JPS6247939B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 本発明は、化学的亜鉛メツキ性に優れた高強度
アルミニウム合金材及びその製造方法に係り、特
にジンケート処理用アルミニウム合金板や、亜鉛
メツキを下地とし、これに更に金、銀、プラチ
ナ、クロムメツキ等の高級仕上げメツキを施すた
めのアルミニウム合金材、更にはメツキ型の磁気
デイスク材等に適したアルミニウム合金材料とそ
れを製造するための方法に関するものである。 背景技術 従来から、アルミニウムに対する電気メツキ
は、アルミニウム自体の基本的性質がメツキに適
さないものであるところから、他の金属に比べて
難点が多いことが認められている。 これは、例えばアルミニウムが電気化学的に活
性で、その表面に強固な自然酸化皮膜が生成し易
く、また合金元素の分布等によつてアルミニウム
表面が化学的、電気化学的に不均一となつている
からであり、更に熱膨張係数が大きく、それ故に
アルミニウムと電気メツキ金属層との間に張力が
作用し、剥離等を惹起し易いからであり、更にま
たメツキ液にアルミニウム自体が侵される等の性
質を有しているからである。 このため、従来から、アルミニウム表面に良質
な電気メツキを施すには、前処理が必要とされ、
そしてこの前処理の代表的なものとして、亜鉛置
換法による亜鉛メツキを行なう手法が採用されて
いるのである。そして、この亜鉛メツキにて形成
されるメツキ層を下地として、その上に目的とす
る電気メツキ層を形成するようにしている。 解決課題 しかしながら、かかる従来における亜鉛置換法
による亜鉛メツキにてアルミニウム表面上に良質
の下地を得るには、置換浴の温度、濃度、微量添
加物等の厳密な管理が必要とされており、この高
度な技術管理が、アルミニウム材料へのメツキを
行なう上において大きなネツクとなつている。 すなわち、この亜鉛置換法は、例えば
NaOH525g/とZnO98g/を溶かした16〜27℃
の水溶液中に、数秒〜数分間浸漬することによ
り、アルミニウム材料の表面に亜鉛を析出させる
ような亜鉛メツキ方法であるが、その亜鉛置換浴
の温度、濃度、微量添加物（例えば塩化第二鉄、
ロツセル塩、硝酸ソーダ、Niイオン）等によつ
て、析出する亜鉛皮膜の品質が左右されること
は、よく知られているところであり、それ故良質
な亜鉛メツキ面を得るには、アルミニウムの材
質、形状に応じた条件設定、液の劣化、処理条件
の均一化等、工業生産管理上、高度な技術が要求
されるのである。 そして、かかる状況下において、材料面から、
亜鉛メツキ性の良いアルミニウム材料が用意され
ることは、上述の亜鉛メツキ処理条件の変動によ
る品質のバラツキを解消し、その技術管理を容易
ならしめるところから、工業的に極めて有意義な
ことである。 解決手段 ここにおいて、本発明は、上述した如き課題解
決の目的に沿うものであつて、その特徴とすると
ころは、重量基準で、３〜８％の亜鉛（Zn）、１
〜４％のマグネシウム（ｇ）、及び0.5〜２％の銅
（Cu）を含み、残部がアルミニウム（Al）及び不
可避的不純物からなるように、或いはそのような
Al合金組成に、更に0.05〜0.5％のマンガン
（Mn）、0.05〜0.3％のクロム（Cr）及び0.05〜0.3
％のジルコニウム（Zr）のうちの１種または２種
以上が含まれるように、そして結晶粒径が50μｍ
以下の再結晶組織となるように、化学的亜鉛メツ
キの施されるアルミニウム合金材料を構成したの
であつて、これにより化学的亜鉛メツキ性に優れ
た高強度アルミニウム合金材を提供し得たのであ
る。 そしてまた、本発明にあつては、かかる合金成
分からなるAl合金、即ち重量基準で３〜８％の
Zn、１〜４％のMg、及び0.5〜２％のCuを含
み、更に必要に応じて0.05〜0.5％のMn、0.05〜
0.3％のCr及び0.05〜0.3％のZrのうちの１種又は
２種以上を含む、残部がAl及び不可避的不純物
からなるAl合金を用いて、その鋳塊から所定の
アルミニウム合金材を製造するに際して、加工度
が50％以上の冷間加工を加えた後、300〜500℃で
焼鈍処理を施し、結晶粒径が50μｍ以下の再結晶
組織とする工程を含むようにすることによつて、
効果的に目的とするAl合金材料を製造すること
ができ、またこれによつて得られたAl合金材料
は、化学的亜鉛メツキ性に著しく優れ、電気メツ
キのための下地処理においても、その技術管理を
容易ならしめるものである。 要するに、本発明は、大量のZnを添加したAl
合金が、前述した如き亜鉛置換浴等による化学的
亜鉛メツキ性に対して、著しく安定した反応を示
すことを見い出したことに基づいて為されたもの
であつて、これに実用材料として必要な強度、溶
接性、耐食性等を具備せしめるために、Mg、Cu
と少量のMn、Cr、Zr等を添加、配合せしめるこ
とにより完成されたものである。 そして、このような本発明に従うAl合金材
を、亜鉛置換浴としてのZnO、NaOHを含む水溶
液中に浸漬せしめると、AlとZnの電気化学的特
性の違いから、Zn⁺⁺が還元されて、Al表面にZn
が析出するが、Al表面の電気化学的特性によつ
て、析出のし易さが異なるところから、Al表面
はマクロ的にも、ミクロ的にも均質であることが
望ましい。また、Znの析出速度は、ZnとAl合金
材の処理液中における電位差が大きい程、大きく
なるのである。 而して、Znは純Alより電気化学的に貴である
が、本発明に従うAl―Zn合金はAlより卑である
ため、純Alよりも、Znを添加した本発明に従う
Al合金材の方が、化学的亜鉛メツキ性において
優れているものである。しかも、Znは、Al合金
材中において均一に分散し、ミクロな不均一性を
解消させるのである。 ここにおいて、本発明に従つて、Alに配合さ
れる重要な合金成分たるZnは３〜８％（重量基
準、以下同じ）、最適には４〜６％の範囲内で添
加する必要があり、これによつて目的とするAl
合金材料の化学的亜鉛メツキ性を著しく改善す
る。なお、Znの添加量が３％未満と少な過ぎれ
ば、Znメツキ性向上効果を充分に発揮し得ず、
またZnの添加量が８％を越えるようになると、
溶接性、強度等、Al材としての他の特性を損な
う問題を惹起する。 本発明において、Znと共にAlに添加される主
要合金成分たるMgは、強度調整を目的として１
〜４％、好ましくは２〜３％の範囲内において用
いられ、更にCuは0.5〜２％、好ましくは１〜1.5
％の割合で用いられ、Al材料の強度向上と熱間
加工性を改善する。何れにしても、このような
MgやCuの所定量の配合によつて、Al―Zn系材料
に対して、実用材料としての有用な特性が付与さ
れることとなるのである。 さらに、本発明において、Zn、Mg及びCuと共
にAlに添加されるMn、Cr及び／又はZrは、必要
に応じて添加されることとなるが、それらの合金
成分の単独若しくは二者、三者の併用添加によつ
て、Al材料の溶接性、熱処理性、耐食性等が改
善されるところから、その必要がある場合におい
て、選択的に添加されることとなる。なお、それ
らMn、Cr、Zrは、何れも少量では改良効果が充
分でなく、またそれら成分の多量の添加は粗大化
合物を形成し、有害となるところから、Mnは
0.05〜0.5％の範囲で、またCrは0.05〜0.3％の範
囲で、更にZrは0.05〜0.3％の範囲で用いられる
こととなる。 そして、このような合金成分を含む本発明に従
うAl合金材を製造するに際しては、それら合金
成分、即ちZn、Mg、Cu、更にはそれらと共に
Mn、Cr、Zrの少なくとも１種を、前記配合量の
範囲内において、Alに添加して、溶解、鋳造、
均質化処理、熱間加工、冷間加工等の加工が施さ
れることとなるが、特に本発明に従うAl合金材
は、その加工途中において、次のような焼鈍工程
を経ることが望ましい。すなわち、この焼鈍処理
工程は、Al合金の冷間加工の途中において行な
われるものであつて、所謂中間焼鈍として認識さ
れるものであるが、この焼鈍処理は、合金組織を
50μｍ以下の再結晶組織と為す加工工程であり、
このような微細結晶粒組織化によつて、得られる
Al合金材の表面をより有効な均一なメツキ面と
為し得、また良好な機械的性質を得ることができ
るのである。 なお、このような50μｍ以下の再結晶粒組織を
得るには、冷間加工度（具体的には肉厚減少率）
が50％以上である、充分に大きな冷間加工歪を与
えた後、300〜500℃の温度で焼鈍処理することが
適している。なお、この焼鈍前の加工度が小さい
時及び焼鈍温度が高過ぎる時には、再結晶粒が粗
大となり易く、また焼鈍温度が300℃未満の場合
には、再結晶粒が充分に形成されないのである。 ところで、化学的亜鉛メツキは、下地Al材の
微視的金属組織に敏感で、粒界、粒内の結晶構
造、成分差等に対応して、メツキむらを生ずると
ころから、結晶粒を微細均一に調整することは、
良好なメツキ面を得る上において重要であり、ま
た結晶組織を微細にすることは、材料の曲げ、張
出し、絞り等の加工性や機械的強度の向上にも寄
与するものであるが、上述のようにして得られる
本発明に従うAl合金材は、その内部金属組織が
微細化されていることによつて、良好なメツキ面
を与え、更には加工性や機械的強度等の特性にお
いても優れた特徴を発揮するものである。 発明の効果 このようにして得られた本発明に従うAl合金
材は、実用材料としての強度等の特性を備えつ
つ、その表面には化学的亜鉛メツキ、特に下地処
理としての亜鉛メツキが均質に施され得、しかも
容易にメツキ処理され得るものであつて、工業的
利用価値の大きなものである。そして、このよう
な特徴を有する、本発明に従うAl合金材は、ジ
ンケート処理用Al合金板、Znメツキを下地と
し、これに更に高級仕上げメツキ、例えば金、
銀、プラチナ、クロムメツキ等を施すための材料
として、更にはメツキ型磁気デイスク材料等とし
て有利に用いられ得るものであり、またその材料
の形態としては板材に限られるものではなく、棒
材、角材等の各種の形態における亜鉛メツキ処理
用材料に適用されるものである。 実施例 以下に、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例を幾つか挙げるが、本発明
が、かかる実施例の記載によつて何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところ
である。なお、実施例中、化学成分の割合（％）
は重量基準で示されている。 実施例 １ 下記第１表に示される化学成分を有する各種の
Al合金鋳塊を溶製し、得られた合金鋳塊を通常
の方法にて熱間圧延して、６mm厚の熱間加工材と
為した後、続いてこの熱間加工材に冷間圧延加工
を施して、３mm厚の冷間加工材（加工度：50％）
とした。 次いで、この冷間加工材に対して350℃×30分
間の焼鈍処理を施し、更にその後、冷間圧延によ
つて２mm厚のAl合金板とした。 かくして得られた各種のAl合金板について、
その機械的性質及び再結晶粒の大きさ、亜鉛メツ
キ性をそれぞれ調べ、その結果を下記第２表に示
した。 なお、第２表における再結晶粒の大きさは、
350℃×30分の焼鈍直後の板面を化学的腐食して
観察した平均値であり、また亜鉛メツキ性の評価
は、NaOH525g、ZnO98gを1000mlの水に溶かし
た20℃の処理液に20秒間浸漬して得られる亜鉛メ
ツキ面を、拡大観察及び180゜曲げテストによる
ヒビ割れと剥離による密着特性をもつて行なつ
た。また、第１表に示されるNo.１〜６の各Al合
金鋳塊には、何れも、不純物としてのFe、Siが
含まれており、更にNo.１、４、５の合金鋳塊には
不純物としてのMnが、またNo.２、６の合金鋳塊
には不純物としてのCrが、それぞれ含まれてい
る。

【表】

【表】 第１表及び第２表から明らかなように、本発明
に従うZn、Mg、Cu等の合金成分の所定量を添加
せしめたNo.１〜４のAl合金板にあつては、均一
なZnメツキ面が得られ、またメツキ膜の密着性
においても優れたものであつたが、比較例として
のNo.５及び６のAl合金板は、何れも、亜鉛メツ
キ用材料としては実用上において不満足なもので
あつた。 実施例 ２ 下記第３表に示される化学成分を有するAl合
金鋳塊を、下記第４表に示される如き種々なる条
件によつて加工して、板状試片と為し、前記実施
例１と同様な方法にて、その性能を評価して、結
果を下記第４表に併せ示した。なお、第３表の合
金組成Ａにおいて、Mn、Fe、Siは何れも不可避
的不純物であり、また合金組成ＢにおけるCr、
Fe、Siも、何れも不可避的不純物である。 かかる第３表及び第４表の結果から明らかなよ
うに、本発明に従うNo.７、８、９及び10の板状試
片（Al合金材）は、途中冷間圧延量が充分大き
く、そして適当な焼鈍処理が加えられたことによ
り、細かい再結晶粒組織が形成され、これによつ
てZnメツキは均一に為され得て、そのメツキ膜
の密着性も良好である。 しかるに、比較例としてのNo.11の材料にあつて
は、焼鈍前の冷間加工度が充分でなく、このため
に焼鈍処理によつてやや大きな再結晶粒組織とな
り、メツキ膜の密着性は良好ではあるものの、均
一性においてやや難点があり、また微細な再結晶
組織を得るための焼鈍処理を加えない比較例No.12
は、熱間圧延時に形成された粗大結晶粒組織を有
しているために、メツキ膜の密着性は良いが、メ
ツキの均一性において劣つているのである。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量基準で、３〜８％の亜鉛、１〜４％のマ
   グネシウム、及び0.5〜２％の銅を含み、残部が
   アルミニウム及び不可避的不純物からなると共
   に、結晶粒径が50μｍ以下の再結晶組織となつて
   いる、化学的亜鉛メツキ性に優れたアルミニウム
   合金材。 ２ 重量基準で、３〜８％の亜鉛、１〜４％のマ
   グネシウム、及び0.5〜２％の銅を含み、且つ
   0.05〜0.5％のマンガン、0.05〜0.3％のクロム、
   及び0.05〜0.3％のジルコニウムのうちの１種ま
   たは２種以上を含む、残部がアルミニウム及び不
   可避的不純物からなると共に、結晶粒径が50μｍ
   以下の再結晶組織となつている、化学的亜鉛メツ
   キ性に優れたアルミニウム合金材。 ３ 重量基準で、３〜８％の亜鉛、１〜４％のマ
   グネシウム及び0.5〜２％の銅を含み、残部がア
   ルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニ
   ウム合金材を製造するにあたり、加工度50％以上
   の冷間加工を加えた後、300〜500℃で焼鈍処理を
   施し、結晶粒径が50μｍ以下の再結晶組織とする
   工程を含むことを特徴とする化学的亜鉛メツキ性
   に優れたアルミニウム合金材の製造方法。