JPH0674493B2 - 時効硬化性アルミニウム―マグネシウム―ケイ素系合金押出長尺材の人工時効方法 - Google Patents

時効硬化性アルミニウム―マグネシウム―ケイ素系合金押出長尺材の人工時効方法

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JPH0674493B2
JPH0674493B2 JP57216768A JP21676882A JPH0674493B2 JP H0674493 B2 JPH0674493 B2 JP H0674493B2 JP 57216768 A JP57216768 A JP 57216768A JP 21676882 A JP21676882 A JP 21676882A JP H0674493 B2 JPH0674493 B2 JP H0674493B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の押出アルミニウム長尺材の製造に関し、特に時
効硬化性アルミニウム合金の押出長尺材の製造に関す
る。
今日、多量の時効硬化性アルミニウム合金（特にアルミ
ニウム−マグネシウム−ケイ素合金）の押出長尺材が製
造されるようになつている。押出加工後に長尺材を室温
にまで冷却し、ストレツチして真直ぐにし、次いで所定
の長さに切断してから所要の機械的性質の発現のために
時効硬化処理に付す。
最近は、切断材はスキツプまたはその他の型の台車に装
荷し、その台車を熱処理炉へ送り、その中で被加工材を
150〜200℃の温度で24時間までの間保持する。押出技術
の改善ならびに押出プレス機への加熱インゴツトの供給
装置の改善によつて、今やそのような時効硬化工程が、
多くの押出プレス設備工場の生産量に制約を与える要素
になつてきている。
本発明の目的は、前記タイプの押出長尺材に時効硬化処
理を行うための改善された方法および装置を提供するこ
とである。
アルミニウム−マグネシウム−ケイ素合金の時効硬化
は、二段階時効硬化処理を適用することにより慣用諸方
法よりも迅速にできることは、従来から認められてきて
いる。その二段階時効硬化処理においては、合金をまず
慣用時効硬化温度に加熱して、その温度に慣用法におけ
る時間よりも制限された時間にわたつて保持してから、
一層高い温度に加熱してその温度に10〜30分間程度保持
する。
アルミニウム−マグネシウム−ケイ素合金の二段階時効
硬化処理は「フイロソフイカル・マガジン」（1967年７
月）、第51〜76頁に記載されている。従つてアルミニウ
ム−マグネシウム−ケイ素合金の時効硬化を二段階時効
硬化法によつて一層迅速に実施する可能性は、多年にわ
たつて利用しうるものであつたが、今までこれが慣用押
出プレスの大きな生産量と組合せて実用的に操業された
ことはないと信じられる。
二段階時効硬化法は、その処理中に合金が付される二つ
の温度のそれぞれにおいて保持される時間に可成りの精
確性がある場合には、慣用の押出プレスの生産量に適用
するのが困難であることは了解されよう。大きなバツチ
量の押出材が従来法によりスキツプに装荷されて炉に入
れられると、装荷物の中央において押出材を処理温度に
まで加熱するのに必要とされる時間は、装荷物の外側の
方にある押出材を所要温度に加熱するのに要する時間よ
りも可成り長い。
我々はアルミニウム−マグネシウム−ケイ素合金および
二段階法で一層迅速にエージングされ易いその他のアル
ミニウム合金の押出材の時効硬化処理は、第１の低温帯
域およびそれに続く高温帯域内に押出長尺材をその移動
方向に対して直角に配列して進行させ、各帯域において
個々の長尺材の全体が実質的に同一の熱処理条件に付さ
れるようにすることにより、慣用法よりも一層効果的に
実施できることを発見した。このようなことは、もし長
尺材がそれらの熱処理帯域内にその移動方向に対して実
質的に縦方向に配置されて進行させられれば得られない
効果である。長尺材は加熱処理帯域中へスキツプに乗せ
たバツチの形で導入し、その場合に進行方向に対し直角
な縦方向に配置された長尺材同志の間に間隔を設けて長
尺材の間の気体熱移動媒体の流動通過を可能とし一層均
一な加熱速度が容易に達成しうるようにできるが、長尺
材をバツチの形ではなく個別に熱処理帯域内に通過させ
るのが極めて好ましく、その理由は後者のようにすると
長尺材の温度が一層迅速に所要温度にまで上昇され、ま
た実質的に一定の熱的条件が維持され、熱所要量の大き
な経済をもたらすからである。
本発明の好ましい操作の実施においては、熱処理炉へ押
出長尺材を供給する前にそれをある長さに切断するのが
好ましい。このようにすれば押出プレスの送り出し卓か
ら個々の長尺材を直接に供給する場合よりも加熱炉の横
方向（進行方向）寸法を非常に短くすることができる
（ただし間口長さは大きくなる）。
本発明方法の実施において、押出押出材は熱処理炉内に
個々の押出長尺材を並べた単一の浅い層の形で、または
カーペツト状の形で供給するのが好ましいが、炉内に二
またはそれ以上の層を同時に進行させることも可能であ
る。しかし後者の場合には可成り機械的な複雑性が必要
とされ、炉の全体的な設備コストを増大させ易い。
第１図においてアルミニウム合金長尺材は、押出プレス
１から送り出しテーブル２へ押出される（典型的には長
さ55m）。長尺材Ｓは横方向に慣用の冷却およびストレ
ツチ装置３へ送られ、そこから適宜な機構によつて個々
に鋸４へ送られ、個々の長さＬに切断される（典型的に
は長さ４〜6m）。多くの場合に長尺材Ｓは人手によつて
ストレツチ装置３から鋸４へ進めてもい。加熱処理炉は
低温帯域５および高温帯域６からなり、適切には送り出
しテーブル２と平行に配置される。このように配置する
には鋸装置４から加熱炉の入口端部までの移動中に切断
材Ｌを直角に方向転換して個々の切断材が所要の配置
（進行方向に対し直角に長さ方向を配して）で炉内を通
過しうるようにする。熱処理炉の全長を短縮するために
は第２の炉を第１の炉と並列するように配置して二重式
にする（点線で示す）こと、あるいに第２の炉を第１の
炉の上に配置することが望ましい。個々の長尺材の機械
的取扱いの容易のために上記の二つの態様のうちの最初
のものが好ましい。
本発明の連続二段階時効硬化処理を採用する場合に、押
出プレス１の押出ダイスを出るときに押出長尺材を急冷
（チル）するのが好ましく、なんとなれば、これによつ
て所要ストレツチの量が低減し、またそれによりストレ
ツチ装置において起こりうる遅延を低減できる。そのよ
うな冷却は、ダイスのところで（あるいは適当な場合に
は送り出しテーブル２上で）空気吹付け、または水冷で
行うことができる。
第２図において、第１図のように押出長尺材Ｓは、押出
プレスで送り出しテーブル２へ押出され、冷却およびス
トレツチ装置３へ送られる。
第２図の装置レイアウトにおいて長尺材は、何らの中間
の進行方向転換および中間鋸引きを受けることなく、冷
却／ストレツチ装置３から熱処理炉の低温帯域15、次い
で高圧帯域16へ送られる。その加熱炉は加熱帯域15およ
び16からなり、第１図の炉よりもはるかに巾が大きい。
その理由は横移動長尺材Ｓの長さが第１図の切断材Ｌよ
りも大きいからである。他方第２図の炉は長尺材の移動
方向において一層短い。年産量10,000トンの設備の熱処
理のためには、低温帯域15の長さ（移動方向）は30m程
であり、また高温帯域16の長さは15m程である。
高温帯域16から出ると、長尺材Ｓは排出テーブル17上に
受けられ、冷却され、鋸引部24へ移行されて、適宜な寸
法に切断される。
前述のタイプのほとんどのアルミニウム合金の押出長尺
材は熱処理後に陽極酸化処理に付される。その陽極酸化
処理において長尺材はクランプまたはスポツト溶接によ
りスプラインバア30に電気的に接続される（第３図）。
長尺材Ｓ同志の間には間隔を設け、スプラインバア30は
フライトバア31に固定され、フライトバアは電源の一方
の極に接続される。
第１図に設備において、鋸引切断材Ｌは、熱処理炉５に
入る前に、すぐに陽極酸化しうるようなラツク（横棒格
子）の形に加工されていてもよい。そのようなラツクは
炉中へ水平の状態で進行させ、あるいは炉中へキヤリヤ
から懸架させて進行させることもできる。このようにす
ると炉の長さを、第１図の設備と比較して非常に短縮で
きるが、炉内の通路の断面積の対応する増大が必要とさ
れる。
長尺材を個別的に時効する方法は、時効処理を非常に迅
速化しうるだけでなく、その処理の実施における熱エネ
ルギ必要量を著しく減少させる。この減少は、処理時間
の短縮によるだけでなく、押出材を単一層に並べて処理
する場合には、熱処理炉の通路断面積を、長尺材を比較
的高いスキツプで運搬する加熱炉と比較して非常に小さ
くでき、かくして被加工物への熱移動の大巾に改善され
るということにもよるのである。さらにはバツチ式（回
分式）操作においては、被加工長尺材を支持するために
用いるスキツプその他のチヤリヤを加熱する必要があ
る。
連続的二段階時効処理法を実施した場合の処理時間およ
び熱必要量の減小からもたらされる経済的利益とは全く
別に、二段階時効処理の適正な実施によつて製品の機械
的性質の大巾な改善が得られる。
連続的に実施される二段階時効処理法では、典型的には
個々の押出長尺材は炉の低温加熱帯域で45〜60分間、16
0〜200℃の温度に維持され、次いで個々の長尺材の温度
は炉の高温帯域で230〜270℃に上昇されて、この温度に
10〜20分間維持される。操作のフレキシビリテイを大き
くするためには炉の低温帯域および高温帯域には別々の
コンベアを設け、それらの移動速度を相互の関係におい
て独立的に制御して高温帯域における熱処理時間が低温
帯域における熱処理時間に拘束されないようにするのが
好ましい。
時効温度への加熱速度およびそれからの冷却速度は、ア
ルミニウム−マグネシウム−ケイ素合金についての通常
の商業的限度内では余り影響を与えないことが判明し
た。また押出プレスからの長尺材の退出と時効処理の開
始との間での１時間半までの遅延は実質的に影響を与え
ないことも判明した。
この時効処理法で処理されるアルミニウム−マグネシウ
ム−ケイ素合金押出材の機械的性質が上記の如く比較的
鈍感であることは、押出材をそれぞれの炉加熱帯域へ入
るときに所要温度にまで個々に迅速に加熱すると共に加
熱処理炉内の移動方向に対して横（直角）方向に配置さ
れた押出物の連続的な層の形で移動させて行う大規模な
商業的生産にこの方法を組込むのに特に適当とするもの
である。
上に概記した二段階時効法は二種の温度使用の概念に基
いている。最初は低温度（T1）であり、その温度では析
出粒子の安定なクラスタアが可及的速かに可能な最大限
度まで形成されうるがマトリツクスとの密着性を失なう
ようにクラスタアがさらに発達するのを促進するような
時間にわたつてその温度（T1）に保持する必要はない。
第２の温度は、さらに高温（T2）であり、温度T1での時
効中にグニエール・プレストン（Gunier−Preston）帯
構造からMg2Si層を可及的に短時間で、最高の機械的強
度に近い最適分散にまで核化させるのに必要充分な温度
水準である。
通像の商業的操業の下で押出し、空気中で室温にまで冷
却したフラツトバアから切断した試験片を用いて実験室
的に予備試験を行ない最適の時効処理時間および処理温
度を設定した。この研究実験のために材料を520℃で30
分間溶体化処理してから、種々の実験的時効処理条件を
適用した。
試験材料の組成の変動は下記範囲内であつた（wt％）。
Fe 0.20〜0.23 Mg 0.36〜0.51 Si 0.45〜0.49 Mn 0.06〜0.09 その他 0.05以下 Al 残部 0.8mm、3mmおよび12.5mmの厚さの試験片を用いた。溶体
化処理温度は520〜560℃、溶体化処理後の冷却速度1.5
〜1667℃／秒、冷却および時効処理開始の間の遅延時間
は０〜30分であつた。上記の諸変動条件値はいずれも最
終的に得られる機械的性質に著しくは影響を与えないこ
とが判明した。
得られた機械的性質の例は下記の通りである。
（１） 厚さ3mm、巾50mm、長さ250mmのフラツトバアを
520℃で30分間溶体化処理し、水冷却し、160℃で60分間
次いで250℃で20分間維持した。合金の組成（wt％）は
下記の通りであつた。
Fe:0.20,Mg;0.46,Si;0.46,Mn;0.06,その他0.03％以下、
Al;残部。
0.2％耐力 185N/mm2 極限引張強さ（UTS） 214N/mm2 伸び率（50mmで） 13.6％ 硬さ（HV5） 72.7 （２） 12.5mm厚アングル材、脚長25mm。
処理条件は上記（１）と同じであつた。
合金組成（wt％）： Fe:0.23,Mg;0.51,Si;0.47,Mn;0.06,その他0.03以下、A
l;残部。
0.2％耐力 207N/mm2 UTS 236N/mm2 伸び率（50mmで） 17.6％ 硬さ（HV5） 80.4 （３） 商業的押出プレスで作られたものをプレス機の
出口で切断した1.5mm厚の建築用長尺材を室温で20分後
に実験用時効炉に移し、そこで170℃で45分間次いで250
℃で20分間加熱した。
合金組成（wt％）： Fe:0.22,Mg;0.49,Si;0.49,Mn;0.05,その他0.03以下、残
部;Al 0.2％耐力 166N/mm2 UTS 204N/mm2 伸び率（50mmで） 13.7％ 硬さ（HV5） 67.2 本発明方法は、任意のアルミニウム合金の押出加工材の
時効に応用することができ、その場合に、それらの合金
の時効は押出長尺材が低温帯域および高温帯域でそれぞ
れ保持される時間および温度を適切に修正することによ
り異なつた温度での二段階で時効工程を実施することに
より迅速に行えることが判明した。従つて本発明の方法
はAg−Zn−Mg系の合金ならびに上記例の如きアルミニウ
ム−マグネシウム−ケイ素合金の押出長尺材の時効に応
用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法実施のための装置レイアウトの一例
であり、第２図は別のレイアウト例であり、第３図は本
発明方法の次に行われうる陽極酸化処理のためにラツク
状に組立てた切断材を示す。 1:押出プレス機、3:冷却／ストレツチ装置 4:鋸、5,15:低温帯域 6,16:高温帯域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨン・ヘンリ−・アブルホワイト イギリス国オツクスフオ−ドシヤ−・バン バリ−・ブロツクサム・ロ−ド124 (72)発明者 アンソニ−・ジエ−ムズ・ブリアント イギリス国オツクスフオ−ドシヤ−・バン バリ−・エリザベス・ライズ２ (56)参考文献 特開 昭54−117310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−138004（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】時効硬化性アルミニウム−マグネシウム−
    ケイ素系合金の押出長尺材を送り出しテーブル上へ押し
    出しそのテーブル上から冷却及びストレッチ装置へ横方
    向に移動させる工程を含む時効硬化性アルミニウム−マ
    グネシウム−ケイ素系合金の押出長尺材の人工時効に際
    して： 冷却され、ストレッチされた押出材をその長さ方向に対
    して横方向に移動させつつ160〜200℃の相対的に低温の
    第１の人工時効帯域を45〜60分間にわたって横方向に移
    動させそして同じくその長さ方向に対して横方向に移動
    させつつ230〜260℃の相対的に高温の第２の人工時効帯
    域を10〜20分間にわたって進行通過させることを特徴と
    する時効硬化性アルミニウム−マグネシウム−ケイ素系
    合金の押出長尺材の人工時効方法。
  2. 【請求項２】押出長尺材を個別にかつ次から次に連続的
    に一またはそれ以上の別個の層状として該第１および第
    ２帯域内に進行させる特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】第１帯域中の滞留時間に関連して第２帯域
    中の滞留時間を制御するために、第２帯域内の移動速度
    を第１帯域内の移動速度に関連して制御しうるものであ
    る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. 【請求項４】長尺材に対して実質的に直角に配置された
    スプライン部材に長尺材を固定して第１および第２帯域
    内に進行させ、かつその際にスプライン部材を垂直に位
    置させ、長尺材を上下方向に相互に重なるようにしかも
    相互間に間隔を設けて横たえておく特許請求の範囲第１
    項に記載の方法。
  5. 【請求項５】アルミニウム−マグネシウム−ケイ素系合
    金長尺材をテーブル上に押出し、そのテーブル上で横方
    向に移動させ、その長尺材を冷却およびストレッチし、
    その長尺剤を縦方向に鋸引装置へ進めてその鋸引装置で
    所定の寸法に鋸引し、鋸引切断材を鋸引装置のところで
    90゜程の角度で向きを回転させ、次いで鋸引切断材を低
    温帯域および高温帯域内に鋸引切断材の長さ方向に直角
    の方向に配列して進行通過させる特許請求の範囲第１項
    に記載の方法。
JP57216768A 1981-12-11 1982-12-10 時効硬化性アルミニウム―マグネシウム―ケイ素系合金押出長尺材の人工時効方法 Expired - Lifetime JPH0674493B2 (ja)

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