JPH0557346B2

JPH0557346B2 -

Info

Publication number: JPH0557346B2
Application number: JP6534886A
Authority: JP
Inventors: Koichi Oohori; Akira Watabe; Isao Takeuchi
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1993-08-23
Also published as: JPS62222039A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は耐摩耗性および押出性にすぐれたア
ルミニウム合金に関するものである。〔従来の技術〕一般に、アルミニウムは硬度が低くて耐摩耗性
に劣るので、その硬度を上げて耐摩耗性を向上さ
せるために従来種々の合金成分がアルミニウムに
添加されており、例えば、JIS H4140に規定され
る4032のアルミニウム合金においては1.10〜13.5
重量％という多量のSiを添加して、アルミニウム
中に硬質のSi粒子を分散させ、それの耐摩耗性を
高めている。〔発明が解決しようとする問題点〕しかしながら、上記の高Si含有アルミニウム合
金は、耐摩耗性にはすぐれているものの、押出性
に劣るので、特にポートホール押出によつてパイ
プ等を製造するのは困難であり、またSi粒子の硬
度が非常に高いところから、このようなアルミニ
ウム合金の切削加工に際しては、バイトの摩耗が
激しく、さらに仕上面でこのSi粒子が脱落して切
削面の粗度が低下し、概して機械加工性にも劣る
上に、Al中に分散している多量のSi粒子によつ
て耐食性も損われるという問題があつた。〔研究に基づく知見事項〕本発明者等は、上述のような状況に鑑みて種々
研究を重ねた結果、 (1) 前記高Si含有Al合金中のSi含有量を1.6〜4.9
重量％と減らして、Mg含有量を1.9〜7.6重量
％と増大させると、そのSi含有量の減少によつ
てAl合金の押出性と耐食性が向上するととも
に、そのSiの大部分はMg₂Siなる金属間化合物
を形成し、このMg₂SiがAl中に分散して、前
記Si含有量の減少に伴う耐摩耗性の低下を阻止
すること、 (2) 前記のようなSiおよびMgを含むAl合金中に
Mnを0.5〜1.5重量％含有させると、このMnは
後述のFeも含めてAl−（Mn，Fe）−Si系金属間
化合物（α相）を形成し、このα相はAl中に
分散してAl合金の耐摩耗性を向上させること、すなわち、前記(1)で述べたことと合わせる
と、高Si含有Al合金中に分散しているSi粒子
の量を減らすことによつて、このAl合金の押
出性と耐食性が向上し、一方、その中でMgを
増量し、かつMnを添加することによつて、
Mg₂SiおよびAl−（Mn，Fe）−Si系化合物が形
成し、これらの金属間化合物はAl中に分散し
て前記Si粒子の減少によつて起る筈の耐摩耗性
の低下を補う結果、このように改変したAl合
金は前記高Si含有Al合金に匹敵する耐摩耗性
を保持しながら押出性にもすぐれたものとなる
こと、 (3) 上記のような量のSi，MgおよびMnを含む
Al合金中に、さらにFe：0.3〜1.0％、Cr：0.03
〜0.25％、Zr：0.05〜0.25％およびＶ：0.03〜
0.25％（％はすべて重量％、以下も特にことわ
らなければ％はすべて重量％を意味する）のう
ちの１種または２種以上を添加すると、これら
の成分は、前記Mnと同様に、AlおよびSiと結
合して前記Al−（Mn，Fe）−Si系金属間化合物
を形成し、これらの化合物はAl中に分散して、
上記Al合金の耐摩耗性を一層向上させること、 (4) 前記量のSi，MgおよびMnを含むAl合金、
またはこれにさらに前記量のFe，Cr，Zrおよ
びＶのうちの１種または２種以上を含有させた
Al合金に、Cu：0.05〜0.5％およびZn：0.25〜
1.5％のうちの１種または２種を添加すると、
これらのAl合金の強度を高めること、を見出した。〔問題点を解決するための手段〕この発明は、上記知見に基づいて発明されたも
ので、耐摩耗性と押出性にすぐれ、かつ切削加工
時にバイトの摩耗や硬質粒子の脱落が少ないアル
ミニウム合金を提供することを目的とし、 Mg：1.9〜7.6％、 Si：1.6〜4.9％、 Mn：0.5〜1.5％、を含有し、さらに、必要に応じて Fe：0.3〜1.0％、 Cr：0.03〜0.25％、 Zr：0.05〜0.25％、Ｖ：0.03〜0.25％、のうちの１種または２種以上、および Cu：0.05〜0.5％、 Zn：0.25〜1.5％、のうちの１種または２種を含有し、そして残りが
Alおよび不可避不純物からなる成分組成を有す
ることを特徴とする、耐摩耗性および押出性にす
ぐれたアルミニウム合金、に係わるものである。つぎに、この発明において成分組成範囲を上記
のとおりに限定した理由を述べる。 (1) Mg Mg成分には、Al中に固溶してAl合金の強度を
高め、もつてAl合金の押出時における変形抵抗
を大きくする作用があるが、Siと共存することに
よりその大部分はMg₂Siとなる金属間化合物を形
成するため、その押出性を害うことがなく、この
Mg₂SiはAl合金の耐摩耗性の向上に寄与する。この発明のAl合金においては、それに含有さ
せるMg量を1.9〜7.6％としているので、後述の
Si含有量：1.6〜4.9％と合わせると、Mg₂Si量と
しては３〜12％となり、若干の過剰SiがMg₂Si以
外の形で含まれることになる。このMg₂Si含有量
が３％未満では十分な耐摩耗性を得ることができ
ず、一方それが12％を越えると、初晶の形でMg₂
Siが晶出し、これがAl合金の押出性や切削性を
害うことから、Mg含有量は、このMg₂Si含有
量：３〜12％に対応する上記の1.9〜7.6％に定め
た。 (2) Si Si成分は、上述のようにMgと結合してMg₂Si
なる金属間化合物を形成し、このMg₂Si粒子は
Al合金に耐摩耗性を付与するとともに、遊離の
Si粒子のようにAl合金の耐食性を損うことがな
く、またこのようなMg₂Siを形成した上でさらに
余つたSi成分はAl，Mn、あるいはさらに後述の
Fe，Cr，Zr，Ｖのうちのいずれか１種以上と結
合して、例えばAl−（Mn，Fe）−Si系の金属間化
合物（α相）を形成し、このα相もAl中に分散
して合金の耐摩耗性を向上させる。したがつて、Mgの項で述べたMg₂Si量と、こ
のα相を形成させるのに必要なSi量、さらに遊離
のSi粒子を形成させないSi量を考慮して、この発
明ではSi含有量を1.6〜4.9％と定めた。 (3) Mn Mn成分は、上述のように、AlおよびSiと結合
して、耐摩耗性の向上に寄与するα相の形成に役
立つ成分であるが、その含有量が0.5％未満では
耐摩耗性の向上に効果がなく、またそれが1.5％
を越えると、巨大な初晶化合物を形成してAl合
金の切削性や伸び等に悪影響を及ぼすことから、
その含有量を0.5〜1.5％と定めた。 (4) Fe，Cr，ZrおよびＶ Fe，Cr，ZrおよびＶ成分は、いずれもMnと同
様にAlおよびSiと結合して金属間化合物を形成
し、もつてAl合金の耐摩耗性を一層向上させる
作用があるので、必要に応じて添加されるが、そ
の含有量がそれぞれ0.3、0.03、0.05および0.03％
未満では前記耐摩耗性を一層向上させる作用が得
られず、一方それが、Feについて1.0％、Cr，
Zr，Ｖについて0.25％をそれぞれ越えると、いず
れも巨大な初晶化合物を形成して合金の切削性と
伸びを悪化させることから、これら成分の含有量
を、それぞれFeについては0.3〜1.0％、Crおよび
Ｖについて0.03〜0.25％、そしてZrについては
0.05〜0.25％と定めた。 (5) CuおよびZn CuおよびZn成分は、Al中に固溶してその強度
を高める作用があるので、必要に応じてこの発明
の合金中に含有されるが、これらの含有量がCu
で0.05％未満、Zrで0.25％未満になると上記作用
に十分な効果が得られず、一方それが、Cuにつ
いて0.5％を越えるとAl合金の耐食性が損われ、
そしてZnについて1.5％を越えると、切削時にそ
のAl合金の表面仕上り性が悪化することから、
これら成分の含有量を、それぞれCuについては
0.05〜0.5％、そしてZnについては0.25〜1.5％と
定めた。なお、この発明のAl合金においては、それの
鋳造後に、鋳造組織の均質化、Mg，Si成分等の
固溶、Mg₂Si化合物の球状化およびAl−（Mn，
Fe）−Si系化合物の微細な析出を促進して、この
Al合金に所望の耐摩耗性、押出性および強度を
確実に付与するためには均質化処理を施す必要が
あり、この均質化処理の温度が400℃未満では前
記効果が十分に得られず、一方それが575℃を越
えると部分的な共晶融解を生ずる虞れがあること
から、この温度は一般に400〜575℃でなければな
らない。また、この発明のAl合金を押出しによつて
種々の部材に加工する場合、この押出加工を350
〜550℃以外の温度で実施すると、押出時に表面
クラツクが発生し、そして押出加工度が75％未満
であると、鋳塊中の巣、ピンホールなどの鋳造欠
陥の圧着が十分に達成されないために、これらの
欠陥が押出後に残留して、製品の機械的性質や切
削加工後における表面性状が劣化するの、この押
出加工は350〜550℃の温度および75％以上の押出
加工度において遂行する必要がある。〔実施例〕ついで、比較例と対比しながら、この発明を実
施例によつて説明する。それぞれ第１表に示される成分組成を有する本
発明Al合金１〜13、この発明の範囲から外れた
組成を有する比較Al合金１〜８（外れた成分を第
１表中※印で示す）、および前記JIS4032の高Si含
有Al合金に相当する従来Al合金の溶湯から、い
ずれも直径：200mmのビレツトを鋳造した後、こ
れらのビレツトに、温度：560℃に６時間保持の
均質化処理を施し、ついで温度：500℃において
各ビレツトを直径：36mmの丸棒に押出した。つぎ
に、これらの丸棒を引張矯正した後、温度：530
℃に１時間保持して溶体化し、ついで水焼入れし
てから、温度：180℃に８時間保持するT6処理を
施した。上記の押出時において、押出製品の表面に割れ
を生じさせないで丸棒を押出すことができる最大
押出速度を測定し、これによつて前記各合金の押
出性を評価した。また、前記本発明Al合金、比較Al合金および
従来Al合金の耐摩耗性を評価するために、これ
らの合金からなる前記各丸棒から、試験片とし
て、接触面において４mmの直径を有する円柱状の
ピンを切り出し、これらのピンを、ピン・デイス
クタイプの摩耗試験機を用い、接触圧力：300
ｇ／mm²、摩擦速度：1250ｍ／minの条件で回転し
つつある相手材のFC25鋳鉄製デイスクに100分間
押しつけて各ピンの摩耗量を測定した。

【表】

〔発明の効果〕

第１表に示された結果から、本発明Al合金１
〜13ではいずれも最大押出速度が大きい上に摩耗
量が少なく、かつバイト摩耗も少ないのに対し
て、比較Al合金１ではMgとSi少な過ぎるために
摩耗量が多く、比較Al合金２ではSiが十分存在
していてもMg量が少な過ぎるのでやはり耐摩耗
性に劣り、比較Al合金３ではMgが多過ぎるため
に押出性が劣る上にバイト摩耗が著しく、比較
Al合金４ではSi量が少なすぎるために摩耗量が
多く、比較Al合金５ではSi量が多過ぎるために
バイト摩耗が激しく、比較Al合金６ではMgとSi
が多過ぎるために押出性が著しく悪い上にバイト
摩耗が激しく、比較Al合金７ではMnが不足して
いるために耐摩耗性が低く、そして比較Al合金
８ではMnが多過ぎるためにバイト摩耗が激しい
ことがわかる。以上述べた説明から明らかなように、この発明
によると、すぐれた押出性ばかりでなく、従来の
高Si含有Al合金に匹敵するか、またはそれ以上
のすぐれた耐摩耗性もそなえ、したがつてこのよ
うな特性が特に要求される空圧シリンダや油圧シ
リンダ等の摺動部品の素材として適したAl合金
を提供することできる。

Claims

【特許請求の範囲】１ Mg：1.9〜7.6％ Si：1.6〜4.9％、 Mn：0.5〜1.5％、を含有し、そして残りがAlおよび不可避不純物
からなる成分組成（以上重量％）を有することを
特徴とする、耐摩耗性および押出性にすぐれたア
ルミニウム合金。２ Mg：1.9〜7.6％、 Si：1.6〜4.9％、 Mn：0.5〜1.5％、を含有し、さらに Fe：0.3〜1.0％、 Cr：0.03〜0.25％、 Zr：0.05〜0.25％、Ｖ：0.03〜0.25％、のうちの１種または２種以上を含有し、そして残
りがAlおよび不可避不純物からなる成分組成
（以上重量％）を有することを特徴とする、耐摩
耗性および押出性にすぐれたアルミニウム合金。３ Mg：1.9〜7.6％、 Si：1.6〜4.9％、 Mn：0.5〜1.5％、を含有し、さらに Cu：0.05〜0.5％、 Zn：0.25〜1.5％、のうちの１種または２種を含有し、そして残りが
Alおよび不可避不純物からなる成分組成（以上
重量％）を有することを特徴とする、耐摩耗性お
よび押出性にすぐれたアルミニウム合金。４ Mg：1.9〜7.6％、 Si：1.6〜4.9％、 Mn：0.5〜1.5％、を含有し、さらに Fe：0.3〜1.0％、 Cr：0.03〜0.25％ Zr：0.05〜0.25％、Ｖ：0.03〜0.25％、のうちの１種または２種以上、および Cu：0.05〜0.5％、 Zn：0.25〜1.5％、のうちの１種または２種を含有し、そして残りが
Alおよび不可避不純物からなる成分組成（以上
重量％）を有することを特徴とする、耐摩耗性お
よび押出性にすぐれたアルミニウム合金。