JPH10168553A - 耐応力腐食割れ性に優れた高力アルミニウム合金押出管の製造方法 - Google Patents

耐応力腐食割れ性に優れた高力アルミニウム合金押出管の製造方法

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JPH10168553A JP35228296A JP35228296A JPH10168553A JP H10168553 A JPH10168553 A JP H10168553A JP 35228296 A JP35228296 A JP 35228296A JP 35228296 A JP35228296 A JP 35228296A JP H10168553 A JPH10168553 A JP H10168553A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐応力腐食割れ性に優れ、高強度を有し、と
くに自動二輪車のフロントフォークアウターチューブと
して好適なアルミニウム合金押出管の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Zn:3.0〜10.0%、Mg:0.5〜3.0 %、
Cu:0.05 〜3.0 %を含み、Cr:0.3%以下、Mn:0.3
%以下、Zr:0.3%以下のうちの1種以上、Ti:0.05
%以下、B:0.005%以下のうちの1種以上を含有し、不
純物としてのFe、Siをそれぞれ0.2 %以下に制限し
たアルミニウム合金押出管を、溶体化処理および焼入れ
処理し、150 〜250 ℃の温度で30秒〜10分間熱処理し、
該熱処理において100 ℃から所定の熱処理温度までの加
熱速度を1 ℃/ 秒以上とし、最後に人工時効処理を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐応力腐食割れ性
に優れた高力アルミニウム合金押出管、とくに自動二輪
車のフロントフォークアウターチューブなどに好適に使
用される耐応力腐食割れ性に優れた高力アルミニウム合
金押出管の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動二輪車のフロントフォークは、二重
の管が嵌合して互いに摺動するタイプのものであり、フ
ロントフォークの伸縮および曲げ撓みによりエネルギー
を吸収している。フロントフォークは、装着される車種
によっては高いエネルギー吸収特性を必要とし、曲げ撓
みによって塑性変形しないよう、アウターチューブには
高強度であることが要求され、軽快な操縦性を必要とす
ることから軽量であることも必須の要件とされる。
【0003】このため、フロントフォークアウターチュ
ーブには、従来、7000系の高力アルミニウム合金が
適用されてきたが、最高強度が得られるT6調質材では
耐応力腐食割れ性が劣るため、強度と耐応力腐食割れ性
の組合わせを得るために、強度を若干犠牲にした過時効
処理材が適用されている。
【0004】しかしながら、過時効材をフロントアウタ
チューブに適用した場合、T6材に比べて強度が劣るこ
とから、必要な強度を得るために肉厚を大きくする必要
があり、肉厚増大は重量増となるため、二輪車の操縦性
を低下させる原因となる。製品としての剛性も高くなる
ため、ライダーへの負担が増し、疲労を増加させる原因
ともなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、とくに自動
二輪車のフロントフォークアウターチューブに適用され
るアルミニウム合金材における従来の上記問題点を解消
するためになされたものであり、その目的は、高力アル
ミニウム合金押出管のT6調質材の耐応力腐食割れ性を
改善し、強度と耐応力腐食割れ性を兼備した耐応力腐食
割れ性に優れた高力アルミニウム合金押出管の製造方法
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
めの本発明による耐応力腐食割れ性に優れた高力アルミ
ニウム合金押出管の製造方法は、Zn:3.0〜10.0%、M
g:0.5〜3.0 %、Cu:0.05 〜3.0 %を含有し、さらに
Cr:0.3%以下、Mn:0.3%以下、Zr:0.3%以下のう
ちの1種以上、およびTi:0.05 %以下、B:0.005%以
下のうちの1種以上を含有し、不純物としてのFe、S
iをそれぞれ0.2 %以下に制限し、残部アルミニウムか
らなる押出管を、溶体化処理および焼入れ処理し、100
時間以上の時間自然時効させたのち、150 〜250 ℃の温
度で30秒〜10分間熱処理し、該熱処理において少なくと
も100 ℃から熱処理温度までの昇温速度を1 ℃/ 秒以上
とし、最後に人工時効処理を行うことを第1の特徴とす
る。
【0007】また、押出管が3 %以下のLiを含有する
こと、および熱処理後、冷間加工を行い、ついで人工時
効処理することを第2および第3の特徴とする。
【0008】本発明におけるアルミニウム合金押出管の
成分組成について説明すると、Zn、MgおよびCu
は、主要合金元素であり、合金の強度を向上させる。好
ましい含有量は、Zn:3.0〜10.0%、Mg:0.5〜3.0
%、Cu:0.05 〜3.0 %の範囲であり、それぞれ下限未
満では強度向上の効果が小さく、上限を越えて含有する
と応力腐食割れ性を低下させる。
【0009】Cr、Mn、Zrは、熱間で押し出された
押出管の再結晶を抑制してファイバー組織を形成させ強
度を高めるとともに、耐応力腐食割れ性を向上させる。
Cr、Mn、Zrの含有範囲はそれぞれ0.3 %以下であ
り、これらの元素のうちの少なくとも1種を添加する。
【0010】Ti、Bは合金の鋳塊組織を微細化して鋳
塊割れに起因する押出管の欠陥発生を防止するために添
加する。好ましい含有量は、Ti:0.05 %以下、B:0.0
05%以下の範囲である。
【0011】本発明においては、耐応力腐食割れを確実
に防止するために、アルミニウム合金押出管中の不純物
としてのFeを0.2 %以下、Siを0.2 %以下に制限す
ることが必要である。Fe:0.1%以下、Si:0.1%以下
に制限するのがさらに好ましい。また、本発明のアルミ
ニウム合金には、ヤング率向上、低密度化のために、3
%以下のLiが添加されてもよく、Liの添加は本発明
のアルミニウム合金押出管を自動二輪車のフロントフォ
ークアウターチューブとして適用する場合にとくに有効
である。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明によるアルミニウム合金管
の製造方法は、上記の組成を有するアルミニウム合金を
常法に従って熱間押出加工して押出管を製造し、この押
出管を、例えば400 〜500 ℃の温度で0.1 〜10時間の溶
体化処理を行い、水焼入れなどの焼入れ処理後、100 時
間以上の時間自然時効させる。溶体化処理後、室温また
はそれ以下の温度に保持する自然時効処理を行った場
合、G.Pゾーンあるいは極めて微細な中間相の析出が
生じる。
【0013】ついで、150 〜250 ℃で30秒〜10分間熱処
理を行う。この場合、少なくとも100 ℃から所定の熱処
理温度までの昇温速度を1 ℃/ 秒以上とすることが重要
である。この急速加熱を伴う熱処理によって、結晶粒内
のG.Pゾーンや微細な中間相が分解され、析出の核が
少ないために時効析出もほとんど進行しない。一方、結
晶粒界の析出物は安定であるため、熱処理によってほと
んど分解されず、むしろ粗大化する傾向がある。
【0014】応力腐食割れは結晶粒界に沿って伝播する
から、応力腐食割れ感受性は結晶粒界の性状に依存し、
結晶粒界の析出物が粗大であるほど耐応力腐食割れが生
じ難い。上記の熱処理により、結晶粒内の微細析出物は
分解されるため焼入れ直後の組織状態に戻るが、結晶粒
界の析出物は分解されず粗大化が進行して耐応力腐食割
れ性を向上させ、続いて自然時効処理を介しまたは介す
ることなしに行われる人工時効処理により強度が高めら
れ、強度および耐応力腐食割れ性を兼備したアルミニウ
ム合金押出管が得られる。
【0015】熱処理の温度が150 ℃未満ではG.Pゾー
ン、中間相からなる微細析出物が分解され難く、結晶粒
内で硬化に寄与する析出物が形成され時効硬化が進む。
250℃を越えると、微細析出物が分解されるとともに、
安定相の粗大析出が生じ、人工時効処理後の強度不良の
原因となる。熱処理のさらに好ましい温度範囲は170〜2
20 ℃である。
【0016】熱処理時間は30秒〜10分間が好ましく、30
秒未満では十分な熱処理効果が得られず、10分を越える
と結晶粒内において安定相の析出が進行し易い。100 ℃
から所定の熱処理温度までの昇温速度が1 ℃/ 秒未満で
は、微細析出物が分解する前に安定相の析出が起こるた
め好ましくない。
【0017】本発明においては、上記の熱処理後、自動
二輪車のフロントフォークアウターチューブなどの形状
に加工するために、冷間加工を行うこともできる。人工
時効処理は、常法に従い、例えば100 〜170 ℃で2 〜48
時間行う。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例1 表1に示す組成を有するアルミニウム合金管(外径60m
m、内径46mm) を間接押出により作製した。このアルミ
ニウム合金押出管を縦型焼入れ炉に装入し、480℃の温
度に加熱して溶体化処理し、長手方向に水焼入れ処理を
行った。
【0019】焼入れ後、600mm 長さに切断して室温で1
週間自然時効処理した。ついで、表2に示す条件で熱処
理を行い、4日間室温で自然時効処理した後、120 ℃で
24時間の人工時効処理を行った。人工時効処理後のアル
ミニウム合金押出管について、常温の引張試験および応
力腐食割れ試験を行った。
【0020】応力腐食割れ試験は、外径58mm、内径48m
m、幅50mmのCリング試験片を成形し、ねじで締め付け
ることによって350 MPaの応力を負荷し、3.5 %塩水
交互浸漬試験(10分間浸漬−50分間乾燥) を実施した。
3個の試験片について応力腐食割れ試験を行い、最も早
く割れを生じた時間を測定して、耐応力腐食割れ性を評
価した。
【0021】結果を表2に示す。表2にみられるよう
に、本発明に従って作製された試験材はいずれも、550
MPaを越える十分な強度を有し、応力腐食割れ発生ま
での時間が720 時間を越える優れた耐応力腐食割れ性を
そなえていた。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】比較例1 実施例1のアルミニウム合金押出管を、実施例1と同一
の条件で溶体化処理、焼入れ、自然時効処理を行った
後、表3に示す条件で熱処理を行い、ついで実施例1と
同等の自然時効、人工時効処理を行った。試験材のうち
試験材No.12 については、人工時効処理を110 ℃×16時
間および180 ℃×7 時間(T73相当)の2段で行っ
た。時効処理後、実施例1と同じ条件で引張試験および
応力腐食割れ試験を実施した。結果を表3に示す。な
お、表3において、本発明の条件を外れたものには下線
を付した。
【0025】
【表3】 《表注》引張試験で強度不良がみられた試験材No.7、9 については 応力腐食割れ試験を行わなかった。
【0026】表3に示すように、試験材No.6は熱処理温
度が低過ぎ、試験材No.8は熱処理時間が短か過ぎ、試験
材No.10 は熱処理時の昇温速度が低過ぎるため、いずれ
も耐応力腐食割れ性が劣る。試験材No.7は熱処理温度が
高過ぎ、試験材No.9は熱処理時間が長過ぎるため、強度
特性が劣る。試験材No.11 およびNo.12 は熱処理を行わ
なかったため、強度、耐応力腐食割れ性のいずれかが劣
っている。
【0027】実施例2 Zn:5.4%、Mg:2.3%、Cu:1.7%、Li:1.5%、C
r:0.18 %、Mn:0.15 %、Ti:0.02 %、B:0.003
%、Fe:0.09 %、Si:0.08 %、残部Alからなるア
ルミニウム合金押出管を間接押出により作製した。この
アルミニウム合金押出管を、480 ℃で溶体化処理、水焼
入れ後、室温で1週間自然時効処理し、ついで200 ℃の
温度まで2 ℃/ 秒の加熱速度で昇温し、120 分間保持す
る熱処理を行った。続いて120 ℃で24時間の人工時効処
理を施し、得られたアルミニウム合金押出管について、
実施例1と同様の条件で引張試験および応力腐食割れ試
験を実施した。その結果、引張強さは576 MPaと優れ
ており、応力腐食割れが生じるまでの時間も720 時間を
越える優れた耐応力腐食割れ性を示した。
【0028】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、強度お
よび耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム合金押出管
が提供される。当該アルミニウム合金押出管は、とくに
自動二輪車のフロントフォークアウターチューブ材とし
て好適に使用される。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/00 691 C22F 1/00 691C 691A

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zn:3.0〜10.0%(重量%、以下同
    じ)、Mg:0.5〜3.0 %、Cu:0.05 〜3.0 %を含有
    し、さらにCr:0.3%以下、Mn:0.3%以下、Zr:0.3
    %以下のうちの1種以上、およびTi:0.05 %以下、
    B:0.005%以下のうちの1種以上を含有し、不純物とし
    てのFe、Siをそれぞれ0.2 %以下に制限し、残部ア
    ルミニウムからなる押出管を、溶体化処理および焼入れ
    処理し、100 時間以上の時間自然時効させたのち、150
    〜250 ℃の温度で30秒〜10分間熱処理し、該熱処理にお
    いて少なくとも100 ℃から熱処理温度までの昇温速度を
    1 ℃/ 秒以上とし、最後に人工時効処理を行うことを特
    徴とする耐応力腐食割れ性に優れた高力アルミニウム合
    金押出管の製造方法。
  2. 【請求項2】 押出管が3 %以下のLiを含有すること
    を特徴とする請求項1記載の耐応力腐食割れ性に優れた
    高力アルミニウム合金押出管の製造方法。
  3. 【請求項3】 熱処理後、冷間加工を行い、ついで人工
    時効処理することを特徴とする請求項1または2記載の
    耐応力腐食割れ性に優れた高力アルミニウム合金押出管
    の製造方法。
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