JPS61238937A - 押出性および応力腐食割れ性に優れた溶接構造材用高強度アルミニウム合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えば車輌用構造材、オートバイフレーム
、自転車フレーム、その他陸上構造物の構造材等に使用
される押出性および応力腐食割れ性に優れた高強度アル
ミニウム合金に関する。

定義 この明細書において、「％」はいずれも重量％を示すも
のである。

従来の技術 溶接構造材として使用されるようなアルミニウム合金に
要求される特性としては、強度に優れており、かつ押出
性に優れたものであることはもとより、溶接による熱影
響部の強度に優れていること、溶接欠陥を生じないこと
、耐応力腐食割れ性に優れていること、等が挙げれる。

従来、この種の溶接構造材用高力アルミニウム合金とし
テハ、ＪＩ８７００３．７ＮＯ１，６ＮＯ１，５０８３
等が知られている。しかし、これらのうち比較的押出性
に優れかつ強度の高い合金であるＪ　ｌ５７００３合金
でも、せいぜいその引張り強さは約３５に９ｆ／ｍｔｄ
程度であり、更なる高力合金として知られる７ＮＯ１合
金でも約４０Ｋｙｆ／−程度である。

発明が解決しようとする問題点 近時、溶接構造材の薄肉軽量化の要請は、益々強くなっ
てきている。このような要請下において、上記のような
従来既知の合金ではなお充分に対応しきれなくなってき
ているのが実情である。即ち、ＡＱ−Ｚｎ−Ｍａ系合金
において、単に強度を上げるためには強化元素であるＭ
Ｏｌｌｎの添加量を増加することが考慮されるが、該強
化元素の添加量を増大すると高強度合金特有の応力腐食
削れ感受性が鋭くなり、実用に耐えないものとなってし
まう。一方この問題に対して、一般に応力腐食割れ感受
性は、Ｃｕの添加によって鋭くすることができることは
知られている。ところが、Ｃｕの添加は同時に溶接凝固
割れ感受性を高める結果を生じる。このため、７０００
番系の溶接構造材用アルミニウム合金において、Ｃｕ含
有量は０．２％程度以下に制限されており、充分な効果
があげられていない。

そこで、この発明は、溶接ビードの凝固割れ感受性を鋭
くすることなく、対応力腐食割れ性に優れ、しかも従来
のＪ　ｌ５７ＮＯ１合金よりも更に高強度であるような
押出性にも優れた溶接構造材用アルミニウム合金の提供
を目的としてなされたものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記のような問題点の解決手段として、へ
ρ−７ｎ−ＭＱ系アルミニウム合金に対し、Ｍｇ含有量
の低減によって良好な押出性を確保しつつ、既知の手段
に従ってＣｕの増量添加により対応力腐食割れ性の改善
と強度の向上をはかる一方、ＣＬＩの添加に基づいて生
ずる溶接ビードの凝固割れ感受性の増大を、特別に選定
される複数種類の元素の群中の少なくとも１種以上の特
定元素の添加によって抑制するようにしたことを特徴と
している。

即ち、この発明の要旨とするところは、ｚｎ；５．２〜
１０％ Ｍ（１：０．４〜２．０％ Ｃ１ｌ　：、０．３〜１．５％ を含有し、かつ Ｚｒ　；０．０５〜０．５％ Ｂｏｏ。０００５〜０．０５％ Ｖ：０．０１〜０．５％ Ｆｅ　：０．２５〜１．０％ Ｍｎ；Ｏ１１〜１．０％ Ｈｆ　　：０．０５〜１．０％ １１［ａ族元素もしくはその混合物であるミツシュメタ
ル；０．５〜５．０％ のうちから選ばれた少な（とも１種以上を含み、残部へ
ρおよび不純物 からなる押出性に優れた溶接構造材用高強度アルミニウ
ム合金である。

上記各合金成分及びその成分割合の限定理由について説
明すれば次のとおりである。

ＺｎおよびＭ（］は、既知のとおり主として合金の強度
向上に寄与するものであり、Ｚｎが５゜２％未満、Ｍｇ
が０．４％未満では、充分な強度を得ることができない
。反面ｚｎは１０％をこえて含有しても比例的な強度向
上効果は望めず実質的に無意味である。Ｍｇは２．５％
を超えて含有すると、押出加工性が悪くなる弊害を生む
。

ＣＩＪは、これによって溶接による熱影響部の自然時効
性を改良し、強度向上をはかる効果を実現する。また、
一般に高強度を確保しつつ押出性を向上させるためには
、Ｚｎ量を増やしＭａｌｋを低減させるが、このことに
基づいて派生する耐応力腐食割れ性の低下を、Ｃｕの添
加はこれによって改善しうる効果を果す。合金中のＧＯ
の含有量は、０．３％未満では応力腐食割れ性の向上効
果不充分であり、１．５％をこえても対応力腐食割れ性
、強度向上に効果の増大に乏しく、反面において溶接凝
固割れ感受性が鋭くなる。

ｚｒ　、　■＋　、ｅ、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｈｆ、および
１ｌｌａ族元素（Ｌａ　、　Ｃｅ　、　Ｓｍ　）もしく
はその混合物であるミツシュメタルは、結晶粒微細化元
素として作用し、溶接ビードの凝固割れ感受性を低減せ
しめる効果を果しうる。この点で、上記の各元素等はこ
の発明においては相互に実質的に均等物として評価しう
るちのである。

なお、本発明への適用に好適なｍａ族元素としては、具
体的には特にＬａ１Ｃｅ１ＳＩＮを挙げることができる
。

Ｚｒ　；０．０５％未満、Ｔｉ　　；０．０００５未満
、Ｖ；０．０１％未満、Ｆｅ　；０．２５％未満、Ｍｎ
　；０．１％未満、Ｈｒ　；０，０５％未満、ｌｌａ族
元素もしくはその混合物であるミツシュメタル；０．５
％未満の場合には上記効果に充分でない。逆に、ｚｒ：
ｏ、５％超過、Ｔｉ　　；０．５％超過、Ｂｏｏ。０５
％超過、Ｖ二〇、５％超過、Ｆｅ；１．０％超過、Ｍｎ
；１゜０％超過、Ｈｆ；１．０％超過、ｌ［ａ族元素も
しくはその混合物であるミツシュメタル；５％超過の場
合には、合金中に粗大晶出物を生じ、溶接構造材として
の健全性を阻害する。

発明の効果 この発明においては、上記したところから既に明らかで
あるように、溶接構造材用アルミニウム合金として、従
来合金を凌ぐ高強度を有し、かつ良好な押出性を保有し
つつ、対応力腐食割れ性に優れており、かつ、溶接ビー
ドの凝固割れ感受性が小さく欠陥のない溶接部を形成し
うる侵れた合金を提供しうるちのであり、従来合金によ
る場合に較べ更に一段と、溶接構造材としての薄肉軽量
化、小型化の要請に好適に対応しうるものである。

実施例 次に、この発明の作用効果を実証する各種実施例を示す
。

実施例１ 先ず、この実施例によって、溶接ピードの割れ感受性の
改善効果を確認する。

／’ｌ−６％Ｚｎ−１％Ｍａ　−０，６％Ｃｕ合金を、
Ｊ　１８５３５６の溶加材を用いて溶接した場合の溶接
ピードの組成を、八Ω−３％Ｚｎ−０，３％ＯＬ＋と想
定し、これをベース合金として用いた。そして、このベ
ース合金に、第１表左欄に示すような各種の元素等を添
加し、上記凝固割れ感受性の測定を行った。結果を第１
表右欄に示す。なお、この凝固割れ感受性の測定評価は
、キャビティ内径３５＃Ｉｌｌ＋、、同外径４５履のモ
ールド内に、７５０℃の各種合金の溶湯を注型し放冷す
るリングキャスティング試験法により、凝固後の溶接ビ
ードに準する成形物に発生した割れ部分の全長を測定し
たものであり、全割れ長さは各試料についての３回の測
定結果の平均値を示したものである。

［以下余白］ 第１表 第１表に示されるように、溶接ビード組成として想定さ
れるベース合金ＡＱ−３％Ｚｎ　−３％Ｍ！；Ｉ−０，
３％Ｃｕに、Ｔｉ　、　Ｖ、　Ｍｎ　、　Ｆｅ　、　Ｚ
ｒ　、　Ｈｆ　、　ｌｌａ族元素としてのＬａ、Ｃｅ　
、　３ｍ　、およびミツシュメタルのうちの１種以上を
添加した組成の合金においては、凝固割れ性の改善効果
が認められることがわかる。

実施例２ この実施例によって、この発明に係る合金の機械的強度
特性、耐応力腐食割れ性についての改善効果を確認する
。

第２表に示す各種組成の合金を常法に従って押出したＴ
４調質材を試料とした。

〔以下余白〕

この第２表の結果から明らかなように、本発明に係る合
金は、引張り強さ、耐力、伸びで評価される機械的強度
において、従来既知の代表的な高力アルミニウム合金で
ある７００３合金、７ＮＯ１合金に較べても更に一段と
優れた性質を有しつつ、対応力腐食割れ性の点において
も優れているものであることがわかる。

以　　上 昭和６０年８月１４日 昭和６０年　特許願第７８８７０号 ２、発明の名称 押出性および応力腐食割れ性に優れた溶接構造材用高強
度アルミニウム合金 ４゜代理人 住所　　　大阪市南区綬谷中之町７２−４８、補正の内
容 明細書第３頁下から７行の「鋭く」を「鈍く」と訂正す
る。

力；ｅ　乙さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｚｎ；５．２〜１０％、Ｍｇ：０．４〜２．０％、Ｃｕ
   ；０．３〜１．５％を含有し、かつＺｒ；０．０５〜０
   ．５％、Ｂ；０．０００５〜０．０５％、Ｖ；０．０１
   〜０．５％、Ｆｅ；０．２５〜１．０％、Ｍｎ；０．１
   〜１．０％、Ｈｆ；０．０５〜１．０％、IIIａ族元素
   もしくはその混合物であるミッシュメタル；０．５〜５
   ．０％のうちから選ばれた少なくとも１種以上を含み、
   残部Ａｌおよび不純物からなる押出性および応力腐食割
   れ性に優れた溶接構造材用高強度アルミニウム合金。