JPH1088300A - 陽極酸化処理性に優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の機械的性質等の優
れた特性を損なうことなく、その陽極酸化皮膜を黄味を
有さず、むらのない均一なシルバー色を呈するものとす
る。 【構成】 Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材を、溶体化処理後
直ちに焼入れする工程を含む熱処理を施した後、所定温
度に焼戻して時効処理する熱処理工程において、溶体化
処理の加熱手段を電磁誘導加熱等の内部発熱方式によっ
ておこない、そのＭｇ及びＳｉの含有量をそれぞれ重量
換算で０．８〜１．２％及び０．４〜０．８％、溶体化
処理温度が５１５〜５３５℃でかつ溶体化処理における
加熱温度が３００℃を超えてから焼入れ終了するまでの
時間を１２秒以内とする。 【効果】 表面層のＭｇの酸化が防止され、均一な加熱
がなされるためむらのないシルバー色の発色が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陽極酸化皮膜の発色特
性を向上した耐食性及び機械的性質に優れたＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｍｇ及びＳｉを強化元素とするＡｌ−Ｍ
ｇ−Ｓｉ系合金材は、耐食性に優れたアルミニウム合金
展伸材として知られているが、耐食性が高いほか押出し
加工性にも優れ、熱処理によって高い機械的性質が得ら
れる。また、陽極酸化処理特性も良好であるため、各種
の建築材、家電製品の筐体や車両・船舶の部材として広
く使用されている。このような用途向けのＡｌ−Ｍｇ−
Ｓｉ系合金材は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延などの製板
工程を経て、展延材として所望の板厚とされた後、機械
的性質向上のためＴ６処理を行う。このＴ６処理は、上
記の製板された合金板を高温度に十分加熱保持して、合
金中の強化成分のＭｇ及びＳｉを固溶させるいわゆる溶
体化処理を施した後焼入れし、爾後焼き戻しして高温時
効により微細なＭｇ₂ Ｓｉ金属間化合物を析出させて、
それぞれの用途に適した所望の機械的性質を付与する熱
処理方法であって、それぞれの用途に応じて所望とする
ところにより、抗張力で３００〜３５０Ｎ／ｍｍ² 、伸
び率で１０〜２０％の板材を得ることができる。

【０００３】ところで、前記の溶体化処理の加熱に際し
ては、板材の形態や生産性から種々の方法が採られてお
り、例えば、圧延後切断した切板の場合は槽中の溶融塩
中に順次浸漬し、コイルの場合であればコイルを巻き戻
しながら連続的に加熱炉中を通過させるなどの方法によ
り、所望の温度に加熱する。これらの方法は、いずれも
気体や液体等の加熱媒体及び輻射を介しての間接的な外
部加熱方式であって、これらの加熱媒体からの被熱処理
材への熱の移動は、加熱媒体から被熱処理材への熱伝達
率及びこれらの熱伝導率に依存することから、被熱処理
材全体を内部に至るまで均一に所望の温度とし、また、
被熱処理材の加熱速度を高めて生産性を上げるために
は、加熱装置の設定温度は高温度とし、また長時間の加
熱が必要である。従って、その加熱条件は板厚によって
も差があるが、前記の切り板の場合で５５０℃の溶融塩
温度で１５分間以上保持、加熱炉の場合で５５０℃で５
〜１５分間保持して熱処理されている。このようにし
て、溶体化処理されたアルミニウム合金板は、直ちに焼
入れされ、爾後１６０〜１８０℃の温度に加熱され、１
〜１２時間程度保持されて焼き戻しされ、指定された機
械的性質を付与される。このような工程を経て得られた
アルミニウム合金板は、耐食性付与のため陽極酸化処理
され、緻密な酸化皮膜が形成される。

【０００４】Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金展延材は、このよ
うにして、最終的には陽極酸化皮膜を形成して使用され
るのであるが、形成された陽極酸化皮膜は、表面の色調
はシルバー系であるが、黄味を帯びており、しかもこの
黄味にむらを生じていた。前記の用途においては、一般
にアルミニウム合金展延材は陽極酸化皮膜を形成した状
態で用いられるものであるから、その表面の色調は使用
環境に対応する重要な要件であるが、その本来の色調を
活かした純シルバー系が好まれるところ、このような黄
味を帯びた色調は必ずしも好まれない。特に、このよう
に黄味にむらを生じることは、室内パネルなどの装飾部
材などの用途においては、その装飾効果や安定した感覚
を損なうため不適であった。また、その後二次着色処理
を行う場合にもこの黄味の色が加わるために、色バラン
スが悪くなったり、発色された色に濁りが生じるなどし
て良好な着色ができない等の問題があり、均一な黄味の
帯びないシルバー系の色を呈するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合
金展延材が要望されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、これら従来の
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の耐食性や機械的性質等の優れ
た特性を損なうことなく、しかも陽極酸化皮膜に黄味を
有さずむらのない均一なシルバー色を呈するＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金展延材を製造することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、Ｍｇ及びＳｉを含有するアルミニウム合金
材を、溶体化処理後直ちに焼入れする工程を含む熱処理
を施した後、所定温度に焼戻して時効処理する熱処理工
程において、溶体化処理の加熱手段を内部発熱方式によ
ることを特徴とする陽極酸化処理に際して均一なシルバ
ー色を呈するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材の製造方法であ
り、より具体的には、前記Ｍｇ及びＳｉの含有量がそれ
ぞれ重量換算で０．８〜１．２％及び０．４〜０．８％
であり、溶体化処理温度が５１５〜５３５℃でかつ溶体
化処理における加熱温度が３００℃を超えてから焼入れ
終了するまでの時間を１２秒以内とすることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明者らは、これらＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金
材の陽極酸化皮膜の色調が黄味を帯び、しかもむらを生
じる原因について種々検討した結果、黄味は溶体化熱処
理の際のＭｇの酸化によるものであること、また黄味の
むらは溶体化処理における加熱温度のバラツキによるも
のであることを突き止め、本発明に至ったものである。
すなわち、前記の溶体化処理の際の高温度の加熱は、雰
囲気が溶融塩であっても加熱炉ガスであっても、これら
の加熱媒体や輻射を介して加熱するため、加熱媒体から
被熱処理材への熱の移動は、これらの加熱媒体や被熱処
理材の熱伝達率及び熱伝導率に律速され、被熱処理材を
所定の温度に昇温し、更に被熱処理材内部まで均一に所
定の温度にするまでに一定の時間を必要とした。

【０００８】また、生産性をも考慮して加熱速度を速め
て短時間に昇温するためには、これらの雰囲気温度を所
定の熱処理温度以上の高温に昇温する必要がある。前記
の溶融塩浸漬及び加熱炉の例に挙げた加熱温度及び加熱
時間はこのようにして、被熱処理材表面を必要以上に高
温に加熱し、かつ長時間高温に保持していたもので、そ
の結果、前記したようなＭｇの酸化を生じていたもので
ある。更に、これらの加熱媒体からの伝熱や輻射により
加熱する場合、その熱伝達や熱伝導作用から均一一様に
加熱することは困難であって、表面の温度分布の差を解
消することができないため、前記のＭｇ酸化による黄味
にむらが生じていたものである。

【０００９】本発明においては、被熱処理材の加熱手段
をこれらの外部加熱方式に替えて、内部発熱方式とする
ものであって、例えば、電磁誘導加熱方式によって被熱
処理材内に誘導電流を発生させ、その電流による発熱作
用によって被熱処理材を加熱するものである。この内部
発熱方式によれば、被熱処理材内部から発熱するため加
熱媒体や輻射による熱伝達や熱伝導作用に待つ必要がな
く、これらによる前記のような律速作用を受けないこと
から、被熱処理材全体に亘って速やかに均一一様に加熱
することができ、表面の温度分布を均一にできるばかり
でなく、被熱処理材の表面と内部との温度差も解消さ
れ、表面のみ必要以上に高温に加熱されることはない。

【００１０】また、内部発熱方式によれば、負荷電流密
度を高くすることにより、容易に被熱処理材の発熱量を
増加させることができ、被熱処理材の熱伝導率などに律
速されることなく昇温することができるため、加熱速度
を高めて速やかに所定の温度にすることが可能である。
従って、従来の外部加熱方式に比較して、被熱処理材を
必要以上の高温に晒すことなく、特に被熱処理材の表面
温度を低く維持して、しかも短時間の保持時間で十分な
溶体化処理ができるため、Ｍｇの酸化を防止することで
き、更に、表面の温度分布を均一一様に維持できること
から、陽極酸化に際して黄味に着色したり、陽極酸化皮
膜の表面性状にむらが発生することがないものと思われ
る。以下具体的要件について説明する。

【００１１】

【発明の実施の態様】

添加元素 Ｍｇ：０．８〜１．２重量％、Ｓｉ：０．４〜０．８重
量％、Ｍｇ及びＳｉは、熱処理することによって、合金
材の組織中に微細なＭｇ₂ Ｓｉ金属間化合物を形成し、
擬２元系強化元素として優れた機械的性質を付与させ
る。Ｍｇ又はＳｉの含有量が上記下限値未満ではその効
果が十分に発揮できないため、好ましくない。また、Ｍ
ｇの含有量が上限値を超えると、３００℃を超える温度
に加熱されている時間を１２秒以下に短縮しても、この
過剰なＭｇの酸化による実質的な黄色変化を防止するこ
とができず、陽極酸化処理に際して均一なシルバー色を
呈するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材を得ることができな
い。また、Ｓｉの含有量が上限値を超えると、Ｍｇと金
属間化合物を形成しない単体Ｓｉの量が多くなってこれ
ら単体Ｓｉの存在のため、陽極酸化処理に際して黒色味
を帯びるようになり、シルバー色を呈するＡｌ−Ｍｇ−
Ｓｉ系合金材を得ることができない。

【００１２】Ｍｇ及びＳｉ以外の元素の存在は、本発明
の目的とする黄色味を排してシルバー系の発色とするこ
とに関係しないので、格別の限定をするものではない。
しかし、好ましくは、本発明の合金材の本来の特性への
影響を考慮してＪＩＳ Ａ６０００系合金に規定される
程度とすることが望ましい。例えば、Ｃｕ：０．８％以
下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｃｒ：０．８％以下、Ｚｎ：
０．８％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｂ：０．１％以
下、Ｂｅ：０．０５％以下の元素は、それぞれその目的
に応じて添加しても差し支えない。

【００１３】次に熱処理条件について説明する。熱処理
に際しては、被熱処理材の内部発熱による加熱手段によ
る。この内部発熱による加熱は、例えば電磁誘導加熱に
よって被熱処理材内部に誘導電流を発生させ、その電流
の発熱作用によって被熱処理材を加熱するものであり、
金属材の加熱手段として周知のものである。この内部発
熱方式による加熱手段を用いてＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金
材を加熱することによって、被熱処理材の加熱温度を外
部加熱方式を使用して加熱する場合と比較して、より低
い温度の加熱で、しかも短時間の加熱保持時間で十分な
溶体化処理ができる。

【００１４】内部発熱方式による本発明に掛かるＡｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系合金材の溶体化処理条件は、５１５〜５３
５℃の温度に加熱し、当該温度に１〜５秒間保持するも
のである。これは、Ｍｇ及びＳｉを合金中に十分に固溶
させ、爾後の焼戻し処理で合金中に微細なＭｇ₂ Ｓｉの
金属間化合物を形成させ、優れた機械的性質を付与する
ためのものであって、これらの条件のいずれかがその下
限値未満であると十分な溶体化処理ができず、優れた機
械的性質を付与し難いので好ましくない。また、これら
のいずれかの条件がその上限値を超えると、例えば加熱
温度が上記範囲を超えると、他の条件である３００℃を
超える温度に加熱されている時間を１２秒以下として
も、高温度による影響が強まり、或いは高温に加熱保持
されている時間が実質的に長くなって、Ｍｇの酸化によ
る黄色変化を防止することはできず、陽極酸化処理に際
して均一なシルバー色を呈するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金
材を得ることはできない。

【００１５】上記本発明による溶体化処理されたＡｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系合金材は、その後直ちに焼入れする。これ
は、室温においてＭｇ及びＳｉの固溶した状態とし、爾
後の焼戻し処理を容易とするとともに該処理によって優
れた機械的特性を付与するためのものである。ここで用
いる焼入れ方法は、水中に浸漬しても良く、或いは、流
水乃至はスプレーによってもよい。

【００１６】溶体化処理後焼入れ処理された上記Ａｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系合金材は、焼戻し処理される。これは、該
合金材に用途によって要求される機械的特性を付与する
ためのものであって、通常は１６０〜２００℃の温度で
３０分間〜２４時間程度保持して処理される。例えば、
１７５℃で８時間保持する処理を施すと時効硬化して強
度の高いものが得られる。また、更に高温で、或いは長
時間時効処理すると合金材に発生した初期段階の微細な
Ｍｇ₂ Ｓｉの金属間化合物が成長し、強度は中程度であ
るが伸び率の高い機械的特性を付与することができる。

【００１７】前記した熱処理に際しては、溶体化処理に
おける加熱温度が３００℃を超えてから焼入れ終了する
までの時間を１２秒以内とする。これは表面に存在する
Ｍｇの酸化を抑制して陽極酸化処理に際して均一なシル
バー色を呈するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材を得るための
ものである。Ｍｇは、略３００℃を超える温度に加熱さ
れると活発に酸化し始めるので、その温度以上に加熱さ
れている時間を可能な限り短縮する必要がある。この温
度以上における保持時間が１２秒以上となると、Ｍｇが
活性な状態に加熱保持されている時間が実質的に長くな
り、Ｍｇの酸化による実質的な黄色変化を防止すること
ができず、陽極酸化処理に際して均一なシルバー色を呈
するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材を得ることができない。

【００１８】このようにして得られた本発明に掛かるＡ
ｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材は、硫酸浴による陽極酸化処理
に供される。この陽極酸化処理条件は特に限定されるも
のではなく、常法によってよい。以下に好適例を示す。
前処理工程として、合金材表面に付着する油脂分を除去
するため、３〜２０％の硫酸酸性水溶液中で脱脂する。
脱脂された合金材は、表面の酸化物を除去してその後の
硫酸浴による陽極酸化処理で均一に陽極酸化皮膜を形成
させるため、水洗後、５〜３０％の苛性ソーダアルカリ
性水溶液中でアルカリエッチングする。このアルカリエ
ッチされた合金材を水洗後、硫酸１０〜３０％の硫酸浴
中で合金材を陽極として、陽極電流密度０．５〜５Ａ／
ｄｍ² 、浴温５〜３０℃、電解時間１０〜１２０分間の
電解条件で電解処理し、膜厚５〜３０μｍの皮膜を生成
させることにより、シルバー色系に発色したむらのない
均一な陽極酸化皮膜が得られる。

【００１９】実施例 表１に示す合金組成からなる厚さ５００ｍｍのＤＣ鋳造
された鋳塊を、両面を片面１５ｍｍづつ面削後、５５０
℃の温度で１時間加熱保持して均質化処理した後、熱間
圧延、冷間圧延を経て厚さ２．５ｍｍの板材とし、コイ
ルに巻き上げた。次に、このコイルを巻き戻しながら連
続的に誘導加熱炉を通過させ、種々の温度条件で溶体化
処理した後、直ちに焼入れ処理した。温度条件を表２に
示す。焼入れ処理は、連続して板材に水流を均一に分布
させて行った。焼戻処理は、焼入れ処理後巻き上げたコ
イルを１７５℃の温度で６時間加熱保持して行った。次
に、このようにして処理した板材に対して陽極酸化処理
を施した。陽極酸化処理の処理条件を以下に示す。 陽極酸化の処理条件 浴組成：硫酸１８％水溶液 温度：２０±２℃ 対極：アルミニウム板材 電流密度：９５Ａ／ｍ² 電圧：１７±２Ｖ 電解時間：２８分間 陽極酸化処理後の板の表面状態の判定は、目視観察によ
った。その結果を表２に示す。

【００２０】比較例 比較例として、Ｍｇ又はＳｉの含有量が本発明から上方
に外れるもの（表１：合金番号４、５、表２：試験番号
４、５）、及び溶体化処理を熱風加熱炉を通過させて行
ったもの（表２：試験番号６）について陽極酸化処理を
行った。他の条件は本発明実施例と同じである。結果を
表２に示す。

【００２１】

【００２２】

【００２３】表２の結果から、本発明の条件内で製造さ
れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材（試験番号１、２、３）
は、機械的特性が良好で、しかも陽極酸化処理後の色調
もむらのない均一なシルバー色を呈することが判る。一
方、本発明の条件から外れる合金材（試験番号４、５、
６）は、陽極酸化処理後の色調が黒みを帯び（試験番号
４）、黄味を帯び（試験番号５）或いはむらのある黄味
を帯びる（試験番号６）ことが判る。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材を内部発熱方式で加熱す
る手段で加熱することによって、必要以上の高温度に晒
すことなく、所定の温度範囲に短時間保持することによ
って十分な溶体化処理が可能となって、Ｍｇの酸化を抑
制することができ、陽極酸化処理に際して均一なシルバ
ー色を呈するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材を得ることがで
きる。本発明の加熱方式は熱処理時間を短縮できるため
生産性が高く、しかも溶融塩等の加熱媒体を使用しない
ので処理設備及び工程が簡単となる等の効果を有する。
また、このようにして得られた合金材は、黄味を帯びな
い均一な陽極酸化皮膜であるので、シルバー色として優
れているばかりでなく、二次電解処理を施す等の着色処
理により黄味の帯びない均一で色の混ざらない、色バラ
ンスのよい電解着色を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 ６９１Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｇ及びＳｉを含有するアルミニウム合
   金材を、溶体化処理後直ちに焼入れする工程を含む熱処
   理を施した後、所定温度に焼戻して時効処理する熱処理
   工程において、溶体化処理の加熱手段を内部発熱方式に
   よることを特徴とする陽極酸化処理に際して均一なシル
   バー色を呈するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記Ｍｇ及びＳｉの含有量がそれぞれ重
   量換算で０．８〜１．２％及び０．４〜０．８％であ
   り、溶体化処理温度が５１５〜５３５℃でかつ溶体化処
   理における加熱温度が３００℃を超えてから焼入れ終了
   するまでの時間を１２秒以内とすることを特徴とする請
   求項１記載のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材の製造方法。