JPH11140575A - 切削性および耐食性に優れたアルミニウム合金 - Google Patents

切削性および耐食性に優れたアルミニウム合金

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JPH11140575A
JPH11140575A JP10078482A JP7848298A JPH11140575A JP H11140575 A JPH11140575 A JP H11140575A JP 10078482 A JP10078482 A JP 10078482A JP 7848298 A JP7848298 A JP 7848298A JP H11140575 A JPH11140575 A JP H11140575A
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JP
Japan
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machinability
corrosion resistance
aluminum alloy
less
alloy
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JP10078482A
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Hideo Yoshida
英雄 吉田
Shinichi Komazawa
真一 駒澤
Tadashi Minoda
正 箕田
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 公害問題を生じるおそれのあるPbを含有す
ることなく、従来の切削用アルミニウム合金より優れた
切削性をそなえ、且つ耐食性も良好なAl−Mg−Si
系のアルミニウム合金を提供する。 【解決手段】 Si:0.6〜6 %、Mg:0.7〜1.3 %、C
u:0.05 〜0.5 %、Fe:0.1〜0.4 %、In:0.01 〜0.
5 %、Sn:0.2〜2 %、Bi:0.05 〜2 %を含有し、不
純物としてのPbを0.05%以下に規制し、残部Alおよ
び不純物からなる。少量のMn、Cr、Sr、Ti、B
を含有することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、切削性および耐食
性に優れ、とくに公害問題を生じるおそれのあるPbを
含有しないことを特徴とし、とくに押出材として好適に
使用されるアルミニウム合金に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、切削用アルミニウム合金として、
Al−Cu系の2011合金、Al−Mg−Si系の6
262合金などが知られているが、これらの合金は、切
削性を向上させるため、低融点金属のPbが添加されて
いる。
【0003】近年、有害物質のPbの公害問題が採り上
げられ、Pbを含有するアルミニウム合金はリサイクル
に適しないものとされている。とくに耐食性があまり良
好でない2011合金においては、悪環境下で長期間使
用するとPbが外界に溶出し問題が生じる。
【0004】耐摩耗合金として知られる4032合金
は、Si、Cu、Niの含有により、比較的良好な切削
性をそなえているが、多量のSiを含むためマトリック
ス中に初晶のSiが晶出し、このため、切削加工におい
て、工具の寿命が短くなるという問題がある。
【0005】Pbを含有しないAl−Mg−Si系の切
削用アルミニウム合金として、米国アルミニウム協会
に、X6020(Si:0.40 〜0.9 %、Cu:0.30 〜0.
9 %、Mg:0.6〜1.2 %、Sn:0.9〜1.5 %、残部Al
および不純物)、X6030合金(Si:0.40 〜0.8
%、Cu:0.15 〜0.40%、Mg:0.8〜1.2 %、Cr:0.0
4〜0.35%、In:0.05 〜0.50%、Sn0.05〜0.50%、
残部Alおよび不純物)が登録されている。
【0006】また、Cu:0.1〜0.5 %、In:0.05 〜0.
8 %、Ti:0.01 〜0.2 %を含有し、Biおよび/また
はSnをそれぞれ0.2 〜1.8 %含み、残部Alおよび不
純物からなる切削性に優れたAl−Mg−Si系の耐食
アルミニウム合金が提案され(特開昭51-72910号公報)
、Al−Mg−Si系合金に、Sn:0.04 〜1.5 %、
In:0.04 〜1.5 %を共存させた切削用アルミニウム合
金も提案されている。(U.S.5,587,029 号特許明細書)
【0007】しかしながら、Pbを含有しない上記のア
ルミニウム合金においては、T6処理後の切削性が必ず
しも十分ではなく、深いドリル加工などにおいて、切削
屑はうまく排出されない場合もあり、さらに改良が望ま
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Pbを含有
しないAl−Mg−Si系合金のT6処理後の切削性を
さらに改善し、且つ優れた耐食性も兼備したアルミニウ
ム合金を見出すために、上記従来のAl−Mg−Si系
合金をベースとして、合金成分の組み合わせと切削加工
性、耐食性との関連について実験、検討を重ねた結果と
してなされたものであり、その目的は、従来の6262
合金などと同等以上の耐食性をそなえ、T6処理後の切
削性の改善されたアルミニウム合金を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による切削性および耐食性に優れたアルミニ
ウム合金は、Si:0.5〜6 %、Mg:0.7〜1.3 %、C
u:0.05 〜0.5 %、Fe:0.1〜0.4 %、In:0.01 〜0.
5 %、Sn:0.2〜2 %、Bi:0.05 〜2 %を含有し、不
純物としてのPbを0.05%以下に規制し、残部Alおよ
び不純物からなることを第1の特徴とする。
【0010】また、さらにMn:0.5%以下、Cr:0.3%
以下、Zr:0.3%以下のうちの1種または2種以上を含
有すること、さらにSr:0.1%以下を含有すること、お
よびさらにTi:0.2%以下、B:0.04 %以下のうちの1
種または2種を含有することを、それぞれ第2、第3お
よび第4の特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明における合金成分の意義お
よび限定範囲について説明すると、Siは、Mgと共存
してMg2 Siを生成し合金の強度向上に機能する。さ
らに共晶Siを分散させることにより切削性を向上させ
る。Siの好ましい含有量は、0.5 〜6.0 %の範囲であ
り、0.5 %未満ではその効果が小さく、6.0 %を越える
と耐食性が低下し、切削加工において切削工具の寿命が
短くなる。Siのさらに好ましい含有範囲は0.5 〜4.0
%である。
【0012】Mgは、Si、Cuと共存することにより
合金の強度を高め、切削性を改善する。Mgの好ましい
含有量は0.7 〜1.3 %の範囲であり、0.7 %未満ではそ
の効果が十分でなく、1.3 %を越えて含有すると、耐食
性が低下し易い。さらに好ましいMgの含有範囲は0.8
〜1.1 %である。
【0013】Cuは、Mgと共存してAl−Cu−Mg
系の化合物を析出させ、合金の強度および切削性を改善
する。Cuの好ましい含有量は0.05〜0.5 %の範囲であ
り、0.05%未満ではその効果が小さく、0.5 %を越える
と耐食性が低下する。Cuのさらに好ましい含有範囲は
0.15〜0.4 %である。
【0014】In、Sn、Biは、合金マトリックス中
に低融点の化合物を形成し、切削性を向上させる。本発
明においては、これらの元素を共存させることが重要で
あり、共存によりT6処理後の切削性を一層向上させる
ことができる。それぞれの元素の好ましい含有量は、I
n:0.01 〜0.5 %、Sn:0.2〜2 %、Bi:0.05 〜2%
の範囲であり、それぞれ下限未満では効果が十分でな
く、それぞれ上限を越えると耐食性、強度の低下が生じ
る。In、Sn、Biのさらに好ましい含有量は、それ
ぞれIn:0.02 〜0.3 %、Sn:0.4〜1.2 %、Bi:0.2
〜1.0 %の範囲である。
【0015】Feは、Al−Fe−Si系の化合物粒子
を形成し、またMnととともにAl−Mn−Fe−Si
系の化合物粒子を形成して再結晶粒を微細化し、強度、
切削性を高める。Feの好ましい含有量は0.1 〜0.4 %
の範囲で、0.1 %未満ではその効果が不十分であり、0.
4 %を越えると耐食性が低下する。Feはアルミニウム
合金中に不純物として含み得るものであるが、上記の範
囲に厳密に規制することが必要である。Feのさらに好
ましい含有範囲は0.1 〜0.3 %である。
【0016】Mnは、Al−Mn系およびAl−Mn−
Fe−Si系の化合物粒子を析出させ、再結晶粒を微細
化し、強度および切削性を向上させる。Mnの好ましい
含有量は0.5 %以下(0%を含まず)、さらに好ましく
は0.1 〜0.5 %、一層好ましくは0.1 〜0.3 %の範囲で
あり、0.5 %を越えると耐食性が低下する。
【0017】Cr、Zrは、共に再結晶粒を微細化し、
強度および切削性を向上させる。好ましい含有量は、C
r:0.3%以下(0%を含まず)、Zr:0.3%以下(0%
を含まず)、さらに好ましくは、Cr:0.1〜0.3 %、Z
r:0.1〜0.3 %、一層好ましくは、Cr:0.1〜0.2 %、
Zr:0.1〜0.2 %の範囲であり、それぞれ0.3 %を越え
ると耐食性が低下し、押出加工を行う場合、粗大化合物
の晶出により押出材に欠陥が生じ易くなる。
【0018】Srは、共晶Siを微細化して切削性を向
上させるよう機能する。好ましい含有量は、0.1 %以下
(0%を含まず)の範囲であり、さらに好ましくは0.00
5 〜0.1 %、一層好ましい範囲は0.005 〜0.05%であ
る。Srが0.1 %を越えると、その効果が低下する傾向
がある。
【0019】Ti、Bは、鋳造組織を微細化し、マトリ
ックス中に微細な晶出物を形成させて切削性の向上に機
能する。好ましい含有量は、Ti:0.2%以下、B:0.04
%以下の範囲であり、さらに好ましくは、Ti:0.01 〜
0.2 %、B:0.001〜0.01%、一層好ましい範囲は、T
i:0.01 〜0.1 %、B:0.005〜0.02%である。Ti、B
がそれぞれ0.2 %および0.04%を越えると、粗大化合物
が晶出して耐食性が低下する。
【0020】本発明においては、不純物としてのPbは
0.05%以下、好ましくは0.03%以下に規制する。Pbが
0.05%を越えると、使用中に環境問題を生じるおそれが
あり、リサイクルにも適しなくなる。なお、0.25%以下
のZn、0.1 %以下のNiが含有されていても本発明の
効果に影響を与えることはない。
【0021】本発明のアルミニウム合金は、例えば、連
続鋳造によりビレットに造塊し、ビレットを均質化処理
した後、熱間押出加工を行って所定の形状とし、常法に
従って、溶体化処理、水焼入れ、人工時効処理を行い、
T6材として使用される。
【0022】
【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 連続鋳造により、表1に示す組成のアルミニウム合金ビ
レット(直径10インチ)に造塊し、これらのビレット
を常法に従って均質化処理した後、間接押出機を使用し
て熱間押出加工を行い、直径50mmの押出棒を作製し
た。得られた押出棒を、520℃で2hの溶体化処理を
施した後、水焼入れし、170℃で8hの人工時効を施
して試験材とし、各試験材について、以下の条件に従っ
て、切削性および耐食性の評価を行った。結果を表1に
示す。
【0023】切削性評価:試験片の中央部にドリルで穴
をあけ、生成した切削屑100個当たりの重量を測定
し、切削屑が細かく分断して100個あたりの重量の少
ないものを良好として評価した。切削条件は、切削工具
がストレートドリル(高速度鋼製標準JISドリル、直
径20mm)、回転数1500rpm、送り速度150
m/分とし、潤滑油としてエマルションタイプの潤滑油
を用いた。
【0024】耐食性評価:試験材より、50mm幅、5
0mm長さ、5mm厚さの試験片を採取し、この平板に
ついて、ASTM B117に基づく塩水噴霧試験を1
000時間行った後の重量減少を測定して評価した。
【0025】
【表1】 《表注》切削性:◎ 20g/100 個 耐食性:○ 重量減少1.0mg/cm2 未満
【0026】表1に示すように、本発明に従う試験材N
o.1〜17は、いずれも切削加工において切削屑が細
かく分断される優れた切削性をそなえ、耐食性も良好で
あった。
【0027】比較例1 連続鋳造により、表2に示す組成のアルミニウム合金ビ
レット(直径10インチ)に造塊して、これらのビレッ
トを実施例1と同様に処理して試験材を作製し、各試験
材について、実施例1と同じ条件で切削性および耐食性
を評価した。結果を表2に示す。切削性の評価は、◎:2
0g/100個未満、○:20g/100個以上50g/100 個未満、△:5
0g/100個以上100g/100個未満、×:100g/100 個以上であ
り、耐食性の評価は、○:1.0mg/cm2未満の重量減少、
△:1.0〜2.0mg/cm2 の重量減少、×:2.0mg/cm2以上の重
量減少である。なお、表2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2】
【0029】表1にみられるように、試験材No.18
はSi量が少なく、試験材No.20はMg量が少な
く、試験材No.22はCu量が少なく、試験材No.
24はFe量が少なく、試験材No.26はIn量が少
なく、試験材No.28はSn量が少なく、試験材N
o.30はBi量が少ないため、いずれも切削性が劣っ
ている。
【0030】試験材19はSi量が多く、試験材21は
Mg量が多く、試験材23はCu量が多く、試験材25
はFe量が多く、試験材27はIn量が多く、試験材2
9はSn量が多く、試験材31はBi量およびCr量が
多く、試験材32はTi量が多く、試験材33はZr量
が多いため、いずれも耐食性が劣る。
【0031】試験材No.34は従来の6061合金で
切削性がわるく、試験材No.35は6262合金で、
特性は良好であるがPbを含有する。試験材No.36
は2011合金でPbを含むとともに耐食性が劣る、試
験材No.37は4032合金で、切削性、耐食性とも
に良好でない。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、公害問題を生じるおそ
れのあるPbを含有せず、従来の切削用アルミニウム合
金より優れた切削性をそなえ、且つ耐食性も良好なAl
−Mg−Si系のアルミニウム合金、とくに押出材とし
て好適に使用できるアルミニウム合金が提供される。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si:0.5〜6 %(重量%、以下同じ)、
    Mg:0.7〜1.3 %、Cu:0.05 〜0.5 %、Fe:0.1〜0.
    4 %、In:0.01 〜0.5 %、Sn:0.2〜2 %、Bi:0.0
    5 〜2 %を含有し、不純物としてのPbを0.05%以下に
    規制し、残部Alおよび不純物からなることを特徴とす
    る切削性および耐食性に優れたアルミニウム合金。
  2. 【請求項2】 さらにMn:0.5%以下、Cr:0.3%以
    下、Zr:0.3%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記載の切削性および耐食
    性に優れたアルミニウム合金。
  3. 【請求項3】 さらにSr:0.1%以下を含有することを
    特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の切削性およ
    び耐食性に優れたアルミニウム合金。
  4. 【請求項4】 さらにTi:0.2%以下、B:0.04 %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のいずれかに記載の切削性および耐食性に優
    れたアルミニウム合金。
JP10078482A 1997-09-04 1998-03-11 切削性および耐食性に優れたアルミニウム合金 Pending JPH11140575A (ja)

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Cited By (5)

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