JPH03277749A - 耐食性に優れるアルミニウム合金材の製造方法 - 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） 本発明は材料表面の耐食性に優れるアルミニウム合金材
の製造方法に関するものであり、より詳しくは材料表面
の孔食、特に何らかの化学的な表面処理が施されて使用
される場合における、材料表面にビットが生じにくい材
料の製造方法に関するものである。

（従来の技術） Ｍｇを含むアルミニウム合金は、成形性、耐食性、強度
等に優れる特徴を有することから、自動車、船舶、車両
等用の外板、構造部材のような強度と成形性とを要求さ
れる部材、あるいは缶材、コピードラム、メモリーディ
スク、建材等のように耐食性が主に要求される部材等、
非常に多くの用途に使用されている。

これらアルミニウム合金材は多くの場合、アルマイト、
塗装、めっき等の何らかの表面処理が施されて使用され
る。これら表面処理においてはその前処理として、表面
の清浄化等の目的で機械的、化学的な処理を施されるこ
とが通常である。

この化学的な処理、例えば酸及び／あるいはアルカリ等
による表面処理工程においては、材料中の金属間化合物
のように母相と電位等の化学的性質の異なる部分、ある
いは結晶粒界等の組織不連続部は反応性がその周囲の母
相とは異なるためにしばしば表面の不均一な反応を誘発
し、表面の平滑性あるいは外観を損なう原因となる。

（発明が解決しようとする課題） Ｍｇを２％（％は重量％を示す。以下同じ。）以上含有
するアルミニウム合金において、その組織中に存在する
金属間化合物としては、主としてＡｎ−Ｍｇ系の析出物
であるβ相、Ａｌ２−Ｆｅ系の晶出物およびＭｇ２Ｓｉ
相が存在する。これら金属間化合物は母相と電位が異な
るために、前述のような化学処理において化合物あるい
は化合物周囲の母相が液中に溶出してピットを生じるこ
とが多く、特に表面の平滑性が求められる部材において
問題となっていた。また、塗装等の表面被覆処理を施さ
ずに大気中に放置した場合においても、これら化合物は
ピット状の孔食を発生する原因となる場合が多い。

すなわち上記の化合物のうちＡｌ２−Ｆｅ系の晶出物は
母相に比べ、電位が責なためにその周囲の母相を溶出さ
せるが、その程度は余り大きくない。β相およびＭｇ２
Ｓｉは電位が卑なためにその相自身が溶出し、ピットと
なりやすい。β相の析出に関しては多くの検討結果が公
表されており、２００〜２５０℃以上の温度から比較的
早い冷却速度で１００℃以下まで冷却することにより、
その析出・成長が抑制されることが知られており、製品
の製造工程においてもそのような工程が採用されている
。しかしＭ　ｇ　２Ｓ　ｉ相については鋳造時に比較的
粗大な晶出物として生じるために、このような粗大な相
が材料中に存在した場合においては、ピットが生じる可
能性が大きい。

このような粗大なＭｇｚＳｉによる問題はＭｇ量を２％
以上、Ｓｉを０．０１％以上含有する合金において特に
問題となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、材料表
面の孔食、特に何らかの化学的な表面処理が施されて使
用される場合における、材料表面ピットが起こりにくい
耐食性に優れるアルミニウム合金材料の製造方法を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 一般的に晶出物の微細化は、その晶出物を構成する元素
を減少させること（多くの場合はＦｅおよびＳｉ不純物
の減少、すなわち地金の高純化を行う）、あるいは鋳造
時の凝固速度を増大することにより対応している。しか
しこれらの手段はコスト的な増大をもたらしたり、他の
製品特性に悪影響を及ぼす場合があり、これら手段の採
用は一部用途の製品に限られている。

本発明者らは鋳造時に晶出物として組織中に生じた粗大
なＭｇ２Ｓｉ相が、その後の均質化熱処理、熱間加工（
圧延、押出、鍛造等）等の加熱を伴う工程中において、
固溶、析出反応によりそのサイズ、量が特徴的に変化す
ることを見出し、この知見に基づいてＭｇ、Ｓｉ相を効
果的に微細化する本発明方法を完成させたものである。

すなわち本発明は（１）Ｍｇを少な（とも２％以上、Ｓ
ｉ量を０．０１％以上含むアルミニウム合金を５００℃
以上に加熱後、４００〜５００℃における平均冷却速度
を８℃／分以上の速度で４００℃以下に冷却することを
特徴とする耐食性に優れるアルミニウム合金材の製造方
法、　（２１５００℃以上に加熱後の冷却過程において
４００℃以上の温度で加工を開始することを特徴とする
、前記（１）項記載のアルミニウム合金材の製造方法及
び（３）　５００℃以上に加熱・保持する時間が０．５
時間以上であることを特徴とする前記（１）又は（２）
項記載のアルミニウム合金材の製造方法を提供するもの
である。

以下に本発明になるアルミニウム合金材の製造方法につ
いて説明する。

まず本発明に使用されるアルミニウム合金の組成は、Ｍ
ｇを少なくとも２％以上含有するものとする。好ましく
はＭｇ２．０〜６．５％とする。これはＭｇの含有量が
２．０％未満では成形性、強度が低く、Ｍｇの含有量が
６．５％を越えるとＡｌ２．−Ｍｇ系のβ相が粗大化し
、耐食性が劣化するからである。

また、Ｓｔ含有量を０．０１％以上にした理由は、Ｓｉ
は通常は不純物として材料中に含有される元素であり、
その含有量は低い程望ましいが、０．０１％未満では、
そのような高純度地金は高価であり、工業的に使用する
には適さないからである。なお本発明方法によりＭｇｚ
Ｓｉを十分に固溶させるには、０．０１〜０．６％が好
ましい。

上記元素を含有するアルミニウム合金材を５００℃以上
に加熱するが加熱温度の下限を規定した理由は５００”
Ｃ未満ではＭ　ｇ　２　Ｓ　Ｌ相の固溶による微細化、
減少が不充分であり、加熱温度が高い程、固溶による微
細化、減少の効果が大きいがあまり高温にすると溶融の
危険性が大きくなる。好ましい範囲は合金組成により異
なるが、通常の合金では５９０℃以下が望ましい。

上記加熱後４００〜５００℃における冷却速度を８℃／
分以上の速度で４００℃以下に冷却する。このように規
定した理由は、ＭｇｚＳｉは５００℃以上では固溶する
が、この固溶した元素は４００〜５００℃の温度範囲に
おいて析出現象を生じ、この場合、加熱時に固溶しきれ
なかったＭｇ１Ｓｉが存在する場合においては、そのＭ
ｇ２Ｓｉを核として析出が起こりやすい性質を有する為
に、結果としてＭｇ、Ｓｉの粗大化が起こり、しばしば
加熱前より大きなサイズとなるからである。従って単に
５００℃以上の温度範囲に加熱するのみではＭ　ｇ　２
　Ｓ　１の充分な微細化が望めないのみならず、逆にＭ
ｇ２Ｓｉの粗大化が生じる場合がある。この現象は、加
熱により固溶させた後に冷却する場合において顕著に生
じる特徴的な現象であり、加熱の昇温時にはあまり問題
とならない現象である。４００〜５００℃における平均
冷却速度が８℃／分未満である場合には、析出による粗
大化が太き（なる。４００℃未満に冷却された後では析
出速度が低下するために、粗大化は殆ど問題とはならな
（なる。しかし好ましくは３５０℃未満まで５℃／分以
上にて冷却することが望ましい。

また本発明における冷却速度で冷却を行うことによりＭ
　ｇ　２　Ｓ　ｉの微細化は可能であるが、さらに冷却
時に加工を加えることにより、ＭｇａＳｉの粗大化をさ
らに抑制し、その結果として、より微細化を行うことが
可能となる。この加工は４００℃以上で加工を行うこと
により、その効果が顕著になるものであり、４００℃未
満で加工を行ってもその効果を期待することは難しい。

この効果は４００℃以上で加工することによることが特
徴であるから、加工の終了温度は特に規定されるもので
はない。また該温度（４００〜５００”Ｃ）における加
工度は大きい方が好ましいが、特に規定されるべきもの
ではない。また加工を行うことにより冷却速度を大きく
することが容易になる効果もある。なお加工の種類は圧
延、鍛造、押出等例れでも良い。

冷却中に加工を加える場合においては、通常は素材を加
熱炉により加熱し、所定の時間加熱後に炉より素材を出
して圧延機、あるいは鍛造プレスのような加工機まで運
び、加工が開始される。この際には常温の大気と加熱さ
れた素材とが触れるために、素材の温度低下が生じる。

本発明においては、この冷却および加工中に生じる冷却
との両方の作用により４００〜５００℃における平均冷
却速度が８℃／分以上にする事が必要である。

また本発明法による加熱、冷却および冷却中における加
工に供する素材は、多くの場合においては鋳塊あるいは
鋳造板であるが、圧延板、鍛造ブロック等のように加工
が加わった後の材料、あるいは粉末を固化したブロック
あるいはこれに加工を加えたもの等、何れでも良い。

加熱時間は粗大なＭ　ｇ　ｘ　Ｓ　ｌ化合物が十分に固
溶する時間の保持が必要である。この時間は、素材にお
けるＭ　ｇ　２　Ｓ　ｌ化合物のサイズ、量、素材の外
形サイズおよび加熱温度により決定されるべきものであ
るが、通常０５時間未満では十分な固溶が望み難い。ま
た素材サイズが大きい場合にはその一部が所定の温度に
達しても、その他の部分あるいは内部等は所定の温度に
達していない場合も多く、従って素材の一部が所定の温
度に達した後に０．５時間以上保持することは、工業上
不可欠である。

なお本発明になる製造方法に使用される合金のＭｇ及び
Ｓｉ以外の元素は、その使用用途に基づき要求される特
性により決定されるべきものであり、具体的にはＣｕ、
Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、■、Ｌｉ
、Ｂ％Ａｇ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｅあるいはその他の
元素が、必要に応じて所定量添加される場合があるが、
これらあるいはその他のいかなる元素は本発明の効果を
阻害しない範囲で添加される。

（実施例） 次に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

第１表に示す組成の合金をＤＣ鋳造にてｔ４００ｍｍＸ
’　１３００ｍｍの鋳塊とした後、第２表に示す工程に
て熱処理および熱間圧延を行った。その後ｔ１．５ｍｍ
まで冷間圧延した後、３５０″ＣＸ４ｈｒの焼鈍処理を
行い、表面のＭｇ２Ｓｉ化合物のサイズを測定し、各化
合物長径の平均サイズおよび個数を測定した。測定は走
査型電子顕微鏡を使用して倍率ｉ　ｏｏｏ倍にて表面を
観察し、０．５ｍｍ”の面積について測定した。結果を
第３表に示す。

第１表 第２表 第３表 これより明らかなように本発明を外れる比較例による材
料は、Ｍｇ、Ｓｉが太き（、多（、特性的に劣る事が明
らかである。

（発明の効果） 本発明によれば材料表面にビットの発生の少ない耐食性
に優れたアルミニウム合金材の製造方法を提供すること
ができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇを少なくとも２％以上、Ｓｉを０．０１％（
   以上％は重量％を示す）以上含むアルミニウム合金を５
   ００℃以上に加熱後、４００〜５００℃における平均冷
   却速度を８℃／分以上の速度で４００℃以下に冷却する
   ことを特徴とする耐食性に優れるアルミニウム合金材の
   製造方法。
2. （２）５００℃以上に加熱後の冷却過程において４００
   ℃以上の温度で加工を開始することを特徴とする、請求
   項（１）記載のアルミニウム合金材の製造方法。
3. （３）５００℃以上に加熱、保持する時間が０．５時間
   以上であることを特徴とする請求項（１）又は（２）記
   載のアルミニウム合金材の製造方法。