JPH09170039A - 高温クリープ特性に優れたヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製造方法 - Google Patents
高温クリープ特性に優れたヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製造方法Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 押出性が良好で、高速のポートホール押出が
可能となり、且つ高温クリープ特性に優れ、加熱使用時
の耐曲がり性が向上するヒートロール用アルミニウム合
金素材が提供される。 【解決手段】 Ｍｎ:0.5〜0.9 ％、Ｍｇ:0.1〜2.0 ％を
含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる押出材
または冷間引抜き材であって、材料の平均結晶粒径が1m
m 以下、結晶粒のアスペクト比( 押出方向の平均結晶粒
長さ/ 押出方向に対し垂直な方向の平均結晶粒長さ) が
10以下である。Ｃｕ:0.3〜1.5 ％、Ｓｉ:0.5％以下、Ｚ
ｎ:0.5％以下、Ｎｉ:2.0％以下、Ｆｅ:1.0％以下の１種
以上、さらに少量のＣｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂのうちの
１種以上を含有することもできる。
可能となり、且つ高温クリープ特性に優れ、加熱使用時
の耐曲がり性が向上するヒートロール用アルミニウム合
金素材が提供される。 【解決手段】 Ｍｎ:0.5〜0.9 ％、Ｍｇ:0.1〜2.0 ％を
含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる押出材
または冷間引抜き材であって、材料の平均結晶粒径が1m
m 以下、結晶粒のアスペクト比( 押出方向の平均結晶粒
長さ/ 押出方向に対し垂直な方向の平均結晶粒長さ) が
10以下である。Ｃｕ:0.3〜1.5 ％、Ｓｉ:0.5％以下、Ｚ
ｎ:0.5％以下、Ｎｉ:2.0％以下、Ｆｅ:1.0％以下の１種
以上、さらに少量のＣｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂのうちの
１種以上を含有することもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートロール用ア
ルミニウム合金素材、詳しくは、複写機などにおいて、
トナーの定着用として用いられる高温クリープ特性に優
れたヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製
造方法に関する。
ルミニウム合金素材、詳しくは、複写機などにおいて、
トナーの定着用として用いられる高温クリープ特性に優
れたヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複写機などに使用されるヒートロール用
素材としては、軽量、非磁性で、熱伝導性に優れ、且つ
耐熱性が要求されることから、ヒートロールの使用温度
範囲である150 〜250 ℃での高温強度が比較的高い505
2、5056合金などのアルミニウム合金素材が用いられて
きた。
素材としては、軽量、非磁性で、熱伝導性に優れ、且つ
耐熱性が要求されることから、ヒートロールの使用温度
範囲である150 〜250 ℃での高温強度が比較的高い505
2、5056合金などのアルミニウム合金素材が用いられて
きた。
【０００３】5052、5056合金など5000系アルミニウム合
金は、高温引張特性には優れているが、ヒートロールと
して使用する場合、種々の問題点がある。すなわち、高
温でのクリープ特性が劣るため、ヒートロール使用中に
おいてコピー紙通過による繰り返し応力が負荷された場
合、曲がりが発生しトナーの定着不良の原因となる。熱
伝導性がよくないため、複写機の立ち上げに時間がかか
る。また、押出性および冷間加工性が十分でないため、
ポートホール押出が困難で、マンドレル押出によりパイ
プ形状に押出加工を行わなければならないからコスト高
となり、押出加工後の冷間引抜き加工時に焼き付きなど
の欠陥が生じ易い。
金は、高温引張特性には優れているが、ヒートロールと
して使用する場合、種々の問題点がある。すなわち、高
温でのクリープ特性が劣るため、ヒートロール使用中に
おいてコピー紙通過による繰り返し応力が負荷された場
合、曲がりが発生しトナーの定着不良の原因となる。熱
伝導性がよくないため、複写機の立ち上げに時間がかか
る。また、押出性および冷間加工性が十分でないため、
ポートホール押出が困難で、マンドレル押出によりパイ
プ形状に押出加工を行わなければならないからコスト高
となり、押出加工後の冷間引抜き加工時に焼き付きなど
の欠陥が生じ易い。
【０００４】押出加工性を改善してポートホール押出を
可能とするとともに、加熱使用時の耐曲がり性を改良し
たヒートロール用アルミニウム合金として、Ｍｎ:1.0〜
5.0％、Ｍｇ:0.1〜2.0 ％を含有し、選択成分として、
少量のＺｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔ
ｉを添加し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合
金が提案されている（特開平2-149628号公報) が、この
合金素材においては、ポートホール押出はできるものの
押出性が十分でなく、押出速度を上げることができない
ため生産性がわるく、高温クリープ特性がなお不十分な
ため、長期間使用した場合に曲がりが生じ易い。
可能とするとともに、加熱使用時の耐曲がり性を改良し
たヒートロール用アルミニウム合金として、Ｍｎ:1.0〜
5.0％、Ｍｇ:0.1〜2.0 ％を含有し、選択成分として、
少量のＺｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔ
ｉを添加し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる合
金が提案されている（特開平2-149628号公報) が、この
合金素材においては、ポートホール押出はできるものの
押出性が十分でなく、押出速度を上げることができない
ため生産性がわるく、高温クリープ特性がなお不十分な
ため、長期間使用した場合に曲がりが生じ易い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ヒートロー
ル用アルミニウム合金素材における上記従来の問題点を
解消するために、5000系アルミニウム合金をベースとし
て、ヒートロール用アルミニウム合金素材に要求される
特性、とくに高温クリープ特性、押出加工性と成分組成
および合金素材の組織性状の関係を検討した結果として
なされたものであり、その目的は、押出加工性を改善し
て高速のポートホール押出を可能とし、高温クリープ特
性に優れ、複写機において重要な加熱使用時の耐曲がり
性が向上し、且つ熱伝導性が良好で、複写機の立ち上げ
時間の短縮を図ることができる高温クリープ特性に優れ
たヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製造
方法を提供することにある。
ル用アルミニウム合金素材における上記従来の問題点を
解消するために、5000系アルミニウム合金をベースとし
て、ヒートロール用アルミニウム合金素材に要求される
特性、とくに高温クリープ特性、押出加工性と成分組成
および合金素材の組織性状の関係を検討した結果として
なされたものであり、その目的は、押出加工性を改善し
て高速のポートホール押出を可能とし、高温クリープ特
性に優れ、複写機において重要な加熱使用時の耐曲がり
性が向上し、且つ熱伝導性が良好で、複写機の立ち上げ
時間の短縮を図ることができる高温クリープ特性に優れ
たヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製造
方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるヒートロール用アルミニウム合金素材
は、Ｍｎ:0.5〜0.9 ％、Ｍｇ:0.1〜2.0 ％を含有し、残
部Ａｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金
の押出材または冷間引抜き材であって、平均結晶粒径が
1mm 以下、結晶粒のアスペクト比( 押出方向の平均結晶
粒長さ／押出方向に対し垂直な方向の平均結晶粒長さ)
が平均10以下であることを構成上の第１、第２の特徴と
する。
めの本発明によるヒートロール用アルミニウム合金素材
は、Ｍｎ:0.5〜0.9 ％、Ｍｇ:0.1〜2.0 ％を含有し、残
部Ａｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金
の押出材または冷間引抜き材であって、平均結晶粒径が
1mm 以下、結晶粒のアスペクト比( 押出方向の平均結晶
粒長さ／押出方向に対し垂直な方向の平均結晶粒長さ)
が平均10以下であることを構成上の第１、第２の特徴と
する。
【０００７】また、上記の成分に、さらにＣｕ:0.3〜1.
5 ％を含有すること、Ｓｉ:0.5％以下、Ｚｎ:0.5％以下
のうちの１種または２種を含有すること、Ｎｉ:2.0％以
下、Ｆｅ:1.0％以下のうちの１種または２種を含有する
こと、およびＣｒ:0.3％以下、Ｚｒ:0.3％以下、Ｖ:0.1
％以下、Ｔｉ:0.3％以下、Ｂ:0.08 ％以下のうちの１種
または２種以上を含有することを構成上の第３、第４、
第５および第６の特徴とする。
5 ％を含有すること、Ｓｉ:0.5％以下、Ｚｎ:0.5％以下
のうちの１種または２種を含有すること、Ｎｉ:2.0％以
下、Ｆｅ:1.0％以下のうちの１種または２種を含有する
こと、およびＣｒ:0.3％以下、Ｚｒ:0.3％以下、Ｖ:0.1
％以下、Ｔｉ:0.3％以下、Ｂ:0.08 ％以下のうちの１種
または２種以上を含有することを構成上の第３、第４、
第５および第６の特徴とする。
【０００８】本発明によるヒートロール用アルミニウム
合金素材の製造方法は、上記組成のアルミニウム合金鋳
塊を、500 〜630 ℃の温度で1 時間以上均質化処理した
のち、400 〜550 ℃の温度で押出加工を行うこと、およ
び押出加工後、さらに冷間引抜き加工を行うことを特徴
とする。
合金素材の製造方法は、上記組成のアルミニウム合金鋳
塊を、500 〜630 ℃の温度で1 時間以上均質化処理した
のち、400 〜550 ℃の温度で押出加工を行うこと、およ
び押出加工後、さらに冷間引抜き加工を行うことを特徴
とする。
【０００９】本発明における合金成分の意義およびその
限定理由について説明すると、Ｍｎは、マトリックス中
に固溶し、またはマトリックス中にＡｌ−Ｍｎ系化合物
を微細に析出させることにより合金素材の強度を向上さ
せ、高温クリープ特性を向上させる。好ましい含有範囲
は0.5 〜0.9 ％であり、0.5 ％未満ではその効果が小さ
く、0.9 ％を越えて含有すると押出加工性が低下する。
Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は0.7 〜0.9 ％である。
限定理由について説明すると、Ｍｎは、マトリックス中
に固溶し、またはマトリックス中にＡｌ−Ｍｎ系化合物
を微細に析出させることにより合金素材の強度を向上さ
せ、高温クリープ特性を向上させる。好ましい含有範囲
は0.5 〜0.9 ％であり、0.5 ％未満ではその効果が小さ
く、0.9 ％を越えて含有すると押出加工性が低下する。
Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は0.7 〜0.9 ％である。
【００１０】Ｍｇは、マトリックス中に固溶して合金素
材の強度を向上させるために機能する。好ましい含有範
囲は0.1 〜2.0 ％であり、0.1 ％未満ではその効果が十
分でなく、2.0 ％を越えると押出性が低下してポートホ
ール押出が困難となり易い。Ｍｇのさらに好ましい含有
量は0.1 〜0.9 ％の範囲である。
材の強度を向上させるために機能する。好ましい含有範
囲は0.1 〜2.0 ％であり、0.1 ％未満ではその効果が十
分でなく、2.0 ％を越えると押出性が低下してポートホ
ール押出が困難となり易い。Ｍｇのさらに好ましい含有
量は0.1 〜0.9 ％の範囲である。
【００１１】Ｃｕは、Ｍｇと共存してＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ
系の化合物を析出させ、とくに高温でのクリープ特性を
向上させる効果がある。好ましい含有量は0.3 〜1.5 ％
の範囲であり、0.3 ％未満ではその効果が小さく、1.5
％を越えて含有すると押出性が低下し易い。さらに好ま
しいＣｕの含有範囲は0.5 〜1.0 ％である。
系の化合物を析出させ、とくに高温でのクリープ特性を
向上させる効果がある。好ましい含有量は0.3 〜1.5 ％
の範囲であり、0.3 ％未満ではその効果が小さく、1.5
％を越えて含有すると押出性が低下し易い。さらに好ま
しいＣｕの含有範囲は0.5 〜1.0 ％である。
【００１２】Ｓｉは、Ｍｇと共存することによってＭｇ
2 Ｓｉを析出し、合金の強度を向上させる機能を有す
る。好ましい含有範囲は0.5 ％以下であり、0.5 ％を越
えて含有すると、高温保持により粗大なＭｇ2 Ｓｉが析
出して、強度および高温クリープ特性を低下させる。
2 Ｓｉを析出し、合金の強度を向上させる機能を有す
る。好ましい含有範囲は0.5 ％以下であり、0.5 ％を越
えて含有すると、高温保持により粗大なＭｇ2 Ｓｉが析
出して、強度および高温クリープ特性を低下させる。
【００１３】Ｚｎは、Ｍｇと共存することによりＭｇＺ
ｎ2 、その他の化合物を析出し、合金素材の強度を向上
させる。好ましい含有量は0.5 ％以下の範囲であり、0.
5 ％を越えると、高温での強度、クリープ特性が低下す
る。
ｎ2 、その他の化合物を析出し、合金素材の強度を向上
させる。好ましい含有量は0.5 ％以下の範囲であり、0.
5 ％を越えると、高温での強度、クリープ特性が低下す
る。
【００１４】ＮｉおよびＦｅは、合金の強度向上に寄与
する元素であり、好ましい含有範囲は、Ｎｉ:2.0％以
下、Ｆｅ:1.0％以下である。それぞれ上限を越えて含有
すると、他の共存元素とともに粗大な晶出物、析出物が
生成し、合金素材の諸特性を劣化させる。ＮｉおよびＦ
ｅのさらに好ましい含有量は、Ｎｉ:0.01 〜0.5 ％およ
びＦｅ:0.01 〜0.5 ％の範囲である。
する元素であり、好ましい含有範囲は、Ｎｉ:2.0％以
下、Ｆｅ:1.0％以下である。それぞれ上限を越えて含有
すると、他の共存元素とともに粗大な晶出物、析出物が
生成し、合金素材の諸特性を劣化させる。ＮｉおよびＦ
ｅのさらに好ましい含有量は、Ｎｉ:0.01 〜0.5 ％およ
びＦｅ:0.01 〜0.5 ％の範囲である。
【００１５】Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、ＴｉおよびＢは、再結晶
粒の微細化に寄与し、押出加工により形成される合金素
材のアスペクト比を向上させる元素であり、これらの１
種または２種以上を含有させることにより効果が得られ
る。それぞれの好ましい含有範囲は、Ｃｒ:0.3％以下、
Ｚｒ:0.3％以下、Ｖ:0.1％以下、Ｔｉ:0.3％以下および
Ｂ:0.08 ％以下であり、それぞれ上限を越えると、粗大
な晶出物を生成し、合金の強度およびクリープ特性が低
下する。
粒の微細化に寄与し、押出加工により形成される合金素
材のアスペクト比を向上させる元素であり、これらの１
種または２種以上を含有させることにより効果が得られ
る。それぞれの好ましい含有範囲は、Ｃｒ:0.3％以下、
Ｚｒ:0.3％以下、Ｖ:0.1％以下、Ｔｉ:0.3％以下および
Ｂ:0.08 ％以下であり、それぞれ上限を越えると、粗大
な晶出物を生成し、合金の強度およびクリープ特性が低
下する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のヒートロール用アルミニ
ウム合金素材は、通常の連続鋳造方式に従ってビレット
に造塊したのち、好ましくは、500 〜630 ℃、さらに好
ましくは580〜630 ℃の温度範囲で10h 以上、好ましく
は10〜12h の均質化処理を行い、好ましくは400 〜550
℃、さらに好ましくは500 〜520 ℃の温度域において、
望ましくはポートホール押出を行ってパイプ形状に加工
したのち、寸法精度を得るために、冷間で引抜き加工し
て、ヒートロール用素材とする。
ウム合金素材は、通常の連続鋳造方式に従ってビレット
に造塊したのち、好ましくは、500 〜630 ℃、さらに好
ましくは580〜630 ℃の温度範囲で10h 以上、好ましく
は10〜12h の均質化処理を行い、好ましくは400 〜550
℃、さらに好ましくは500 〜520 ℃の温度域において、
望ましくはポートホール押出を行ってパイプ形状に加工
したのち、寸法精度を得るために、冷間で引抜き加工し
て、ヒートロール用素材とする。
【００１７】この場合、成分組成および製造条件を調整
することにより、押出材の平均結晶粒径を1mm 以下にす
るとともに、アスペクト比、すなわち、押出方向の平均
結晶粒長さ／押出方向に対し垂直な方向の平均結晶粒長
さの比を10以下に制御するのが好ましく、この組織性状
によって高温におけるクリープ特性を向上させる。アス
ペクト比が10を越えると、加工硬化性が低下して十分な
高温クリープ特性が得難くなり、平均結晶粒径が1mm を
越えると、急速な強度低下が生じて高温クリープ特性が
劣化する。アスペクト比は、押出材の長手方向断面組織
を観察し、押出方向に測定した結晶粒長さの平均値と押
出方向と直角方向に測定した結晶粒長さの平均値から求
める。押出方向に対し垂直な方向の平均結晶粒長さは、
押出材の長手方向と直角な断面の組織を観察し、平均結
晶粒径を測定することにより求めてもよい。
することにより、押出材の平均結晶粒径を1mm 以下にす
るとともに、アスペクト比、すなわち、押出方向の平均
結晶粒長さ／押出方向に対し垂直な方向の平均結晶粒長
さの比を10以下に制御するのが好ましく、この組織性状
によって高温におけるクリープ特性を向上させる。アス
ペクト比が10を越えると、加工硬化性が低下して十分な
高温クリープ特性が得難くなり、平均結晶粒径が1mm を
越えると、急速な強度低下が生じて高温クリープ特性が
劣化する。アスペクト比は、押出材の長手方向断面組織
を観察し、押出方向に測定した結晶粒長さの平均値と押
出方向と直角方向に測定した結晶粒長さの平均値から求
める。押出方向に対し垂直な方向の平均結晶粒長さは、
押出材の長手方向と直角な断面の組織を観察し、平均結
晶粒径を測定することにより求めてもよい。
【００１８】本発明においては、上記の成分組成と組織
性状の組み合わせにより、とくに材料の押出加工性およ
び高温クリープ特性が改善され、多孔ポートホールダイ
スによる高速押出が可能となるとともに、ヒートロール
使用時の耐曲がり性が大幅に向上する。
性状の組み合わせにより、とくに材料の押出加工性およ
び高温クリープ特性が改善され、多孔ポートホールダイ
スによる高速押出が可能となるとともに、ヒートロール
使用時の耐曲がり性が大幅に向上する。
【００１９】
実施例１ 連続鋳造により、表１に示す組成のアルミニウム合金の
ビレット（直径6 インチ) を鋳造し、600 ℃の温度で11
h の均質化処理を施したのち、ポートホールダイスを使
用し、500 ℃の温度で、通常の押出成形において適用さ
れる押出速度による熱間押出加工を行い、直径30mm、肉
厚3mm のパイプ形状に成形し、押出可否により押出性を
評価した。その結果、いずれも押出可能であり、押出性
は良好であった。
ビレット（直径6 インチ) を鋳造し、600 ℃の温度で11
h の均質化処理を施したのち、ポートホールダイスを使
用し、500 ℃の温度で、通常の押出成形において適用さ
れる押出速度による熱間押出加工を行い、直径30mm、肉
厚3mm のパイプ形状に成形し、押出可否により押出性を
評価した。その結果、いずれも押出可能であり、押出性
は良好であった。
【００２０】
【表１】
【００２１】また、連続鋳造により、表１に示す組成の
アルミニウム合金のビレット（直径10インチ) を鋳造
し、このビレットを600 ℃の温度で10h 均質化処理した
のち、500 ℃の温度で、通常の押出成形で用いられる速
度で、直径25mmの棒材に熱間押出加工を行い、押出材の
平均結晶粒径および平均アスペクト比を調査した。結果
を表２に示す。
アルミニウム合金のビレット（直径10インチ) を鋳造
し、このビレットを600 ℃の温度で10h 均質化処理した
のち、500 ℃の温度で、通常の押出成形で用いられる速
度で、直径25mmの棒材に熱間押出加工を行い、押出材の
平均結晶粒径および平均アスペクト比を調査した。結果
を表２に示す。
【００２２】つぎに、上記押出棒材について、押出棒材
を400 ℃で1hの熱処理により軟化材( ０材）としたの
ち、200 ℃の温度に100h保持後、200 ℃で70MPa の定荷
重を負荷する高温クリープ試験を行い、高温クリープ特
性を評価した。その結果、本発明に従う試験材No.1〜21
はいずれも、100hのクリープ試験において破断を生じる
ことがなく、優れた高温クリープ特性を示した。
を400 ℃で1hの熱処理により軟化材( ０材）としたの
ち、200 ℃の温度に100h保持後、200 ℃で70MPa の定荷
重を負荷する高温クリープ試験を行い、高温クリープ特
性を評価した。その結果、本発明に従う試験材No.1〜21
はいずれも、100hのクリープ試験において破断を生じる
ことがなく、優れた高温クリープ特性を示した。
【００２３】さらに、直径25mmの上記押出棒材を、直径
19mmまで冷間で引抜き加工( 加工度40％）して、引抜き
材の平均結晶粒径および平均アスペクト比を測定するた
めの結晶組織調査を行った。結果を表２に示す。本発明
に従う試験材の冷間加工性は良好であり、引抜き加工に
おいて焼付けなどの欠陥の発生は全く観察されなかっ
た。引抜き材について、上記と同様の方法で、高温クリ
ープ特性を評価したところ、いずれも100hにクリープ試
験において破断を生じることがなく、優れた高温クリー
プ特性を示した。
19mmまで冷間で引抜き加工( 加工度40％）して、引抜き
材の平均結晶粒径および平均アスペクト比を測定するた
めの結晶組織調査を行った。結果を表２に示す。本発明
に従う試験材の冷間加工性は良好であり、引抜き加工に
おいて焼付けなどの欠陥の発生は全く観察されなかっ
た。引抜き材について、上記と同様の方法で、高温クリ
ープ特性を評価したところ、いずれも100hにクリープ試
験において破断を生じることがなく、優れた高温クリー
プ特性を示した。
【００２４】
【表２】
【００２５】比較例１ 連続鋳造により、表３に示す組成のアルミニウム合金の
ビレット（直径6 インチ) を鋳造し、このビレットを実
施例１と同一条件で均質化処理したのち、ポートホール
ダイスを使用して、500 ℃の温度で、実施例１と同じ押
出速度で、実施例１と同一寸法のパイプ形状に押出加工
し、押出可否により各合金材の押出性を評価した。結果
を表４に示す。
ビレット（直径6 インチ) を鋳造し、このビレットを実
施例１と同一条件で均質化処理したのち、ポートホール
ダイスを使用して、500 ℃の温度で、実施例１と同じ押
出速度で、実施例１と同一寸法のパイプ形状に押出加工
し、押出可否により各合金材の押出性を評価した。結果
を表４に示す。
【００２６】また、表３に示す組成のアルミニウム合金
のビレット（直径10インチ) を連続鋳造により造塊し、
実施例１と同じ温度および時間で均質化処理したのち、
実施例１と同じ条件で熱間押出加工を行って押出棒材を
作製し、平均結晶粒径およびアスペクト比を測定すると
ともに、実施例１と同一の方法で高温クリープ特性を評
価した。さらに、押出棒材を実施例１と同じ条件（加工
度40％）で引抜き加工し、引抜き加工性を調査し、冷間
引抜き材について、平均結晶粒径および平均アスペクト
比を測定し、高温クリープ特性を評価した。結果を表４
に示す。なお、加工度40％での引抜き加工が不可能なも
のについては、２パスで直径19mmに引抜き加工を行っ
た。
のビレット（直径10インチ) を連続鋳造により造塊し、
実施例１と同じ温度および時間で均質化処理したのち、
実施例１と同じ条件で熱間押出加工を行って押出棒材を
作製し、平均結晶粒径およびアスペクト比を測定すると
ともに、実施例１と同一の方法で高温クリープ特性を評
価した。さらに、押出棒材を実施例１と同じ条件（加工
度40％）で引抜き加工し、引抜き加工性を調査し、冷間
引抜き材について、平均結晶粒径および平均アスペクト
比を測定し、高温クリープ特性を評価した。結果を表４
に示す。なお、加工度40％での引抜き加工が不可能なも
のについては、２パスで直径19mmに引抜き加工を行っ
た。
【００２７】別に連続鋳造により得られた直径6 インチ
の5052合金、5056合金ビレットを、均質化処理したの
ち、マンドレル押出により実施例１と同一寸法のパイプ
形状の押出材を作製し、実施例１と同一の方法で高温ク
リープ特性を評価し、押出材を２パスで直径19mmに引抜
き加工したのち、引抜き材の高温クリープ特性を評価し
た。この結果を表４に示す。なお、表４において、押出
性については、ポートホール押出可能なものを○、不可
能なものを×とし、冷間加工性については、加工度が40
％の引抜き加工が可能なものを○、不可能なものを×と
した。また高温クリープ特性については、100hの試験で
も破断しないものを○、破断したものを×とした。表
３、表４において、本発明の条件を外れたものには下線
を付した。
の5052合金、5056合金ビレットを、均質化処理したの
ち、マンドレル押出により実施例１と同一寸法のパイプ
形状の押出材を作製し、実施例１と同一の方法で高温ク
リープ特性を評価し、押出材を２パスで直径19mmに引抜
き加工したのち、引抜き材の高温クリープ特性を評価し
た。この結果を表４に示す。なお、表４において、押出
性については、ポートホール押出可能なものを○、不可
能なものを×とし、冷間加工性については、加工度が40
％の引抜き加工が可能なものを○、不可能なものを×と
した。また高温クリープ特性については、100hの試験で
も破断しないものを○、破断したものを×とした。表
３、表４において、本発明の条件を外れたものには下線
を付した。
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】実施例２、比較例２ 実施例１および比較例１で作製された直径30mm、肉厚3m
m のパイプ形状の押出材を、冷間加工度30％で引抜き加
工を施し、冷間加工性を評価した。ポートホール押出が
不可能なものは、マンドレル押出を行い、冷間加工性の
わるいものは２パスで全加工度30％まで引抜き加工し
た。引抜き加工後のパイプをヒートロールの形状に加工
して、図１に示すように、ヒートロール１に鉄製の加圧
ロール２側から両端部に440Nの荷重Ｐを加え、200 ℃で
200h保持したのちのヒートロール１の曲がり量を測定し
た。なお、5052合金、5056合金についても、前記直径6
インチの押出材を、２パスで全加工度が30％となるよう
引抜き加工して耐曲がり性試験に供した。
m のパイプ形状の押出材を、冷間加工度30％で引抜き加
工を施し、冷間加工性を評価した。ポートホール押出が
不可能なものは、マンドレル押出を行い、冷間加工性の
わるいものは２パスで全加工度30％まで引抜き加工し
た。引抜き加工後のパイプをヒートロールの形状に加工
して、図１に示すように、ヒートロール１に鉄製の加圧
ロール２側から両端部に440Nの荷重Ｐを加え、200 ℃で
200h保持したのちのヒートロール１の曲がり量を測定し
た。なお、5052合金、5056合金についても、前記直径6
インチの押出材を、２パスで全加工度が30％となるよう
引抜き加工して耐曲がり性試験に供した。
【００３１】本発明に従う試験材No.1〜21はいずれも、
冷間加工度30％の引抜き加工において、焼き付きなどの
欠陥を全く生じることなく良好な冷間加工性を示し、高
温の耐曲がり性試験においても、曲がり量は0.1mm 未満
であり、耐曲がり性についてきわめて優れた特性をそな
えている。試験材No.22 〜40についての試験結果を表５
に示す。なお、表５において、冷間加工性の評価につい
ては、引抜き加工において焼き付きを生じたなかったも
のを○、焼き付きを生じたものを×とした。耐曲がり性
については、曲がり量が0.1mm 未満のものを○、0.1mm
以上のものを×とした。
冷間加工度30％の引抜き加工において、焼き付きなどの
欠陥を全く生じることなく良好な冷間加工性を示し、高
温の耐曲がり性試験においても、曲がり量は0.1mm 未満
であり、耐曲がり性についてきわめて優れた特性をそな
えている。試験材No.22 〜40についての試験結果を表５
に示す。なお、表５において、冷間加工性の評価につい
ては、引抜き加工において焼き付きを生じたなかったも
のを○、焼き付きを生じたものを×とした。耐曲がり性
については、曲がり量が0.1mm 未満のものを○、0.1mm
以上のものを×とした。
【００３２】
【表５】
【００３３】表５にみられるように、試験材No.22 はＭ
ｎ量が少ないため、高温のクリープ特性が十分でなく耐
曲がり性が劣る。試験材No.23 、試験材No.24 および試
験材No.25 は、それぞれＭｎ含有量、Ｍｇ含有量および
Ｃｕ含有量が高過ぎるため、いずれも加工性が低下し、
引抜き加工で焼き付きが生じている。
ｎ量が少ないため、高温のクリープ特性が十分でなく耐
曲がり性が劣る。試験材No.23 、試験材No.24 および試
験材No.25 は、それぞれＭｎ含有量、Ｍｇ含有量および
Ｃｕ含有量が高過ぎるため、いずれも加工性が低下し、
引抜き加工で焼き付きが生じている。
【００３４】試験材No.26 、No.27 、No.28 およびNo.2
9 は、それぞれＳｉ量、Ｚｎ量、Ｎｉ量およびＦｅ量が
多く、試験材No.30 、No.31 、No.32 およびNo.33 は、
それぞれＣｒ量、Ｚｒ量、Ｖ量およびＴｉ量が多過ぎる
ため、いずれも高温クリープ特性が劣り、耐曲がり性試
験において曲がり量が大きくなっている。
9 は、それぞれＳｉ量、Ｚｎ量、Ｎｉ量およびＦｅ量が
多く、試験材No.30 、No.31 、No.32 およびNo.33 は、
それぞれＣｒ量、Ｚｒ量、Ｖ量およびＴｉ量が多過ぎる
ため、いずれも高温クリープ特性が劣り、耐曲がり性試
験において曲がり量が大きくなっている。
【００３５】試験材No.34 、No.35 、No.36 も合金成分
が上限を越えているため、冷間加工性および／または耐
曲がり性が十分でない。試験材No.37 はアスペクト比が
大きいため、また試験材No.38 は平均結晶粒径が大き過
ぎるため、高温クリープ特性が低下し、耐曲がり性試験
における曲がり量が大きくなっている。
が上限を越えているため、冷間加工性および／または耐
曲がり性が十分でない。試験材No.37 はアスペクト比が
大きいため、また試験材No.38 は平均結晶粒径が大き過
ぎるため、高温クリープ特性が低下し、耐曲がり性試験
における曲がり量が大きくなっている。
【００３６】試験材No.39 は従来の5052合金、試験材N
o.40 は従来の5056合金であり、冷間加工性、高温クリ
ープ特性ともに劣るため、引抜き加工において焼き付き
が生じ、耐曲がり性試験で0.1mm 以上の曲がりが生じ
た。
o.40 は従来の5056合金であり、冷間加工性、高温クリ
ープ特性ともに劣るため、引抜き加工において焼き付き
が生じ、耐曲がり性試験で0.1mm 以上の曲がりが生じ
た。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、押出性が良好で、高速
のポートホール押出加工を可能とし、高温クリープ特性
に優れ、加熱使用時の耐曲がり性を改善したヒートロー
ル用アルミニウム合金素材とその製造方法が提供され
る。
のポートホール押出加工を可能とし、高温クリープ特性
に優れ、加熱使用時の耐曲がり性を改善したヒートロー
ル用アルミニウム合金素材とその製造方法が提供され
る。
【図１】本発明における耐曲がり性試験の概要を示す図
である。
である。
１ ヒートロール ２ 加圧ロール Ｐ 荷重
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 信二 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｍｎ:0.5〜0.9 ％（重量％、以下同
じ）、Ｍｇ:0.1〜2.0 ％を含有し、残部Ａｌおよび不可
避的不純物からなるアルミニウム合金の押出材であっ
て、平均結晶粒径が1mm 以下、結晶粒のアスペクト比(
押出方向の平均結晶粒長さ／押出方向に対し垂直な方向
の平均結晶粒長さ、以下同じ) が平均10以下であること
を特徴とする高温クリープ特性に優れたヒートロール用
アルミニウム合金素材。 - 【請求項２】 Ｍｎ:0.5〜0.9 ％、Ｍｇ:0.1〜2.0 ％を
含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるアルミ
ニウム合金の冷間引抜き材であって、平均結晶粒径が1m
m 以下、結晶粒のアスペクト比が平均10以下であること
を特徴とする高温クリープ特性に優れたヒートロール用
アルミニウム合金素材。 - 【請求項３】 さらにＣｕ:0.3〜1.5 ％を含有すること
を特徴とする請求項１または２記載の高温クリープ特性
に優れたヒートロール用アルミニウム合金素材。 - 【請求項４】 さらにＳｉ:0.5％以下、Ｚn:0.5 ％以下
のうちの１種または２種を含有することを特徴とする請
求項１〜３記載の高温クリープ特性に優れたヒートロー
ル用アルミニウム合金素材。 - 【請求項５】 さらにＮｉ:2.0％以下、Ｆｅ:1.0％以下
のうちの１種または２種を含有することを特徴とする請
求項１〜４記載の高温クリープ特性に優れたヒートロー
ル用アルミニウム合金素材。 - 【請求項６】 さらにＣｒ:0.3％以下、Ｚｒ:0.3％以
下、Ｖ:0.1％以下、Ｔｉ:0.3％以下、Ｂ:0.08 ％以下の
うちの１種または２種以上を含有することを特徴とする
請求項１〜５記載の高温クリープ特性に優れたヒートロ
ール用アルミニウム合金素材。 - 【請求項７】 請求項１〜６記載の組成を有するアルミ
ニウム合金鋳塊を、500 〜630 ℃の温度で1 時間以上均
質化処理したのち、400 〜550 ℃の温度で押出加工を行
うことを特徴とする高温クリープ特性に優れたヒートロ
ール用アルミニウム合金素材の製造方法。 - 【請求項８】 押出加工後、さらに冷間引抜き加工を行
うことを特徴とする請求項７記載の高温クリープ特性に
優れたヒートロール用アルミニウム合金素材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7348724A JPH09170039A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 高温クリープ特性に優れたヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7348724A JPH09170039A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 高温クリープ特性に優れたヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09170039A true JPH09170039A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18398942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7348724A Pending JPH09170039A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 高温クリープ特性に優れたヒートロール用アルミニウム合金素材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09170039A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502825C1 (ru) * | 2012-05-14 | 2013-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ регулирования долговечности изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP7348724A patent/JPH09170039A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502825C1 (ru) * | 2012-05-14 | 2013-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Способ регулирования долговечности изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести |
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