JPH09176769A - 耐摩耗性アルミニウム合金 - Google Patents
耐摩耗性アルミニウム合金Info
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- JPH09176769A JPH09176769A JP7351019A JP35101995A JPH09176769A JP H09176769 A JPH09176769 A JP H09176769A JP 7351019 A JP7351019 A JP 7351019A JP 35101995 A JP35101995 A JP 35101995A JP H09176769 A JPH09176769 A JP H09176769A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性、押出性、切削性および耐電位差腐
食性に優れたアルミニウム合金押出材。 【構成】 Ｓｉ：３．０〜６．０重量％、Ｍｇ：０．４
〜１．０重量％、Ｍｎ：０．１〜１．０重量％および残
りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金を用
いて、結晶粒が５０μｍ以下になるように押出成形条件
をコントロールする。
食性に優れたアルミニウム合金押出材。 【構成】 Ｓｉ：３．０〜６．０重量％、Ｍｇ：０．４
〜１．０重量％、Ｍｎ：０．１〜１．０重量％および残
りがＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金を用
いて、結晶粒が５０μｍ以下になるように押出成形条件
をコントロールする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐摩耗性に優れたア
ルミニウム合金に関するもので、特に自動車用制動部品
等の摺動機能を必要とする分野に供されるアルミニウム
押出成形形材に関するものである。
ルミニウム合金に関するもので、特に自動車用制動部品
等の摺動機能を必要とする分野に供されるアルミニウム
押出成形形材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、耐摩耗性を目的として使用され
ている合金としては、ＪＩＳＨ４１４０に規定される４
０３２のように、多量のＳｉを添加することでアルミニ
ウム中に硬質のＳｉ粒子を分散させたものであり、また
特公平５−５７４３６号にはＳｉ、Ｍｇを添加すること
でアルミニウム中にＭｇ2 Ｓｉを析出させることで耐摩
耗性を維持しつつ、押出性の改善を図った合金が開示さ
れている。
ている合金としては、ＪＩＳＨ４１４０に規定される４
０３２のように、多量のＳｉを添加することでアルミニ
ウム中に硬質のＳｉ粒子を分散させたものであり、また
特公平５−５７４３６号にはＳｉ、Ｍｇを添加すること
でアルミニウム中にＭｇ2 Ｓｉを析出させることで耐摩
耗性を維持しつつ、押出性の改善を図った合金が開示さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】確かに、４０３２合金
のようにＳｉ添加量が６％を超えるアルミニウム合金に
対して、Ｍｇを１．９％以上の添加により、耐摩耗性を
維持しつつ押出性を改善する効果は認められる。 しか
し、それは丸棒等の簡単な形状を有する押出製品につい
てのみの効果であり、異形断面形状を有する押出製品の
場合にＭｇを１％以上添加すると、もはや押出成形する
ことは非常に困難になるという課題を有していた。ま
た、摩耗環境に関して、自動車用制動部品等における、
いわゆるブレーキフルーイド等の潤滑油中下での耐摩耗
性が要求される技術分野に関しては、単なる耐摩耗性の
みならず、同時に耐圧強度・耐電位差腐食性等も要求さ
れ、さらには部品組付のための、かしめ加工時の材料ね
ばり性も必要とされる場合があり、かかる要求特性を満
足するアルミニウム合金材料が所望されていた。
のようにＳｉ添加量が６％を超えるアルミニウム合金に
対して、Ｍｇを１．９％以上の添加により、耐摩耗性を
維持しつつ押出性を改善する効果は認められる。 しか
し、それは丸棒等の簡単な形状を有する押出製品につい
てのみの効果であり、異形断面形状を有する押出製品の
場合にＭｇを１％以上添加すると、もはや押出成形する
ことは非常に困難になるという課題を有していた。ま
た、摩耗環境に関して、自動車用制動部品等における、
いわゆるブレーキフルーイド等の潤滑油中下での耐摩耗
性が要求される技術分野に関しては、単なる耐摩耗性の
みならず、同時に耐圧強度・耐電位差腐食性等も要求さ
れ、さらには部品組付のための、かしめ加工時の材料ね
ばり性も必要とされる場合があり、かかる要求特性を満
足するアルミニウム合金材料が所望されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、まずアルミ
ニウム中に各種成分を添加し、押出加工により押出形材
を成形し、各品質特性および押出成形について精意実験
研究した。その結果、本発明に至ったものであり、以下
実験により得られた知見とともに課題を解決するための
手段を述べる。自動車用制御部品には各種多くの部品が
あり、アンチロックブレーキシステムアクチュエターボ
デー、ブレーキホイールシリンダー、クラッチマスター
シリンダー、プロポーショニングバルブ等が代表例であ
る。これらに供されるアルミニウム合金には、鋳造材、
鍛造材、押出材があるが、本発明は特に押出材について
のものである。また、これらはいわゆるブレーキフルー
ド等の各種の潤滑油中において摺動性が要求される。
ニウム中に各種成分を添加し、押出加工により押出形材
を成形し、各品質特性および押出成形について精意実験
研究した。その結果、本発明に至ったものであり、以下
実験により得られた知見とともに課題を解決するための
手段を述べる。自動車用制御部品には各種多くの部品が
あり、アンチロックブレーキシステムアクチュエターボ
デー、ブレーキホイールシリンダー、クラッチマスター
シリンダー、プロポーショニングバルブ等が代表例であ
る。これらに供されるアルミニウム合金には、鋳造材、
鍛造材、押出材があるが、本発明は特に押出材について
のものである。また、これらはいわゆるブレーキフルー
ド等の各種の潤滑油中において摺動性が要求される。
【０００５】Ｓｉを１．０％から順次添加量を増して耐
摩耗性試験を実施すると、約２．０％から耐摩耗性が向
上し始め、３．０％添加にて著しい耐摩耗性効果が認め
られ、さらにＳｉを添加していくと５．０％付近にて耐
摩耗性効果の上昇が緩くなり、６．０％以上ではほぼ平
衡に達することが判明した。また、Ｓｉを６．０％以上
添加すると切削加工におけるバイト摩耗のみならず、Ｓ
ｉ粒子による面粗度の悪化も認められた。従って、Ｓｉ
添加量は３．０〜６．０％が妥当であり、理想的には
３．５〜５．５％となる。Ｓｉ添加だけでは押出成形材
としては強度が不充分であり、自動車制御部品に供する
のはＭｇが０．４％以上必要であり、Ｍｇを１．０％以
上添加すると押出成形性が急に低下し始めた。次に、切
削性および電位差腐食性改善効果を目的にＭｎおよびＣ
ｕの添加効果を実験研究した。
摩耗性試験を実施すると、約２．０％から耐摩耗性が向
上し始め、３．０％添加にて著しい耐摩耗性効果が認め
られ、さらにＳｉを添加していくと５．０％付近にて耐
摩耗性効果の上昇が緩くなり、６．０％以上ではほぼ平
衡に達することが判明した。また、Ｓｉを６．０％以上
添加すると切削加工におけるバイト摩耗のみならず、Ｓ
ｉ粒子による面粗度の悪化も認められた。従って、Ｓｉ
添加量は３．０〜６．０％が妥当であり、理想的には
３．５〜５．５％となる。Ｓｉ添加だけでは押出成形材
としては強度が不充分であり、自動車制御部品に供する
のはＭｇが０．４％以上必要であり、Ｍｇを１．０％以
上添加すると押出成形性が急に低下し始めた。次に、切
削性および電位差腐食性改善効果を目的にＭｎおよびＣ
ｕの添加効果を実験研究した。
【０００６】Ｍｎは０．１％以上添加すると、後述する
押出加工条件との組み合わせにより結晶粒径を調整する
ことが可能であり、切削性および電位差腐食性（以下、
防食性という）を向上できることが明らかになった。た
だし、Ｍｎを１．０％以上添加すると粒界腐食が発生し
やすくなる欠点がある。また、Ｃｕはアルミニウム中の
固溶硬化に寄与するとともに切削性も向上し、切削性を
重視する場合には０．３〜２．０％の添加が良いが、Ｃ
ｕの添加量が多いと防食性が低下するので、防食効果を
重視する場合には０．１５〜１．０％の範囲が良い。従
って、理想的にはＣｕ：０．３〜１．０％がかかる品質
特性を両立させるのに効果的である。ＣｒおよびＴｉは
結晶粒の微細化効果があり、必要に応じて添加される。
Ｃｒが０．０５％以下ではかかる効果がなく、０．３０
％以上では巨大な初晶生成物を成形し、伸びを悪化させ
る。Ｔｉが０．０１％以下では同様に微細化効果がな
く、０．１０％以上ではその効果が飽和するのみなら
ず、切削時の工具寿命を低下させる。Ｆｅ：０．１〜
１．０％は結晶粒の微細化および被削性の改善効果があ
るが、１．０％を超えるとその効果が飽和し、０．１％
以下ではその効果が不足する。 アルミニウム合金の特
性を充分に発揮させるには、アルミニウム合金組成のみ
ならず、成形加工条件も非常に重要な要素である。
押出加工条件との組み合わせにより結晶粒径を調整する
ことが可能であり、切削性および電位差腐食性（以下、
防食性という）を向上できることが明らかになった。た
だし、Ｍｎを１．０％以上添加すると粒界腐食が発生し
やすくなる欠点がある。また、Ｃｕはアルミニウム中の
固溶硬化に寄与するとともに切削性も向上し、切削性を
重視する場合には０．３〜２．０％の添加が良いが、Ｃ
ｕの添加量が多いと防食性が低下するので、防食効果を
重視する場合には０．１５〜１．０％の範囲が良い。従
って、理想的にはＣｕ：０．３〜１．０％がかかる品質
特性を両立させるのに効果的である。ＣｒおよびＴｉは
結晶粒の微細化効果があり、必要に応じて添加される。
Ｃｒが０．０５％以下ではかかる効果がなく、０．３０
％以上では巨大な初晶生成物を成形し、伸びを悪化させ
る。Ｔｉが０．０１％以下では同様に微細化効果がな
く、０．１０％以上ではその効果が飽和するのみなら
ず、切削時の工具寿命を低下させる。Ｆｅ：０．１〜
１．０％は結晶粒の微細化および被削性の改善効果があ
るが、１．０％を超えるとその効果が飽和し、０．１％
以下ではその効果が不足する。 アルミニウム合金の特
性を充分に発揮させるには、アルミニウム合金組成のみ
ならず、成形加工条件も非常に重要な要素である。
【０００７】特に、アルミニウム合金の押出成形におい
ては、アルミニウムビレットの均質化処理条件、押出成
形温度、および押出成形後の溶体化処理、人工時効条件
が重要であり、以下詳述する。アルミニウムビレット鋳
造後の均質化処理は添加成分の固溶化を充分に確保でき
るように４８０〜５９０℃×６時間以上保持の条件が望
ましい。４８０℃以下では合金成分や組織の均質化、過
飽和に固溶した成分の析出等、本来の均質化がなされな
いため、強度、結晶粒に悪影響を及ぼす。５９０℃以上
では共晶融解を生じる恐れがあるため、強度、結晶粒に
悪影響を及ぼす。押出成形時の温度は４５０℃以上５１
０℃以下が望ましい。４５０℃以下では押出が困難であ
り、５１０℃以上では結晶粒が粗大化して５０μｍ以上
になるために、防食性に悪影響を与えるからである。そ
のためには、ビレット温度のコントロールも重要であ
り、ビレット温度が４５０℃以下では押出時の加工熱の
上昇により却って結晶粒を５０μｍ以上に粗大化させる
要因となり、また５１０℃以上ではビレット温度が高
く、押出成形時に表面にクラックを生じさせる原因とな
る。
ては、アルミニウムビレットの均質化処理条件、押出成
形温度、および押出成形後の溶体化処理、人工時効条件
が重要であり、以下詳述する。アルミニウムビレット鋳
造後の均質化処理は添加成分の固溶化を充分に確保でき
るように４８０〜５９０℃×６時間以上保持の条件が望
ましい。４８０℃以下では合金成分や組織の均質化、過
飽和に固溶した成分の析出等、本来の均質化がなされな
いため、強度、結晶粒に悪影響を及ぼす。５９０℃以上
では共晶融解を生じる恐れがあるため、強度、結晶粒に
悪影響を及ぼす。押出成形時の温度は４５０℃以上５１
０℃以下が望ましい。４５０℃以下では押出が困難であ
り、５１０℃以上では結晶粒が粗大化して５０μｍ以上
になるために、防食性に悪影響を与えるからである。そ
のためには、ビレット温度のコントロールも重要であ
り、ビレット温度が４５０℃以下では押出時の加工熱の
上昇により却って結晶粒を５０μｍ以上に粗大化させる
要因となり、また５１０℃以上ではビレット温度が高
く、押出成形時に表面にクラックを生じさせる原因とな
る。
【０００８】押出成形後の溶体化処理も５００℃以下で
は溶体化不充分にて、その後の人工時効により強度確保
が困難であり、５６０℃以上では結晶粒が粗大化してし
まう。また、その後の人工時効条件は強度確保およびか
しめ加工性を考慮して設定される。理想的には５１０〜
５４０℃の範囲が望ましい。５１０℃以下では添加元素
が充分に固溶しなく、最終製品において充分な性能が得
られない。５４０℃以上では結晶粒が粗大化して５０μ
ｍ以上になるため、防食性に悪影響を与え、強度、伸び
を悪化させる。人工時効温度は１８０〜２００℃が望ま
しく、時効時間は製品に要求される強度および製造コス
トの観点から、人工時効温度とともに決定されるべきで
ある。
は溶体化不充分にて、その後の人工時効により強度確保
が困難であり、５６０℃以上では結晶粒が粗大化してし
まう。また、その後の人工時効条件は強度確保およびか
しめ加工性を考慮して設定される。理想的には５１０〜
５４０℃の範囲が望ましい。５１０℃以下では添加元素
が充分に固溶しなく、最終製品において充分な性能が得
られない。５４０℃以上では結晶粒が粗大化して５０μ
ｍ以上になるため、防食性に悪影響を与え、強度、伸び
を悪化させる。人工時効温度は１８０〜２００℃が望ま
しく、時効時間は製品に要求される強度および製造コス
トの観点から、人工時効温度とともに決定されるべきで
ある。
【０００９】
【実施例】表２−１、２−２に示す合金ＮＯ．Ａの組成
の合金鋳塊を調製した。この８インチφの棒状鋳塊を４
８０〜５９０℃で６時間以上均質化処理した後、４５０
〜５１０℃に加熱して熱間押出加工を行った。押出形材
は図１〜図３に示す異形形材とした。押出形材を１００
ｍｍで切断後、溶体化を５００〜５６０℃×３時間保持
後、４０℃水温に焼き入れを１０分間行う。その後、人
工時効を１８０〜２００℃×３時間保持するＴ６処理を
施した。このようにして得られた押出形材の押出加工
性、機械的性質、結晶粒等を下記試験方法によって試験
した。その結果を表３−１、３−２、３−３、３−４に
示す。また、表２−１、２−２に示す種々の組成の合金
鋳塊を調整した。この８インチφの棒状鋳塊を５１０℃
で６時間均質化処理した後、４７０℃に加熱して押出形
材を１００ｍｍで切断後、溶体化を５２０℃×３時間保
持後の４０℃水温に焼き入れを１０分間行った。その
後、人工時効を１９５℃×３時間保持するＴ６処理を施
した。 このようにして得られた押出形材の熱間押出加
工性、機械的性質、耐食性、摩耗性等を下記試験方法に
よって試験した。その結果を表４−１、４−２、４−
３、４−４に示す。
の合金鋳塊を調製した。この８インチφの棒状鋳塊を４
８０〜５９０℃で６時間以上均質化処理した後、４５０
〜５１０℃に加熱して熱間押出加工を行った。押出形材
は図１〜図３に示す異形形材とした。押出形材を１００
ｍｍで切断後、溶体化を５００〜５６０℃×３時間保持
後、４０℃水温に焼き入れを１０分間行う。その後、人
工時効を１８０〜２００℃×３時間保持するＴ６処理を
施した。このようにして得られた押出形材の押出加工
性、機械的性質、結晶粒等を下記試験方法によって試験
した。その結果を表３−１、３−２、３−３、３−４に
示す。また、表２−１、２−２に示す種々の組成の合金
鋳塊を調整した。この８インチφの棒状鋳塊を５１０℃
で６時間均質化処理した後、４７０℃に加熱して押出形
材を１００ｍｍで切断後、溶体化を５２０℃×３時間保
持後の４０℃水温に焼き入れを１０分間行った。その
後、人工時効を１９５℃×３時間保持するＴ６処理を施
した。 このようにして得られた押出形材の熱間押出加
工性、機械的性質、耐食性、摩耗性等を下記試験方法に
よって試験した。その結果を表４−１、４−２、４−
３、４−４に示す。
【００１０】〈試験方法〉 （１）熱間押出加工性 押出形材の表面に割れを生じさせないで押出すことがで
きる最大押出速度を測定し、これによって前記各合金の
押出加工性を評価した。 （２）機械的性質 Ｔ６処理した押出形材よりＪＩＳ５号片相当の引張試験
片を採取し、ＪＩＳＺ２２４１に準じ試験を行った。 （３）耐食性 Ｔ６処理した押出形材を図４のように加工し、ネジ部に
ダクロボルトを組み付けしたのち、表１を基本サイクル
とし、１０サイクル繰り返した。評価はダクロボルト接
触面および近傍の腐食深さを測定した。 （４）摩耗性 ＬＦＷ摩耗試験機にて下記条件の摩耗試験を行い、押出
形材側の摩耗量を測定した。
きる最大押出速度を測定し、これによって前記各合金の
押出加工性を評価した。 （２）機械的性質 Ｔ６処理した押出形材よりＪＩＳ５号片相当の引張試験
片を採取し、ＪＩＳＺ２２４１に準じ試験を行った。 （３）耐食性 Ｔ６処理した押出形材を図４のように加工し、ネジ部に
ダクロボルトを組み付けしたのち、表１を基本サイクル
とし、１０サイクル繰り返した。評価はダクロボルト接
触面および近傍の腐食深さを測定した。 （４）摩耗性 ＬＦＷ摩耗試験機にて下記条件の摩耗試験を行い、押出
形材側の摩耗量を測定した。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【符号の説明】 １・・・アルミニウム押出形材 ２・・・ダクロボルト
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】
【図２】
【図３】本発明により得られた耐摩耗性アルミニウム合
金を用いて押出成形した形材の断面形状の例を示す。
金を用いて押出成形した形材の断面形状の例を示す。
【図４】耐食性評価用試験片形状を示す。
【符号の説明】 １・・・アルミニウム押出形材 ２・・・ダクロボルト
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｍｇ：０．４〜１．０重量％、Ｓｉ：
３．０〜６．０重量％、Ｍｎ：０．１〜１．０重量％を
有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる成分組織
を有することを特徴とする押出成形用アルミニウム合
金。 - 【請求項２】 Ｍｇ：０．４〜１．０重量％、Ｓｉ：
３．０〜６．０重量％、Ｍｎ：０．１〜１．０重量％を
有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる成分組織
を有し、かつ結晶粒径が５０μｍ以下であることを特徴
とする押出成形形材。 - 【請求項３】 Ｍｇ：０．４〜１．０重量％、Ｓｉ：
３．０〜６．０重量％、Ｍｎ：０．１〜１．０重量％を
有し、さらにＣｕ：０．１５〜２．０重量％、Ｃｒ：
０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０重量
％、Ｆｅ：０．１〜１．０重量％のうち、１種または２
種以上を有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる
成分組織を有することを特徴とする押出成形用アルミニ
ウム合金。 - 【請求項４】 Ｍｇ：０．４〜１．０重量％、Ｓｉ：
３．０〜６．０重量％、Ｍｎ：０．１〜１．０重量％を
有し、さらにＣｕ：０．１５〜２．０重量％、Ｃｒ：
０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０重量
％、Ｆｅ：０．１〜１．０重量％のうち、１種または２
種以上を有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる
成分組織を有し、かつ結晶粒径が５０μｍ以下であるこ
とを特徴とする押出成形形材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35101995A JP3654695B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 耐摩耗性アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35101995A JP3654695B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 耐摩耗性アルミニウム合金 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004155810A Division JP3669440B2 (ja) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | 耐摩耗性アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09176769A true JPH09176769A (ja) | 1997-07-08 |
| JP3654695B2 JP3654695B2 (ja) | 2005-06-02 |
Family
ID=18414493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35101995A Expired - Lifetime JP3654695B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 耐摩耗性アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3654695B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003072839A1 (fr) * | 2002-02-28 | 2003-09-04 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | Alliage d'aluminium resistant a l'usure excellent en termes de propriete d'agrafage et produit extrude a base de cet alliage |
| WO2005024079A1 (ja) * | 2003-09-01 | 2005-03-17 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | 切削性・かしめ性・耐磨耗性に優れたアルミニウム合金押出材 |
| WO2011001870A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | アイシン軽金属株式会社 | 疲労強度及び切削性に優れた耐摩耗性アルミニウム合金押出材 |
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-
1995
- 1995-12-25 JP JP35101995A patent/JP3654695B2/ja not_active Expired - Lifetime
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