帯びた濃いグレーの色調が得られ
るが、Al―Feの系合金は時効硬化しないタイプ
である上に、この系の発色要素となる金属間化合
物は不安定で、その分布状態や粒径を均一にコン
トロールすることが困難なため、色むらが発生し
やすいという問題点があつた。 なお、時効硬化型合金であるAl―Mg―Si系合
金にFeを発色成分として添加した場合には、目
的とする濃い色調のグレーが得られないばかり
か、Feの添加によつて時効硬化性が劣化し、熱
処理後も十分な強度が得られないと懸念されてい
たため、実用化された例はない。 これは、Feは発色要素であるAl₆Feを形成する
よりもAl―Fe―Si系の金属間化合物を形成し易
いため、Feを添加しても発色要素のAl₆Feはあま
り形成されない上、硬化要素であるMg₂Siをも減
少させる結果、色調はほとんど改善されず、しか
も強度が劣化するものと考えられているからであ
る。 （発明の目的） 本発明は、従来のグレー発色アルミニウム合金
の上記問題点を解決すべくなされたものであつ
て、その目的とするところは、Feを発色の主成
分とし陽極酸化処理によつて色むらのない青味を
帯びた濃いグレーに均一に発色すると共に、押出
し性，強度，耐食・耐候性に優れた時効硬化型の
アルミニウム合金を提供することにある。

【発明の構成】

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記目的を達成するため、合金成
分，熱処理方法等が陽極酸化処理による発色の色
調やその安定性，均一性さらには押出し性，時効
硬化性等に与える影響について鋭意検討した結
果、目的とする赤味，黄味のない無彩色もしくは
青味を帯びた濃いグレーの色調を得るには、Fe
を主発色成分として用いることが最も有効であ
り、Al―Fe系合金の非熱処理性と色むら発生の
問題点については、Al―Fe系合金にSiおよびMg
を特定量添加することによつて時効硬化性を与え
ることができるとともに、Al―Fe系合金の発色
むらをも解消できるという全く新しい知見を得る
に到つた。また、さらにCoを添加することによ
つて、一層青味の強い色調、濃いグレーの色調が
得られ、発色の安定性も増すことをも見出した。 本発明に係るグレー発色アルミニウム合金は、
上記の知見に基づくものであつて、重量％で、
Fe：0.80〜2.2％、Si：0.40〜1.2％、Mg：0.25〜
0.7％、さらに必要に応じてCo：0.05〜1.0％を含
有し、残部Alおよび不可避的不純物からなるこ
とを特徴としている。 以下に、本発明に係るグレー発色アルミニウム
合金の成分値（重量％）の限定理由等について述
べる。 Fe：0.80〜2.2％ Feは、Al₆FeおよびAl―Fe―Si系の金属間化
合物を形成し、陽極酸化処理によつてグレーに発
色する主要素であるが、0.80％未満ではグレーの
色調が得られず、逆に2.2％を超えた場合には押
出し性が劣化するばかりでなく、時効硬化性が劣
化し、時効処理後の強度が低下し、6063合金に匹
敵する強度が得られない。 Si：0.40〜1.2％ Siは、時効硬化要素であるMg₂Siを形成すると
共に単体のSiにより強度を増す効果があり、0.40
％未満では6063合金と同等の強度が得られず、
1.2％を超えると押出し性が阻害されると共に、
陽極酸化処理に際してSiによる自然発色効果で、
黄味の強い色調となり、目的とする青味を帯びた
濃いグレー色調が得られなくなる。 Mg：0.25〜0.7％ Mgは前述のSiと共に所定の強度を得るのに必
要であるが、0.25％未満ではその効果が期待でき
ず、0.7％を超えると押出し性を劣化させる。 なお、陽極酸化処理による色調に及ぼすMgの
影響は比較的少ない。 Co：0.05〜1.0％ Coは、添加によつてさらに青味の強い色調、
濃いグレーの色調が色むらなく、安定して得られ
る効果があるので必要に応じて合金中に添加する
ことができるが、0.05％未満ではその効果がな
く、1.0％を超えた添加は効果が飽和し、それ以
上の添加効果がない。 なお、Coは時効硬化性に対する影響が少なく、
この範囲の添加量であれば添加しても時効処理後
の強度の低下をもたらさない。 以下に、本発明合金の特性についてさらに詳し
く述べる。 本発明合金は、時効硬化性を有しない、Feを
主発色成分とする従来のAl―Fe系合金に、時効
硬化性と発色の安定性，均一性を付与したもので
あつて、Al―Fe系合金にMgと、従来のAl―Mg
―Si系合金例えば6063合金より多くのSiを添加す
ることによつてMg₂Siを形成せしめてこれを硬化
要素とし、Feの存在下でAl―Fe―Si系金属間化
合物の形成によつて不足するMg₂Siを形成するた
めのSi量および遊離Si量を、前述した多目のSiで
補つたものと言うことができる。 すなわち、本発明合金はFeを主発色成分とす
るグレー発色合金では始めて時効硬化を可能とし
たものであつて、人工時効処理を施すことによつ
て6063合金並みの強度を得ることができ、サツシ
材等にも薄い肉厚で使用することができる。ま
た、前述のようにMg₂Siを硬化要素としているた
め人工時効処理前に行う押出し加工の際の押出し
性に優れ、加工時の生産性が高く、極めて使用し
やすい合金となつている。 また、本発明合金はSiの添加によつてFeを主
発色成分としながらも色むらが発生しにくく、色
調の安定性にも優れたものとなつているが、これ
はAl₆Feの生成とともにAl―Fe―Si系金属間化合
物の生成も、色調の均一性，安定性の改善に寄与
しているものと考えられる。 なお、鋳造された本発明アルミニウム合金ビレ
ツトの均質化熱処理温度については、400℃未満
では均質化の効果が不十分であり、色むら欠陥の
発生が顕著となり、550℃超過では発色要素であ
るAl₆FeがAl₃Feに変化するためグレーの色調が
得られなくなる。したがつて、均質化熱処理は
400℃以上550℃以下の温度範囲で行うのが望まし
く、さらには450℃以上で行うのが色調の均一性
の点でより好ましい。 なお、本発明に係る合金による押出し形材を表
面処理するにあたつては、脱脂，エツチング，ス
マツト除去を常法に従つて行い、陽極酸化処理も
硫酸浴など通常使用されている方法によつて行う
ものであり、処理条件に格別の限定はない。 （実施例） 以下に、実施例と比較例によつて本発明の優位
性をさらに具体的に示す。 第１表に示す各組成のアルミニウム合金を鋳造
速度100mm／minで160mm径のビレツトに鋳造し、
500℃×10時間の均質化熱処理を施した後、470℃
でＣ型形状の建材用型材に押出し加工した。次い
で190℃×2.5時間の人工時効処理を施し、20℃の
130ｇ／硫酸浴中で、電流密度1.50A／ｄm²で
50分間陽極酸化処理を行うことによつて約20μｍ
の厚さの皮膜を形成させてその色調を、スガ試験
機製測色色差計を用いて測定し、JIS Z8729に規
定されるL^*値およびb^*値で表記した。 ここで比較合金Ｇ，Ｈは従来のAl―Si系の合
金であり、本発明合金Ａ〜Ｆと同様の方法で陽極
酸化処理を施し、同様に色調を測定した。 なおL^*値は明度を表わすものでL^*値が高いも
のが白であり、L^*値が低くなる程黒いものを表
わす。また、b^*値については色相を表わし、b^*
値の高いものは黄色を、逆に低いものは青いこと
を表わすもので、b^*値が０に近い程無彩色に近
いことを表わす。

【表】 この結果は第１表中に併せて示すように、本発
明で特定した範囲内の成分を有する本発明合金Ａ
〜Ｆでは無彩色に近い濃いグレーに発色し、特に
Coを含有する本発明合金Ｄ，Ｅ，Ｆでは青味の
強い濃いグレーに発色した。 これに対し、Fe，Coを含有しないAl―Si―
Mg系の比較合金Ｇでは、特に黄味を帯びた色調
に発色する結果となつた。 次に、第１表の合金のうち本発明合金Ｃ，Ｆ、
比較合金Ｇ，Ｈのビレツトに対して押出し前に
400，500，530℃の各温度でそれぞれ10時間の均
質化熱処理を行つた。次いで470℃の押出し温度
でソリツド形状に押出し、190℃×2.5hrの人工時
効処理を施した。これを130ｇ／の硫酸浴中で、
前回と同様に陽極酸化処理を行ない、色調の測定
を行つた。 その結果は第１図に示すとおりで、本発明合金
Ｃ，Ｆ、特にCoを含有するＦは、第１図ａで判
るようにAl―Si―Mg系の比較合金Ｇ，Ｈよりも
濃いグレーに発色し、特に色むら防止の観点で好
ましい均質化熱処理温度域である450℃以上にお
いて、本発明合金の優位性が著しいことが確認さ
れた。 また色相についても本発明合金Ｃ，Ｆ、特に
Coを含有するＦは、第１図ｂに見るように比較
合金Ｇ，Ｈにくらべより無彩色あるいは青味を帯
びた色調に発色しており、その色相の差は前述の
好ましい温度域である450℃以上の均質化熱処理
を施した場合に、さらに顕著になることが判つ
た。さらに、本発明合金Ｃ，Ｆは熱処理温度の変
動に対する色相の変化が少なく、安定した色調を
得る上で工業的にも極めて有利であることが確認
された。 なお、これらの合金の強度については、500℃
において均質化熱処理を実施したものについて引
張試験を実施した結果、本発明合金Ｃ，Ｆ、比較
合金Ｇ，Ｈの引張強度はそれぞれ23Kgf／mm²，
22Kgf／mm，21Kgf／mm²，23Kgf／mm²であり、い
ずれも6063合金と同等の値を示した。 最後に、第１表の合金のうち本発明合金Ｃ，Ｆ
および比較合金Ｇ，Ｈのビレツトを500℃×10時
間の均質化熱処理の後、ビレツト温度を変化させ
ることにより押出し直後の形材温度を変化させ
て、ソリツド形状に押出し、第１図の場合と同様
の方法で人工時効処理および陽極酸化処理を実施
し、同様に色相を測定した。 その結果は、第２図に示すとおりで、本発明合
金Ｃ，Ｆは従来のAl―Si―Mg系合金である比較
合金Ｇ，Ｈにくらべ、ほとんど無彩色に発色して
おり、しかも押出し温度の変化に対する色相の変
化が極めて少なく、本発明合金は押出し温度条件
の変動に対しても色調が安定していることが判明
した。一般に押出し温度条件は、押出し材の形状
や押出し難易度によつて変化することが多いもの
であり、本発明合金はこの点においても製造上極
めて有利な特徴を備えていることが確認された。 さらに、これら合金の耐食性についても本発明
合金Ａ〜Ｆはいずれも良好であり、JISH8601（ア
ルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮
膜）におけるKL2（アルカリ滴下試験及びキヤス
試験併用）を満足することを確認した。また、押
出し性についてもFe，Si，Mgの各含有量を低く
おさえているので6063合金と同等であつた。しか
し、比較合金Ｇでは、Si含有量が多すぎるため
6063合金に低べて押出し性に劣るものとなつてい
た。

【発明の効果】

以上説明した様に、本発明に係わるグレー発色
アルミニウム合金は、Al―Fe合金に特定範囲の
Si，Mgを添加することによつて、Feを主発色成
分とする合金に時効硬化性と発色の均一性，安定
性を付与したものであり、人工時効処理によつて
6063合金と同等の強度が得られると共に押出し
性、耐食，耐候性にすぐれ、陽極酸化処理によつ
て従来のAl―Si―Mg系合金等では得られなかつ
た無採色あるいは青味がかつた濃いグレーに発色
し、しかも発色むらがなく、均質化熱処理条件や
押出し温度条件等製造条件面でのばらつきに対し
ても安定した色調が得られるなど数多くの特長を
備えたものであり、建材用等を中心に広い用途が
期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは陽極酸化処理後の色調に及ぼす
合金成分とビレツトの均質化熱処理温度の影響を
示すグラフ、第２図は同じく陽極酸化処理後の色
調に及ぼす合金成分と押出し温度の影響を示すグ
ラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、Fe：0.80〜2.2％、Si：0.40〜1.2
   ％、Mg：0.25〜0.7％を含有し、残部Alおよび不
   可避的不純物からなることを特徴とするグレー発
   色アルミニウム合金。 ２ 重量％で、Fe：0.80〜2.2％、Si：0.40〜1.2
   ％、Mg：0.25〜0.7％、Co：0.05〜1.0％を含有
   し、残部Alおよび不可避的不純物からなること
   を特徴とするグレー発色アルミニウム合金。