JPH0339441A - Ｖｔｒシリンダー用アルミニウム合金 - 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、表面仕上り性、耐摩耗性に優れたＶＴＲシリ
ンダー用アルミニウム合金に関する。

［従来の技術］ 従来、ＶＴＲシリンダーには２２１８系Ａｌ合金の鍛造
品が多く使用されており、一般に次の工程で製品が製造
されている。すなわち、素材である鋳造棒や押出棒を焼
鈍し、冷間鍛造を行った後、強度を増加させるため焼入
れ、焼戻し処理を行い、最後に切削加工をして製品に仕
上げる。

上記の焼入れ工程では、一般に鍛造加工した素材を５０
０℃荊後の高温に加熱するため、素材は再結晶する。再
結晶粒は様々な方位を有し、各方位で切削性に微妙な差
が生じるため、切削後の表面に凹凸が生じる。この面粗
度は再結晶粒径に比例して大きくなるため、再結晶粒が
大きい場合、走行中のテープに歪みの生じる恐れがある
ばかりか、精密な切削・孔の加工時には真円度がでない
こともあり、ＶＴＲシリンダーとして大きな問題となっ
ている。従って、再結晶粒は微細であることが望ましい
が、２２１８系合金では再結晶粒が粗大化しやすく、切
削後の面粗度、つまり表面仕上り性が悪いという問題が
生じやすい。また、２２１８系合金は耐摩耗性に寄与す
るＳｔが少ないため、テープ走行中に摩耗しやすいとい
う問題もある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、こうした実情の下に表面仕上り性、耐摩耗性
に優れたＶＴＲシリンダー用アルミニウム合金を提供す
ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前記の問題点を解消し、表面仕上り性、耐摩耗
性に優れたアルミニウム合金を提供することを目的とす
るもので、その要旨とするところは、Ｃｕ：３〜５重量
％、Ｍｇ：０，２〜２重量％、Ｓ　ｉ　：　　０．４〜
１．９重量％、Ｆｅ二〇、１〜０．７１ｒ［量％を必須
成分として含み、Ｍｎ：０．０２〜０．６重量％、Ｃｒ
　：　０．０２〜０．１８重量％、Ｚ　ｒ　：　０．０
２〜０．１８ｆ！Ｉ量％の１種以上を含み、残りＡｌと
不純物とからなることを特徴とする表面仕上り性、耐摩
耗性に優れたＶＴＲシリンダー用アルミニウム合金にあ
る。

本発明における上記成分の限定理由は下記のとおりであ
る。

Ｃｕ；Ｃｕは鍛造後の焼入れ、焼戻し処理でＶＴＲシリ
ンダーに必要な強度を得るために添加される元素である
。しかし、３重量％未満では十分な強度が得られない。

また、５重量％より多く添加しても焼入れ、焼戻し処理
後の強度増加がそれ以上期待できないばかりか、むしろ
鍛造前の強度が著しく増加し、鍛造性が悪化する。従っ
て、３〜５重量％の範囲とする。

Ｍｇ　：　Ｍｇは焼入れ、焼戻し処理の際にＳｔと微細
なＭｇ２Ｓｉを形成してＶＴＲシリンダーの強度を高め
る。しかし、０．５重量％未満では強度の増加が小さく
、また、切削加工時に切削屑破断の起点となる粗大なＭ
ｇ２Ｓｉが少ないために切削屑が連続し、製品端部にパ
リを形成しテープに傷を付ける恐れがある。逆に２重量
％を越えると、鋳造時に鋳造割れの起点となる粗大な Ｍｇ２５ｌを多量に形成すると同時に、鍛造前の強度を
増加し、鍛造性を著しく悪化させる。従って、０．５〜
２重量％の範囲とする。

二Ｓｉは焼入れ、焼戻し処理の際にＭｇと微細なＭｇｚ
Ｓｉを形成してＶＴＲシリンダーの強度を高める。また
、鋳造時に硬度の高いＳｉ粒子として晶出し、ＶＴＲシ
リンダーの耐摩耗性を向上させる。しかし、０．４重量
％未満では強度、耐摩耗性への寄与が小さく、１．９重
量％を越えると鋳造時に鍛造割れの起点となる粗大なＭ
ｇ２５ｌを多量に形成して鍛造性を悪化させると同時に
、Ｓｉ粒子を多量に晶出し切削工具の摩耗を促進する。

従って０．４〜１．９重量％の範囲とする。

：ＦｅはＡｌ−Ｆｅ系やＡｌ−Ｆｅ−５ｉ系の化合物を
形成し、耐摩耗性や切削性に寄与する。しかし、ｏ、ｔ
ｉｉ％未満では耐摩耗性、切削性の向上がほとんど期待
できず、０．７重量％を越えると鍛造性が著しく悪化す
る。従って、０．１〜０．７　ｆｆｌｆｌ％の範囲とす
る。

Ｍｎ、Ｃ「、Ｚｒ　；Ｍｎ５ＣｒＳＺｒはいずれも鋳造
後に行われる均質化処理の際、それぞれ微細な化合物を
形成して、鍛造後の焼入れ処理時に再結晶核として働き
、再結晶粒を微細化する。少くとも１ｆｌｉを添加する
。

しかし、何れも０．０２重量％未満では再結晶粒微細化
の効果はほとんどみられない。また、Ｍｎはｏ、ａ重量
％を、Ｃｒ５Ｚｒでは０．１８ｆｆｌ量％を越えて添加
しても、それ以上の微細化はほとんど期待できず、逆に
粗大な化合物を形成して、鍛造性、強度を低下させる。

従って、Ｍｎは０６０２〜０．６　ｍｍ％、Ｃｒ５Ｚｒ
は０．０２〜０．１８重量％の範囲とする。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。

表１に示した化学成分を有する合金を溶解後、溶湯処理
をして介在物除去、脱ガスを行い、ホットトップ鋳造法
でφ６８−厘に鋳造した。この索材をまず４８０℃で１
６時間均質化処理した後、３８０℃で６時間焼鈍し、冷
却速度１５℃／ｈｒで１５０℃まで徐冷した。次に、こ
の素材からφ４０×Ｌ２０ＩＩＩの鍛造用試験片を採取
し、加工度５％、５０％で長さ方向に圧縮した後、５０
０℃に１時間加熱して水冷し、１７０℃で１０時間焼戻
しを行った。最後に試験片の側面をダイヤモンドバイト
で精密仕上げし、結晶粒径、面粗度、耐摩耗性を測定し
た。結果を表２に示す。面粗度はＲ□８２μ量以下であ
ればＶＴＲシリンダーとして問題ない。また、鍛造性を
調べるために焼紬後に掘込み試験を行った。結果を表２
に併記する。

なお、耐摩耗性、鍛造性は次の方法で評価した。

耐摩耗性：耐摩耗性は大越式摩耗試験で評価した。試験
条件は、 摩擦距離　　２００ｍ 摩擦速度　　２．３８ｍ／ｓｅｃ 最終荷重　　２．１ｋｇ 相手剤　５５０Ｃ（Ｈｖ　−７５ｔｊ）φ３０Ｘ　　Ｌ
　３ｍｍ 無潤滑 である。比摩耗ｔｉｌｔ８ｍｍ／ｋｇ以下、ビッカース
硬さ１２０以上であればＶＴＲシリンダーとしての耐摩
耗性、強度は十分である。

鍛造性：φ２０Ｘ　Ｌ　８１）＋＋ｍの円柱状試験片の
両底面を拘束したまま圧縮速度１０ｓｓ／ｗＩｎで種々
の量圧縮し、側面に割れが発生する際の変形率（限界変
形率）で鍛造性を評価した。限界変形率が５０％以上で
あればＶＴＲシリンダーへの鍛造は十分可能である。

表１の合金Ｎｏ、１〜７は本発明の実施例であり、合金
Ｎｏ、８〜１３は比較例である。Ｎｏ、１〜７は結晶粒
径、面粗度、比摩耗量全てが小さく、表面仕上り性、耐
摩耗性に優れており、鍛造性や強度もＶＴＲシリンダー
として全く問題ない。Ｎｏ、８．９は結晶粒を微細化す
るＭ　ｎ　。

Ｃｒ、Ｚｒｆｉが少ないために結晶粒径が大きく、この
ために面粗度が大きく、表面仕上り性が悪い。Ｎｏ、１
０はＳｔが少ないために耐摩耗性が劣り、Ｎｏ、１１は
Ｃｕ、ＭｇＱが少ないために硬さが低く耐摩耗性が劣る
。また、Ｎｏ、１２はＭｇ１Ｓｔ量が多いために鍛造前
の硬さが高く、さらに鍛造割れの起点となる粗大なＭｇ
２Ｓｉ化合物が多いため鍛造性が劣る。Ｎｏ、１３はＣ
ｕｆｆ１が多いために鍛造前の硬さが高く鍛造性が劣る
。

表１　実施例に供した合金の化学成分（ｖｔ％）表２ 実、ｍｆ！４で得られたＡｌＡｒ金ｕ鰺片の＃Ｆ性シ川
用、！；町れ加生 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のアルミニウム合金は、鍛
造性、表面仕上り性、耐摩耗性に優れており、ＶＴＲシ
リンダー用材料としてとくに適合している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃｕ３〜５重量％、Ｍｇ：０．２〜２重量％、Ｓｉ：０
   ．４〜１．９重量％、Ｆｅ：０．１〜０．７重量％を必
   須成分として含み、Ｍｎ：０．０２〜０．６重量％、Ｃ
   ｒ：０．０２〜０．１８重量％、Ｚｒ：０．０２〜０．
   １８重量％の１種以上を含み、残りＡｌと不純物とから
   なることを特徴とする表面仕上がり性、耐摩耗性に優れ
   たＶＴＲシリンダー用アルミニウム合金。