JPH028019B2

JPH028019B2 -

Info

Publication number: JPH028019B2
Application number: JP58006102A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Sugai; Takeshi Toma; Isao Takeuchi
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1983-01-18
Publication date: 1990-02-22
Also published as: JPS59129750A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、耐孔食性にすぐれた高強度Al合
金製貯水容器に関するものである。従来、一般に、車輌用および航空機用タンク
や、大型貯水タンクなどの高強度貯水容器の製造
には、時効析出処理によりAl合金の中では最高
級の強度が得られ、かつ比較的良好な耐食性を有
し、さらに溶接性および熱間加工性にもすぐれて
いるJIS7075（重量％で、Cu：1.2〜２％、Mg：
2.1〜2.9％、Cr：0.18〜0.28％、Zn：5.1〜6.1％を
含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成
を有するAl合金）などのAl−Zn−Mg−Cu系合
金の単板材が用いられている。なお、このAl−
Zn−Mg−Cu系合金が比較的良好な耐食性を示す
のは、その表面に強固な自然酸化皮膜が形成され
ることに起因するものである。しかしながら、そ
の酸化皮膜中に不可避的に不純物が含有されてい
たり、熱的あるいは機械的に傷が付与されたりす
ると、これらの個所は充分な耐食性を発揮するこ
とができず、したがつてこれらの個所は選択的に
溶解するようになり、この結果局部腐食、すなわ
ち孔食に至る場合がしばしば見られ、特にこの
Al−Zn−Mg−Cu系合金製貯水容器の場合、合
金成分として含有しているCu成分によつ〃て粒
界腐食などの局部腐食が一段と加速される結果、
孔食の成長速度は著しく早められるものであつ
た。そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、孔食発生のない貯水容器を開発すべく研究を
行なつた結果、 Zn：３〜8.4％、Mg：0.5〜3.7％、 Cu：0.7〜1.2％未満、を含有し、さらに必要に応じて、 Cr：0.05〜0.35％、Mn：0.05〜1.5％、のうちの１種または２種、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成を有するAl合金を芯材とし、かつ、 Mg：0.3〜5.6％、Zn：0.1〜１％、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成（以上重量％、以下％は重量％を示す）を有す
るAl合金を皮材とし、前記芯材の片面または両
面に前記皮材をクラツドしてなる複合材で上記の
貯水容器を構成すると、この結果の貯水容器は、
前記芯材によつて高強度、並びに良好な成形加工
性および溶接性をもつようになり、一方前記皮材
においては、MgとZnの共存によつて、その表面
に強固な自然酸化皮膜が形成されるようになると
共に、皮材中に不可避不純物が含有したり、熱的
あるいは機械的に傷が付けられたりした場合に
も、Zn成分の作用によつて横広がりの全面腐食
型にするために孔食発生が防止され、さらに例え
ばCuイオンを多量に含有する水を取扱う場合の
ような苛酷な環境下では、前記皮材に孔食が発生
する場合があるが、このような場合にも、前記芯
材がCu成分を含有することに原因して、電気化
学的な孔食発生電位が前記芯材に比して前記皮材
の方が低いことから、芯材と皮材との界面におい
て皮材がアノードとして溶出する犠牲陽極効果に
よつて芯材が防食され、孔食が芯材にまで及ぶこ
とがなく、著しく長期に亘る使用が可能になると
いう知見を得たのである。この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に貯水容器を構成する複合材の
芯材および皮材の成分組成を上記の通りに限定し
た理由を説明する。Ａ芯材 (a) ZnおよびMg これらの成分には、MgZn₂を形成し、素
地中に微細均一に析出して芯材の強度を向上
させる作用があるが、その含有量がそれぞれ
Zn：3.0％未満およびMg：0.5％未満では
MgZn₂の析出量が少なすぎて所望の高強度
を確保することができず、一方Znにあつて
は8.4％を越えて含有させると応力腐食割れ
感受性が増大するようになり、またMgにお
いては3.7％を越えて含有させると熱間圧延
などの成形加工性が劣化するようになること
から、その含有量を、それぞれZn：3.0〜8.4
％、Mg：0.5〜3.7％と定めた。 (b) Cu Cu成分には、MgZn₂析出物を素地中に微
細に分散させる作用があるほか、自身もCu
−Mg系析出物を形成して芯材の強度を高
め、かつ芯材の電気化学的な孔食電位をCu
を含有しない皮材に比して著しく貴にし、も
つてこの結果生じた大きな孔食電位差によつ
て皮材に犠牲陽極効果を十分に発揮させる作
用があるが、その含有量が0.7％未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が1.2％以上になると熱間圧延などの
成形加工性に劣化傾向が現われるようになる
ことから、その含有量を0.7〜1.2％未満と定
めた。 (c) CrおよびMn これらの成分には、結晶粒を微細化して強
度を向上させると共に、応力腐食割れ感受性
を著しく抑制する作用があるので、これらの
特性が要求される場合に必要に応じて含有さ
れるが、その含有量が、それぞれCr：0.05％
未満およびMn：0.05％未満では前記作用に
所望の向上効果が得られず、一方Cr：0.35％
およびMn：1.50％をそれぞれ越えて含有さ
せると、焼入感受性が劣化するようになると
共に、鋳造時に巨大晶が形成され易くなり、
不均一腐食の原因ともなることから、その含
有量を、それぞれCr：0.05〜0.35％、Mn：
0.05〜1.50％と定めた。Ｂ皮材 (a) Mg Mg成分には、Znと共存することにより皮
材表面に良好な自然酸化皮膜を形成して、皮
材にすぐれた耐食性を付与すると共に、固溶
強化により皮材自体の強度を向上させる作用
があるが、その含有量が0.3％未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方4.0％を
越えて含有させると、熱間圧延などの成形加
工性が劣化するようになるばかりでなく、熱
処理条件によつては結晶粒界にAl−Mg系の
析出物（β相）が形成されるようになつて粒
界腐食をはじめとする不均一腐食や孔食が発
生するようになることから、その含有量を
0.3〜4.0％と定めた。 (b) Zn Zn成分には、上記のとおりMgとの共存に
おいて皮材表面に自然酸化皮膜を形成して耐
食性を向上させ、かつその腐食形態を横広が
りの全面腐食型にして孔食の発生を抑制し、
さらに苛酷な環境下において、例え皮材に孔
食が発生しても、このZn含有によつて皮材
を芯材に比して電気化学的に卑に保持するこ
とから、皮材が優先的に溶解し、この犠牲陽
極効果によつて孔食が芯材に及ぶのを阻止す
る作用があるが、その含有量が0.1％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方
1.0％を越えて含有させると、逆に不均一腐
食や孔食が発生するようになると共に、腐食
量も増大するようになつて皮材の芯材に対す
る犠牲陽極効果が比較的早期に消滅するよう
になることから、その含有量を0.1〜1.0％と
定めた。つぎに、この発明の貯水容器を実施例により具
体的に説明する。実施例通常の溶解鋳造法により第１表に示される成分
組成をもつた本発明皮材用Al合金Ａ〜Ｆ、比較
皮材用Al合金Ｇ〜Ｊ、本発明芯材用Al合金ａ〜
ｄ、および従来単板材用Al合金をそれぞれ溶製
した。なお、比較皮材用Al合金Ｇ〜Ｊは、いず
れも構成成分のうちのいずれかの成分含有量（第
１表に※印を付す）がこの発明の範囲から外れた
組成をもつものである。また、いずれのAl合金
も不可避不純物としてFe：0.21〜0.22％、Si：
0.08〜0.09％を含有するものであつた。

【表】

【表】ついで、上記本発明皮材用Al合金Ａ〜Ｆ、比
較皮材用Al合金Ｇ〜Ｊ、本発明芯材用Al合金ａ
〜ｄ、および従来単板材用Al合金にそれぞれ通
常の条件で均質化処理を施した後、同じく通常の
条件で熱間圧延を施して、本発明皮材用Al合金
Ａ〜Ｆおよび比較皮材用Al合金Ｇ〜Ｊは板厚：
１mmの熱延板に、一方本発明芯材用Al合金ａ〜
ｄおよび従来単板材用Al合金は板厚：８mmの熱
延板とし、これらの熱延板を第２表に示される組
合せにて重ね合わせ、熱間および冷間圧延にて板
厚：１mmとすることによつて、両面クラツドの本
発明貯水容器複合材１〜６、比較貯水容器複合材
１〜４をそれぞれ製造した。さらに比較の目的
で、上記の従来単板材用Al合金の熱延板に冷間
圧延を施して板厚：１mmの従来貯水容器単板材を
製造した。つぎに、この結果得られた本発明貯水容器複合
材１〜６、比較貯水容器複合材１〜４、および従
来貯水容器単板材について、温度：460℃に２時
間保持の溶体化処理後水冷し、引続いて温度：
110℃

【表】に６時間保持後、再び温度：150℃に８時間保持
の２段時効処理を施した状態で、引張試験を行な
い、引張り強さを測定すると共に、1ppmのCuイ
オン含有の温度：40℃の水道水中に60日間浸漬の
水道水浸漬試験、並びにCl^-イオン、SO₄ ^--イオ
ン、およびHCO₃ ^-イオンをそれぞれ100ppm含有
し、さらにCuイオンを1ppm含有する温度：40℃
の水溶液に60日間浸漬の水溶液浸漬試験を行な
い、試験後腐食生成物を除去して腐食減量、孔食
数、および最大孔食深さをそれぞれ測定した。こ
れらの測定結果を第２表に示した。第２表に示される結果から、本発明貯水容器複
合材１〜６は、高強度を有し、かついずれの浸漬
試験においても比較貯水容器複合材１〜４および
従来貯水容器単板材に比して、すぐれた耐食性お
よび耐孔食性を示し、特に耐孔食性は著しくすぐ
れていることが明らかである。上述のように、この発明の貯水容器は、すぐれ
た耐食性、特に耐孔食性を有し、かつ芯材によつ
て高強度、並びにすぐれた溶接性および成形加工
性が確保される複合材で構成されているので、特
に高強度を有し、しかも実用に際してCuイオン
を多量に含有する水溶液にさらされるような苛酷
な使用条件下におけれても皮材に発生した孔食が
芯材に及ぶことはなく、この結果著しく長期に亘
つての使用が可能となるなど工業上有用な特性を
有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１芯材が、 Zn：３〜8.4％、Mg：0.5〜3.7％、 Cu：0.7〜1.2％未満、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成を有するAl合金からなり、かつ前記芯材の片
面または両面にクラツドされた皮材が、 Mg：0.3〜４％、Zn：0.1〜１％、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有するAl合金からなる複合
材で構成したことを特徴とする耐孔食性にすぐれ
た高強度Al合金製貯水容器。２芯材が、 Zn：３〜8.4％、Mg：0.5〜3.7％、 Cu：0.7〜1.2％未満、を含有し、さらに、 Cr：0.05〜0.35％、Mn：0.05〜1.5％、のうちの１種または２種、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成を有するAl合金からなり、かつ前記芯材の片
面または両面にクラツドされた皮材が、 Mg：0.3〜４％、Zn：0.1〜１％、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有するAl合金からなる複合
材で構成したことを特徴とする耐孔食性にすぐれ
た高強度Al合金製貯水容器。